1: antecedentes experimentales

El ingrediente activo en el herbicida nongda es un producto químico llamado glifosato, en el que el glifosato, N (fosfonilo - metil), es una forma de sal de glicerina. Esta forma de glifosato es fácil de manejar y tiene una fuerte eficacia. El contenido de glifosato en el herbicida nongda general es de aproximadamente el 2%, mientras que en el uso real, hay que diluirlo con agua.

En este experimento, utilizamos sondas de inmersión de trayectoria variable con una longitud de trayectoria óptica de 10 mm y 5 mm, respectivamente, para probar la absorción de estas bajas concentraciones de glifosato y probar sus límites de detección. En la medición de la absorbancia, la longitud del Camino óptico está relacionada negativamente con el límite de detección, por lo que predecimos que la longitud del Camino óptico de 10 mm dará resultados más precisos y confiables. Utilizamos una sonda de longitud de trayectoria óptica de 5 mm para verificar si una longitud de trayectoria óptica más corta también puede detectar glifosato y si obtendrá resultados similares a la sonda de longitud de trayectoria óptica de 10 mm.

2: construcción del sistema espectral

En el experimento, utilizamos el espectrómetro ultravioleta / visible de grado científico de avantes, avaspec - Hero (figura 1). El espectrómetro avaspec - Hero se basa en una plataforma óptica compacta de alta sensibilidad (distancia focal = 100 mm, Apertura numérica = 0,13) y un detector de carga trasera de 1024 × 58 píxeles, que tiene una alta sensibilidad y resolución. Avaspec - Hero utiliza una placa de circuito as7010 avanzada, que incluye un convertidor ad de alto rendimiento con alta relación señal - ruido y rango dinámico, y la interfaz usb3.0 y Ethernet permiten comunicaciones de alta velocidad. Debido a que este experimento requiere una mayor sensibilidad en el rango ultravioleta, utilizamos este espectrómetro.

Figura 1 sistema experimental: espectrómetro avaspec - hero, lámpara de xenón pulsada de alta potencia avalight - Xe y sonda de inmersión de rango variable

La fuente de luz utiliza una lámpara de xenón pulsada avalight - Xe - hp, que tiene un muy buen rendimiento en la zona ultravioleta extrema y está conectada al espectrómetro a través de una línea de activación en forma de Y. Comienza a funcionar después de recibir la señal ttl del espectrómetro para asegurarse de que el espectro solo se mide cuando la fuente de luz funciona. El número de destellos por medición se puede configurar en el software avasoft para evitar la saturación espectral (que se produce cuando el exceso de luz entra en el espectrómetro). Establecimos el número de destellos en 3 en el experimento de longitud de trayectoria óptica de 10 mm y el número de destellos en 2 en el experimento de longitud de trayectoria óptica de 5 mm.

Figura 2: sonda de inmersión de trayectoria óptica variable con una longitud de trayectoria óptica de 10 mm

El último componente del sistema experimental es la sonda de inmersión de trayectoria óptica variable de avantes. Avantes ha proporcionado a clientes científicos e industriales sondas inmersas de longitud de trayectoria óptica fija o variable (figura 2), y los cambios en la longitud de trayectoria óptica se pueden lograr mediante el aflojamiento y apriete de las piezas de cobre. La longitud del Camino óptico más larga es adecuada para medir muestras de baja concentración, y la longitud del Camino óptico más corta es adecuada para medir muestras de alta concentración. Esto se debe a que las distancias más largas permiten que más luz entre en la muestra, y una sonda con una longitud de trayectoria óptica de 10 mm es más adecuada para muestras de menor concentración que una longitud de 5 mm.

3: proceso experimental

Como se muestra en la figura 3, la proporción recomendada de dilución del herbicida nongda es: 1,5 onzas (3 cucharas) del herbicida nongda se mezcla con 1 galón de agua, cuando la concentración de la muestra del herbicida nongda es de aproximadamente 1,2%. Las otras tres muestras se diluyeron un 25%, un 50% y un 75% más que la concentración recomendada, respectivamente, manteniendo sin cambios el peso del soluta. (esta concentración se determina en función de las otras tres concentraciones, que son un 25%, un 50% y un 75% superiores a la tasa de dilución recomendada, respectivamente.)

Figura 3 concentración y porcentaje de muestras de herbicidas de nongda diluidas

El disolvente es agua desionizada que se utiliza para diluir la solución de nongda con un contenido de glifosato del 2%, y después de la dilución se obtienen cuatro concentraciones de muestra del 1,2%, 0,88%, 0,59% y 0,29%, respectivamente (figura 3). Los porcentajes de glifosato en estas cuatro muestras fueron del 0024%, 0018%, 0012% y 00058%, respectivamente (figura 3). Las cuatro muestras diluidas se muestran en la figura 4.

Figura 4: soluciones de herbicida nongda diluidas en 4 concentraciones diferentes

4: datos y resultados experimentales

Antes de probar la muestra, configuramos el tiempo de integración del espectrómetro en 30 ms y el número de destellos de la fuente de luz avalight - Xe - HP en 3 veces. Primero probamos cuatro muestras con una longitud de recorrido óptico de 10 mm, elegimos el modo de absorción, primero almacenamos el ruido oscuro para eliminar el ruido propio del instrumento, con el disolvente (agua desionizada) como referencia. Los resultados de la medición de absorción con una sonda de longitud de trayectoria óptica de 10 mm se muestran en la figura 5.

Figura 5: resultados de la medición de la absorción con una sonda de longitud de trayectoria óptica de 10 mm

El Pico de absorción de glifosato puro es de unos 265 nm, mientras que el pico de absorción de glifosato diluido puede estar en cualquier longitud de onda de 200 a 300 nm. El pico que medimos en el experimento fue de unos 200 nm, y la forma espectral también fue consistente con los datos espectrales de otros investigadores. Por lo tanto, se puede demostrar que el glifosato en cuatro soluciones diluidas de herbicidas nongda se puede medir bien con una sonda de 10 mm de longitud de trayectoria óptica.

El segundo experimento utilizó una sonda de longitud de trayectoria óptica de 5 mm, configuramos el tiempo de integración del espectrómetro en 20 ms y el número de destellos de la fuente de luz avalight - Xe - HP en 2 ocasiones, lo que se hizo para evitar situaciones de saturación, y los resultados de la medición se muestran en la figura 6.

Figura 6: resultados de la medición de la absorción con una sonda de longitud de trayectoria óptica de 5 mm

5: discusión de resultados

La consistencia del espectro de medición de la sonda de trayectoria óptica de 5 mm no es tan buena como el espectro de medición de la sonda de 10 mm. La forma espectral de la muestra 2 (morada, con un aumento del 25% en la dilución) y de la muestra 4 (negra, con un aumento del 75% en la dilución) es diferente a la de las otras dos muestras. Y las líneas de absorción de la muestra 2 y la muestra 4 no disminuyeron rápidamente después de alcanzar el pico, sino que realmente no disminuyeron. Estos resultados demuestran que los resultados de medición de la sonda de trayectoria óptica de 5 mm no son tan confiables como los resultados de medición de la sonda de trayectoria óptica de 10 mm. Esto está en línea con nuestra hipótesis inicial: debido a que las cuatro muestras están completamente diluidas, la sonda de trayectoria óptica de 10 mm puede obtener mejores resultados de medición. Las siguientes imágenes (7, 8, 9 y 10) comparan los resultados de las pruebas de la sonda de trayectoria óptica de 10 mm y la sonda de trayectoria óptica de 5 mm de cada muestra. Se puede ver que los resultados de medición de la sonda de trayectoria óptica de 5 mm con una sonda de trayectoria óptica de 10 mm son más precisos. La figura (11) es un resumen de todos los resultados espectrales de este experimento.

Figura 7: medir la solución de concentración adecuada con una sonda de trayectoria óptica de 5 mm / 10 mm

Figura 8: medir una solución con un aumento de la dilución del 25% con una sonda de trayectoria óptica de 5 mm / 10 mm

Figura 9: medir una solución con un aumento de la dilución del 50% con una sonda de trayectoria óptica de 5 mm / 10 mm

Figura 10: medir una solución con un aumento de la dilución del 75% con una sonda de trayectoria óptica de 5 mm / 10 mm

Figura 11: todos los resultados medidos con una sonda de trayectoria óptica de 5 mm / 10 mm

6: Conclusiones

Como se predijo, la sonda de inmersión de trayectoria variable de 10 mm de trayectoria óptica puede identificar mejor el pico de absorción del glifosato. La sonda de trayectoria óptica de 5 mm también puede detectar señales de glifosato, pero la forma espectral no es tan uniforme como la sonda de trayectoria óptica de 10 mm. Estas cuatro muestras altamente diluidas han demostrado que el efecto experimental es mejor a una longitud de trayectoria óptica más larga. Si nuestra conjetura es correcta, si la concentración de la muestra aumenta significativamente en otro experimento, entonces la sonda de trayectoria óptica de 5 mm puede proporcionar mejores resultados experimentales.

Este experimento demuestra que la sonda de inmersión de trayectoria óptica variable puede ser adecuada para la medición de la absorción de muestras de baja concentración y puede cubrir un amplio rango de concentración. Este experimento demuestra bien que cuando la concentración de la muestra medida es diferente, los diferentes trayectos ópticos proporcionados por la sonda de inmersión de rango óptico variable pueden obtener mejores resultados de prueba.