感应木材仪

人的心脏有问题了，可以做个心电图检测，查清楚心脏的情况，从而对症下药施治。那大树要是“肚子”里生虫子或者开裂了，除把树木锯开检查外，还有没有简单点的检查方法呢?　　浙江林学院电子信息专业大三学生刘凯等3名同学和导师李光辉，花了3年的时间给大树研究了一个“心电图”检测仪——木材无损检测仪，这几天已经申请专利。价格是国外同类产品的十分之一。　　“170微秒，和数据对比看看，好，健康。”刘凯与合作的同学一起，动作麻利地给一棵直径14厘米的樟树两边各插上了一个传感器，插好后，启动开关，手里的木材无损检测仪上就显示出树木内部应力波的传播速度。从给树木“穿衣服”，到数据显示后显示树木正常，这个过程一共历时3分钟。　　“别看它小，可别小看它。”刘凯称手里的木材无损检测仪为“手持设备”，看着比家用的电视遥控器要厚2倍，宽1倍的样子，“虽然小，但它的测量精度、可靠性和灵敏度比国内外市场上的所有同类产品都高。”　　“这个发明，最重要的是利用脉冲锤撞击树木，使树木内部产生应力波的传播。”李光辉教授介绍说，使用者就是通过测量应力波的传播时间和传播速度的变化，并计算木材弹性模量等参数，通过对比正常同类树种的相关数据，来判断木材内部有无缺陷。　　在国外，同类产品最便宜的也卖到3000多欧元，折合人民币3万多元，而刘凯他们设计的这个仪器，价格则不到3000元。　　活着的树木和古建筑中的木材适用　　“有很多树木，外面看着是好好的，可里面的‘心’早都空了，这样的树特别容易引起火灾。”刘凯说，以往要给树木做检查，都要先把木材砍掉，再用锯子锯开才能了解木材的内部情况。如果是古建筑中的木材，所受的损伤则更大。因此，很多文物保护单位也希望能有简单的防范，提前知道古建筑中的木材内部有没有长虫子或开裂。从2007年初开始，刘凯、蔡步森等3名同学，在李光辉的指导下，利用电子信息、计算机软件开发等专业知识，开始就这一难题进行研究，最终并成功开发出了基于应力波原理的木材无损检测仪。　　“要想不损伤木材进行检测，需要很庞大的设备。”刘凯说，在此之前，木材研究领域也有红外线检测法、超声波检测法、核磁共振检测法等检测方法，但因为设备实在太昂贵，操作程序又复杂而难以推广。　　“这个木材无损检测仪既不破坏材料的原有特性，又能在短时间内连续获得检测结果。”据刘凯介绍，检测仪与被测木材之间不需任何的耦合剂，也不受木材尺寸和形状的影响，更不会对人体造成危害，“所以，活着的古树名木和古建筑中的木材更适合使用。”　　对于学生的这项发明，浙江林学院木材研究专家、木材过程中心负责人马灵飞教授认为，该项仪器能够准确的检测、分辨出健康树木和有内部缺陷的树木，而且便于携带、使用方便，具有很强的实用价值，尤其是对木质文物保护、检测古树名木的健康状况等具有重要作用，该仪器还可以应用在林业管理、林业教学与科研等领域，应该具有广阔的市场前景。　　本文来自: 中国木材网(www.chinatimber.org) 详细出处参考：http://www.chinatimber.org/news/28832.html

导读随着国家标准《GB/T 40196-2021 X射线荧光能谱仪测定防腐木材和木材防腐剂中CCA和ACQ的方法》于2021年12月1日正式实施，标志着防腐木材和木材防腐剂中重金属分析已从传统繁复的湿化分析向智能化高效化能谱仪的快速分析迈进。岛津EDX-7000能量色散型X射线荧光光谱仪快速无损分析防腐木材和木材防腐剂的重金属分析应用也早已完成，您准备好了吗？ 法规解读据统计，我国防腐木年生产量约500万立方米，年产值约1000亿元，各类型防腐剂消费总量约3000吨，其中铜铬砷（CCA）和季铵铜（ACQ）木材防腐剂总生产量占90%以上。目前，我国现阶段市场上流通的防腐木平均每立方米载药量远低于户外最低C3类4.0kg/m³使用要求。数据表明防腐木行业发展及其市场秩序已经偏离相关标准规范。而《GB/T 40196-2021》标准的制定将会给防腐木行业产品快速检测、快速分析数据、在线指导生产带来革命性的突破，助推防腐木行业高质量发展。 铜铬砷（简称CCA），主要成分为铜、铬和砷盐或其他氧化物的混合物；季铵铜（简称ACQ），是铜盐（以氧化铜计）与季铵盐化合物（以二癸基二甲基氯化铵计）的混合物。 CCA和ACQ都是木材防腐剂中能抑制木材腐朽菌、霉菌、变色菌、昆虫和海生动物在木材中生长的活性成分。CCA木材防腐剂和ACQ木材防腐剂适用于建筑用材、园林景观用材、矿用木材、铁道枕木、船用木材、海洋用材及其他工业用材和农用木材等的防腐、防虫（蚁）、防海生钻孔动物处理。 《GB/T 40196-2021 X射线荧光能谱仪测定防腐木材和木材防腐剂中CCA和ACQ的方法》国家标准，规范了能量色散型X射线荧光光谱仪如何建立工作曲线，如何对防腐木材和木材防腐剂中的氧化铜、三氧化铬、五氧化二砷含量进行分析。岛津是如何应对的呢？ 岛津应对方案根据铜、铬和砷元素浓度与X荧光强度成正比例关系的原理，利用岛津EDX-7000能量色散型X射线荧光光谱仪建立防腐木材和木材防腐剂中Cu、Cr、As的工作曲线，然后采用工作曲线法进行防腐木材和木材防腐剂中Cu、Cr、As的含量分析。 • EDX-7000能量色散型X射线荧光光谱仪特点 工作曲线由于不同基体对X荧光的吸收与增强不同，故要建立铜铬砷防腐木材、铜铬砷木材防腐剂、季铵铜防腐木材、季铵铜木材防腐剂四种基体的工作曲线，根据不同基体选择对应的工作曲线进行分析。 图2 防腐木材粉压片样及木材防腐剂液体样 下面以铜铬砷防腐木材为例，进行介绍。元素氧化物的校准曲线如下图。图3. 元素氧化物校准曲线 各元素氧化物的检出限如下。元素氧化物的检出限（单位：%）按标准要求，连续3次分析实际样品，三次结果极差要求0.3%。选择4个样品进行测试，极差远小于0.3%。同时，与客户提供的参考值吻合良好。 实际样品分析结果（单位：%）说明：样品3次分析结果极差满足标准不大于0.3%的要求。 结语岛津EDX-7000能量色散型X射线荧光光谱仪能够按照标准《GB/T 40196-2021 X射线荧光能谱仪测定防腐木材和木材防腐剂中CCA和ACQ的方法》的方法，对防腐木材和木材防腐剂中的氧化铜、三氧化铬、五氧化二砷含量进行分析，操作简单，无需化学前处理。为木材市场上标准的应对提供了良好的支持！ 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

现行国家标准《红木》GB/T 18107-2000，其中被诟病最多的一点就是材质鉴定上的不够精确。由于鉴定技术的制约，全世界在树种鉴定上鉴定到&ldquo 种&rdquo 的准确性尚不足，所以有规定，鉴定机构对于红木材质只出具到&ldquo 类&rdquo 的报告。这就让一些不法商家钻了空子，利用这一点在同类木种间大做文章，同时，这也成为了《红木》国标始终被攻击的把柄。虽然目前红木的鉴定报告只能出具到类，但这并不代表目前我国的红木材质鉴定技术就只能鉴定到类。随着科技的发展，越来越多技术被运用在木材鉴定上，给鉴定结果的准确性提供了有力依据。笔者通过翻阅相关论文与文献，大致了解到目前红木材质鉴定技术的方法与研究方向。宏观识别与微观识别相结合《红木》GB/T 18107-2000中提到红木的识别和区分方法是：&ldquo 主要是以简便实用的宏观特征（如密度、结构、材色和纹理等）为依据，辅以必要的木材解剖特征来确定 其属种。本标准所依据正确定名的木材标本均保存在中国林业科学研究院木材工业研究所木材标本室。&rdquo 可见，宏观与微观相结合是传统的红木材质鉴定方法，也是 目前使用最广泛的方法。交趾黄檀实木横切面宏观识别是通过肉眼或放大镜，观察心边材、生长轮、导管、射线与轴向薄壁细胞的大小及排列方式等宏观解剖特征及表观特征，同时结合材色、纹理、结构、花纹、 气味、质量和硬度等进行综合判断；微观识别则是通过切片机将样本制成切片再置于光学显微镜下, 观察各类细胞与组织的形态与排列，与已经正确定名的木材标本的切片进行比对，确定木材类别。檀香紫檀木材微观构造照片宏观识别与微观识别相结合的方式需要识别者具有丰富的木材构造特征方面的专业知识，这种知识是建立在实践经验和科学基础上的。但是识别木材是一件复杂的事 情，即使是经验丰富的专家也会偶尔看错眼，因此会出现在两家不同的木材检测机构，同一样本检测出不同结果的现象，这种鉴定方式受人为的主观影响非常大。红外光谱分析技术红外光谱技术是利用物质对红外光区的能量的选择性吸收来进行定性和定量分析的方法，通常用于木材树种识别的是近红外光谱和中红外光谱。近红外光谱分析技术。近红外光谱处理技术，是对从样本表面采集的近红外光谱，经过一系列预处理，取样本的三分之二，采用软件独立建模分类（SIMCA）和偏 最小二乘判别分析（PLs&mdash DA）进行建模，对剩余的三分之一样本进行判别。由于各树种木材化学成分的相似性和差异性，同一类别木材的近红外光谱具有相近 的吸收峰和吸收强度，不同类别的木材则有明显不同之处。基于近红外光谱分析技术的木材树种分类效果明显，尤其对红木类木材的分类，与红木标准基本一致。4种红木的HPLC指纹图谱，LSHHT为卢氏黑黄檀，DFHHT为东非黑黄檀，DGZT为大果紫檀，YDZT为印度紫檀目前，国内外在近红外光谱分析技术上均取得不同进展。2003 年，日本专家利用近红外光谱分析技术识别了8 种木材，而我国近年来也开始进行研究。2007年，江泽慧、杨忠等人发表了《红木的近红外光谱识别技术》论文；2012年，江泽慧、杨忠等人又作了《红木 的近红外光谱分析》一文，在八类红木样本表面分别采集10条光谱用于红木的近红外光谱分析，利用相关方法可以将八类红木分成相应的类别，并能更直观地展现 八类红木的区别，这为红木的鉴定或识别提供新的方法和研究思路。2010年，中国林业科学研究院木材工业研究所已建立了20余种木材的近红外光谱数据库， 并申请了红木的近红外光谱识别方法的发明专利（20061014962310），但是该项技术还需更多的木材标本光谱数据，建立更有代表性的数学模型，加 速其商业化应用。中红外光谱分析技术。中红外光谱处理技术，主要是研究红 木样本的指纹图谱，选取特征吸收峰，计算有峰率和变异峰率等指标序列进行分析鉴别。在2012年张方达等人著的《基于红外光谱法的红木木材类区分与真伪鉴 别》论文中，其详细地阐述了如何利用中红外光谱，通过与杨木木质素的相关系数不同，对七类红木木材进行区分。同时对于两种珍贵的非红木类木材：榄仁木和亚 花梨木与外观相似的紫檀、黑酸枝、香枝木应用中红外光谱进行了客观、快速的真伪辨别。ZT、HL、HI、HO、WM、TW、JC和XZ分别代表《红木》国标中紫檀木、花梨木、香枝木、黑酸枝木、红酸枝木、乌木、条纹乌木和鸡翅木八类红木的近红外光谱除此外，还有如气相色谱&mdash 质朴联用技术（GC-MS）、高效液相色谱法和液相色谱（HPLC）&mdash 质谱联用技术等色谱指纹图谱方法，2012年沈明月等人的 《基于HPLC技术及模式识别方法鉴别四种红木》、2013年罗燕的《四种红木抽提物的FTIR与GC&mdash MS指纹图谱鉴别研究》都有提到用相关方法鉴别红 木种类。以上几类均为化学方法，有些方法已经可以鉴定到种，但是目前均处于研究阶段，还无法大规模推广和投入使用。DNA标记技术在《品牌红木》2014年3月刊上，中国林科院木材工业所研究员、中国林产工业协会红木分会秘书长殷亚方也撰文提到了DNA标记技术有望解决红木鉴定难题。 因木材树种和产地不同，其DNA也不同，是某种木材所特有的，对基因组序列差异的比较研究无疑为木材分类和鉴定提供了最本质的依据。2007 年，德国林业研究所已利用DNA 标记技术，成功进行了6种杨树木材的识别。目前，国内DNA分子标记技术应用于活体树木鉴定的技术已经成熟，然而，从经过长期存储、高温干燥或机械加工等 一系列处理后的木材以及成品家具木材中却难以提取高质量的DNA，因为木材组织中的DNA已经发生严重降解。经过研究人员的不懈努力，目前从干燥和加工后 的木材树种中提取DNA 的技术已有突破。中国林科院木材工业所的木材DNA识别新技术实验室已初步建立，并正在建立木材DNA 标记信息数据库。但是实现DNA 标记技术的商业化运用，还需要各国科技工作者进行大量的科学试验， 以得到更多重要树种和木材的DNA 标记信息及相关的数据库。此外，利用稳定同位素分析技术有望鉴别红木原产地。届时，红木不仅可以鉴定到种还可以鉴定原产地，让红木信息更透明化。结语目前，宏观识别与微观识别相结合的方式还是鉴定红木材质最常见、最具可操作性的方式，中国林科院也在不断完善红木树种木材标本。据笔者从最新的《红木》国标 征集意见稿中发现，其已经在草案中，补充完整了《红木》GB/T 18107-2000标准中原来没有的毛药乌木、白花崖豆木的三切面显微结构照片，让检测更有据可依。诚然，如红外光谱分析技术等化学方法以及如DNA标记技术等遗传学方法因为需要更专业的设备以及更专业的操作人员，再加上技术还不够成熟、投入的成本过高等 因素，多数还处于研究阶段，无法实现普及。但是我们也不难看到，这些方法客观、高效，鉴定结果受人为因素影响更小，也更准确，发展前景可观。就像我们想不 到短短几年时间，智能触屏手机快速地淘汰了键盘手机占据我们的生活一样，随着日新月异的科技发展，也许用不了多久，红木材质就能轻松鉴定到种，更简单、成 本更低的技术被运用到材质鉴定中，让红木可以名正言顺、明码标价地进行买卖。(原标题：木材鉴定技术知多少)