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海洋光學(xué)【微光譜應(yīng)用】近紅外漫反射光譜表征土壤成分

原創(chuàng) OIA MKT 蔚海光學(xué)

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#微光譜應(yīng)用 21個(gè)

|背景介紹

隨著地球人口增長(zhǎng)、氣候變化和土壤管理多年來(lái)持續(xù)糟糕，人們迫切需要一種快速、低成本的土壤表征技術(shù)。近紅外光譜技術(shù)樣品制備簡(jiǎn)單，通過(guò)測(cè)量光和土壤間的相互作用幾秒鐘內(nèi)就可以給出答案。模塊化近紅外光譜學(xué)技術(shù)不僅能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，同時(shí)也能滿(mǎn)足野外測(cè)量的需求，甚至能模塊化光譜儀將其搭建至無(wú)人機(jī)上，進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)。

|配置搭建

本次演示使用的是海洋光學(xué)NIRQuest+ 2.5近紅外光譜儀、HL-2000-HP高功率鹵鎢燈、600μm反射探頭、RPH反射探頭支架、WS-1標(biāo)準(zhǔn)漫反射板。配置搭建如下圖所示。

圖1. 搭建圖

注意：測(cè)量時(shí)需確保反射探頭和參考或樣本之間有 yi,定 的距離和角度，同時(shí)需確保再整個(gè)測(cè)量過(guò)程中保持 jue,對(duì)一致。如果確實(shí)需要改變，則需重新采集參考光譜。

|實(shí)驗(yàn)樣品

實(shí)驗(yàn)樣品是Dr. Yvette Mattley從Home Depot購(gòu)買(mǎi)的沙子樣品（Sand）、標(biāo)準(zhǔn)表層土壤樣品(T,o,p Soil)、有機(jī)堆肥和肥料混合樣品(Organic)以及 you,質(zhì) 表層土壤樣品(Premium T,o,p Soil)。

圖2. 樣品圖

|測(cè)量方法

為使整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定，測(cè)量前先將光源及光譜儀打開(kāi)預(yù)熱30分鐘。我們先測(cè)量有機(jī)樣本的數(shù)據(jù)，在樣本周?chē)?/span>10個(gè)位置進(jìn)行10次測(cè)量，然后取平均。

圖3. 有機(jī)土壤

圖3為測(cè)試有機(jī)土壤的吸光度圖，其上方圖譜為未處理過(guò)的吸光度，下方為基線處理過(guò)的吸光度圖，在1940nm左右，明顯可見(jiàn)水的吸收峰。

圖4. 四種不同樣品的吸光度圖

圖4為四種不同樣品的吸光度。光譜曲線從上至下依次為有機(jī)土壤、優(yōu)質(zhì)表層土壤、標(biāo)準(zhǔn)表層土壤及沙子。從圖中清晰可見(jiàn)有機(jī)土壤的水分 zui,高。其次是優(yōu)質(zhì)表土和標(biāo)準(zhǔn)表土，他們的水分相當(dāng)。水分 zui,少 的為沙子樣品。

|總結(jié)

僅僅用這種簡(jiǎn)單的近紅外光譜測(cè)量方法，我們可以很直觀地看到這些樣品的水分含量差異。通過(guò)近紅外光譜結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)以及一些更 gao,級(jí) 的數(shù)據(jù)處理方法，還能分析除水分以外其他成分的組分分析。

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