海洋光学【微光谱应用】近红外漫反射光谱表征土壤成分4 X. T( W9 M4 w9 d( J9 J
原创 OIA MKT [url=]蔚海光学[/url]5 Y$ a1 M' M# w. K% T9 o
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收录于合集7 r( M. g9 q+ a
#微光谱应用 21个
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& [0 B3 I# ^9 f2 S|背景介绍- ~9 a8 N" O7 T: N8 b
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。 [- ]' J- D' i9 C
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& H1 C+ w: r6 `|配置搭建+ a% C5 o4 E6 [& Y- X, |. E
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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) j; L" l1 U1 o% F- V! }' {图1. 搭建图3 g4 n5 X$ S; |, z9 H$ k% S
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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。) \5 [5 J0 E1 S
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/ [4 i9 U6 H, N( U( D, _|实验样品
/ P8 I C' L2 W c' 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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% w$ f- S$ E' i( T6 A图2. 样品图& Y0 N1 o: D# U( b, H
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& |% s s3 D% T [|测量方法
/ J6 b+ J$ S6 ~6 |2 `5 X- b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。2 M1 K$ b5 k: ^- p( C5 Z2 d
' R) G1 K& y* A5 O" v图3. 有机土壤
2 p( b. d7 R$ t9 M/ @; c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。8 P2 Q6 p1 |1 H( l. u5 P
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5 I+ k G. ?3 L图4. 四种不同样品的吸光度图
( x+ }+ L; }# N j9 f( f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 Z1 o, t7 }" g6 L$ x6 P% k3 x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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- l- s" V- Q( |9 p6 N( @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
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