海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分
" [* z% ^' {4 Q4 ?/ u- z原创 OIA MKT [url=]蔚海光学[/url]( X$ T) o, B! I! |
! b( W8 W; k; j2 I1 j; Z& Z) E/ r' B) a \+ T% p4 k
# u6 W$ e$ ^- V
收录于合集
1 b6 J3 R9 R" t0 f9 H) f% ?#微光谱应用 21个
5 _0 X, R# ~0 ^/ t9 z: Z: a" ^* A9 T5 J! l+ T: B! f3 ]" r
4 J5 S; K2 a+ F' X" o: L, _
|背景介绍
8 V8 @1 |7 ?; S7 I7 i T1 r# ^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。
0 d" m3 b" M3 W5 A' B
. `/ G/ _. l y( G- k
" q% G5 P) H6 \2 P# y- ?/ ~) Z|配置搭建: h* V) g4 u2 {3 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。
& ?& W& ?. l+ B h `$ ?% A! u5 r5 {
图1. 搭建图
) ]# |3 p; B, d/ G" ]+ C, p6 P9 `; Z+ ^! F0 b" t; U
9 m' G+ ]" D4 {/ ?% Y/ M0 d" 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。
; A) F& N3 Z) @" x2 ^+ p# @
, J1 f( G7 r4 u) X4 M$ [4 A) c8 z
|实验样品0 [' I* ?) @1 `' i3 H5 L
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)。" C8 P' {5 D5 A
$ r' _$ M7 t7 t" m5 y& c& ^图2. 样品图
) U* ~1 G2 p( P2 a; w& O# v" {# g6 g# z1 |' z% I' s4 h
& E. h! {' c$ g4 U; U B# \+ |# t|测量方法
+ T6 Q5 r" `+ _2 ]& g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。
! a# ^+ I6 R- g q4 G" x
0 X; ~. N! d' c& o- J图3. 有机土壤
4 v+ z n5 u$ m+ ]7 J# w( E0 u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。, J5 r/ S8 \ n! v3 d
M% z" e( V0 Q: j% a9 ]
$ L. `+ y$ |( g6 Q- R% U
3 l$ Z5 P# k9 ?
图4. 四种不同样品的吸光度图
$ k6 U: Z" g- E' 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。5 [+ S0 R( ]- L9 W& n+ K0 V. {6 `
- x4 D+ \; {8 S) ~0 k2 g6 l. g
+ N/ z$ ~4 [4 w/ k0 |" O|总结
2 m' @. w6 c, v) u) G; O) z2 z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。
9 g% ^! G3 |: ]" F& L; _
8 l! x' j, k8 E& B* ~
; m8 b' B3 u8 F( G* ^ {! l4 m8 @森泉为您的科研事业添砖加瓦：* `. ^# p9 b' V% h
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 r( d2 C3 p5 }2 u+ P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+ X0 X8 |& H, Z) e+ @% W1 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
( C6 U4 x5 I; `8 A* G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
) k7 @) n2 \4 H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) V% C; l5 w7 U& c. b6 k- e
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
! R8 L) d! Z& `: }5 m2 n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% }0 z: {8 L0 I: e, i
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; @% e2 J# u$ _3 s" P4 h
转载自：化工仪器网 |
/ h' u5 i! U/ m- i' U6 H
% z/ B6 F7 b) f" N' v, [6 V3 W
