激光波长对使用激光诱导分解光谱测量土壤碳的作用
Optics express
|October 20, 2023
概括
研究激光诱导分解光谱 (LIBS) 用于土壤碳分析,这项研究发现,532 nm波长显著提高了精度和检测极限,而1064 nm对于农业土壤监测至关重要.
科学领域:
- 分析化学 分析化学
- 土壤科学 土壤科学
- 频谱学是一种光谱学.
背景情况:
- 准确测量土壤碳对于农业管理和环境监测至关重要.
- 激光诱导分解光谱 (LIBS) 为元素分析提供了一种快速的现场方法.
- 优化LIBS参数,如激光波长,是提高测量精度的关键.
研究的目的:
- 用LIBS.评估不同激光波长 (1064nm与532nm) 对农业土壤碳度测量的精度的影响.
- 在没有样本预处理的情况下,在现场条件下评估LIBS的性能.
主要方法:
- 激光诱导分解光谱学 (LIBS) 使用两个波长: 1064 nm 和 532 nm.
- 在没有任何化学预处理,研磨或颗粒化的情况下,分析了农业土壤样本.
- 开发并验证了一种部分最小平方回归 (PLSR) 模型,该模型包含异常值过和参数优化.
主要成果:
- 与1064nm波长 (4.7%) 相比,532nm激光波长导致土壤碳的平均预测误差 (2.7%) 较低.
- 碳的检测极限 (LOD) 在使用532nm波长 (0.34-0.5 w/w%) 与1064nm相比大约减半.
- 在532nm处更高的等离子体密度被认为是改善LIBS测量性能的原因.
结论:
- 与1064nm相比,532nm激光波长为LIBS分析农业土壤中的碳提供了卓越的性能.
- LIBS,特别是在532纳米处,是快速地在现场,在没有样本准备的情况下确定土壤碳的有希望的技术.
- 进一步优化LIBS参数可以提高其在精密农业和土壤科学研究中的适用性.
