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            布魯克三維X射線顯微鏡(Bruker 3D XRM)在考古紡織品研究中的應用

            瀏覽次數:166發布日期:2024-02-28

            對于考古紡織品結構和材料的研究通常很復雜,并且由于樣品容易受到沉積后的影響,如污垢和腐爛,這可能使研究人員的工作變得更加費力和麻煩。

            在考古學的相關研究中,侵入式的研究方法是不可取的,因為發掘出來的大多數物品都是稀缺的,保存這些物品至關重要,尤其是考古紡織品,很容易破損,而且其外部通常覆蓋著硬化的泥土或粘土,無法去除。這時,使用μCT或3D XRM這種能夠提供微米尺度的無損成像技術將很好地幫助我們通過橫截面或3D可視化來研究這些易碎物品并且不會損壞它們,以達到樣品重復利用研究的目的。此外,來自μCT或3D XRM的體積三維信息不僅使我們能夠定性地可視化發現的出土物品,如骨骼,還可以進行相應的定量測量,如新石器時代動物骨骼的孔隙度和人類牙齒的維生素缺乏情況?;谝陨蟽瀯?,該種檢測手段在研究前陶器、陶瓷罐和保存完好的紡織品的內部結構方面顯示出極大的優勢和潛力。

            在本文的相關研究中,研究人員分別利用德國布魯克公司的微米級三維X射線顯微成像系統(MicroCT)——SkyScan1272對出土的古代紡織品進行整體三維成像,通過對其結構進行分割,區分出經紗和緯紗,并基于分割結果,將織物的編織結構進行了可視化展示,此后,又利用納米級多量程三維X射線顯微鏡(NanoCT)—SkyScan2214,單根紡織纖維的形貌進行了提取和成像。

             掃描條件:

            SkyScan 1272:

            管電壓為50 kV,管電流為200 μA,分辨率6.7 μm,0.25 mm鋁濾光片,360°掃描,曝光時間4000 ms,平均幀數3

            SkyScan 2214:管電壓為50 kV,管電流200 μA,分辨率700 nm,No filter。360°掃描,曝光時間2700 ms,平均幀數2。

             圖像結果:

            ——樣品1整體三維形貌(A)ROI區域形貌(B)及內部纖維三維形貌(C、D,經紗-橘黃,緯紗-綠色)

            ——樣品2整體三維形貌(A)內部纖維三維形貌(B、C,經紗-橘黃,緯紗-綠色)

            利用納米級三維X射線顯微鏡(XRM/NanoCT)——SkyScan2214從樣品局部(A)提取部分區域(B)進行納米級高分辨成像,并提取出其中的單根纖維(C—橘黃),可以清晰地表征其(C——橘黃)的三維形貌)

            本文數據及圖片來自于文章:

            Micro-computed tomography imaging and segmentation of the archaeological textiles from Valmarinniemi,2023.12

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