Name: 측정 토양 탄소 고정 및 검색 모드에서 중성자-감마선 분석에 의해 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-08-24T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 51 s
Description: 배우세요 중성자-감마선 기법을 이용한 토양 탄소 현장 측정 방법을 정적 및 스캔 모드로 수행하는 과정입니다. 이 비파괴 기술은 상층 10cm 토양의 대용량 탄소 분석에 활용됩니다.

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저자는 배리 G. Dorman, 로버트 A. Icenogle, 후안 로드 리 게 스, 모리스 G. 웰 치, 그리고 실험 측정, 기술 지원에 대 한 청 새치 Siegford 및 짐 클라크과 컴퓨터 시뮬레이션에 대해 덱스터 LaGrand 빚을. 우리는이 프로젝트에 그들의 전자공학 및 감지기의 사용을 수 있도록 쌰 LLC를 감사 합니다. 이 작품에 의해 NIFA ALA 연구 계약 없음 ALA061-4-15014 지원 되었다 "농업 생산성 및 수명 주기 관리를 위한 토양 탄소 함량의 정밀 지리 공간 매핑".

1. 기능 시스템의 구축 <ol><li> 그림 1에 표시 된 일반 기능 시스템 기하학을 사용.</li></ol>
 <img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56270/56270fig1.jpg" /> 그림 1. 기능 시스템 형상. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56270/56270fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<ol start="2"> <li> 그림 2에 표시 된 기능 시스템 디자인 사용. 10</li></ol> <img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56270/56270fig2.jpg" /> 그림 2. 기능 시스템의 개요. 
A) 첫 번째 블록 포함 중성자 발전기, 중성자 검출기, 그리고 전원 시스템. B) 두 번째 블록 포함 3 NaI (Tl) 검출기; C) 시스템 동작에 대 한 장비를 포함 하는 세 번째 블록 D); 개별 구성 요소를 보여주는 첫 번째 블록의 일반 보기 그리고 E) 가까이 감마 검출기의 보기. 10 <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56270/56270fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<ol start="3"> <li>세 블록을 사용 하 여 기능 시스템에서 (부록 참조).
	<li><ol>(A) 첫 번째 블록에 대 한 사용 하 여 중성자 생성기 (NG)와 전원 시스템 ( 그림 2A 및 2D). 이 생성기의 펄스 중성자 출력 10 됩니다 7-10 8 n 14 MeV의 중성자 에너지. 4 개의 배터리 (12 V, 105 아), 전력 시스템 구성 DC-AC 인버터, 그리고 충전기. 이 블록은 또한 철 포함 (10 cm x 20 cm x 30 cm) 및 붕 소의 산 성 (5 cm x 20 cm x 30 cm) 감마 검출기 중성자 방사선에서 보호 하기 위해 차폐. 
		참고: 중성자 검출기는 또한 포함 되어 NG 제대로 작동 확인이 블록.</li>
		<li>두 번째 블록 (B)에 대 한 감마선 측정 장비 ( 그림 2B와 2E) 사용 하 여. 이 블록에는 해당 전자 3 12.7 c m x 12.7 c m x 15.2 c m 섬광 NaI(Tl) 감지기 포함 됩니다. 전자 검출기의 외부 크기 측정 15.2 c m x 15.2 cm x 46 cm.</li>
		<li>(C) 세 번째 블록에 대 한 제어 (DNC 소프트웨어)와 함께 중성자 발생기, 감지기, 및 데이터 수집 시스템 ( 그림 2C) 랩톱 컴퓨터를 사용 하 여.</li>
	</ol></li></ol> 2. 주 및 개인 요구 사항 <ol><li>기능 시스템 패스 방사능 훈련의 각 사용자.</li>
	<li>NG를 운영 하는 각 사람이 방사선 모니터링 수행 확인 배지. 측정, 제한 구역 경계 동안 (&#62; 20 됩니다/h) NG 주위 방사선 기호는 단어와 함께 있을 것 이다 &#34; 주의 방사선 지역. &#34; 제한 지역의 모든 가장자리가 NG에서 4 m 이상 될 것입니다.</li>
	<li>긴급, 즉시 밀어는 &#34; 긴급 중단 &#34; NG에 버튼, NG에서 키를 제거 하 고 전원에서 NG를 뽑습니다.</li>
</ol> 3. 측정을 위한 기능 시스템의 준비 <ol><li>검사 전원 시스템. 충전기에 전원 레벨 표시기 녹색, 또는 3 개 이상의 빨간색 램프 조명 해야 합니다. 만약에 아닙니다, 전원 콘센트에 충전기를 연결 하 고 배터리가 완전히 충전 될 때까지 기다립니다 (녹색 램프 켜 집니다) 또는 허용 전력 레벨에 도달할 때까지 (&#8805; 3 빨간색 램프 켜 집니다).</li>
	<li>인버터 (녹색 램프 점등)와 노트북.</li>
	<li>감마 탐지기를 작동 하 고 각 검출기에 대 한 필수 매개 변수를 확인 하는 노트북에 데이터 수집 프로그램을 실행 합니다. 이러한 매개 변수 값은 정의 하 고 기능 시스템 테스트에서 이전 기록 됩니다.
	<ol><li>Cs-137 컨트롤 원본 (모든 종류) 감지기에서 5-15 cm 이내 배치.</li>
		<li>1-3 분에 대 한 스펙트럼 수집 시작;는 662의 중심 확인 케빈 모든 감지기에 대 한 Cs-137 피크. 그들은 동일한 채널에 있어야 합니다. 그렇지 않은 경우 사용 하 여 에너지 계수 규모 데이터 수집 프로그램의 값을 변경 하 여 조정 662 keV 피크 중심.</li>
	</ol></li> <li>NG 특수 키를 사용 하 여 설정. NG에 표시기 램프 녹색과 노란색을 밝히는 것입니다.</li>
</ol> 4. 기능 시스템의 교정 <ol><li>준비 4 구 덩이 크기 1.5 m x 1.5 m x 0.6 m 균질 모래 탄소 혼합물 ( 그림 3). 탄소 내용은 0, 2.5, 5, 10 w %. 
	참고: 콘크리트 믹서를 사용 하 여 건설 모래와 코코넛 껍질의 구성 된 합성 토양 (100% 탄소 함량, 평균 세분화 된 직경 &#60; 0.5 m m). 이 혼합물의 시각적으로 결정 됩니다.</li>
</ol> <img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56270/56270fig3.jpg" /> 그림 3. 모래와 10 Cw % 모래 탄소 혼합물으로 구 덩이와 구 덩이의 보기. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56270/56270fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<ol start="2"> <li>다음 단계를 사용 하 여 구 덩이에 계측.
	<ol><li>놓고 기능 시스템 구 덩이 수동으로 또는 적당 한 차량으로 견인. 중성자 샘의 투영 중심 구 덩이에 그런 기능 시스템 위치.</li>
		<li>NG 발전기를 작동 하는 노트북에 DNC 소프트웨어를 실행 합니다. DNC 프로그램 화면 오른쪽에 오류 열에서 모든 램프는 녹색;을 밝히는 것입니다. 그렇지 않은 경우에 지우기 버튼을 클릭 합니다. 다음 매개 변수를 삽입: 펄스 매개 변수-주파수 5 kHz, 듀티 사이클 25%, 지연 0 µs, 확장 2 µs; 빔-높은 전압 50 kV, 빔 전류 50 µ A (참고 이러한 매개 변수는 특정 기능 시스템 설정 및 작업에 따라 다를 수 있습니다).
		<ol><li>DNC 프로그램 화면에 스위치를 활성화 하 고 기다리는 입력 작업 정권 높은 전압 및 현재 빔 안정적인; 입력 한 값에 해당 하는 값에 올 것 이다 하 니 또한 저수지 현재 안정적인 값에 올 것 이다.</li>
		</ol></li> <li>감마 탐지기를 작동 하는 노트북에 데이터 수집 소프트웨어를 실행. 1 시간에 대 한 데이터 수집 프로그램을 실행 하 여 스펙트럼 수집을 시작 합니다. 두 개의 스펙트럼 수집 프로세스 (기능 &#38; TNC와 TNC)는 화면에 표시 됩니다.</li>
		<li>후 1 h, 스펙트럼 수집 중지 하 고 하드 드라이브에 스펙트럼을 저장 (파일 | MCA 데이터 저장 | 폴더를 선택 하 고 파일 이름을 입력 합니다. 
		참고: 있을 것입니다 두 개의 저장 된 스펙트럼 (TNC와 기능) 파일 이름 확장명.mca와 _gated.mca, 각각).</li>
		<li>두 번째 탐지기 (왼쪽된 상단 모서리에 있는 화살표를 클릭)를 선택 하 고 저장이 탐지기에 대 한 스펙트럼. 3 검출기에 대 한 동일한 작업을 수행.</li>
		<li>클릭 파일 | 소프트웨어를 닫습니다 출구.</li>
		<li>DNC 프로그램 화면에 스위치를 해제 하 여 DNC 소프트웨어 해제.</li>
		<li>반복 단계 4.2.1-다른 구 덩이 대 한 4.2.7.</li>
		<li>NG 특수 키를 사용 하 여 해제. NG에 표시기 램프는 제</li>
	</ol></li> <li>4 m 지상 표면의 위 어떤 큰 개체에서 보다 큰 거리에 전체 기능 시스템을 올리는 여 기능 시스템 배경 스펙트럼을 결정 하 고 데이터 수집 단계 4.2.2-4.2.9 반복.</li>
	<li>데이터 처리 <ol><li>단계 4.2.4에서에서 저장 된 데이터 파일을 열려면 스프레드시트 프로그램을 사용 합니다. 출력에 대 한 값을 찾아서 입력 카운트 속도 (OCR, ICR) 및 실시간 (RT) 행 28, 27, 30, 각각.</li>
		<li>기능에 대 한 수명 (LT) 계산 &#38; TNC 그리고 TNC 스펙트럼으로 모든 측정 LT 나 OCR 나 = / ICR 나 ·RT 나 (1), OCR 나와 ICR 나는 i 번째 측정에 대 한 출력 및 입력 카운트 속도 및 RT 나는 진짜 i 번째 측정 시간.</li>
		<li>해당 중 위 스펙트럼 (행 스프레드시트의 33-2080) 나누어 (cps) 초당 카운트에 감마 스펙트럼 계산</li>
		<li>계산으로 각 구 덩이 대 한 해당 측정에서 net 기능 스펙트럼 
		Net 기능 스펙트럼 = (기능 &#38; TNC-TNC) 구 덩이-(기능 &#38; TNC-TNC) Bkg (2)</li> <li>감마 봉우리 1.78 MeV (28 시)과 각각에 대 한 Net 기능 스펙트럼에 4.44 MeV (12 C) 구 덩이, 그리고 (4.44 MeV C 피크 피크 넓이 계산 지역, 1.78 MeV 시 피크 지역) 이고르 소프트웨어를 사용 하 여.
		<li>오픈 두 번 아이콘을 클릭 하 여 소프트웨어 <ol>. Net 기능 스펙트럼 첫 번째 테이블에 삽입.</li>
			<li>창을 클릭 | 새로운 그래프 | 대상에서 | &#34; 파일 이름 &#34; | 해봐. 스펙트럼 그래프 창에 나타납니다. 그래프를 클릭 | 정보 보기. A 윈도 B 마커 그래프 창 아래에 나타납니다.</li>
			<li>는 마우스 포인터 표시 A에, 왼쪽된 마우스 버튼을 눌러 놓고 스펙트럼 1.78 MeV 피크의 왼쪽에 커서를 끕니다. 마우스 포인터에 기호 B, 마우스 왼쪽된 버튼을 눌러 놓고 스펙트럼 1.78 MeV 피크의 오른쪽에 커서를 끕니다.</li>
			<li>클릭 분석 | 멀티 최대 적합 | 새로운 다중 피크 맞추기 시작 | 대상에서 | 계속. 팝업 창에 표시 된 사용 그래프 커서 | 기준선 선형 | 자동 위치 봉우리 지금 | 그것을 | 최대 결과입니다. 피크의 지역 팝업 창에 나타납니다.</li>
			<li>4.44 MeV 피크에 대 한 동일한 작업을 반복 합니다.</li>
			<li>나머지 Net 기능 스펙트럼으로 모든 이전 작업을 반복 합니다.</li>
		</ol></li> <li>방정식으로 각 구 덩이 순수한 탄소 피크 지역 찾을 Net C 피크 지역 난 4.44 MeV C 피크 지역 나 = 0.058-· 1.78 MeV 시 피크 지역 난 (3)</li> <li>직접 소품으로 기능과 시스템에 대 한 교정 라인 구축 탄소 농도 중량 %로 표시 대 Net 탄소 피크 지역의 ortional 의존성
		<ol><li>이고르 소프트웨어에서 새 테이블을 열고: 창을 클릭 | 새 테이블입니다. 첫 번째 열과 두 번째 열에서 해당 Net C 피크 지역에서 구 덩이 탄소 농도 값을 입력 합니다.</li>
			<li>플롯 Net C 피크 지역 대 탄소 농도 구 덩이: 창을 클릭 | 새로운 그래프입니다. YWave, Net C 피크 지역 및 XWave로 탄소 농도 선택 합니다. 그것을 클릭 합니다. 포인트는 그래프에 나타납니다.</li>
			<li>보정 라인 구축: 클릭 분석 | 커브 피팅 | 기능-라인 | 대상에서 | 해봐. 교정 및 보정 계수 (k)는 창에 표시 됩니다.</li>
		</ol></li></ol></li></ol> 5. 정적 모드에서 필드 토양 측정 실시 <ol><li>기능 시스템 3 단계에 따라 측정에 대 한 준비.</li>
	<li>수동으로 또는 사용 하 여 적합 한 차량 견인에 의해 토양 탄소 콘텐츠 분석을 필요로 하는 사이트를 통해 시스템을 놓습니다. 그런 중성자 샘의 투영은 측정 되는 사이트를 통해 중심 기능 시스템 위치.</li>
	<li>작업 단계-4.2.9 및 4.4.1-4.2.2 구현 연구 사이트에 대 한 Net C 피크 넓이 결정 하기 위한 4.4.6.</li>
	<li>계산으로 보정 계수를 사용 하 여 무게 %의 탄소 농도 
	<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56270/56270eq1.jpg" /></li></ol> 6. 스캔 모드에서 필드 토양 측정 실시 <ol><li>동안 필드 기능 시스템 여행 경로 추정 여행 속도 대 한 회계 (&#8804; 5 km/h), 필드 크기, 기능 시스템 풋프린트 (반경 1 ~ m), 및 측정 시간 (1 시간) 되도록 움직이는 궤적은 결국 전체 필드 영역을 다룹니다. 편의 위해, 장소 플래그에 설정 필드 경계 따라 포인트.</li>
	<li>기능 시스템 3 단계에 따라 측정에 대 한 준비.</li>
	<li>구현 작업 단계 4.2.2-4.2.3.</li>
	<li>1 h.를 위해 정해진된 여행 경로 따라</li>
	<li>구현 작업 단계-4.2.9 및 4.4.1-4.2.4 공부 분야에 대 한 Net C 피크 넓이 결정 하기 위한 4.4.6.</li>
	<li>방정식 4로 보정 계수를 사용 하 여 무게 %의 탄소 농도 계산.</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>
<li>Torbert, H. A., Prior, S. A., Runion, G. B. <a target="_blank" href="http://www.jswconline.org/content/59/1/1.abstract">Impact of the return to cultivation on carbon (C) sequestration.</a> J. Soil Water Conserv. 59 (1), 1-8 (2004).</li>
<li>Stolbovoy, V., Montanarella, L., Filippi, N., Jones, A., Gallego, J., Grassi, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aStolbovoy%2C+V+%22Soil+sampling+protocol+to+certify+the+changes+of+organic+carbon+stock+in+mineral+soil+of+the+European+Union.+Version+2%22">Soil sampling protocol to certify the changes of organic carbon stock in mineral soil of the European Union. Version 2</a>. , Office for Official Publications of the European Communities. Luxembourg. ISBN: 978-92-79-05379-5 (2007).</li>
<li>Smith, K. E., Watts, D. B., Way, T. R., Torbert, H. A., Prior, S. A. <a target="_blank" href="https://www.ars.usda.gov/ARSUserFiles/60100500/csr/ResearchPubs/prior/prior_12i.pdf">Impact of tillage and fertilizer application method on gas emissions (CO2, CH4, N2O) in a corn cropping system.</a> Pedosphere. 22 (5), 604-615 (2012).</li>
<li>Seybold, C. A., Mausbach, M. J., Karlen, D. L., Rogers, H. H. Quantification of soil quality. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSeybold%2C+CA+%22Soil+processes+and+the+carbon+cycle%22">Soil processes and the carbon cycle</a>. Lal, R., Kimble, J., Stewart, B. A. , CRC Press. Boca Raton, FL. 387-404 (1997).</li>
<li>Nelson, D. W., Sommers, L. E. Total carbon, organic carbon, and organic matter. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNelson%2C+DW+%22Methods+of+Soil+Analysis.%2C+Part+3%2C+Chemical+Methods%22">Methods of Soil Analysis., Part 3, Chemical Methods</a>. Sparks, D. L. , SSSA and ASA. Madison, WI. 961-1010 (1996).</li>
<li>Wielopolski, L. Nuclear methodology for non-destructive multi-elemental analysis of large volumes of soil. <a target="_blank" href="https://www.intechopen.com/books/planet-earth-2011-global-warming-challenges-and-opportunities-for-policy-and-practice">Planet Earth: Global Warming Challenges and Opportunities for Policy and Practice</a>. Carayannis, E. , ISBN: 978-953-307-733-8 (2011).</li>
<li>Wielopolski, L., Yanai, R. D., Levine , C. R., Mitra, S., Vadeboncoeur, M. A. <a target="_blank" href="http://scholars.unh.edu/ersc/14/">Rapid, non-destructive carbon analysis of forest soils using neutron-induced gamma-ray spectroscopy.</a> Forest Ecol. Manag. 260, 1132-1137 (2010).</li>
<li>Mitra, S., Wielopolski, L., Tan, H., Fallu-Labruyere, A., Hennig, W., Warburton, W. K. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/4089173/">Concurrent measurement of individual gamma-ray spectra during and between fast neutron pulses.</a> Nucl. Sci. 54 (1), 192-196 (2007).</li>
<li>Yakubova, G., Wielopolski, L., Kavetskiy, A., Torbert, H. A., Prior, S. A. <a target="_blank" href="http://journals.lww.com/soilsci/Abstract/2014/12000/Field_Testing_a_Mobile_Inelastic_Neutron.1.aspx?trendmd-shared=%25SPONSORED%25">Field testing a mobile inelastic neutron scattering system to measure soil carbon.</a> Soil Sci. 179, 529-535 (2014).</li>
<li>Yakubova, G., Kavetskiy, A., Prior, S. A., Torbert, H. A. <a target="_blank" href="http://vzj.geoscienceworld.org/content/15/2/vzj2015.04.0056">Benchmarking the inelastic neutron scattering soil carbon method.</a> Vadose Zone J. 15 (2), (2016).</li>
<li>Knoll, G. F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKnoll%2C+GF+%22Radiation+Detection+and+Measurement%22">Radiation Detection and Measurement</a>. , 3rd, Inc. John Willey & Sons. New York. (2000).</li>
<li>Mitra, S., Dioszegi, I. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900212008315">Unexploded Ordnance identification - A gamma-ray spectral analysis method for Carbon, Nitrogen and Oxygen signals following tagged neutron interrogation.</a> Nucl. Instrum. Meth. A. 693, 16-22 (2012).</li>
</ol>

저자는 공개 없다.

이전 연구에 의해 설립 재단 건물, NSDL 직원 실제 필드 설정에서이 기술의 실용적이 고 성공적인 사용에 중요 한 질문을 해결. 처음, NSDL 연구원 그물 탄소 피크 넓이 결정할 때 기능 시스템 배경 신호를 담당 하는 필요성을 설명 했다. 11 또 다른 노력을 보여주었다 그물 탄소 피크 지역 (탄소 깊이 분포 모양)에 상단 10 ㎝ 토양 층의 평균 탄소 무게 % 특징 직접 비례 종속성에 의해. 또한, 기능 시스템 보정 (즉, 1.5 m x 1.5 m x 0.6 m 구 덩이 다른 모래 탄소 혼합물)에 필요한 장비 건설 되었다 고 실제 응용 프로그램에 필요한 교정 절차 개발 하 고 수행 했다. 결과 교정 라인 측정된 그물 탄소 피크 지역에서 토양 탄소 함량을 확인할 수 렌더링 합니다. NSDL 연구원 통합 많은 기능 시스템 디자인 개선, 감마 검출기의 자기장 차폐의 최근 추가 토양 탄소의 대규모 조사에 대 한 모드를 검색 하는 기능 시스템의 실제 사용에 대 한 있습니다....

지식의 토양 탄소 함량은 토양 생산성과 수익성, 농업 토지 이용 관행 토양 자원에 미치는 영향을 이해 하 고 탄소 격리1, 에 대 한 전략을 평가의 최적화에 필요한 2,,34. 토양 탄소 토양 품질5의 보편적인 지시자 이다. 여러 가지 방법은 토양 탄소 측정을 위해 개발 되었습니다. 건조 연소 (DC) 되었습니다 년6;에 대 한 가장 널리 사용 되는 방법 이 방법은 필드 샘플 컬렉션 실험실 처리 및 측정은 파괴, 노동, 집중과 시간이 소요를 기반으로 합니다. 두 가지 새로운 방법 레이저 유도 내역 분광학, 고 가까운 적외선 분광학7중간. 이 메서드는 또한 파괴 및만 매우 가까운 표면 토양 층 (0.1-1 cm 토양 깊이)를 분석. 또한,이 방법만 포인트를 얻을 작은 샘플 볼륨 (DC 메서드에 대 한 ~ 60 cm3 그리고 0.01-10 cm3 적외선 분광학 방법에 대 한)에 대 한 탄소 함량의 측정. 같은 지점 측정 결과 필드 또는 프리 스케일 추정 하기 어려울. 이러한 메서드는 파괴 하 고, 이후 반복 측정은 또한 가능 합니다.
Brookhaven 국립 연구소에 이전 연구원 토양 탄소 분석 (기능 방법)7,,89중성자 기술을 적용을 제안 했다. 이 초기 노력 개발 토양 탄소 측정에 대 한 사용 하 여 중성자 감마 분석의 이론과. 2013 년에 시작,이 노력에는 미국 농 무부-ARS 국가 토양 역학 실험실 (NSDL) 계속 되었다. 지난 10 년 동안이 기술 응용 프로그램의 확장은 두 가지 주요 요소: 상대적으로 저렴 한 상업 중성자 발전기, 감마 검출기 및 소프트웨어와 함께 해당 전자의 가용성 그리고 첨단 중성자 핵 상호 작용 참조 데이터베이스. 이 방법은 다른 사람 몇 가지 장점이 있습니다. 플랫폼에 배치 하는 기능 시스템 측정을 필요로 하는 분야의 어떤 종류 이상의 기동 될 수 있습니다. 이 아닌-파괴 -해 라 방법 단지 몇 가지 측정을 사용 하 여 전체 농업 분야에 보간 될 수 있는 큰 토양 볼륨 (~ 300 ㎏)을 분석할 수 있습니다. 이 기능 시스템은 또한 필드 또는 가로의 predetermine 그리드를 통해 검색에 따라 지역의 평균 탄소 함량을 결정 하는 검색 모드에서 작동 가능.

<table><tbody><tr><td>중성자 발생기</td><td>Thermo Fisher Scientific, Colorado Springs, CO DNC 소프트웨어</td><td>MP320</td><td></td></tr><tr><td>감마 검출기 :</td><td></td> <td>na</td><td></td></tr><tr><td>- NaI (Tl) 결정</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>인버터</td><td>Nova Electric, Bergenfield, NJ</td><td>CGL 600W 시리즈</td><td></td></tr><tr><td>충전기</td><td>PRO Charging Systems, LLC, LaVergne, TN</td><td>PS4</td><td></td></tr><tr><td>철</td><td></td><td></td><td></td>블록</tr><tr><td>붕산</td><td></td> 모든 <td>또는</td><td></td></tr><tr><td>노트북</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td></td><td>모든 금속Magnetic Shield Corp., 일리노이주 벤슨빌</td><td>&nbsp; MU010-12</td><td></td></tr><tr><td>건설 모래</td><td>모든</td><td>na</td><td></td></tr><tr><td>코코넛 껍질</td><td>General Carbon Corp., Patterson, NJ</td><td>GC 8 X 30S</td><td></td></tr><tr><td>참조 Cs-137 소스</td><td>Any</td><td>na</td><td></td></tr></tbody></table>

측정 토양 탄소 고정 및 검색 모드에서 중성자-감마선 분석에 의해

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

뿌리는 토양 탄소 분석 방법 (INS) 탄력 중성자의 여기 설명된 응용 프로그램 등록 및 토양 요소와 상호 작용 하는 중성자를 생성 하는 감마선의 분석을 기반으로 합니다. 기능 시스템의 주요 부품은 펄스 중성자 발전기, NaI(Tl) 감마 검출기, 전자 기능 및 열 중성자 캡처 (TNC) 프로세스 및 소프트웨어 감마 스펙트럼 수집 및 데이터 처리에 대 한 감마 스펙트럼을 분할. 이 메서드는 다른 방법에 비해 몇 가지 장점이 한다는 점에서 그것은 평균 탄소를 측정 하는 비파괴 현장에 방법 큰 토양 볼륨에 콘텐츠, 사소 하 게 로컬 날카로운 변화 토양 탄소에 의해 영향을 고정에 사용할 수 있습니다 또는 스캔 모드입니다. 기능 방법의 결과 ~2.5-고정 정권에서 3 m2 의 풋프린트를 가진 사이트에서 탄소 콘텐츠 또는 검색 정권에서 통과 지역의 평균 탄소 함량. 현재 기능 시스템의 측정 범위는 &#62; 1.5 탄소 무게 % (표준 편차 ± 0.3 w %) 1 hmeasurement에 대 한 상위 10 ㎝ 토양 층에서.

토양 기능 &#38; TNC와 TNC 감마 스펙트럼
측정된 토양 감마 스펙트럼의 일반적인 보기는 그림 4에 표시 됩니다. 된 연속 배경에 봉우리의 스펙트럼에 의하여 이루어져 있다. 관심의 주요 봉우리는 기능에 있는 중심 4.44 MeV와 1.78 MeV &#38; TNC 스펙트럼. 두 번째 피크 실리콘 핵 토양에 포함 된 표시 될 수 있습니다 그리고 첫 번째 피크는 탄소와 실리콘 핵에서 겹치는 피크. 이 스펙트럼에서 그물 탄소 피크 영역 추출 절차는 위에 설명 되어 있습니다. Net 탄소 피크 지역 결정을 위한 모든 경우에이 절차를 사용 해야 합니다 탄소 핵에만. 11
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여기, 우리 현장에서 측정 토양 탄소 단일 지점 측정 (정적 모드)에 대 한 중성자-감마 기법을 사용 하 여 프로토콜을 제시 또는 필드 평균 (스캐닝 모드). 우리는 또한 시스템 구축 기술 및 정교한 데이터 처리 절차.

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

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.

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불규칙한 시료에서 길이 스케일을 프로브하는 중성자 산란 기술로 스핀 에코 해결 방목 발생발생(SERGIS)을 활용하는 데 진전이 이루어지고 있다. [6,6]-페닐-C61-부티릭 산 메틸 에스테르의 결정성술은 SERGIS 기술과 광학 및 원자력 현미경 검사법에 의해 확인된 결과를 사용하여 조사되었다.

중성자 스핀 에코 사용 하 여 방목 발생률 을 해결 하는 유기 태양 전지 물질을 조사 하기 위해

이 기사에서는 토양 시스템의 온실 가스 플럭스를 측정하기 위한 정적 챔버 기반 방법을 보여줍니다. 상대적으로 겸손한 인프라 투자로 여러 처리/위치에서 몇 시간에서 몇 년에 이르는 기간에 걸쳐 측정을 얻을 수 있습니다.

정적 챔버를 사용하여 농업 토양에서 온실 가스 유출 측정

유기 오염 물질(석유 공급 원료에서 유래)로부터 광물화된 CO2를 포획, 정량화 및 14C함량에 대해 분석하는 프로토콜이 설명됩니다. CO2 포집 구역의 공간 범위를 결정하기 위해 모델이 개발되었습니다. 공간 및 시간 측정을 통해 오염 물질 광물화 속도를 통합하여 복원 범위와 시간을 예측할 수 있습니다.

측정 탄소 기반의 오염 물질 무기화 결합 된 CO를 사용하여<sub&gt; 2</sub&gt; 플럭스 및 방사성 탄소 분석

토양 침식과 증 착의 공간 패턴 지상 해발 고도 적절 한 시간 간격에 매핑된 차이에서 유추 될 수 있습니다. 상승에서 이러한 변화는 표면 근처 토양 탄산염에 변화 관련이 있습니다. 이러한 수량 및 데이터 분석 방법의 현장 및 실험실 측정 반복 방법 여기 설명 되어 있습니다.

측정 및 토양 침식과 토양 탄산 농도 농업 관리에 관련 된 증 착 패턴 매핑

SOM 기초가 많은 토양 기능 및 프로세스, 하지만 FTIR 분광학에 의해 그것의 특성은 종종 미네랄 간섭에 의해 도전. 설명된 방법을 경험적으로 얻은 사용 하 여 토양 스펙트럼에 미네랄 방해 미네랄 참조 스펙트럼을 빼서 FTIR 분광학에 의해 솜 분석 유틸리티를 높일 수 있습니다.

스펙트럼 차감으로 토양 유기 물질의 적외선 분광학 특성 개선

프리 프로세스 토양 형성의 중요 한 구성 요소 이며 토양 속성 및 풍경에 공간 구조 결정에 중요 한 역할. 우리 stepwise 주성분 회귀를 사용 하 여 다양 한 공간적 스케일에 걸쳐 토양 재배포 및 토양 유기 탄소를 예측 하는 새로운 접근 방식을 제안 합니다.

토양 재배포 및 토양 유기 탄소를 매핑할 지형 모델 확장에 대 한 주요 부품의 사용

이 프로토콜은 대량 분광화상 이미징과 결합된 박막(DGT)의 확산 그라데이션을 사용하여 다중 음순 무기 영양소 및 오염 물질 용성 종의 하위 mm 2D 시각화를 위한 워크플로우를 제공합니다. 솔루트 샘플링 및 고해상도 화학 분석은 지상 식물의 뿌리 부피에서 솔틸테의 정량적 매핑을 위해 자세히 설명된다.

토양의 2차원 시각화 및 래빌, 무기 식물 영양소 및 오염 물질의 정량화

이 원고는 쥐 대퇴골, 마우스 폐 및 초본 식물 뿌리/토양 시스템의 금속 임플란트를 측정하기 위해 HFIR(High Flux Isotope Reactor) CG-1D 빔라인을 사용하여 생물학적 샘플의 중성자 방사선 촬영 및 컴퓨터 단층 촬영을 위한 프로토콜을 설명합니다.

Oak Ridge National Laboratory의 High Flux Isotope Reactor에서 생물학적 시스템의 중성자 방사선 촬영 및 컴퓨터 단층 촬영

여기서 설명된 검증 방법은 울라토니트, 현무암 및 올리바인과 같은 알칼리성 지구 금속 규산염 함유 바위로 개정된 다양한 농업 토양에서 페도게닉 무기 탄소 격리를 모니터링할 수 있다. 이러한 유형의 검증은 탄소 신용 프로그램에 필수적이며, 이는 해당 분야에서 탄소를 격리하는 농부들에게 혜택을 줄 수 있습니다.

농업 토양에서 수정 된 실리케이트 미네랄의 풍화로 인해 페도게닉 무기 탄소 축적모니터링.

토양 밀도 분별은 토양 유기물을 안정화 메커니즘, 화학 물질 및 회전 시간이 다른 별개의 풀로 분리합니다. 특정 밀도의 폴리 텅스텐 산 나트륨 용액은 유리 미립자 유기물과 미네랄 관련 유기물을 분리하여 관리 및 기후 변화에 대한 토양 반응을 설명하기에 적합한 유기물 분획을 생성합니다.

토양 밀도 분별을 활용하여 뚜렷한 토양 탄소 풀 분리

배우세요 중성자-감마선 기법을 이용한 토양 탄소 현장 측정 방법을 정적 및 스캔 모드로 수행하는 과정입니다. 이 비파괴 기술은 상층 10cm 토양의 대용량 탄소 분석에 활용됩니다.

측정 토양 탄소 고정 및 검색 모드에서 중성자-감마선 분석에 의해

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