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3D 프로파일 측정을 이용한 화석 미세 구조 분석

화석 미세 구조

3D 프로파일 측정 사용

작성자

DUANJIE LI, PhD

소개

화석은 고대 바다, 호수, 강 아래의 퇴적물에 묻혀 있던 식물, 동물, 기타 생물의 흔적이 보존된 유물입니다. 부드러운 신체 조직은 보통 사후에 부패하지만 딱딱한 껍질, 뼈, 치아는 화석화됩니다. 원래 껍질과 뼈의 광물 교체가 일어날 때 미세 구조 표면의 특징이 보존되는 경우가 많으며, 이를 통해 날씨의 진화와 화석의 형성 메커니즘에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

화석 검사를 위한 3D 비접촉식 프로파일로미터의 중요성

화석의 3D 프로파일을 통해 화석 샘플의 상세한 표면 특징을 더 가까운 각도에서 관찰할 수 있습니다. NANOVEA 프로파일로미터의 높은 해상도와 정확도는 육안으로는 식별할 수 없습니다. 프로파일로미터의 분석 소프트웨어는 이러한 고유한 표면에 적용할 수 있는 광범위한 연구를 제공합니다. NANOVEA는 터치 프로브와 같은 다른 기술과 달리 3D 비접촉 프로파일로미터 샘플을 건드리지 않고 표면 특징을 측정합니다. 이를 통해 특정 섬세한 화석 샘플의 실제 표면 특징을 보존할 수 있습니다. 또한 휴대용 모델인 Jr25 프로파일로미터를 사용하면 화석 현장에서 3D 측정이 가능하므로 발굴 후 화석 분석 및 보호가 상당히 용이해집니다.

측정 목표

이 연구에서는 두 개의 대표적인 화석 샘플의 표면을 측정하기 위해 나노베아 Jr25 프로파일로미터를 사용했습니다. 각 화석의 전체 표면을 스캔하고 분석하여 거칠기, 윤곽, 텍스처 방향 등 표면의 특징을 파악했습니다.

나노비아

Jr25

브라키오포드 화석

이 보고서에서 소개하는 첫 번째 화석 샘플은 브라키오포드 화석으로, 위아래 표면에 딱딱한 '밸브'(껍질)가 있는 해양 동물에서 나온 화석입니다. 브라키오패드는 5억 5천만 년 전인 캄브리아기에 처음 등장했습니다.

스캔의 3D 보기는 그림 1에 표시되어 있고 가색 보기는 그림 2에 표시되어 있습니다. 

그림 1: 브라키오포드 화석 샘플의 3D 보기.

그림 2: 브라키오포드 화석 샘플의 가색 보기.

그런 다음 그림 3과 같이 브라키오포드 화석의 국부적인 표면 형태와 윤곽을 조사하기 위해 표면에서 전체적인 형태를 제거했습니다. 이제 브라키오포드 화석 샘플에서 특이한 발산 홈 텍스처를 관찰할 수 있습니다.

그림 3: 양식 제거 후 가색 보기 및 윤곽선 보기.

텍스처 영역에서 선 프로파일을 추출하여 화석 표면의 단면도를 그림 4에 표시합니다. 단차 높이 연구는 표면 특징의 정확한 치수를 측정합니다. 홈의 평균 폭은 ~0.38mm, 깊이는 ~0.25mm입니다.

그림 4: 텍스처링된 표면의 선 프로파일 및 스텝 높이 연구.

크리노이드 줄기 화석

두 번째 화석 샘플은 크리노이드 줄기 화석입니다. 크리노이드는 공룡보다 약 3억 년 전인 캄브리아기 중기 바다에 처음 등장했습니다. 

 

스캔의 3D 보기는 그림 5에 표시되어 있고 가색 보기는 그림 6에 표시되어 있습니다. 

그림 5: 크리노이드 화석 샘플의 3D 보기.

크리노이드 줄기 화석의 표면 질감 등방성 및 거칠기는 그림 7에서 분석됩니다. 

 이 화석은 90°에 가까운 각도에서 텍스처 방향이 선호되어 69%의 텍스처 등방성을 갖습니다.

그림 6: 의 가색 보기 크리노이드 줄기 샘플.

 

그림 7: 크리노이드 줄기 화석의 표면 텍스처 등방성 및 거칠기.

크리노이드 줄기 화석의 축 방향을 따른 2D 프로파일은 그림 8에 나와 있습니다. 

표면 텍스처의 피크 크기는 상당히 균일합니다.

그림 8: 크리노이드 줄기 화석의 2D 프로파일 분석.

결론

이 애플리케이션에서는 휴대용 비접촉식 프로파일로미터인 NANOVEA Jr25를 사용하여 브라키오포드 및 크리노이드 줄기 화석의 3D 표면 특징을 종합적으로 연구했습니다. 이 기기가 화석 샘플의 3D 형태를 정밀하게 특성화할 수 있음을 보여주었습니다. 그런 다음 샘플의 흥미로운 표면 특징과 질감을 추가로 분석합니다. 브라키오포드 샘플은 다양한 홈 텍스처를 가지고 있는 반면, 크리노이드 줄기 화석은 우선적인 텍스처 등방성을 보여줍니다. 상세하고 정밀한 3D 표면 스캔은 고생물학자와 지질학자가 생명의 진화와 화석의 형성을 연구하는 데 이상적인 도구로 입증되었습니다.

여기에 표시된 데이터는 분석 소프트웨어에서 사용할 수 있는 계산의 일부만을 나타냅니다. 나노베아 프로파일로미터는 반도체, 마이크로일렉트로닉스, 태양광, 광섬유, 자동차, 항공우주, 야금, 기계 가공, 코팅, 제약, 생의학, 환경 등 다양한 분야의 거의 모든 표면을 측정합니다.

이제 애플리케이션에 대해 이야기해 보겠습니다.