用微x射线荧光(Micro- xrf)分析木材防腐剂的吸收性能

通常，木材经过化学处理，以防止物理降解，并保持其结构完整性，免受自然因素的影响，如水分、昆虫和真菌。木材处理的实践和概念已经使用了几千年。之前关于如何保护木材的例子包括罗马人在木材上刷上焦油，以保护和延长材料的寿命，以及古希腊人将木材浸泡在橄榄油中。

图1所示。未处理的“干腐”木材的例子。

在最先进的木材处理中，有几个过程和防腐剂的化学物质这是可以利用的，通常定义为使用溶剂携带防腐剂进入木材(如，轻有机溶剂，油，或水)。铜被用作许多防腐剂的主要成分，特别是那些水性的。通过化学反应使防腐剂溶解在溶液中;然而，它们最近也被用于在水溶液中混合微细的铜颗粒。yabo214

现在可以通过各种方法将这些不同的防腐剂应用到木材上，例如压力辅助方法、刷涂、浸泡，甚至将防腐剂加入活植物的汁液流中。这些过程的最终目标是使防腐剂深入、均匀地吸收到木材中，以确保效果最大化。

本文展示了如何有效地利用Micro-XRF来检测木材中防腐剂的均匀性和深度。

样例

在这项研究中，一个4英寸× 4英寸的木材样品被在其表面涂上一种以铜为基础的化学物质处理(图1)。随后，该样品被横截面成大约半英寸厚的切片。该分析旨在检测铜基溶液被木材吸收的深度，使用Micro-XRF测量铜。

依赖于可见光谱的光谱技术并不实用，因为这种治疗方法肉眼是看不见的——没有变色的痕迹。利用Micro-XRF可以很容易地评估吸收深度，以绘制横截面的元素光谱图，特别是寻找铜。Micro-XRF使用微聚焦x射线束来产生与能量色散光谱(EDS)相同的特征x射线能量线。

相反，Micro-XRF是一种无损测量方法，对铜等高能元素具有极好的灵敏度。铜的检测限在一点法测量中名义上小于10ppm。微x射线荧光通常只需要极少量的样品制备，并且工作在低真空下，而其他方法可能需要大量的样品制备，特别是生物或有机材料。亚博网站下载

分析

的EDAX Orbis PC分析仪用于此分析。Orbis PC适用于这种样品表征，因为x射线聚焦到名义上直径30µm，使用的是单片中空玻璃纤维束，也称为聚毛细管光学。

由于光束直径太小，无法覆盖如此大的区域，因此用EDS无法完全成像木材样品4 × 4横截面上的特征比例。然而，某些“大块”XRF系统具有几毫米量级的较小孔径，这是非常大的，不能产生更高分辨率的图像。

Orbis上的30µm束直径是实现高图像分辨率的正确尺寸，同时也有潜力在短时间内绘制更大的区域。为了提高测图采集参数，必须考虑首选波束间距、波束直径和测图面积的大小。就本样本而言，图2以红色勾勒的区域约为50.4 x 3.5毫米。

图2。木材横截面样品的蒙太奇图像，与映射区域，突出红色。木材样品用铜微粒防腐剂处理过。

狭窄的区域减少了额外的测图时间，但仍将继续提供铜信号作为距离的函数的清晰剖面。x /Y矩阵为420 × 35个点，即在单个轴上收集的点的数量，在单个收集点之间提供大约一个束空间(~30µm)。

停留时间(每点)由目标元素的组成决定，微量元素比主元素需要更长的停留时间。值得注意的是，当绘制地图时，总灵敏度大大降低，因为与较长的单点分析相比，采集时间相对较短。总的收集时间约为2小时，每点停留时间为500毫秒。

所生成的图像显示了映射区域的视频图像(图3a)，以及热彩色缩放显示的图像Cu (K)强度(图3b)。正如预期的那样，铜(K)的强度非常接近木材的外边缘，最高强度名义上每秒21000次。

图3。(a)绘制区域的视频图像，(b)热比例尺的Cu (K)光谱图。

铜在木材上的分布并不平滑均匀。相反，铜(K)“热点”是明显的，以及条纹正常的木材年轮。热点出现在随后树木年轮的右边(左边)，这在图4的总计数图中清晰地显示出来。

图4。总计数的地图并不是用能量来区分地图，而是表示任意给定点的总计数率。这清楚地表明铜热点与树木的年轮没有直接关联。

铜(K)强度在靠近第四环和第三环处出现突然下降，而不是向中心缓慢下降。超过这一点，铜迅速下降到痕量水平，在这个阶段依赖于仪器的灵敏度。总体上铜的吸收较深，但不均匀。通过外部8个年轮(11个年轮中的8个)吸收是成功的，约2.8毫米。

结论

关于未加工的木材中吸收的铜微粒的分布的重要数据由yabo214Orbis PC Micro-XRF分析仪．铜防腐剂被深深地吸收到木材中，揭示了一种吸收模式，似乎依赖于木材的结构。Orbis PC Micro-XRF分析仪提供非破坏性的测量，可保持样品与其他几种方法的测量，也需要最小的样品准备。一般来说，其他元素测量方法需要密集的样品制备过程进行分析，特别是有机和生物样品。

这些信息已经从EDAX公司提供的材料中获得、审查和改编。亚博网站下载

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