海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分
; Y% X) I- S% A1 j$ ^原创 OIA MKT [url=]蔚海光学[/url]- U6 G( i, C2 `* p! n0 B7 K0 z
3 I% O( W6 u- S/ K* L
/ S" K/ V: W7 q5 s
! W4 \/ T6 G. N3 C收录于合集
2 L; X3 G& }* m: ]; m6 M#微光谱应用 21个
% D/ H3 k/ E$ R2 e" R8 J. N" a1 s% l& H/ K
! w7 D3 `2 X+ m# _* \; d! f( V
|背景介绍
! U) T2 N q$ d& W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。
8 i+ V g% A8 h8 X' z' U0 \+ v. V
& i- v- R, P6 V: J" ~' {. N
|配置搭建 V, @, j6 q: o/ ~, u) Z6 x
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。
& q8 u! M0 D" _" }7 F% t+ b
9 b/ k+ o! u: {图1. 搭建图
( k3 J, |6 [! v% I0 {; n; z. `+ D7 g7 U8 ~ W
4 o+ r) D {6 Q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。( G5 v& r/ `$ A+ i1 i7 D7 u
; |- v$ ?8 T2 D( R- u) S$ C3 s
7 z3 Z. M. [- B1 Z& ^|实验样品
0 d4 }; Y' x6 x: }$ v& X4 q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)。. r3 y9 W* @2 k3 K C3 g
' [' t* X1 i! z! [0 s. ?9 g图2. 样品图
) y( c* U) c8 K- q7 D$ P' u: D( b) A3 c0 @
+ b4 I, g6 d' V$ S* g/ V
|测量方法' @/ `5 K" }: \ p) B8 q' e; F
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。
# s0 b" }4 f( ^3 N: w: l8 c6 P# ], W( V/ N8 g+ y2 Z" T7 a
图3. 有机土壤+ L# o6 ]( R6 w3 s3 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。1 H' M3 C+ H2 s* t3 k
% w, S6 W# o. \2 y, U
/ Z7 N# | m3 g& T3 D
. P! O1 I5 Q% F* x3 _" p' U, }6 V7 a图4. 四种不同样品的吸光度图
9 s4 b2 ?5 W6 o, N- m) }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 N+ n5 e) n, b% h
- ^9 i% N; S J( o6 L3 H$ z& ]7 O$ F4 J; c, S' J
|总结
% a' ~- x+ `( z7 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。
! Y6 x/ R3 P9 w6 w" y0 v+ O/ `1 \; o& Y' V# p# ~% S
0 a, T$ ^: `3 G! J
森泉为您的科研事业添砖加瓦：8 a0 m, H2 `3 @
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3 L8 V3 k" | O& I, Q+ c( K) J
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1 Y" _- P" y9 r' s
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1 l' ~7 j/ b |) a- y5 `
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
' Y6 K, h& w9 v! T1 B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7 z7 n& U; g) `6 [) _
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
( l/ K2 V8 Y5 D/ ]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9 T& D0 {) Q& R: C3 T2 M# 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/ N& v) V# k6 x: e% [
转载自：化工仪器网 |
6 C; ?% E/ x1 A/ i
