海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分
8 k+ `* F# v4 @原创 OIA MKT [url=]蔚海光学[/url]
! U! j& W. \( Y" W
$ _' s. h# ^7 u) f1 l
0 _* f8 M" S& a5 J% E+ F! N/ d: D' S0 d! `5 [- j
收录于合集
( Q; |% @/ M4 l#微光谱应用 21个
' H/ Z" u( J9 q$ ^7 V E0 U
' Q; a) L$ f! I2 p3 T, |: {- Z4 C; R2 l2 P5 E+ U/ R7 }
|背景介绍0 D0 o, S# @1 P( 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。
. i7 T+ p; n( i- A4 L
+ ?2 u* D, z0 e3 w2 J) k
, ~% z! ?$ _* ^; u|配置搭建3 T( |' a! u4 \, Q$ \; Q) ]
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。
% Z7 o1 Q! k8 R7 A/ D8 F6 [8 ^
0 l n1 {* n5 a; M* S- {2 C/ q3 c图1. 搭建图
/ `. S& H! g( \* a$ l Z7 T4 ?2 `" Z/ k* O
, i. t J( }+ d1 F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。: S, z$ r% F, l. x) I' L1 k
) l+ k& b8 v a' v# G; H/ }$ {% T+ n h4 _, U s) \2 y y
|实验样品8 I4 l: ^% r" {8 P- j9 ~
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)。2 r2 H6 E8 M4 L
4 `0 o$ `1 ^9 U1 C( M
图2. 样品图( b2 k, B6 y8 M
/ c9 s/ _( \$ v$ L8 {' h2 y" w, r, d5 Z L- h
|测量方法0 p- e7 l: ?# G* ^8 z( t
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。5 |! w+ i* a1 S+ I( h' s# _1 K9 z) d
0 B* q) ~6 N, n% v
图3. 有机土壤
( S2 H& g/ t' ^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。
' q5 Q0 b6 R+ U6 i( w: x4 _" C F) X
- d2 ?) y4 A" K+ t, `1 K8 H$ t5 A2 _7 A ^' A# h) [, ]! I
( f5 G7 G. O0 K" D6 X图4. 四种不同样品的吸光度图/ k# V% n/ L8 u- w2 r, G
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。% H% o4 j9 Z% y% z' o! H% ?/ [
1 n7 w, Q$ i( T4 _6 |9 H3 h* l. ~2 v, M) W" W/ B$ E w, X
|总结
) M0 L W) ?# `4 w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。6 D8 _" L2 k7 c5 y9 p7 F9 L3 e0 c2 A# p
: l* j+ z: ~2 @, q+ D0 N! W' K* Y
森泉为您的科研事业添砖加瓦：+ C: z, Y3 Y9 Z. i4 z6 ]
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1 H9 {; l1 V5 \6 }1 \5 y0 q
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- b$ I& C" u. l6 R5 U
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
) z2 q* [+ J) P; s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 U) R. ~+ i0 K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" ]) \% {( X* l0 I5 ?4 U
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
$ k* l) a' w5 G. ~ z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
1 C$ Z* k' W% U0 H5 d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
# A) U" B% e% \$ I转载自：化工仪器网 |
6 Z: n/ T% d( S+ y" w