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【形態観察】μm~mmオーダーの三次元構造を定量的に解析できます ~X線CT~ (046)


X線CTは人体の断層像など医療での利用が一般的に知られていますが、産業分野においても電子デバイスの故障解析、内部構造の非破壊観察など、幅広い分野で利用されています。また近年、形態を定量的に評価することが注目されてきており、特にμm~mmオーダーの三次元観察にはX線CTが有効です〔図1〕。ここでは、印刷用紙について三次元観察を行い、紙の特性の指標となる繊維の径や繊維長などについて解析を行った事例を紹介します。

図1.各種三次元顕微鏡法の分解能



分析事例:印刷用紙の三次元観察および定量解析_X線CT

印刷用紙のX線CT観察を行い、三次元再構成を行った結果を図2に示しました。紙のような「繊維」と「孔」から成る多孔質材料における構造と物性の関係を調べる手段として、繊維と孔についての三次元構造の定量解析が極めて有効です。例えば、繊維の体積分率〔図2〕,太さ〔図3〕,経路長・曲路率〔図4,5〕,分岐数分布などは材料の強度に関する指標となり、孔の体積分率,孔径,経路長,分岐数分布などは物質移動(紙の場合はインクの染み込み易さなど)に関する指標となります。


 (左上図)図2.印刷用紙の三次元再構成像
 (右上図)図3.紙繊維の細線化像
 (左下図)図4.紙繊維の経路長分布
 (右下図)図5.経路長と曲路率の算出方法

その他の応用

・ 繊維強化プラスチック中のガラスファイバーの分散状態、配向性の評価
・ 多孔質材料の空隙率、空隙の連結状態、孔径分布の解析

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