海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分) C6 z6 i2 U; Y4 x v- F0 ?4 a: x
原创 OIA MKT [url=]蔚海光学[/url]$ _* J2 k* P. W
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1 v+ e: Q. J9 k9 J/ Y5 T9 s$ k收录于合集, T. I6 f R0 c; ?6 K5 A0 m
#微光谱应用 21个# k m3 i& V! @: d* o) x
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|背景介绍 _' t6 s% ~# x" U2 p/ K, d
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。, o. D1 I& ?6 _: \/ O, M% C$ W
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& X: U. m! t2 ^- Y# z' V0 ^+ W|配置搭建
* u j' o5 E6 z0 }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。
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图1. 搭建图" I! S2 ?$ b9 o2 \* b
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3 H1 p$ x" H5 p$ R0 X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。$ g' i4 ]9 h: M8 s
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|实验样品! z, {2 }* g- ? x7 p& y
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)。
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图2. 样品图8 t* s; Y2 P9 M. D7 N
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5 t1 ^0 y( ?& M* f' `1 b R|测量方法2 Q9 W3 p" d3 f; o
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。. I, G3 h( B6 K# k* @
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图3. 有机土壤6 ]0 k: S' }: k+ |0 F: 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。9 G3 ]$ e" ^+ e% A$ B2 @
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: h) `) R7 S4 j( \! G图4. 四种不同样品的吸光度图" I8 N T! i- g( m3 n3 |9 @
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。
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+ ^8 j- X" y- N: Z# {1 l, B|总结" q3 w, W# a$ I( \( r4 ?6 K
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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