海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分
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7 O$ m$ y1 w3 Z; ?2 o6 M5 i收录于合集7 x0 i/ v4 C) R# z
#微光谱应用 21个
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|背景介绍
3 X0 w$ P5 n9 K; V5 Z4 N `4 \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。) t+ U; Y3 s+ i7 q
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|配置搭建
4 z0 |. }3 R' D8 N+ j* 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。# x7 m6 ]' M* `4 ^4 K# s
7 Q; g6 T0 k7 `. ^/ E图1. 搭建图
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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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|实验样品. \* d# c2 a7 r; ^4 K
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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|测量方法
f6 c1 x/ T4 m( b* t 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。
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图3. 有机土壤+ ?3 |; L( d0 ~( y+ J; J! H: k
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。
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2 E; Y0 e9 y L图4. 四种不同样品的吸光度图
. P8 ]( x7 H- x3 S ?" B0 m0 b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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$ l, q& S7 K! T4 i3 B% K|总结9 z4 Q, Z! l" p
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。4 R) H, w" x5 X2 F0 [2 Y: c
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