海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分( w7 `! l G6 M3 }3 ~2 G8 u# h
原创 OIA MKT [url=]蔚海光学[/url]
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收录于合集, b. ?1 \+ X* }! `: E
#微光谱应用 21个* ]' ]1 h8 y1 ]; w* x& e5 N
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|背景介绍
, G. B) [: [" X! z3 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。7 S5 y( i7 e8 L, v! p J' w
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|配置搭建) O) ?5 O: v! [& G) X# G
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。9 t! _* n% T& q) s0 ^: }
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图1. 搭建图
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/ @3 Z4 F' J$ P7 c0 o2 r% T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& y4 ^, `9 y+ x) A( [ Q5 c
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|实验样品
" z9 Y: S6 j% p$ l" N* G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
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0 y, i% e: r* [' b5 c- z M|测量方法2 E2 q4 J: g8 B( l
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。* q$ ~1 V, n. J% r0 v: Q
2 b6 T0 g8 z* L V2 a7 @6 B+ C图3. 有机土壤
& B6 X D$ e+ M. R9 O% ~- @; 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。* R% K G B$ @
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3 J' M5 d, W. Y图4. 四种不同样品的吸光度图
0 y( N& r6 Y6 G: w6 [9 m! Z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。# o$ o( i6 \- M7 ` G2 e
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|总结' c+ p1 D' r; C5 U7 K0 x7 O: a4 l
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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