Högupplöst vedkarakterisering i labbmiljö

RISE:s laboratorium för ved- och fiberkarakterisering i Stockholm erbjuder avancerad och högupplöst analys av vedens kemiska och fysikaliska egenskaper. Verksamheten bygger på världsunika mätinstrument och lång erfarenhet av att stödja såväl akademisk forskning som industriella utvecklings- och innovationsprojekt.

Laboratoriet genomför detaljerad vedkarakterisering för exempelvis träförädling, genetiska studier och modellering av ved- och fiberegenskaper i samarbete med forskare från universitet och forskningsinstitut. Sådana studier kräver utrustning som kan analysera strukturella variationer med hög upplösning från märg till bark. Detta möjliggörs genom en kombination av RISE:s expertis inom mätteknik, trävetenskap, dataanalys och prediktiv modellering.

Kärnan i laboratoriets tekniska kapacitet är användningen av SilviScan – ett mätsystem bestående av ett cellskanningssystem, röntgendensitometer och röntgendiffraktometer – samt avbildande NIR-teknik. Tillsammans ger dessa metoder en detaljerad karakterisering av träets fysikaliska struktur och kemiska sammansättning, vilket möjliggör robusta analyser av bland annat densitetsprofiler och distributionen av vedens huvudkomponenter.

SilviScan

Systemet möjliggör analys av fysikaliska egenskaper för vedprover och består av tre enheter:

Cellskanner, baserad på högupplöst ljusmikroskopi, för kvantifiering av vedfibrernas geometri och anatomi i radiell riktning
Röntgendensitometer, som genererar detaljerade densitetsprofiler vilket gör det möjligt att identifiera årsringar och kvantifiera andelen vår-, övergångs- och sommarved
Röntgendiffraktometer, som används för att bestämma mikrofibrillvinkel och relaterade fiberstrukturella parametrar med hög noggrannhet.

Datamängden från de tre mätstationerna ger en beskrivning av vedens strukturella och mekaniska egenskaper och levereras i form av Excel-filer, en fil per analyserat prov. Data beskrivs antingen per årsring alternativt som profil för lövträd som inte har årsringar. Exempel på utdata omfattar celldiameter, cellväggstjocklek, mikrofibrillvinkel (MFA), densitet och härledda egenskaper så som vedstyvhet, kartlagt från märg till bark.

Under 2025 har SilviScan-systemet genomgått en omfattande uppgradering av både hård- och mjukvara, vilken bland annat innebär tredubblad upplösning av cellskannern.

Avbildande NIR

För att beskriva den kemiska sammansättningen av veden används ett hyperspektralt avbildande nära infrarött (NIR) instrument. Labbet har tillgång till en linjespektrometer i ljusvåglängdsområdet 900–2500 nm (NIR) samt en i området 400-1000 nm (VNIR).

Genom att analysera data från bilderna som erhålls kan modeller för att prediktera den kemiska sammansättningen på veden utvecklas. Detta gör det möjligt att se fördelningen av olika ämnen, såsom kolhydrater och lignin.

Vidare, har data från SilviScan använts som referensinformation för att skapa modeller så att fördelningen av de fysikaliska egenskaperna, exempelvis densitet och mikrofibrillvinkel, kan beskrivas utifrån NIR-spektra.

Systemet kan anpassas till att avbilda prover av olika storlekar, exempelvis hela trissor eller mindre prover från växthus, där det är möjligt att uppnå en upplösning på 30 um för de mindre proverna.