海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分( j( y- `7 {8 B; ~! Q# j
原创 OIA MKT [url=]蔚海光学[/url]
7 _1 u2 `( s. P; a2 }* z0 [% i5 `: y
$ } p% I) t! \ [! I2 b: @8 V/ j' [
# {: J% D3 y# @+ e
收录于合集3 ]: ?" {7 F& V6 M
#微光谱应用 21个- z: B' m/ B8 l( I# p4 `
* l0 _+ ]4 [0 c( M* Q/ N. p. z. |
: ~' c8 O/ d" G8 V! g: s7 h|背景介绍
! r9 n# w% B W0 i2 ]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 F/ t0 {- l0 H. m) ^* L8 f: m4 J3 j( n+ a$ j
& g! f7 p1 c7 |$ H
8 |. Y. H2 g# g' a# M# u: l8 j$ Q|配置搭建- e4 J" R3 J" J# T6 l. p
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。
( v5 ]& q3 I3 g; o. A7 z 4 q) e/ p4 P! {& N7 l8 K
图1. 搭建图
, {( W: f* v& T4 `- t+ t+ V
- `/ N: h0 {5 J/ A5 r5 d6 ~% r# B {
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。; l/ y$ x a% A+ M9 @$ t! p
& x5 o2 c1 T* T' W( I' T4 d% D6 ]* K* `' A+ @
|实验样品
: `) `. V( |2 F7 }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)。
* r8 U& Q1 c! O( r' j
8 P) y: e; r3 Q0 v图2. 样品图- |4 p7 f) _2 D% x
( X4 S* q$ J q+ G( _) n
8 u; c- y! ^9 Y# }- N|测量方法9 q( {$ J) w6 D4 R. s: D& a
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。
0 [' j8 w9 i/ G' X- D0 G$ H
6 g- M a4 s5 A5 I图3. 有机土壤
3 B0 u1 I8 P" R9 w* [3 S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。
) e6 {6 @- M. Z) v8 U0 b, B* ^. p; v% K7 Y
, m3 A; [# `, E3 s
! P' |. l: r1 o/ ?; w2 d图4. 四种不同样品的吸光度图
3 ]/ T5 q6 Y6 Y6 v, x4 y7 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。
; r( E# U5 b" X+ B6 n
+ p' D; ?# b. A) c/ u) D( E( G; u7 |5 k4 Z: i7 |! i
|总结/ y4 ]9 f6 A4 a) w0 j2 e0 u
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。
% r: u' T/ W8 o( C( t" a1 E
/ Z' [& ]' B- t8 g# [/ [& U( u8 s
3 g, ?' N7 [$ q8 Q* J. D. |) s1 `森泉为您的科研事业添砖加瓦：, M8 D1 R7 F* Y% X! v
激光控制：激光电流源、激光器温控器、激光器控制、伺服设备与系统等等
6 h9 K, \1 L- T0 t& Y探测器：光电探测器、单光子计数器、单光子探测器、CCD、光谱分析系统等等
& ]. v8 c3 ^- I* y* i, R' g定位与加工：纳米定位系统、微纳运动系统、多维位移台、旋转台、微型操作器等等9 s9 p. R: L3 b2 q: @7 O
光源：半导体激光器、固体激光器、单频激光器、单纵模激光器、窄线宽激光器、光通讯波段激光器、CO2激光器、中红外激光器、染料激光器、飞秒超快激光器等等
5 y& z3 u5 f# w光机械件：用于光路系统搭建的 gao 品质 无应力光机械件，如光学调整架、镜架、支撑杆、固定底座等等8 ~+ Y( R8 N# i" l/ h5 B% F6 j5 M
光学平台：主动隔振平台、气浮隔振台、实验桌、刚性工作台、面包板、隔振、隔磁、隔声综合解决方案等等
3 d4 i) j- t, J光学元件：各类晶体、光纤、偏转镜、反射镜、透射镜、半透半反镜、滤光片、衰减片、玻片等等
% J0 g+ y0 M8 g- u9 [4 X1 C染料：激光染料、荧光染料、光致变色染料、光致发光染料、吸收染料等等
- s' z# Z9 T1 h5 W; d1 ?转载自：化工仪器网 |
, W" R, G8 ]& {7 N" ^
2 L* P/ R- @+ C( o$ [2 p