前言

  树木年代学发展至今，已形成了一套比较完备的基本理论和分析方法。森林生态、森林火灾、历史时期气候、大气污染、考古、火山爆发、地震、洪水发生频率等十几个方面的研究也发展起来。为适应不同的研究目的，分析手段多样化，年轮的宽度测量，密度测量，元素分析等新技术和新方法可以从树木样品中提取更多有用的信息，使得相关领域研究内容更加丰富。

  年轮元素分析仪是一款高端的测量分析设备，在世界上首次同时采用了XRF和X-射线成像技术，可用于木材、湖海沉积物、堆积物、泥炭等样品的浓度和元素分析。可测量的元素有Al、Si、S、Cl、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Hg、Pb等，其中许多可测至痕量水平以下，对灵敏度和分辨率要求较高的研究尤其适合。

 

原理

  系统采用X-射线成像和XRF（X-射线荧光）技术，获得样品高分辨率的数码图像。利用X-射线成像技术得到样品的密度图像，用于样品的密度分析；采用XRF技术得到样品多种元素分布图像。然后利用系统软件对所得图像信息进行分析。

 

上图左为仪器实物照片，右为厂家在现场进行培训

 

应用方向

l古气候学

l林业研究

l环境取证

l生态学和人类历史研究

l木制品

 

系统特点

l结合了X-射线成像与XRF元素分析

l可得高精度的样品密度图像和元素曲线

l利用XRF分实现多种元素的分析

l可分析不同类型、形状、尺寸和厚度的样品，可以是树木生长锥取下的树木样品，也可是片状、块状样品或圆形沉积物样品等，样品准备和前处理简单

l自动进行多样品分析

lX-射线成像的信息以数字化方式储存，结果可即时显示。

 

软件特点

l用户可选择分析区域、分辨率以及扫描时间

l批量操作功能支持无人值守下的批量测量

l可得多种元素的密度曲线（使用XRF功能）

l简化分析过程，通过参数设置控制整个分析过程

 

上图左为软件操作界面，右为样品槽及待分析的年轮样芯

 

 

系统组成

n年轮元素分析主机（选配XRF元素分析模块）

²X-射线发生器

²X-射线检测器

²标准LFF型X光显像管

²Polyflat^TM扁平X光束光学系统

²X光束调节器

²样品槽

²密度校准塑料楔

²控制及操作台

n平板扫描仪

n冷却系统

n计算机

nUPS电源

n软件

n用户手册

 

技术指标

1)测量原理：X-射线荧光分析和数字X-射线成像技术。

2)X 射线发生器：60 kV，55 mA，最大功率3.3 kW。

3)射线管：一个标准的LFF型X光射线管（Cr）。最大功率工作寿命2000h，功率降低寿命延长。当使用铬管进行木材密度分析时，样品厚度范围为1~10mm，较厚的样品(最厚50 mm )，通常选择Mo管，这需要另一种类型的X-射线成像感应器。

4)光学系统：Polyflat^TM 专利 技术，Polyflat^TM 扁平X光束光学系统，用于局部区域的快速测量，测量点面积为50微米×20毫米， X-射线图像的分辨率达10x20微米，宽15~20mm（根据软件设置），通过软件组合片段图片可得到宽度大于20mm的图像。使用这种光束的XRF，水平方向的分辨率为50微米，垂直方向的分辨率为2mm。

5)X光束调节器：X光束调节器可使X-射线图像在水平方向的分辨率达10微米。

6)控制台：一个300x200mm X/Y可移动电脑控制台，扫描点长2.5微米，重现性好。

7)样品槽：最多放9个长280mm，宽7~12mm的木条样品。样品槽可拿出。其他类型的样品槽根据需要可订购。

8)X-射线检测器：线性排列感应元件，其测量所得图像的格式为16 bits。包含控制、操作及数据采集所需的硬件和软件。适于厚度不超过15mm木材类样品的测量。

9)密度校准塑料楔：用于密度校准，位于样品固定槽上方。

10)操作台：780×800×1600mm（长×宽×高），用于放置上面提到的所有原件。测量区用一块含铅透明板遮挡，用于防尘，防X-射线泄露。操作台内置安全控制系统，打开瞬间，X-射线会自动关闭。

11)扫描仪：一个平板扫描仪，用于测量前，条形样品槽内样品的扫描。

12)冷却装置：冷却水泵。

13)电源：建议配置UPS。

14)重量：250kg。

 

应用案例一

 

该图显示了过去1500年Fennoscandian北部夏季气温基于Multiscanner的数据的气候重建，与该时期的仪器温度数据的相关性为0.84，Dr. H Grudd, Dendrolab, Stockholm, Sweden

 

应用案例二

 

该图显示了树轮样品的放射线图像，覆盖在放射线图像上的为三个图表，显示该样品上的硫（黄色），磷（红色）和氯（蓝色）分布变化，这些数据被用作环境取证中与时间相关的污染记录，Dr C. Balouet, Environment International, Orrouy, France, and H. Grudd, Dendrolab, Stockholm, Sweden

 

产地：瑞典

 

选配技术方案

l可选配高光谱技术产品进行年轮密度及化学组分分析

l可选配EMS气象站进行样点环境因子监测

l可选配EcoDrone®无人机遥感平台进行大尺度样地调查

l可选配Vertex IV手持式树高测量仪

l可选配Haglof树木生长锥

l可选配IML系列树木针测仪

 

部分参考文献列表

1.Kaiser, K. et al. A submerged pine forest from the early Holocene in the Mecklenburg Lake District, northern Germany. Boreas 47, 910–925 (2018).

2.Kaiser 等。 - 2018 - A submerged pine forest from the early Holocene in.pdf.

3.Kaczka, R. J. et al. Different maximum latewood density and blue intensity measurements techniques reveal similar results. Dendrochronologia 49, 94–101 (2018).

4.Kaczka 等。 - 2018 - Different maximum latewood density and blue intens.pdf.

5.Moreno-Fernández, D., Hevia, A., Majada, J. & Cañellas, I. Do Common Silvicultural Treatments Affect Wood Density of Mediterranean Montane Pines? Forests 9, 80 (2018).

6.Moreno-Fernández 等。 - 2018 - Do Common Silvicultural Treatments Affect Wood Den.pdf.

7.Hallingbäck, H. R. et al. Optimal timing of early genetic selection for sawn timber traits in Picea abies. European Journal of Forest Research 137, 553–564 (2018).

8.Hallingbäck 等。 - 2018 - Optimal timing of early genetic selection for sawn.pdf.

9.Bloemsma 等。 - 2018 - Practical guidelines and recent advances in the It.pdf.

10.Hevia, A. et al. Towards a better understanding of long-term wood-chemistry variations in old-growth forests: A case study on ancient Pinus uncinata trees from the Pyrenees. Science of The Total Environment 625, 220–232 (2018).

11.Levkoev, E. et al. Differences in growth and wood density in clones and provenance hybrid clones of Norway spruce. Canadian Journal of Forest Research 47, 389–399 (2017).

12.Levkoev 等。 - 2017 - Differences in growth and wood density in clones a.pdf.

13.Benthien, J. T. & Ohlmeyer, M. Influence of face-to-core layer ratio and core layer resin content on the properties of density-decreased particleboards. European Journal of Wood and Wood Products 75, 55–62 (2017).

14.Luostarinen, K. et al. Relationships of wood anatomy with growth and wood density in three Norway spruce clones of Finnish origin. Canadian Journal of Forest Research 47, 1184–1192 (2017).

15.Luostarinen 等。 - 2017 - Relationships of wood anatomy with growth and wood.pdf.

16.Rydval, M. et al. Spatial reconstruction of Scottish summer temperatures from tree rings: SPATIAL RECONSTRUCTION OF SCOTTISH SUMMER TEMPERATURES. International Journal of Climatology 37, 1540–1556 (2017).

17.Rydval 等。 - 2017 - Spatial reconstruction of Scottish summer temperat.pdf.

18.Hevia, A. et al. Towards a better understanding of long-term wood-chemistry variations in old-growth forests: A case study on ancient Pinus uncinata trees from the Pyrenees. Science of The Total Environment 625, 220–232 (2018).

19.Jacquin, P., Longuetaud, F., Leban, J.-M. & Mothe, F. X-ray microdensitometry of wood: A review of existing principles and devices. Dendrochronologia 42, 42–50 (2017).