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布鲁克三维X射线显微镜(Bruker 3D XRM)在考古纺织品研究中的应用

浏览次数:244发布日期:2024-02-28

对于考古纺织品结构和材料的研究通常很复杂,并且由于样品容易受到沉积后的影响,如污垢和腐烂,这可能使研究人员的工作变得更加费力和麻烦。

在考古学的相关研究中,侵入式的研究方法是不可取的,因为发掘出来的大多数物品都是稀缺的,保存这些物品至关重要,尤其是考古纺织品,很容易破损,而且其外部通常覆盖着硬化的泥土或粘土,无法去除。这时,使用μCT或3D XRM这种能够提供微米尺度的无损成像技术将很好地帮助我们通过横截面或3D可视化来研究这些易碎物品并且不会损坏它们,以达到样品重复利用研究的目的。此外,来自μCT或3D XRM的体积三维信息不仅使我们能够定性地可视化发现的出土物品,如骨骼,还可以进行相应的定量测量,如新石器时代动物骨骼的孔隙度和人类牙齿的维生素缺乏情况。基于以上优势,该种检测手段在研究前陶器、陶瓷罐和保存完好的纺织品的内部结构方面显示出极大的优势和潜力。

在本文的相关研究中,研究人员分别利用德国布鲁克公司的微米级三维X射线显微成像系统(MicroCT)——SkyScan1272对出土的古代纺织品进行整体三维成像,通过对其结构进行分割,区分出经纱和纬纱,并基于分割结果,将织物的编织结构进行了可视化展示,此后,又利用纳米级多量程三维X射线显微镜(NanoCT)—SkyScan2214,单根纺织纤维的形貌进行了提取和成像。

 扫描条件:

SkyScan 1272:

管电压为50 kV,管电流为200 μA,分辨率6.7 μm,0.25 mm铝滤光片,360°扫描,曝光时间4000 ms,平均帧数3

SkyScan 2214:管电压为50 kV,管电流200 μA,分辨率700 nm,No filter。360°扫描,曝光时间2700 ms,平均帧数2。

 图像结果:

——样品1整体三维形貌(A)ROI区域形貌(B)及内部纤维三维形貌(C、D,经纱-橘黄,纬纱-绿色)

——样品2整体三维形貌(A)内部纤维三维形貌(B、C,经纱-橘黄,纬纱-绿色)

利用纳米级三维X射线显微镜(XRM/NanoCT)——SkyScan2214从样品局部(A)提取部分区域(B)进行纳米级高分辨成像,并提取出其中的单根纤维(C—橘黄),可以清晰地表征其(C——橘黄)的三维形貌)

本文数据及图片来自于文章:

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

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