海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分
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1 u& t* N* n6 r5 h) D收录于合集
% A" e5 Z. e% b" E- @; X! z$ @#微光谱应用 21个
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: n# Z& f2 J2 L4 k+ [0 O4 L+ C|背景介绍% w) ]9 t7 ~/ E0 F: ~
随着地球人口增长、气候变化和土壤管理多年来持续糟糕，人们迫切需要一种快速、低成本的土壤表征技术。近红外光谱技术样品制备简单，通过测量光和土壤间的相互作用几秒钟内就可以给出答案。模块化近红外光谱学技术不仅能满足实验室测量，同时也能满足野外测量的需求，甚至能模块化光谱仪将其搭建至无人机上，进行遥感监测。9 n2 U. m$ X/ U
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|配置搭建
- B* K; w6 O, ~本次演示使用的是海洋光学NIRQuest+ 2.5近红外光谱仪、HL-2000-HP高功率卤钨灯、600μm反射探头、RPH反射探头支架、WS-1标准漫反射板。配置搭建如下图所示。. F. R2 E# ~( p
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图1. 搭建图
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注意：测量时需确保反射探头和参考或样本之间有 yi,定 的距离和角度，同时需确保再整个测量过程中保持 jue,对一致。如果确实需要改变，则需重新采集参考光谱。
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|实验样品6 p' Z4 f. N9 ~+ v" q4 \3 |' e
实验样品是Dr. Yvette Mattley从Home Depot购买的沙子样品（Sand）、标准表层土壤样品(T,o,p Soil)、有机堆肥和肥料混合样品(Organic)以及 you,质 表层土壤样品(Premium T,o,p Soil)。) l" W9 j' I8 [4 u- P! `
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图2. 样品图& N: w- j$ y- n
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?" _# J0 c( c8 ?( g' w|测量方法
3 r& Z7 ]& n$ c' w: j9 I为使整个系统稳定，测量前先将光源及光谱仪打开预热30分钟。我们先测量有机样本的数据，在样本周围的10个位置进行10次测量，然后取平均。7 ~* S# c, _6 | X
- Y9 \: J4 p' f" T9 F. p图3. 有机土壤
1 N) b$ `# Z) V! l2 E6 U* v0 E图3为测试有机土壤的吸光度图，其上方图谱为未处理过的吸光度，下方为基线处理过的吸光度图，在1940nm左右，明显可见水的吸收峰。
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( Q' F* x, V$ G. L* o- @% z1 N图4. 四种不同样品的吸光度图
1 a/ b2 |6 y6 `! ?" l* R) w- ^' s图4为四种不同样品的吸光度。光谱曲线从上至下依次为有机土壤、优质表层土壤、标准表层土壤及沙子。从图中清晰可见有机土壤的水分 zui,高。其次是优质表土和标准表土，他们的水分相当。水分 zui,少 的为沙子样品。6 u& u( Y; F0 v4 t# V, ?1 v
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|总结
! x8 ], _! Z3 A0 M7 a$ J仅仅用这种简单的近红外光谱测量方法，我们可以很直观地看到这些样品的水分含量差异。通过近红外光谱结合化学计量学以及一些更 gao,级 的数据处理方法，还能分析除水分以外其他成分的组分分析。
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( u9 p# e9 @. i" ~ w) `转载自：化工仪器网 |
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