時(shí)間:2018-11-15
作者:易科泰
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簡介:
前言
樹木年代學(xué)發(fā)展至今,已形成了一套比較完備的基本理論和分析方法。森林生態(tài)、森林火災(zāi)、歷史時(shí)期氣候、大氣污染、考古、火山爆發(fā)、地震、洪水發(fā)生頻率等十幾個(gè)方面的研究也發(fā)展起來。為適應(yīng)不同的研究目的,分析手段多樣化,年輪的寬度測量,密度測量,元素分析等新技術(shù)和新方法可以從樹木樣品中提取更多有用的信息,使得相關(guān)領(lǐng)域研究內(nèi)容更加豐富。
年輪元素分析儀是一款高端的測量分析設(shè)備,在世界上首次同時(shí)采用了XRF和X-射線成像技術(shù),可用于木材、湖海沉積物、堆積物、泥炭等樣品的濃度和元素分析。可測量的元素有Al、Si、S、Cl、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Hg、Pb等,其中許多可測至痕量水平以下,對靈敏度和分辨率要求較高的研究尤其適合。
原理
系統(tǒng)采用X-射線成像和XRF(X-射線熒光)技術(shù),獲得樣品高分辨率的數(shù)碼圖像。利用X-射線成像技術(shù)得到樣品的密度圖像,用于樣品的密度分析;采用XRF技術(shù)得到樣品多種元素分布圖像。然后利用系統(tǒng)軟件對所得圖像信息進(jìn)行分析。
上圖左為儀器實(shí)物照片,右為廠家在現(xiàn)場進(jìn)行培訓(xùn)
應(yīng)用方向
l古氣候?qū)W
l林業(yè)研究
l環(huán)境取證
l生態(tài)學(xué)和人類歷史研究
l木制品
系統(tǒng)特點(diǎn)
l結(jié)合了X-射線成像與XRF元素分析
l可得高精度的樣品密度圖像和元素曲線
l利用XRF分實(shí)現(xiàn)多種元素的分析
l可分析不同類型、形狀、尺寸和厚度的樣品,可以是樹木生長錐取下的樹木樣品,也可是片狀、塊狀樣品或圓形沉積物樣品等,樣品準(zhǔn)備和前處理簡單
l自動(dòng)進(jìn)行多樣品分析
lX-射線成像的信息以數(shù)字化方式儲存,結(jié)果可即時(shí)顯示。
軟件特點(diǎn)
l用戶可選擇分析區(qū)域、分辨率以及掃描時(shí)間
l批量操作功能支持無人值守下的批量測量
l可得多種元素的密度曲線(使用XRF功能)
l簡化分析過程,通過參數(shù)設(shè)置控制整個(gè)分析過程
上圖左為軟件操作界面,右為樣品槽及待分析的年輪樣芯
系統(tǒng)組成
n年輪元素分析主機(jī)(選配XRF元素分析模塊)
2X-射線發(fā)生器
2X-射線檢測器
2標(biāo)準(zhǔn)LFF型X光顯像管
2PolyflatTM扁平X光束光學(xué)系統(tǒng)
2X光束調(diào)節(jié)器
2樣品槽
2密度校準(zhǔn)塑料楔
2控制及操作臺
n平板掃描儀
n冷卻系統(tǒng)
n計(jì)算機(jī)
nUPS電源
n軟件
n用戶手冊
技術(shù)指標(biāo)
1)測量原理:X-射線熒光分析和數(shù)字X-射線成像技術(shù)。
2)X 射線發(fā)生器:60 kV,55 mA,最大功率3.3 kW。
3)射線管:一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的LFF型X光射線管(Cr)。最大功率工作壽命2000h,功率降低壽命延長。當(dāng)使用鉻管進(jìn)行木材密度分析時(shí),樣品厚度范圍為1~10mm,較厚的樣品(最厚50 mm ),通常選擇Mo管,這需要另一種類型的X-射線成像感應(yīng)器。
4)光學(xué)系統(tǒng):PolyflatTM 專利 技術(shù),PolyflatTM 扁平X光束光學(xué)系統(tǒng),用于局部區(qū)域的快速測量,測量點(diǎn)面積為50微米×20毫米, X-射線圖像的分辨率達(dá)10x20微米,寬15~20mm(根據(jù)軟件設(shè)置),通過軟件組合片段圖片可得到寬度大于20mm的圖像。使用這種光束的XRF,水平方向的分辨率為50微米,垂直方向的分辨率為2mm。
5)X光束調(diào)節(jié)器:X光束調(diào)節(jié)器可使X-射線圖像在水平方向的分辨率達(dá)10微米。
6)控制臺:一個(gè)300x200mm X/Y可移動(dòng)電腦控制臺,掃描點(diǎn)長2.5微米,重現(xiàn)性好。
7)樣品槽:最多放9個(gè)長280mm,寬7~12mm的木條樣品。樣品槽可拿出。其他類型的樣品槽根據(jù)需要可訂購。
8)X-射線檢測器:線性排列感應(yīng)元件,其測量所得圖像的格式為16 bits。包含控制、操作及數(shù)據(jù)采集所需的硬件和軟件。適于厚度不超過15mm木材類樣品的測量。
9)密度校準(zhǔn)塑料楔:用于密度校準(zhǔn),位于樣品固定槽上方。
10)操作臺:780×800×1600mm(長×寬×高),用于放置上面提到的所有原件。測量區(qū)用一塊含鉛透明板遮擋,用于防塵,防X-射線泄露。操作臺內(nèi)置安全控制系統(tǒng),打開瞬間,X-射線會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。
11)掃描儀:一個(gè)平板掃描儀,用于測量前,條形樣品槽內(nèi)樣品的掃描。
12)冷卻裝置:冷卻水泵。
13)電源:建議配置UPS。
14)重量:250kg。
應(yīng)用案例一
該圖顯示了過去1500年Fennoscandian北部夏季氣溫基于Multiscanner的數(shù)據(jù)的氣候重建,與該時(shí)期的儀器溫度數(shù)據(jù)的相關(guān)性為0.84,Dr. H Grudd, Dendrolab, Stockholm, Sweden
應(yīng)用案例二
該圖顯示了樹輪樣品的放射線圖像,覆蓋在放射線圖像上的為三個(gè)圖表,顯示該樣品上的硫(黃色),磷(紅色)和氯(藍(lán)色)分布變化,這些數(shù)據(jù)被用作環(huán)境取證中與時(shí)間相關(guān)的污染記錄,Dr C. Balouet, Environment International, Orrouy, France, and H. Grudd, Dendrolab, Stockholm, Sweden
產(chǎn)地:瑞典
選配技術(shù)方案
l可選配高光譜技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)行年輪密度及化學(xué)組分分析
l可選配EMS氣象站進(jìn)行樣點(diǎn)環(huán)境因子監(jiān)測
l可選配EcoDrone?無人機(jī)遙感平臺進(jìn)行大尺度樣地調(diào)查
l可選配Vertex IV手持式樹高測量儀
l可選配Haglof樹木生長錐
l可選配IML系列樹木針測儀
部分參考文獻(xiàn)列表
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