可视化计算机CT断层扫描

可视化计算机CT断层扫描


摘要
水的作用在纺织加工,以及在使用中纺织品的磨损是非常重要的。仅仅纺织品染整中的所有进程都在水中进行。纺织品佩戴和使用时,它们在与空气的湿度,从环境中的水,和人体汗液接触。织物清洗,大多是在水中进行。水的分布依赖于纤维材料。吸水性纤维包括到其结构中的水。合成纤维大多是不吸水,所以水保持在表面中的纤维的纱线和织物的孔隙,形成水膜或水滴。纺织面料水的分布进行了研究计算机断层扫描(CT)。聚酯织物的疏水性,显着的水膜所示的织物的表面上。与此相反,从纤维素纤维由兰精AG,天丝®的针织物吸收了大量的水到该结构的织物。在该实验中,单根纤维不能被解析。
这可能是表明,CT是一种合适的工具,以可视化的水分布在纺织品纱线水平,在几100微米的大小尺寸。

 

关键词:计算机断层扫描; Textilien,Naturpolymere synthetische POLYMERE,纺织品,合成高分子,天然高分子

1引言
水的背景下,纺织品起着非常重要的作用。在纺织生产中,大多数化学纺织品染整过程使用水作为溶剂。纺织品磨损时,他们采取从潮湿的空气湿度,以及液态水雨水或汗水。纺织的清洗主要经营水。通过纺织品的运输水和水的分布在潮湿和潮湿的纺织品起着决定性的作用,当它涉及到安慰磨损纺织[1]。颇¬ib的¬ution纺织品中的水高度依赖于纤维材料的性质。水电菲尔¬¬IC从天然聚合物纤维吸收水分成纤维结构,形成肿胀的状态。水可以输送内的纤维在纱线中的纤维之间形成的,或者通过类似的针织物的网眼中的较大的孔隙通过毛细血管。最受欢迎的用于纤维的合成聚合物是疏水性的,或至少非溶胀。因此,水只能通过毛细管输送的纤维之间或更大的多孔质结构。这种差异具有重要影响的舒适佩戴[2]。原则上,所有的成像方法可用于在纺织品上的可视化水。如何,永远,基于光成像存在的问题,在水面上反射膜的表面,而缺乏从深度的纺织信息。环境扫描显微镜可以用于高倍率,但也只限于纺织或纤维的表面。 X射线计算机断层扫描(CT)提供3维材料结构可视化的方法在一个非破坏性的方式。不影响被测物体,改变或什至死亡。有关细节的对象,这是无法访问其他非破坏性测量技术(如嵌入材料中,复合材料,空隙等)获得信息。喜欢常规X线摄影的X射线断层摄影术是根据照射被测物体测量由对象已经衰减的X射线的强度。由于X射线的穿透能力的材料,根据传输实验。对象是旋转和项目¬测量离子先后在许多不同的方向。随后从众多的PROJE¬CT¬离子的3D数据集,相当于物体的密度分布,使用数学算法计算。 3D数据集的可视化是通过使用特殊的软件,通过数据集生成虚拟切片。作为一种替代方法,旋转试样的X射线源和X射线检测器可以是静态对象的周围旋转。这个选项主要用在医疗用X射线断层扫描。 CT最近已应用的可视化和量化毫米维度中的水分布在纺织品[3]。我们产生了兴趣,纱线水平,在几百微米大小的水的分布可视化。

图1:扇形束的X射线断层扫描的原理
1材料与方法

2.1计算机断层扫描
CT扫描进行上工业CT设备RayScan 250E(梅尔斯堡,德国Wälischmiller)在FH OO校园韦尔斯。该设备配有225 keV的微焦和450千电子伏的的微距对焦管使分辨率下降到5微米,长度高达~220毫米的铝渗透。通过X射线检测ASI平板探测器1024×1024像素(Perkin Elmer公司,MA,USA)。由于纺织纤维的衰减非常低,要求的分辨率是非常高的,在120千伏和体素的分辨率为13.5微米的微聚焦管进行扫描。可达到的最大分辨率主要取决于检测器像素的数目和最大水平尺寸的试样。的典型时间为15分钟和90分钟之间,根据分辨率的扫描范围。在更高的分辨率,扫描时间得到降低功耗的必要性,这导致较少的强度,必须通过增加检测器的积分时间补偿由于较高。所研究的试样的扫描时间为约60分钟。为了避免模糊文物试样被固定,以防止在整个扫描过程中的运动。
2.2纺织品
纺织品分析:疏水纺织针织洁具Trevira公司(PES)聚酯长丝纱线(76分特),面积重量为135 g/m2。一根纱线包括63单丝的
每个1.2分特。 (1分特描述每10000米长的纤维1克重)。亲水纺织,奥地利兰精公司的天丝®纤维(1.3分特),面积每平方米120克的重量。通用纤维名称是Lyocell纤维(CLY)。这种纤维由纯纤维素,制作使用环境友好的工艺,由木浆物理溶解在溶剂中,在水中再生。为了更好地固定,并获得更大的样本量,每个试样折叠一卷。这些辊子浸在水中,以润湿纺织品。
2.3数据分析
比较干,湿状态的纺织品假设,一个可以区分纺织基质和水。由于在水和纺织纤维的X射线的衰减是不同的,不同的灰度值代表这些材料内的三维数据集。如果衰减的差异够大,歧视是可能的。调整后的灰度值 - 将显示的可视化水混浊分级纺织具有最高的灰度值。空气中会为代表的灰度值为零。由于内关于X射线的衰减物质文物的物理效应可能会出现在数据集中。的主要有效的物理机制,研究试样产生的散射辐射和噪音,因为低的材料的密度。散射辐射可能会导致影像模糊,同时噪音可能会阻止确切歧视。

3结果与讨论

3.1涤纶针织洁具
聚酯编织物洁具的样品,形成约成卷筒状。 9×12毫米,扫描。图像的分辨率为13.5微米,每个体素。第一个实验运行与干针织洁具(图2A + B)。分辨率允许的纱线的尺寸和网格结构中的摄像。一根纱线组成的大约60个人
细丝。在纱线的单丝,它有一个直径约。 12微米,无法得到解决。对于第二润湿样品(图2c + d,分3)。可以看出,只有一些水穿透第一层,而大部分停留在表面。图3中所示的三维视图的整个润湿样品。

图2:切片,涤纶针织洁具。左:干样品)干针织服装,轴向片。 B)干针织制品,纵向切片;右:流体样品:C)湿针织洁具,avial切片;四)湿针织洁具,纵向切片图3:左:轴向片,湿编织洁具,放大倍率。箭头指向水膜(明亮)。右:手机沃导航推出的针织PES样品

3.2天丝®(Lyocell纤维)编织洁具
在图4中,一个湿和轧制天丝®样品(约3x6x12毫米)的图像。

图4:片天丝(R)针织制品在潮湿的状态。左:纵向切片;右:轴位片。
不同于PES样品整个天丝®样品以及不同层之间的空隙内充满水。在一些空隙中有气泡封闭。的模糊源于这一事实,在实验时间(约60分钟),湿度不能被保持在一个恒定的水平,所有运动(水或任何其他对象)中的所述辐射束的焦点模糊。散射辐射有较大的影响湿TENCEL®湿PES相比,因为多水照射,从而导致更散射事件。它的一部分也可能源于纤维肿胀,但没有干燥的样品测定的,它不能从这些数据进行评估肿胀度确实发生。

图5:3-D重建湿,推出天丝®(TENCEL®)(Lyocell纤维)编织洁具样品:在底部的圆形样品架。

4结论
它可以显示,CT作为一种工具,可视化的水,其分布在纺织品具有良好的潜力。在这篇文章中,疏水性聚酯和亲水性TENCEL®面料湿证明时之间的差异。加水容易渗透TENCEL®面料的几层,并均匀分布,而与聚酯它仍然主要是在表面上。一方面通过提高分辨率和低密度材料通过使用更敏感的CT设备,可以提高数据质量。一种改进的固定,以防止试样从移动,即使水分配稍有不同的扫描过程中,将所需的具有更高的分辨率扫描。

致谢
进行这项工作的财政支持下,由基督教多普勒研究协会'和'ÖsterreichischeForschungsförderungsgesellschaft,都维也纳,奥地利。

参考文献
[1] J Mecheels,Körper - 克利马 - >公司>。魏某funktioniert unsere>公司>?“席勒舍恩,1998年柏林,
[2] KC舒斯特,F Suchomel,J的方式,M.阿布·劳斯,H Firgo,功能和舒适性纺织品TENCEL®纤维吸水纤维纳米结构。回顾“,高分子研讨会,244,1,第149-165页(2006年)
[3] M Weder,PABrühwiler,A LAIB,“X射线断层测量水分分布的多层服装系统,纺织研制杂志76(1),第18-26页,2006。


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