Name: 静的スキャン モードで中性子ガンマ解析による土壌炭素の測定 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-08-24T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 51 s
Description: 学ぶ 中性子ガンマ法による土壌炭素の静的・走査モード測定技術。非破壊で大規模土壌の炭素量を迅速に測定し、農業・環境研究の炭素動態理解に貢献します。

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著者はバリー G. Dorman、ロバート ・ a. Icenogle、フアン ロドリゲス、モリス g. ウェルチ、マーリン Siegford の実験的測定におけるテクニカル サポートとジム ・ クラークとデクスター LaGrand シミュレーションについてお世話になっています。私たちはこのプロジェクトで彼らの電子および検出器の使用を許可するため夏 LLC を感謝します。この作業によって NIFA ALA 研究契約 No ALA061-4-15014 を支えられた「農業の生産性とライフ サイクル管理のための土壌炭素含有量の精密空間マッピング」。

1 ですアドイン システムの構築 <ol><li> 図 1 に示すように一般的なアドイン システム ジオメトリを使用します。</li></ol>。
 <img alt="Figure 1"class="xfigimg"src="/files/ftp_upload/56270/56270fig1.jpg"/> 図 1。INS システム ジオメトリ。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56270/56270fig1large.jpg"target="_blank"> この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<ol start="2"> <li>を使用して、 図 2 に示す INS システム デザインします 。10</li></ol> <img alt="Figure 2"class="xfigimg"src="/files/ftp_upload/56270/56270fig2.jpg"/> 図 2。INS システムの概要 。
A) 最初のブロックは、中性子発生装置、中性子検出器と電源システムB) 2 番目のブロックを含む 3 NaI (Tl) 検出器;C) 第 3 ブロックを含むシステム操作のための機器D) 個々 のコンポーネントを示す最初のブロックの一般的なビューE) ガンマ検出器のビューを閉じる。 10 <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56270/56270fig2large.jpg"target="_blank"> この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<ol start="3"> <li>プラグイン システムの 3 つのブロックを使用して (付録を参照してください)。
	<ol><li>最初のブロック (A)、中性子発生装置 (NG) と電源システム ( 図 2 a および 2 D) を使用します。このジェネレーターの出力をパルス中性子になります 10 7 10 - 14 MeV の中性子エネルギー 8 n/s。電源システムから成っている 4 つの電池 (12 V、105 Ah)、DC-AC インバーターと充電器。このブロックは鉄も含まれます (10 cm × 20 cm × 30 cm)、ホウ酸 (5 cm × 20 cm × 30 cm) 中性子照射からガンマ線検出器を保護するシールドします 。
		注: 中性子検出器も NG が正しく機能していることをチェックするためこのブロックに含まれます</li>。
		<li>2 番目のブロック (B)、ガンマ線測定装置 ( 図 2 b と 2 e) を使用します。このブロック 3 12.7 cm x 12.7 cm x 15.2 cm NaI(Tl) シンチレーション検出器対応する電子が含まれます。電子機器と検出器の外装サイズは 15.2 x 15.2 cm 46 を測定する cm</li>。
		<li>、(C) の第 3 ブロック (DNC ソフトウェア) と中性子発生装置、探知器、およびデータ集録システム ( 図 2) を制御するラップトップ コンピューターを使用します</li>。
	</ol></li></ol> 2。注意と個人の要件 <ol><li>放射線研修 INS システム パスの各ユーザーがある</li>。
	<li>NG を操作一人一人が放射能のバッジを運ぶことを確認してください。測定では、制限された領域の境界 (&#62; 20 μ sv/h) NG の周りが言葉で放射の記号 &#34; 注意、放射線領域 &#34; 制限区域のすべてのエッジが NG から 4 m 以上になります。</li>。
	<li>緊急時に、すぐにプッシュ、&#34; 緊急割り込み &#34; NG のボタンで、NG からキーを削除、電源から NG を抜きます</li>。
</ol> 3。測定のためのプラグイン システムの作製 <ol><li>チェック電源システム。充電器の電源レベル インジケーターは緑、でしょうか以上 3 の赤いランプが点灯する必要があります。充電器を電源コンセントに接続されていない場合、バッテリは完全に充電になるまで待つ (緑色のランプが点灯) に適切な電力レベルに到達するまで、または (&#8805; 3 の赤いランプが点灯します).</li>
	<li>インバーター (緑ランプ点灯) とラップトップを有効にします</li>。
	<li>は、ガンマ検出器を動作し、各検出器に必要なパラメーターを確認するノート パソコンのデータ収集プログラムを実行します。これらのパラメーターの値を定義し、INS システム テストで以前に記録されます。
	<ol><li>検出器から 5-15 cm 以内の Cs 137 コントロール ソース (任意の型) を配置します</li>。
		<li>1-3 分のためのスペクトルの集録を開始;、662 の重心をチェック keV すべての探知機の Cs-137 のピーク。彼らは、同じチャネルである必要があります。そうでない場合は 662 keV のピークの重心を調整する値を変更してデータ取得プログラムのエネルギー係数スケールを使用します</li>。
	</ol></li> <li>特別なキーを使用して、NG をオンします。緑と黄色、NG の上にインジケーター ランプが点灯します</li>。
</ol> 4。プラグイン システムのキャリブレーション <ol><li>準備 4 ピット サイズ 1.5 m × 1.5 m × 0.6 m 均質な砂カーボン混合物 ( 図 3)。炭素含有量は 0、2.5、5、10 w % 。
	注: コンクリート ミキサー建設砂およびヤシ殻から成る合成土壌にするため (100% 炭素含有量が平均粒径 &#60; 0.5 mm)。これらの混合物の均一性を視覚的に決定されます</li>。
</ol> <img alt="Figure 3"class="xfigimg"src="/files/ftp_upload/56270/56270fig3.jpg"/> 図 3。砂 10 Cw % 砂カーボン混合物が付いているピットとピットのビュー。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56270/56270fig3large.jpg"target="_blank"> この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<ol start="2"> <li>以上のピットは、次の手順を使用して計測します。
	<ol><li>ピットに INS システムの位置を手動または適切な車両をけん引しています。中性子源の投影のピットを中心とするようプラグイン システムを配置します</li>。
		<li>は、NG の発電機を動作するノート パソコンの DNC ソフトウェアを実行します。DNC プログラム画面の右側にある [エラー] 列ですべてのランプが緑に点灯します。ない場合は、「解除」ボタンをクリックして。次のパラメーターを挿入します: パルス パラメーター - 周波数 5 kHz、デューティ サイクル 25% 遅延 0 μ 秒、延長 2 μ s;ビーム - 高電圧 50 kV、ビーム電流 50 μ A (これらのパラメーターの特定のアドイン システム設定やタスクによって異なることに注意してください)。
		<ol><li>DNC プログラム画面上のスイッチをアクティブにし、NG の高電圧と電流が入力した値に対応する値を安定に来て、作業体制を入力するを待つ貯水池は現在も安定した値に来る</li>。
		</ol></li> <li>ガンマ検出器を動作するノート パソコンのデータ集録ソフトウェアを実行します。1 h のデータ集録プログラムを実行することによりスペクトルの取得を開始します。2 つのスペクトルの取得プロセス (INS &#38; TNC と TNC) 画面に表示されます</li>。
		<li>後 1 h スペクトル取得を停止し、ハード ドライブにスペクトルを保存 (ファイル |MCA のセーブデータ |フォルダーを選択し、ファイル名を入力します 。
		注: がある 2 つの保存したスペクトル (TNC と INS) ファイル名拡張子 .mca と _gated.mca、それぞれ) です</li>。
		<li>は、2 番目の検出器 (左上隅にある矢印をクリックします) を選択し、この検出器のスペクトルを保存します。3 番目の検出器で同じ操作を行います</li>。
		<li>ファイルをクリックして |終了ソフトウェアを閉じます</li>。
		<li>DNC プログラム画面上のスイッチをオフにする DNC ソフトウェアを無効にします</li>。
		<li>4.2.1 - 4.2.7 他のピットのための手順を繰り返します</li>。
		<li>NG の特別なキーを使用して、オフにします。NG の上にインジケーター ランプが薄暗い...</li>
	</ol></li> <li>任意のラージ オブジェクトから地表上 4 m を超える距離に INS システム全体を昇降、INS システム バック グラウンド スペクトルを調べ、データ取得手順 4.2.2 - 4.2.9 を繰り返します</li>。
	<li>データ処理 <ol><li>では、スプレッドシート プログラムを使用して、4.2.4 の手順で保存したデータ ファイルを開きます。出力の値を検索し、カウント料金 (OCR と ICR) と行 28、27、30、リアルタイム (RT) をそれぞれ入力します</li>。
		<li>計算寿命時間 (LT) を INS &#38; TNCTNC スペクトルとして測定はすべて LT は 私 私 OCR =/ICR 私 ·RT 私 (1) 、OCR は 私 と ICR は 私 の i 番目の測定出力と入力カウント レート、RT は 私 は本物i 番目の測定の時間</li>。
		<li>対応する中尉でスペクトル (33-2080 スプレッドシート内の行) を割ることによって 1 秒 (cps) あたりのカウントでガンマ スペクトルを計算</li>
		<li>計算として個々 の pit コピーに対応する測定からネットをスペクトル 
		INS スペクトルを net = (INS &#38; TNC - TNC) ピット - (INS &#38; TNC - TNC) Bkg (2)</li> <li>検索ガンマ ピーク 1.78 MeV (28 Si) と 4.44 MeV (12 C) ごとにネットをスペクトルでピットしピーク面積 (4.44 MeV C ピークを計算エリア、1.78 MeV Si ピーク面積) イゴール ・ ソフトウェアを使用しています。
		<ol><li>開くアイコンをダブルクリックしてソフトウェア。初めてネットをスペクトルをテーブルに挿入します</li>。
			<li>は、ウィンドウをクリックして |新しいグラフ |ターゲットから |&#34; ファイル名 &#34; |そうしてください。スペクトルは、グラフ ウィンドウが表示されます。グラフをクリックして |情報を表示します。Windows と、グラフ ウィンドウの下 B のマーカーが表示されます</li>。
			<li>記号 A にマウス ポインターを置く、マウスの左ボタンを押して、スペクトルに 1.78 MeV ピークの左側にカーソルをドラッグします。標識 B にマウス ポインターを置き、マウスの左ボタンを押して、スペクトルに 1.78 MeV ピークの右側にカーソルをドラッグします</li>。
			<li>クリックして分析 |多峰フィット |新しい多峰フィットを開始 |ターゲットから |続行します。ポップアップ ウィンドウの使用グラフ カーソルをマーク |線形基準 |自動検出ピーク今 |それを行う |ピークの結果。ピークの領域はポップアップ ウィンドウで表示されます</li>。
			<li>4.44 MeV ピークに同じ操作を繰り返します</li>。
			<li>残りの純をスペクトルで以前の操作すべてを繰り返します</li>。
		</ol></li> <li>方程式による各ピットの純炭素ピーク面積を見つける 純 C ピーク領域 私 4.44 MeV C ピーク領域 私 を = - 0.058 · 1.78 MeV Si ピーク領域 私 (3)</li> <li>直接支柱として INS システムの検量線を作成重量パーセントで表される炭素濃度対純炭素ピーク面積の ortional 依存性。
		<ol><li>イゴール ソフトウェアで新しいテーブルを開く: [ウィンドウ] |新しいテーブル。最初の列と 2 番目の列に対応する純 C ピーク面積にピット炭素濃度値を入力します</li>。
			<li>プロット純 C ピーク領域対ピット炭素濃度: Windows をクリックして |新しいグラフ。YWave、として純 C ピーク面積と XWave として炭素濃度を選択します。これを行うをクリックします。ポイントは、グラフに表示します</li>。
			<li>検量線を作成する: をクリックして解析 |カーブ フィット |機能 - ライン |ターゲットから |そうしてください。検量線と校正係数 (k) はウィンドウに表示されます</li>。
		</ol></li></ol></li></ol> 5。静的モードでフィールド土壌の測定を行って <ol><li>ステップ 3 に従って測定用プラグイン システムを準備します</li>。
	<li>は、手動でまたは適切な車両を使用して曳航による土壌炭素の内容分析を必要とするサイトにシステムを配置します。中性子源の投影は測定対象サイトの中央にそのプラグイン システムの位置します</li>。
	<li>手順 4.2.2 - 4.2.9 と 4.4.1 - アクションを実装研究サイトの純 C ピーク面積を求める 4.4.6</li>。
	<li>計算重量 % として校正係数を用いて炭素濃度 
	<img alt="Equation 1"src="/files/ftp_upload/56270/56270eq1.jpg"/></li></ol> 6 スキャン モードでフィールド土壌の測定を行って <ol><li>INS システムが移動しながらフィールドにパスを推定。旅行速度の会計処理 (&#8804; 5 km/h)、フィールド サイズ、INS システム フット プリント (~ 1 の m の半径) と測定時間 (1 h) 移動の軌道は最終的にフィールド全体の領域をカバーするようです。場所フラグで便宜上、フィールド境界に沿ってポイントを有効にします</li>。
	<li>ステップ 3 に従って測定用プラグイン システムを準備します</li>。
	<li>手順 4.2.2 - 4.2.3 アクションを実装します</li>。
	<li>1 における所定の旅行を辿る</li>
	<li>手順 4.2.4 - 4.2.9 と 4.4.1 - アクションを実装研究フィールドの純 C ピーク面積を求める 4.4.6</li>。
	<li>校正係数を用いた方程式 4 重量 % の炭素濃度を計算します</li>。
</ol>

<ol><li>Potter, K. N., Daniel, J. A., Altom, W., Torbert, H. A. <a target="_blank" href="http://www.jswconline.org/content/56/3/233.abstract">Stocking rate effect on soil carbon and nitrogen in degraded soils.</a> J. Soil Water Conserv. 56, 233-236 (2001).</li>
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</ol>

著者が明らかに何もありません。

建物前の研究者が設立した財団は、NSDL スタッフ対応、現実世界のフィールドの設定でこの技術の実用的な使用に重要な質問です。当初、NSDL 研究者は、純炭素ピーク面積を決定するとき INS システム バック グラウンド信号を考慮する必要性を示した。11別の努力は、直接比例依存関係によって (炭素深さ分布形状) に関係なく上部 10 cm 土壌層の平均炭素重量 %、純炭素ピーク面積の特徴を示したに。また、INS システム校正 (すなわち、1.5 m × 1.5 m × 0.6 m ピット砂炭素混合) に必要な機器を構築した、実世界のアプリケーションに必要なキャリブレーション手順を開発し、実行します。得られた検量線表示、測定の純炭素ピーク面積から土壌の炭素含有量を決定することが可能。NSDL 研究者は、多くをシステム設計の改善を取り入れている、ガンマ検出器の磁場シールドの最近の追加の土壌炭素の大規模な調査のためのモードをスキャンをシステムの実用可能になります。
土壌炭素分析を明らかにしたいくつかの重要なプロトコル手順アド...

土壌炭素含有量の知識が必要土壌生産性と収益性、土壌資源の農業土地利用慣行の影響を理解し、炭素隔離1,のための戦略を評価の最適化2,3,4。土壌炭素は、土壌品質5の普遍的な指標です。いくつかの方法は、土壌炭素の測定のために開発されています。乾燥燃焼 (DC) は、年6の最も広く使用されている方法をされています。このメソッドは、フィールドのサンプル コレクションと研究所処理と、集中的な時間のかかる労働、破壊的測定に基づきます。2 つの新しいメソッドは、レーザー誘起ブレイク ダウン分光付近と赤外分光法7中旬。これらのメソッドは、破壊も、のみ非常に表層土層 (0.1 - 1 cm の土の深さ) を分析します。さらに、これらのメソッドだけ降伏点 (~ 60 cm3 DC 法と赤外分光法の 0.01 10 cm3 ) の小さなサンプル ボリュームの炭素含有量の測定。そのようなポイントの測定で、フィールドまたは風景のスケールの結果を外挿法で推定することが難しくなっています。これらのメソッドは破壊的なので、定期的な計測も不可能です。
ブルックヘブン国立研究所の前の研究者は、土壌炭素分析 (INS 法)7,8,9中性子技術を適用することを提案しました。この最初の取り組みは、理論と土壌炭素測定中性子ガンマ分析を使用しての練習を開発しました。この努力は、2013 年以降で、農務省国立土動力学研究室 (NSDL) を続けた。2 つの主な要因は、最後の 10 年にわたってこの技術アプリケーションの拡張: 比較的安価な商業中性子発電機、ガンマ検出器およびソフトウェアに対応するエレクトロニクスの可用性最先端の中性子核相互作用データベースを参照します。このメソッドは、他のものよりいくつかの利点です。フィールド測定が必要なあらゆる種類の INS システム、プラットフォーム上に配置を操縦することができます。この非破壊原メソッドは、いくつかの測定を使用して全体の農業分野に補間することができます大規模な土壌ボリューム (~ 300 kg) を分析できます。この INS システムもフィールドまたは風景の predetermine グリッド経由でのスキャンに基づく地域の平均炭素含有量を決定するスキャン モードで動作可能です。

<table><tbody><tr><td>中性子発生器</td><td>Thermo Fisher Scientific, Colorado Springs, CO DNC software</td><td>MP320</td><td></td></tr><tr><td>Gamma-detector:</td><td></td><td>na</td><td></td></tr><tr><td>- NaI(Tl) crystal</td><td>Scionix USA, Orlando, FL</td><td></td><td></td></tr><tr><td>- Electronics</td><td>XIA LLC, Hayward, CA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>- Software</td><td>ProSpect</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Battery</td><td>Fullriver Battery USA、Camarillo、CA</td><td>DC105-12</td><td></td></tr><tr><td></td><td>インバーターNova Electric、Bergenfield、NJ</td><td>CGL 600Wシリーズ</td><td></td></tr><tr><td>充電器</td><td>PRO充電システム、LLC、LaVergne、TN</td><td>PS4</td><td></td></tr>鉄<tr><td>ブロック</td><td>任意の</td><td>ホ</td><td></td></tr><tr><td>ウ酸</td><td>任意の</td><td></td><td></td></tr>および<tr><td>ラップトップ</td><td>任意の</td><td>金属</td><td></td></tr><tr><td></td><td>マグネティックシールドコーポレーション、イリノイ州ベンセンビル</td><td>&nbsp;MU010-12</td><td></td></tr><tr><td>建設用砂</td><td>Any</td><td>na</td><td></td></tr><tr><td>Coconut Shell</td><td>General Carbon Corp., Patterson, NJ</td><td>GC 8 X 30S</td><td></td></tr><tr><td>Reference Cs-137 source</td><td>Any</td><td>na</td><td></td></tr></tbody></table>

静的スキャン モードで中性子ガンマ解析による土壌炭素の測定

Measurements of Soil Carbon by Neutron-Gamma Analysis in Static and Scanning Modes

非弾性中性子散乱 (INS) 土壌炭素分析法のここに記述されたアプリケーションは、登録と中性子が土壌要素と対話するときに作成されたガンマ線の分析に基づいています。INS システムのメイン部分は、パルス中性子ジェネレーター、NaI(Tl) ガンマ検出器、INS と熱中性子捕獲 (TNC) 過程とガンマ スペクトル取得とデータ処理のためのソフトウェアのためのガンマ スペクトルを分離するエレクトロニクスを分割します。このメソッドは、他の方法に比べていくつかの利点が僅か土壌炭素にローカルの急激な変化によって影響を受ける平均炭素を測定する非破壊の in situ手法を大規模な土壌の容積のコンテンツは、固定で使用することができますかスキャン モード。アドイン メソッドの結果は、~2.5 - 静止政権で 3 m2の面積を持つサイトから炭素含有量またはスキャンの体制で通過した領域の平均炭素含有量です。現在のプラグイン システムの測定範囲は、&#62; 炭素重量の 1.5% (標準偏差 ± 0.3 w %) 1 hmeasurement の上部 10 cm 土壌層で。

土壌の INS &#38; TNC と TNC ガンマ スペクトル
図 4に測定土壌ガンマ スペクトルの一般的なビューが表示されます。スペクトルは連続したバック グラウンド上のピークのセットから成っています。興味の主なピークはある INS 4.44 MeV と 1.78 MeV で重心 &#38; TNC スペクトル。2 番目のピークは、土に含まれているシリコンの核に帰することができる、最初のピークは炭素とケイ素の核から重複ピーク。これらのスペクトルからの純炭素ピーク領域抽出の手順は上記の通り。純炭素ピーク面積を決定するすべてのケースでこの手順を使用する必要があります炭素原子核にのみ予定。11
<img alt="Figure 4" class="xfigi...

ここでは、シングル ポイント測定 (静的モード) のため中性子ガンマを用いた土壌炭素の場測定のためのプロトコルを提案するまたはフィールドの平均 (スキャン モード)。システムの構築について述べるとデータ処理手順を詳しく説明します。

The herein described application of the inelastic neutron scattering (INS) method for soil carbon analysis is based on the registration and analysis of ...

この手順の全体的な目的は、特定の地点または圃場全体における土壌炭素量を測定することです。この手法は、非弾性中性子散乱の静穏性を土壌炭素分析に適用することに基づいています。この技術の主な利点は、大量の土壌に含まれる土壌炭素を測定するための、非破壊的なin situ（原位置）測定法であることです。中性子が土壌元素と相互作用した際に発生するガンマ線の分析により、土壌の上層10 centimeterの炭素量を測定することが可能です。この手法は、従来の土壌サンプリングのように圃場の一点で測定する定点モード、または圃場全体の平均土壌炭素量を測定するスキャンモードで使用できます。INSシステムを使用する前に、中性子発生器の周囲に制限区域を指定するための資材を準備してください。中性子発生装置の緊急停止ボタンに遮るものがないことを確認してください。バッテリー充電器の電源レベルインジケーターを確認します。赤色のランプが3つ未満しか点灯していない場合は、バッテリーを充電してください。電力が許容範囲にあることを確認したら、パワーインバーターとシステム用ノートパソコンの電源を入れます。データ収集プログラムを起動してください。各検出器について、DAC高電圧、DACオフセット、およびスローフィルターエネルギー係数が、事前に定義された値と一致していることを確認します。INSシステム全体の機能性を維持するためには、すべての検出器を最適な動作状態で校正することが極めて重要です。次に、すべてのシステム検出器から5〜15 cm以内にセシウム137線源を配置します。スペクトルの収集を開始し、各検出器におけるセシウム137の662 kiloelectron voltピークのセントロイドの位置を確認してください。重心が同じチャンネルにない場合は、スローフィルターのエネルギー係数を調整して、重心を同じチャンネルに合わせてください。3つの検出器すべてのスペクトルは、データ取得後にまとめて集計されます。そのため、関心のあるピークを同じチャンネルに設定することが重要です。システムの校正準備が整ったら、セシウム137線源を保管します。既知の炭素含有量を持つ均質な砂・炭素混合物を用いたピットでの校正を開始するには、中性子線源の投影面がピットの中心に位置するように、INSシステムを最初の校正ピットの上に配置します。中性子発生装置から4メートル以上の距離を確保し、制限区域を明確に表示してください。この区域の周囲に放射線区域の危険標識を掲示してください。キーを使用して中性子発生装置をオンにします。インジケーターランプが緑色に点灯していることを確認してください。中性子発生装置の制御ソフトウェアを起動し、エラーをすべてクリアします。パルス周波数、デューティサイクル、遅延時間、および延長時間を設定します。次に、中性子ビームの電圧と電流を入力します。中性子発生装置を起動し、電圧と電流の読み取り値が安定するまで待ちます。次に、データ収集ソフトウェアでスペクトルの収集を開始します。1時間データを収集した後、収集を停止します。各検出器で取得したスペクトルを保存し、両方のプログラムを終了します。キーで中性子発生装置の電源を切り、表示灯が消灯したことを確認してください。各校正ピットについてこのプロセスを繰り返します。次に、取得したデータを表計算ソフトにインポートします。出力カウント率、入力カウント率、および実時間を含む行を確認します。これらの値から、すべての測定の寿命を算出します。測定時間をもちいて、ガンマ線測定値を1秒あたりのカウント数に変換します。この工程を各校正ピットに対して繰り返します。その後、各ピットのネットINSスペクトルを算出します。解析ソフトウェアを使用して、最初の正味INSスペクトルを可視化します。生成されたグラフを右クリックし、[情報を表示]をクリックして、AおよびBマーカーを含むウィンドウを表示させます。マーカーを使用して、1.78 megaelectron voltのピークを選択してください。マルチピークフィッティング機能を開き、ベースラインを線形に、境界をグラフカーソルに設定します。ツールを使用してピークを自動的に選択し、ピーク面積を決定します。次に、4.44 megaelectron voltのピークを選択し、同様の方法でピーク面積を決定します。この工程を各ネットINSスペクトルに対して繰り返します。これらの値から、各較正ピットの正味の炭素ピーク面積を算出します。正味の炭素ピーク面積を、ピット炭素量に対してプロットしてください。線形近似を適用し、INSシステムの校正係数を算出します。静的モードで現場の土壌測定を行う場合は、校正ピットで使用した手法と同様の手法を適用します。スキャンモードで現場の土壌測定を行う場合は、まずシステムが1時間以内に目的の全領域をスキャンできるように経路を設計します。経路に沿った各転換点にフラッグを設置します。データ収集を開始し、所定の速度でINSシステムをあらかじめ決められた経路に沿って移動させます。データ収集が完了したら、前述の手順に従ってシステムをオフにします。データを分析し、校正係数を用いてスキャン領域の土壌炭素量を算出します。表層土壌の炭素量は、従来の乾式燃焼法と静的モードのINSシステムを用いて測定されました。その結果は良好に一致し、サンプリングした圃場の炭素分布マップは2つの手法で非常に類似していました。フィールドサイトにおける乾式燃焼測定の完了には約2か月を要しましたが、静的モードのINS測定は2日間で完了しました。スキャニングモードのINS測定結果を、スキャニングパスに沿って取得した静的モードの測定結果と比較しました。その結果、スキャニングモードのネットINSスペクトルは、実験誤差の範囲内で静的モードのスペクトルと一致しました。さらに、スキャンモードのデータは1時間で取得できましたが、スタティックモードのデータ5セットを収集するには5時間を要しました。このINS技術は、研究者がフィールドで土壌炭素を測定する能力を大幅に向上させ、土壌科学者が炭素隔離のための戦略を考案し、土壌生産性を最適化する管理手法を開発するのに役立つはずです。従来の土壌サンプリング法に対する非弾性中性子散乱法の意義は、土壌炭素の判定速度を向上させ、フィールド全体に基づいた分析精度を高めることにあります。この手法を他の土壌元素や土壌水分の測定にまで拡張するための研究が現在進行中です。

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静的スキャンモードで中性子ガンマ解析による土壌炭素の測定

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