海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分, B V0 h" A: G2 k: g) K y, a+ }
原创 OIA MKT [url=]蔚海光学[/url]
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收录于合集
9 O6 ~& b% f! l6 i. z! t#微光谱应用 21个$ x6 q# N e3 J- h# Y# E3 v0 E
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) |4 q+ g0 L/ b8 }5 G- Y|背景介绍
& Y' V7 a7 s3 s; q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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8 S! C% u% }- Y2 O' r$ m, e|配置搭建
- B! z) @- m* K- F' ?; @* v3 S5 b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
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A5 \2 B- k# o$ L, N4 o' U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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# }" e1 W( T: \8 Z8 D6 V7 }6 i|实验样品
* p% K/ i N6 H3 \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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+ e3 J! E& }- a图2. 样品图
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|测量方法
: y' |0 U! Z) q! u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。 H6 F# N/ {7 [) ?/ u1 b9 y' p7 L
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图3. 有机土壤
' n+ c+ ]7 b! q( J' w( a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, {4 G- y' J" a5 V7 x o5 ]
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。4 D, @9 a' q1 h
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|总结- v Z$ Y; y( `
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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