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

更新時(shí)間:2024-02-28點(diǎn)擊次數:425

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(xué)的相關(guān)研究中,侵入式的研究方法是不可取的,因為發(fā)掘出來(lái)的大多數物品都是稀缺的,保存這些物品至關(guān)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(zhù)硬化的泥土或粘土,無(wú)法去除。這時(shí),使用μCT或3D XRM這種能夠提供微米尺度的無(wú)損成像技術(shù)將很好地幫助我們通過(guò)橫截面或3D可視化來(lái)研究這些易碎物品并且不會(huì )損壞它們,以達到樣品重復利用研究的目的。此外,來(lái)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(fā)現的出土物品,如骨骼,還可以進(jìn)行相應的定量測量,如新石器時(shí)代動(dòng)物骨骼的孔隙度和人類(lèi)牙齒的維生素缺乏情況?;谝陨蟽?yōu)勢,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(yōu)勢和潛力。

在本文的相關(guān)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(xiàn)顯微成像系統(MicroCT)——SkyScan1272對出土的古代紡織品進(jìn)行整體三維成像,通過(guò)對其結構進(jìn)行分割,區分出經(jīng)紗和緯紗,并基于分割結果,將織物的編織結構進(jìn)行了可視化展示,此后,又利用納米級多量程三維X射線(xiàn)顯微鏡(NanoCT)—SkyScan2214,單根紡織纖維的形貌進(jìn)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(shí)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(shí)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(jīng)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(jīng)紗-橘黃,緯紗-綠色)

利用納米級三維X射線(xiàn)顯微鏡(XRM/NanoCT)——SkyScan2214從樣品局部(A)提取部分區域(B)進(jìn)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(lái)自于文章:

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

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