측정 토양 탄소 고정 및 검색 모드에서 중성자-감마선 분석에 의해

본 절차의 전반적인 목표는 특정 지점 또는 들판 전체의 토양 탄소를 측정하는 것입니다. 이 방법은 비탄성 중성자 산란 기술을 토양 탄소 분석에 적용하는 것을 기반으로 합니다. 이 기술의 주요 장점은 대량의 토양 내 탄소를 측정할 수 있는 비파괴적 현장 측정 방법이라는 점입니다.

중성자가 토양 원소와 상호작용할 때 발생하는 감마선을 분석함으로써 토양 상층 10 centimeter 층의 토양 탄소를 측정할 수 있습니다. 이 방법은 전통적인 토양 시료 채취와 같이 현장의 한 지점에서 정지 모드로 사용하거나, 전체 필드의 평균 토양 탄소를 측정하는 스캐닝 모드로 사용할 수 있습니다. INS 시스템을 작동하기 전에, 중성자 발생기 주변에 제한 구역을 지정하기 위한 자재를 준비하십시오.

중성자 발생기의 비상 정지 버튼에 장애물이 없는지 확인하십시오. 배터리 충전기의 전원 레벨 표시기를 확인하십시오. 빨간색 램프가 3개 미만으로 점등되어 있으면 배터리를 재충전하십시오.

전력 레벨이 적절해지면, 전력 인버터와 시스템 노트북의 전원을 켭니다. 데이터 수집 프로그램을 실행합니다. 각 검출기에 대해 DAC 고전압, DAC 오프셋 및 슬로우 필터 에너지 계수가 이전에 정의된 값과 일치하는지 확인합니다.

전체 INS 시스템의 기능성을 위해서는 모든 검출기가 최적의 작동 상태를 유지하는 것이 매우 중요합니다. 그런 다음 Caesium-137 선원을 모든 시스템 검출기로부터 5~15 cm 이내에 배치하십시오. 스펙트럼 획득을 시작하고 각 검출기에서 662 kiloelectron volt Caesium-137 피크의 중심 위치를 확인하십시오.

중심값이 동일한 채널에 있지 않은 경우, 슬로우 필터 에너지 계수를 조정하여 중심값을 동일한 채널로 맞춥니다. 세 가지 검출기의 스펙트럼은 데이터 획득 후 요약됩니다. 따라서 관심 피크들이 동일한 채널에 설정되는 것이 중요합니다.

시스템이 보정 준비가 되면 Caesium-137 선원을 보관하십시오. 알려진 탄소 함량을 가진 균질한 모래 탄소 혼합물이 담긴 피트를 사용하여 보정을 시작하려면, 중성자 선원 투영이 피트 중심에 오도록 INS 시스템을 첫 번째 보정 피트 위에 배치하십시오. 중성자 발생기로부터 최소 4m 거리의 경계선을 설정하여 제한 구역을 명확하게 표시하십시오.

해당 구역의 외곽에 방사선 구역 위험 표지판을 설치하십시오. 키를 사용하여 중성자 발생기를 켜십시오. 표시등이 녹색인지 확인하십시오.

중성자 발생기 제어 소프트웨어를 실행하고 모든 결함을 제거하십시오. 펄스 주파수, 듀티 사이클, 지연 시간 및 연장 시간을 설정하십시오. 그런 다음 중성자 빔 전압과 전류를 입력하십시오.

중성자 발생기를 활성화하고 전압과 전류 값이 안정화될 때까지 기다립니다. 그 다음 데이터 수집 소프트웨어에서 스펙트럼 수집을 시작하십시오. 1시간 동안 데이터를 수집한 후 수집을 중단합니다.

각 검출기에서 획득한 스펙트럼을 저장하고 두 프로그램을 모두 종료하십시오. 키를 사용하여 중성자 발생기를 끄고 표시등이 꺼지는지 확인하십시오. 각 교정 피트(calibration pit)에 대해 이 과정을 반복하십시오.

그 다음, 획득한 데이터를 스프레드시트 프로그램으로 가져옵니다. 출력 계수율, 입력 계수율 및 실시간 값이 포함된 행을 찾습니다. 이를 바탕으로 모든 측정값에 대한 수명을 계산합니다.

측정 수명을 사용하여 감마 측정값을 초당 횟수(counts per second)로 변환하십시오. 각 교정 피트(calibration pit)에 대해 이 과정을 반복하십시오. 그런 다음 각 피트의 순 INS 스펙트럼을 계산하십시오.

분석 소프트웨어를 사용하여 첫 번째 순 INS 스펙트럼을 시각화합니다. 생성된 그래프를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 정보 표시(Show Info)를 클릭하여 A 및 B 마커가 있는 창을 띄웁니다. 마커를 사용하여 1.78 megaelectron volt 피크를 선택합니다.

다중 피크 피팅 기능을 열고 기저선을 선형으로 설정하며 경계를 그래프 커서로 지정합니다. 도구를 사용하여 피크를 자동 선택하고 피크 면적을 결정합니다. 그런 다음 4.44 megaelectron volt 피크를 선택하고 동일한 방식으로 피크 면적을 결정합니다.

각각의 순 INS 스펙트럼에 대해 이 과정을 반복하십시오. 이 값들로부터 각 교정 피트의 순 탄소 피크 면적을 계산하십시오. 순 탄소 피크 면적을 피트 탄소량에 대해 도식화하십시오.

INS 시스템의 보정 계수를 생성하기 위해 선형 피팅을 적용합니다. 정적 모드로 현장 토양 측정을 수행하려면 보정 피트(calibration pits)에 사용한 것과 동일한 기술을 적용하십시오. 스캔 모드로 현장 토양 측정을 수행하려면, 먼저 시스템이 한 시간 내에 관심 영역 전체를 스캔할 수 있도록 경로를 설계하십시오.

경로를 따라 각 회전 지점에 깃발을 설치하십시오. 데이터 수집을 시작하고 미리 정해진 경로를 따라 적절한 속도로 INS 시스템을 이동시키십시오. 데이터 수집이 완료되면 앞서 설명한 대로 시스템 전원을 끄십시오.

데이터를 분석하고 보정 계수를 사용하여 스캔 영역의 토양 탄소량을 계산하십시오. 상층 토양의 탄소는 전통적인 건식 연소법과 정적 모드의 INS 시스템으로 측정되었습니다. 결과는 서로 잘 일치했으며, 두 방법으로 작성한 샘플 채취 구역의 탄소 분포 지도는 매우 유사했습니다.

현장 부지에 대한 건식 연소 측정은 완료하는 데 약 2개월이 소요된 반면, 정적 모드 INS 측정은 2일 만에 완료되었습니다. 스캐닝 모드 INS 측정값은 스캐닝 경로를 따라 수행된 정적 모드 측정값과 비교되었습니다. 스캐닝 모드의 순 INS 스펙트럼은 실험 오차 범위 내에서 정적 모드 스펙트럼과 일치했습니다.

또한, 스캐닝 모드 데이터는 1시간 만에 획득된 반면, 정적 모드 데이터 5세트를 수집하는 데는 5시간이 소요되었습니다. 이러한 INS 기술은 연구자들이 현장에서 토양 탄소를 측정하는 능력을 크게 향상시킬 것이며, 이는 토양 과학자들이 탄소 격리를 위한 전략을 고안하고 토양 생산성을 최적화하는 관리 방법을 개발하는 데 도움이 될 것입니다. 전통적인 토양 샘플링 방법에 비해 비탄성 중성자 산란법이 갖는 중요성은 토양 탄소 결정 속도를 높이고 전체 필드 기준의 분석 정확도를 개선하는 데 있습니다.

이 기술을 다른 토양 성분 및 토양 수분 측정으로 확장하기 위한 연구가 진행 중입니다.