Quantitative Analyse von Pashmina-Wolle mit einem industrietauglichen Mikroskop

Pashmina-Wolle ist eine besonders edle Kaschmirwolle, für die nur das weiche Unterhaar der Kaschmirziege verwendet wird, dessen Durchmesser nur ein Zehntel von menschlichem Haar beträgt. Diese edle Wolle muss während der Textilverarbeitung geprüft werden, um die Produktqualität zu gewährleisten.

Die Überprüfung der Zusammensetzung von Pashmina-Wolle und anderen tierischen Fasermischungen kann sich schwierig gestalten. Viele Wollfasern weisen nämlich ähnliche Eigenschaften der Oberfläche auf, wie Durchmesser und Schuppendichte, sodass sie schwierig zu unterscheiden sind.

Zur quantitativen Analyse von Pashmina-Wolle werden häufig zwei Mikroskopieverfahren mit einem optischen Mikroskop oder einem Rasterelektronenmikroskop eingesetzt. Diese werden im Folgenden erläutert.

1. Verfahren mit einem optischen Mikroskop

Bei dem Analyseverfahren mit einem optischen Mikroskop werden vergrößerte Pashmina-Fasern anhand der Schuppenstruktur und anderer Oberflächeneigenschaften identifiziert. Mehr zur Identifizierung dieser Eigenschaften ist in den Textilanalysestandards wie AATCC-20A und ASTM-D629 nachzulesen.

Das Identifizieren dieser Eigenschaften mit einem optischen Mikroskop kann jedoch schwierig sein. Viele optische Mikroskope verfügen nur über eine begrenzte Auflösung von etwa 0,35 Mikrometern und eine geringe Schärfentiefe (etwa 1 bis 2 Mikrometer), sodass einige Fasereigenschaften bei der Bildgebung undeutlich bleiben. Das Durchlicht des Mikroskops kann auch zu Interferenzen in Form von durch Schuppen verursachte Schatten auf beiden Seiten der Faserprobe führen.

2. Verfahren mit einem Rasterelektronenmikroskop

Ein Rasterelektronenmikroskop (REM) verwendet Elektronen, um die Eigenschaften der Faseroberfläche anzuzeigen. Die Faser wird dafür häufig mit einer dünnen Goldschicht versehen, um so die betrachtete Oberfläche besser darstellen zu können. Dadurch werden die Kosten und die Zeit jeder Probenanalyse erhöht. Die REM-Lösungen ermöglichen zwar eine höhere Auflösung und eine größere Schärfentiefe zur Erfassung der Eigenschaften der Faseroberfläche, sie sind aber teuer und aufwendig zu bedienen. Darüber hinaus können REM-Lösungen, im Gegensatz zu optischen Mikroskopen, nicht die innere Faserstruktur und Pigmentierung erfassen.

Eine Lösung, die die Nachteile von optischen und REM-Mikroskopen aufhebt

Olympus bietet ein intuitives Bildgebungsverfahren, das die erwähnten Nachteile herkömmlicher optischer Mikroskope und REM-Lösungen aufhebt. Hierfür wird das industrietaugliche Mikroskop BX53M von Olympus mit dem DIC-Mikroskopieverfahren (differenzieller Interferenzkontrast) verwendet.

Das BX53M Mikroskop wurde mit Auflicht verwendet, um die Pashmina-Faserschuppen zu betrachten. Um starke Reflexionen zu verhindern, wurden befeuchtete Pashmina-Wollfasern auf den Objektträger gelegt. Dafür wurde auf den Objektträger ein wenig Wasser oder Dampf gegeben, sodass sich Mikrowassertröpfchen bildeten. Dann wurden die Wollfasern auf den Objektträger gelegt und auf ungefähr 0,1 cm glattgezogen. Abschließend trockneten sie ungefähr eine Minute lang.

Optimierte Einstellungen für die Leuchtfeldblende und Aperturblende sind wichtig, um Pashmina-Wollfasern mittels des DIC-Mikroskopieverfahrens zu betrachten. Die Aperturblende wurde auf das Minimum gestellt und die Leuchtfeldblende wurde angepasst, um starke Reflexionen einzuschränken. Mit der EFI-Funktion (Extended Focus Imaging) in Kombination mit einem apochromatischen Objektiv von Olympus konnten die Fasern vollständig und fokussiert erfasst werden, einschließlich der feinen Ränder auf der zylindrischen Oberfläche der Wolle. Diese präzisen Bilder wurden in weniger als 10 Minuten aufgenommen, ohne jegliche Aufwärmzeit des Mikroskops.

Aufnahme von Pashmina-Fasern mit einem BX53M Mikroskop. Die Schuppen der Wollfasern sind deutlich sichtbar. Bildquelle: IRTech Pvt. Ltd. India (Olympus Vertriebshändler von Mikroskopen für die Industrie in Indien)