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

Yazarlar Barry G. Dorman, Robert A. Icenogle, Juan Rodriguez, Morris G. Welch ve Marlin Siegford için deneysel ölçümler teknik yardım ve Jim Clark ve Dexter LaGrand bilgisayar simülasyonları hakkında yardım almak için borçlu bulunmaktadır. XIA LLC bu projede onların elektronik ve dedektörleri kullanımına izin için teşekkür ederiz. Bu eser NIFA ALA araştırma Sözleşme No ALA061-4-15014 tarafından desteklenen "Hassas Jeo uzamsal eşleme tarımsal verimlilik ve yaşam döngüsü yönetimi için toprak karbon içeriği".

1. inşaat INS sisteminin <ol><li> şekil 1 ' de gösterilen genel INS sistem geometri kullanın.</li></ol>
 <img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56270/56270fig1.jpg" /> şekil 1. INS sistem geometri. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56270/56270fig1large.jpg" target="_blank"> Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<ol start="2"...

<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>

Önceki araştırmacılar tarafından kurulan temel üzerine bina, NSDL personel gerçek dünya alan ayarları'nda bu teknolojinin pratik ve başarılı kullanmak için kritik sorular ele. Başlangıçta, NSDL araştırma net karbon en yüksek alanlarda belirlerken INS sistem arka plan sinyal için hesap zorunluluk göstermek. 11 tarafından doğrudan orantılı bağımlılık net karbon en yüksek alan ortalama karbon ağırlığı yüzde üst 10 cm toprak Katmanı (ne olursa olsun karbon derinli...

Toprak karbon içeriği bilgisidir optimizasyonu toprak verimlilik ve karlılık, tarımsal arazi kullanımı uygulamalarını toprak kaynakları üzerinde etkisini anlama ve karbon tutma1, stratejileri değerlendirmek için gerekli 2,3,4. Toprak karbon toprak kalitesi5evrensel bir göstergesidir. Toprak karbon ölçümleri için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Kuru yanma (DC) yıl6için en çok kullanılan yöntem olmuştur; Bu yöntem alan örnek koleksiyon ve laboratuvar işleme ve yıkıcıdır, ölçüm emek yoğun ve zaman alıcı dayanmaktadır. İki yeni yöntem lazer kaynaklı arıza spektroskopisi vardır ve yakın ve orta kızılötesi spektroskopi7. Bu yöntemler aynı zamanda yıkıcı ve sadece çok yakın yüzey toprak Katmanı (0.1 - 1 cm toprak derinliği) analiz. Buna ek olarak, bu yöntemler sadece noktası verim karbon içeriği küçük örnek birimlerin (DC yöntemi için ~ 60 cm3 ve kızılötesi spektroskopi yöntemleri için 0.01-10 cm3 ) ölçümleri. Böyle noktası ölçümleri alan veya yatay ölçek sonuçları tahmin güçleşebilir. Bu yöntemler yıkıcı olduğundan, yinelenen ölçümleri de imkansız.
Brookhaven Ulusal Laboratuarı önceki araştırmacılar nötron teknolojinin toprak karbon analizi (INS yöntemi)7,8,9için önerdi. Bu ilk çaba kuram ve uygulama nötron gama analizi toprak karbon ölçüm için kullanarak geliştirdi. 2013 yılında başlayan, bu çaba USDA-ARS Ulusal toprak Dynamics laboratuvar (NSDL adlı) devam edildi. Son 10 yılda bu teknolojik uygulama genişleme nedeniyle iki ana faktör var: nispeten ucuz ticari nötron jeneratörler, gama dedektörleri ve karşılık gelen elektronik yazılım; ve en son teknolojiye nötron-çekirdek etkileşim başvuru veritabanları. Bu yöntem diğer birçok avantajı vardır. Bir platformda yer bir INS sistem ölçüm gerektirir alan her türlü üzerinde manevra. Bu non-yıkıcı in-situ yöntem sadece birkaç ölçümleri kullanarak tüm tarımsal alan için hesaplanan büyük topraklar birimleri (~ 300 kg) analiz edebilirsiniz. Bu INS sistem aynı zamanda bir alan alan veya yatay bir predetermine tablo üzerinde tarama kurulu ortalama karbon içeriği belirler tarama modunda yeteneğine sahiptir.

<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

Esnek olmayan nötron saçılma (Ins) yöntemi toprak karbon analizleri için burada açıklanan uygulama kayıt ve gama ışınları nötron toprak öğelerle etkileşim sırasında oluşturulan analizine dayanır. Ana INS sistem elektronik INS ve termo-nötron yakalama (TMK) süreçleri ve gama spektrumları toplama ve veri işleme yazılımı nedeniyle gama spektrumları ayırmak için bölünmüş olan NaI(Tl) Gama dedektörleri, pulsed nötron jeneratör parçalarıdır. Ortalama karbon ölçen bir non-yıkıcı in situ büyük toprak güç içinde içerik yöntemidir, negligibly toprak karbon yerel keskin değişikliklerden etkilenir ve sabit kullanılan bu yöntem diğer yöntemler üzerinde birçok avantajı vardır veya Tarama modu. ~2.5 - 3 m2 sabit rejim bir yer kaplayan bir siteden karbon içeriği veya tarama rejimine geçilen alanında ortalama karbon içeriği INS yöntemi sonucudur. Geçerli INS sistem ölçüm aralığı &#62; 1,5 karbon oranı % (standart sapması ± 0,3 w %) 1 hmeasurement üst 10 cm toprak katmanı.

Toprak INS &#38; TNC ve TNC gama spektrumları
Ölçülen toprak gama spektrumları genel bir görünümünü şekil 4' te gösterilmiştir. Spectra doruklarına sürekli bir arka plan üzerinde bir dizi oluşur. Faiz ana doruklarına cisimlerin 4,44 MeV ve 1.78 MeV Bileşenlerinde var &#38; TNC spectra. İkinci en yüksek toprakta bulunan silikon çekirdeği bağlanabilir ve ilk en yüksek karbon ve Silisyum çeki...

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

Toprak karbon nötron-gama analizi statik ve modları tarama tarafından ölçümleri

Burada, biz in situ ölçüm için tek noktadan ölçümler (statik modu) nötron-gama teknikle toprak karbon için iletişim kuralı mevcut veya alan (tarama modu) ortalamasını alır. Ayrıca sistem inşaat açıklar ve ayrıntılı veri tedavi yöntemleri.

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

3D Karbon Nanotube mikroyapılar, Üretimi, Yoğunlaştırma ve Replica Kalıp

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

İnce Filmlerde Difüzyon kullanma Çevre Pluton&#39;un Türleşme ve biyoyararlanımı Ölçümleri

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

Nükleer Reaksiyon Analizi Derinlik Profiling yoluyla Yüzey ve Arayüz Katmanlar ve Dökme Malzeme Hidrojen Konsantrasyonları miktar tayini

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) X-ışını Bilgisayarlı Tomografi (BT) ve Taramalı Elektron Mikroskobu ile İlişkili Işık Mikroskopi (LM) bir kombinasyonu ile LED&#39;lerin Derinliği Analizlerinde

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

Bir Tarama Elektron Mikroskobu tarafından Yarıiletken Malzemelerin Genişletilmiş Kusur Kapsamlı Karakterizasyonu

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

Yerel İletişim tarafından Vortex Manipülasyon KALAMAR Çalışması taranması

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

Yüksek Fırın Cüruf iki yönlü Valorizasyon: çöktürülmüş Kalsiyum Karbonat ve Zeolitik Ağır Metal Adsorban Sentezi

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

Alçak Basınç Taramalı Elektron Mikroskobu kullanılarak Karbon Nanotüp Ormanlar Hassas freze

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

tarafından Nano yapılı yitriya stabilize-Zirkonyum (YSZ) iskelelerinin Yüksek Sıcaklık Fabrikasyon<em&gt; Situ</em&gt; Karbon şablonu Kserojeller

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

3D Karbon Mikroelektromekanik Sistemlerin (C-MEMS) İmalatı

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