海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分
6 Q( Y: c' j; E6 k原创 OIA MKT [url=]蔚海光学[/url]
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- T5 s* y7 m4 k' u+ f6 b3 e: g#微光谱应用 21个
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! F% C* Q0 K+ E7 F* C8 \) t|背景介绍9 c6 J+ S3 X- a/ E0 A6 H/ H
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。. l& O: i3 ?5 [6 h4 x
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1 P; ?" N( F6 J8 O|配置搭建 L7 w2 W' b! _0 w7 a6 ~( Y
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。0 K; X: @4 X, i* |" v& Q Y6 J
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图1. 搭建图
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: u, z) x' \8 K4 H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。: m4 l) k" v, J2 q2 q! O! j
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2 x B/ Q6 `. w! z: ^, _3 X3 ||实验样品4 U+ J: I1 L, h+ _. `1 b! J" 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)。4 T! ^* i5 W, c4 d1 v5 N4 y
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图2. 样品图) Y. i1 L' N6 f# ^
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|测量方法
) V4 j+ d1 M! o& D2 ^. p- O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。! r- I# P/ [9 Y/ @9 z% k
' K3 q/ e4 g$ f2 C" P图3. 有机土壤- w [( b1 J% T8 ^: G1 _
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。; L7 ^+ w1 g1 s' c8 M8 N
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1 G" o% z) u6 r- k图4. 四种不同样品的吸光度图- l: S% i2 w t
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
, U3 |: W5 Q8 F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。; U% q7 H; L8 e' @$ Y) g
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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 O- s" i* I b2 e& A, y
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
2 B9 ^/ t9 W" |/ h% P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. _ R8 U+ W5 r4 C
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