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无纺布内部纤维结构3D拉曼成像
2016/08/19 09:29
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无纺布是一种不需要纺纱织布而形成的织物。它不是由一根一根的纱线交织、编结在一起。以多种纤维和各种形式组合而成的无纺布，其最大特征是能够轻松优化组合，改变其功能及形状来配合使用目的。在衣服、家具、车辆、能源、宇航工业等广泛范畴均被有效地利用。
无纺布有多种制造方法：机械结合( 纺粘无纺布)，高压水流喷射( 水刺无纺布)、热密封粘合（热合无纺布）等。用于热合的纤维像铅笔般有着芯鞘结构，即芯部和鞘部的两个部分具有不同类型的树脂结构。每种树脂的立体构造均对无纺布的功能产生极大影响。因此，有必要对纤维内部的成分分布进行详细的观察。
红外光谱制图法常被用于树脂成分的识别，但需要截面切片，或是用树脂包埋技术制样，无法在非破坏的情况下检测树脂内部。而激光拉曼显微镜使用共聚焦拉曼系统阻挡散焦信号，仅检测集中在一定深度位置的信号，取得透明样品的内部光谱图。利用这种特质对多组分树脂进行深度方向的拉曼成像，便可在非破坏的基础上观察树脂内部的成分分布。
芯鞘纤维的截面拉曼成像
用拉曼成像观察鞘芯结构
把一条拥有芯鞘双层构造的芯鞘纤维的横切面进行拉曼成像。RAMANtouch 在平面及深度方向分别有超过350 nm 及1μm 的空间分辨率，本次测量使用1.40 数值孔径的油浸物镜，使空间分辨率更为上升。
线照明的超高速成像功能在细微结构的成像分析中发挥突出表现。观察芯部跟鞘部的纤维截面图，通过拉曼谱图可得知: 芯部含有PET ( 聚对苯二甲酸乙二酯) 鞘部则是PE ( 聚乙烯) 构成。另外，芯部同时混合了锐钛矿型的TiO?( 二氧化钛) 以白色标示。因此，RAMANtouch 能够在亚微米的空间分辨率下提供精细的成分分布。
值得一提的是，红外光谱分析甚至是ATR 都无法获得这样的平面高空间分辨率，先前提及的显微红外光谱分析法，即使使用在平面方向有高空间分辨率的衰减全反射方式，也无法制作出能捕捉μm 级微弱成分的细致图像。此外，红外光谱很可能无法检测到TiO?的特有峰值，因为标准的MCT 检测器（HgCdT 检测器）在低波段表现的灵敏度较低。拉曼光谱的绝对优势是可以识别出物质在低波段的峰位，如金属氧化物等。
芯鞘纤维的立体拉曼成像
3D(XYZ) 拉曼成像功能可以改变焦平面的高度获得多个XY 拉曼成像，重组成3D 数据表现出来。图片是以3D 拉曼成像通过分析芯鞘纤维结构测量的结果。以3D 方式进行分布观察，能用直觉捕捉到用XY 成像时难以理解的TiO?分布情况。虽然无法在XY 图像上清晰显现，但3D 拉曼成像后清晰可见。信息量在三维显著增加，可识别肉眼不可见的缺陷部件、涂层的厚薄不均、异物混入过程的分析等。用RAMANtouch 拉曼显微镜，无需切断纤维，便能轻易的从多种角度对纤维的三维结构进行分析。
从不同角度观察纤维结构的拉曼成像
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