海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分# |1 M' E C9 U2 R
原创 OIA MKT [url=]蔚海光学[/url]8 m# v p4 e# b- j' ?! j
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. s, K9 {1 ?& G2 K* }收录于合集
7 f' C7 {' Q) k6 g5 l% Q- K#微光谱应用 21个
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' J [9 y3 j; d) G" o E|背景介绍
; S$ o: q6 n' k2 G( 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。
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|配置搭建
2 c9 u* {3 H% g, O: z" Z) m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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- r1 ^3 F) |( ]; q/ y% J图1. 搭建图2 @4 R3 v& L7 ?
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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
) y) \- v; J" f6 C3 w% A% ]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)。% O- W+ f0 r% a% A" u# F( y
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图2. 样品图/ }! v$ Z( n0 S; k1 l4 W$ m
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" c$ y. Z" X5 p4 p7 ]|测量方法
5 T# x: h8 l. s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。) z) k8 i* E0 a l3 `
& l" D* \) G' p' M图3. 有机土壤
! V$ e# ]. r4 \& F9 L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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图4. 四种不同样品的吸光度图
( O% M- g6 q4 A( P5 X9 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。+ @) ?1 C) e6 F, s' h: J* M
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3 }% ~, O9 x/ z3 ]% m|总结9 i7 v3 [# K. l6 E+ D
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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