Name: measurements of soil carbon by neutron-gamma analysis in static and scanning modes
Uploaded: 2017-08-24T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measurements of Soil Carbon by Neutron-Gamma Analysis in Static and Scanning Modes at JoVE.com

लेखक बैरी जी Dorman, रॉबर्ट ए Icenogle, जुआन Rodriguez, मॉरिस जी वेल्च, और मार्लिन Siegford प्रयोगात्मक माप में तकनीकी सहायता के लिए, और जिम क्लार्क और निपुण LaGrand कंप्यूटर सिमुलेशन के साथ सहायता के लिए के लिए ऋणी हैं । हम अपने इलेक्ट्रॉनिक्स और इस परियोजना में डिटेक्टरों के उपयोग की अनुमति देने के लिए ज़िया LLC धंयवाद । यह काम कृषि उत्पादकता और जीवन चक्र प्रबंधन के लिए मिट्टी कार्बन सामग्री के "प्रेसिजन geospatial मानचित्रण" निफा ाला अनुसंधान अनुबंध सं ALA061-4-15014 द्वारा समर्थित किया गया था ।

1. आईएनएस प्रणाली का निर्माण <ol> <li> का उपयोग सामान्य INS प्रणाली ज्यामिति में दर्शाए < सबल वर्ग = "xfig" > चित्रा १ . </li> </ol>
 < img alt = "figure 1" class = "xfigimg" src = "/files/ftp_upload/56270/56270fig1.jpg"/> < सबल वर्ग = "xfig" > चित्रा १ . INS प्रणाली...

<ol>
	<li>Potter, K. N., Daniel, J. A., Altom, W., Torbert, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stocking+rate+effect+on+soil+carbon+and+nitrogen+in+degraded+soils.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+the+return+to+cultivation+on+carbon+(C)+sequestration.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Soil sampling protocol to certify the changes of organic carbon stock in mineral soil of the European Union. Version 2. , (2007).</li><li>Smith, K. E., Watts, D. B., Way, T. R., Torbert, H. A., Prior, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+tillage+and+fertilizer+application+method+on+gas+emissions+(CO2,+CH4,+N2O)+in+a+corn+cropping+system.">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., Lal, R., Kimble, J., Stewart, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+soil+quality.">Quantification of soil quality.</a> Soil processes and the carbon cycle. , 387-404 (1997).</li><li>Nelson, D. W., Sommers, L. E., Sparks, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Total+carbon,+organic+carbon,+and+organic+matter.">Total carbon, organic carbon, and organic matter.</a> Methods of Soil Analysis., Part 3, Chemical Methods. , 961-1010 (1996).</li><li>Wielopolski, L., Carayannis, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nuclear+methodology+for+non-destructive+multi-elemental+analysis+of+large+volumes+of+soil.">Nuclear methodology for non-destructive multi-elemental analysis of large volumes of soil.</a> Planet Earth: Global Warming Challenges and Opportunities for Policy and Practice. , (2011).</li><li>Wielopolski, L., Yanai, R. D., Levine , C. R., Mitra, S., Vadeboncoeur, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid,+non-destructive+carbon+analysis+of+forest+soils+using+neutron-induced+gamma-ray+spectroscopy.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concurrent+measurement+of+individual+gamma-ray+spectra+during+and+between+fast+neutron+pulses.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Field+testing+a+mobile+inelastic+neutron+scattering+system+to+measure+soil+carbon.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Benchmarking+the+inelastic+neutron+scattering+soil+carbon+method.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Radiation Detection and Measurement. , (2000).</li><li>Mitra, S., Dioszegi, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unexploded+Ordnance+identification+-+A+gamma-ray+spectral+analysis+method+for+Carbon,+Nitrogen+and+Oxygen+signals+following+tagged+neutron+interrogation.">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>

पिछले शोधकर्ताओं द्वारा स्थापित नींव पर बिल्डिंग, एनएसडीएल स्टाफ वास्तविक दुनिया क्षेत्र सेटिंग्स में इस तकनीक के व्यावहारिक और सफल उपयोग करने के लिए महत्वपूर्ण सवाल संबोधित किया । शुरू में, एनएसडी?...

मिट्टी कार्बन सामग्री का ज्ञान मिट्टी उत्पादकता और लाभप्रदता के अनुकूलन के लिए आवश्यक है, कृषि भूमि का उपयोग करें प्रथाओं के मृदा संसाधनों पर प्रभाव को समझने, और कार्बन ज़ब्ती के लिए रणनीतियों का मूल्यांकन1, 2,3,4. मृदा कार्बन मृदा की गुणवत्ता का एक सार्वभौमिक संकेतक है5। कई तरीकों मिट्टी कार्बन माप के लिए विकसित किया गया है । शुष्क दहन (DC) वर्षों के लिए सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया विधि रहा है6; इस विधि क्षेत्र नमूना संग्रह और प्रयोगशाला प्रसंस्करण और विनाशकारी, श्रम गहन है कि माप, और समय लेने पर आधारित है । दो नए तरीकों लेजर प्रेरित टूटने स्पेक्ट्रोस्कोपी हैं, और के पास और मध्य अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी7। इन तरीकों को भी विनाशकारी और केवल बहुत निकट सतह मिट्टी परत का विश्लेषण कर रहे है (०.१-1 सेमी मिट्टी गहराई) । इसके अलावा, इन तरीकों केवल छोटे नमूना मात्रा के लिए कार्बन सामग्री के बिंदु माप उपज (~ ६० cm3 डीसी विधि के लिए, और 0.01-10 सेमी3 अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी तरीकों के लिए) । इस तरह के बिंदु माप यह मुश्किल क्षेत्र या परिदृश्य तराजू को परिणाम एक्सट्रपलेशन करने के लिए बनाते हैं । चूंकि इन तरीकों विनाशकारी हैं, आवर्ती माप भी असंभव है ।
Brookhaven राष्ट्रीय प्रयोगशाला में पिछले शोधकर्ताओं मृदा कार्बन विश्लेषण (INS विधि)7,8,9के लिए न्यूट्रॉन प्रौद्योगिकी लागू करने का सुझाव दिया । इस आरंभिक प्रयास ने मृदा कार्बन मापन के लिए न्यूट्रॉन गामा विश्लेषण के प्रयोग के सिद्धांत और अभ्यास को विकसित किया । २०१३ में शुरू, यह प्रयास USDA-ARS राष्ट्रीय मृदा गतिशीलता प्रयोगशाला (एनएसडीएल) में जारी किया गया था । पिछले 10 वर्षों में इस तकनीकी आवेदन के विस्तार के दो मुख्य कारकों की वजह से है: अपेक्षाकृत सस्ती वाणिज्यिक न्यूट्रॉन जेनरेटर की उपलब्धता, गामा डिटेक्टरों, और सॉफ्टवेयर के साथ इसी इलेक्ट्रॉनिक्स; और कला न्यूट्रॉन-नाभिक इंटरेक्शन संदर्भ डेटाबेस की स्थिति । इस विधि दूसरों पर कई फायदे हैं । एक INS प्रणाली, एक मंच पर रखा, क्षेत्र के किसी भी प्रकार है कि माप की आवश्यकता पर युद्धाभ्यास किया जा सकता है । इस गैर विनाशकारी में-सीटू विधि बड़ी मिट्टी की मात्रा (~ ३०० किग्रा) है कि एक पूरे कृषि क्षेत्र के लिए दुओं जा सकता है बस कुछ माप का उपयोग कर विश्लेषण कर सकते हैं । इस INS प्रणाली भी एक स्कैनिंग मोड है कि एक क्षेत्र या परिदृश्य के एक पूर्व निर्धारित ग्रिड पर स्कैनिंग के आधार पर की औसत कार्बन सामग्री निर्धारित करता है में काम करने में सक्षम है ।

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="717">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:195px;">Neutron Generator</td>
			<td style="width:327px;">Thermo Fisher Scientific, Colorado Springs, CO 
			DNC software</td>
			<td style="width:125px;">MP320</td>
			<td style="width:72px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Gamma-detector:</td>
			<td></td>
			<td>na</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">- NaI(Tl) crystal</td>
			<td>Scionix USA, Orlando, FL</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">- Electronics</td>
			<td>XIA LLC, Hayward, CA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">- Software</td>
			<td>ProSpect</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Battery</td>
			<td>Fullriver Battery USA, Camarillo, CA</td>
			<td>DC105-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Invertor</td>
			<td>Nova Electric, Bergenfield, NJ</td>
			<td>CGL 600W-series</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Charger</td>
			<td>PRO Charging Systems, LLC, LaVergne, TN</td>
			<td>PS4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Block of Iron</td>
			<td>Any</td>
			<td>na</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Boric Acid</td>
			<td>Any</td>
			<td>na</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Laptop</td>
			<td>Any</td>
			<td>na</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">mu-metal</td>
			<td>Magnetic Shield Corp., Bensenville, IL</td>
			<td>&#160;MU010-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Construction sand</td>
			<td>Any</td>
			<td>na</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Coconut shell</td>
			<td>General Carbon Corp., Patterson, NJ</td>
			<td>GC 8 X 30S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;">Reference Cs-137 source</td>
			<td>Any</td>
			<td>na</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measurements of soil carbon by neutron-gamma analysis in static and scanning modes

मृदा कार्बन विश्लेषण के लिए लोचदार न्यूट्रॉन कैटरिंग (INS) विधि के इस स्पेसिफिकेशंस वर्णित आवेदन पंजीकरण और गामा किरणों के विश्लेषण के आधार पर बनाया गया है जब न्यूट्रॉन मिट्टी तत्वों के साथ बातचीत । ins प्रणाली के मुख्य भागों एक स्पंदित न्यूट्रॉन जनरेटर, NaI (Tl) गामा डिटेक्टरों, विभाजित इलेक्ट्रॉनिक्स गामा स्पेक्ट्रा के कारण अलग करने के लिए और थर्मामीटरों-न्यूट्रॉन कब्जा (TNC) प्रक्रियाओं, और गामा स्पेक्ट्रा अधिग्रहण और डेटा प्रोसेसिंग के लिए सॉफ्टवेयर हैं । इस विधि में अंय तरीकों पर कई लाभ है कि यह एक गैर सीटू विधि है कि बड़ी मिट्टी की मात्रा में औसत कार्बन सामग्री के उपायों में विनाशकारी है, negligibly मिट्टी कार्बन में स्थानीय तेज परिवर्तन से प्रभावित है, और स्थिर में इस्तेमाल किया जा सकता है या स्कैनिंग मोड । INS विधि का परिणाम है एक साइट से कार्बन सामग्री के एक पदचिह्न के साथ ~ २.५-3 मीटर2 स्थिर शासन में, या औसत कार्बन सामग्री की स्कैनिंग शासन में ट्रैवर्सल क्षेत्र । वर्तमान आईएनएस प्रणाली की माप सीमा & #62; १.५ कार्बन वजन% (एक 1 hmeasurement के लिए ऊपरी 10 सेमी मिट्टी परत में मानक विचलन ± ०.३ डब्ल्यू%) ।

मृदा आईएनएस & #38; TNC और TNC गामा स्पेक्ट्रा
मापा मिट्टी गामा स्पेक्ट्रा का एक सामान्य दृश्य आरेख 4में दिखाया गया है । स्पेक्ट्रा एक निरंतर पृष्ठभूमि पर चोटियों का एक ...

Watch this Scientific Journal Video about Measurements of Soil Carbon by Neutron-Gamma Analysis in Static and Scanning Modes at JoVE.com

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

स्थैतिक और स्कैनिंग मोड में न्यूट्रॉन-गामा विश्लेषण द्वारा मृदा कार्बन की माप

यहां, हम एकल बिंदु मापन (स्थैतिक मोड) या फ़ील्ड औसत (स्कैनिंग मोड) के लिए न्यूट्रॉन-गामा तकनीक का उपयोग करके मिट्टी के कार्बन के सीटू माप में प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं. हम भी प्रणाली निर्माण और विस्तृत डेटा उपचार प्रक्रियाओं का वर्णन ।

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication, Densification, and Replica Molding of 3D Carbon Nanotube Microstructures

3 डी कार्बन नैनोट्यूब Microstructures के निर्माण, densification, और प्रतिकृति मोल्डिंग

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, lab-on-a-chip ...

Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films

पतली फिल्मों में प्रसार का उपयोग पर्यावरण प्लूटोनियम का प्रजातीकरण और bioavailability माप

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can ...

Quantification of Hydrogen Concentrations in Surface and Interface Layers and Bulk Materials through Depth Profiling with Nuclear Reaction Analysis

परमाणु प्रतिक्रिया विश्लेषण के साथ गहराई रूपरेखा के माध्यम से सतह और इंटरफ़ेस परतें और थोक माल में हाइड्रोजन की मात्रा सांद्रता

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and ...

In Depth Analyses of LEDs by a Combination of X-ray Computed Tomography (CT) and Light Microscopy (LM) Correlated with Scanning Electron Microscopy (SEM)

In Depth Analyses of LEDs by a Combination of X-ray Computed Tomography CT and Light Microscopy LM Correlated with Scanning Electron Microscopy SEM

(SEM) एक्स-रे गणना टोमोग्राफी (सीटी) और प्रकाश माइक्रोस्कोपी (एलएम) स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के साथ सहसंबद्ध के संयोजन के द्वारा एल ई डी की गहराई में विश्लेषण

In failure analysis, device characterization and reverse engineering of light emitting diodes (LEDs), and similar electronic components of ...

Comprehensive Characterization of Extended Defects in Semiconductor Materials by a Scanning Electron Microscope

एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप से अर्धचालक पदार्थों में विस्तारित दोष का व्यापक विशेषता

Extended defects such as dislocations and grain boundaries have a strong influence on the performance of microelectronic devices and on other applications ...

Scanning SQUID Study of Vortex Manipulation by Local Contact

स्थानीय संपर्क से भंवर हेरफेर का विद्रूप अध्ययन स्कैन

Local, deterministic manipulation of individual vortices in type 2 superconductors is challenging. The ability to control the position of individual ...

Two-way Valorization of Blast Furnace Slag: Synthesis of Precipitated Calcium Carbonate and Zeolitic Heavy Metal Adsorbent

ब्लास्ट फर्नेस लावा की दो-तरफा मूल्यसिथरीकरण: उपजी कैल्शियम कार्बोनेट और zeolitic भारी धातु Adsorbent के संश्लेषण

The aim of this work is to present a zero-waste process for storing CO2 in a stable and benign mineral form while producing zeolitic minerals with ...

Precision Milling of Carbon Nanotube Forests Using Low Pressure Scanning Electron Microscopy

कार्बन नैनोट्यूब वन प्रेसिजन मिलिंग कम दबाव स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग

A nanoscale fabrication technique appropriate for milling carbon nanotube (CNT) forests is described. The technique utilizes an environmental scanning ...

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

द्वारा Nanostructured yttria स्थिर-YSZ (zirconia) scaffolds के उच्च तापमान निर्माण<em&gt; सीटू</em&gt; कार्बन Templating xerogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...

Fabrication of 3D Carbon Microelectromechanical Systems (C-MEMS)

Fabrication of 3D Carbon Microelectromechanical Systems C-MEMS

3 डी कार्बन माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम्स (सी-एमईएमएस) का निर्माण

A wide range of carbon sources are available in nature, with a variety of micro-/nanostructure configurations. Here, a novel technique to fabricate long ...