海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分
) H' A, v1 n- ~9 I8 U) h. N5 B原创 OIA MKT [url=]蔚海光学[/url]
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#微光谱应用 21个; ] g' Q: \2 n, o% c2 s
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* b( R* u2 y5 K) g b8 Z9 U9 k|背景介绍; O! I9 L0 C1 Q/ b1 r" 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。' j1 F) m# `3 U$ H: t4 A! [5 _& `
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3 _' p% r2 ~( \; m4 [6 W# g' ?& ^0 ]|配置搭建9 v$ d4 m( `6 N
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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8 I, P# l3 u$ Q+ O& k* e" L图1. 搭建图
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. g6 \$ ]* n' O3 r0 z0 F1 J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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! L* y* j0 b$ G' m8 a- a1 P|实验样品
$ R3 M. V4 m9 G, _. B/ x; a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)。, O5 E0 g) ~9 {2 N' a
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图2. 样品图" \( |0 s: V9 e5 M
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|测量方法
8 m5 g5 e# u1 J* x2 W8 t X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。' b" ]' ?% U1 z6 m
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图3. 有机土壤4 N" k0 a+ Z5 b4 z h h& d
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。/ W& Z& W" h: A; `
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/ t K6 N6 [ P" u4 p3 z! Y4 S图4. 四种不同样品的吸光度图
8 K3 F" ~0 ?+ j$ D8 D6 |6 L1 J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。
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|总结% ~5 n. B! \6 I
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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