CT掃描技術探測湖冰組構的初步研究

王紹宇，李志軍，張邀丹，修苑人，鄧 宇，李國玉

(1.大連理工大學 海岸和近海工程國家重點實驗室， 遼寧 大連 116024；2.黃河水利委員會黃河水利科學研究院， 河南 鄭州 450003；3.中國科學院西北生態環境資源研究院 凍土工程國家重點實驗室，甘肅 蘭州 730000)

水體在冬季不同外界環境條件下，所凍結生長的冰具有不同內部組構，即冰晶體類型、冰內氣泡和未凍水胞空間分布的形狀，尺寸以及含量存在差異。由于冰內組構控制著冰的基本物理性質和其它各種性質[1-2]，因此將冰內組構觀察作為冰物理調查的重要內容[3]。如何觀察冰內組構，最簡便技術是冰晶體切片法[4-5]。它通過分層切片，然后對大約10 cm×10 cm的冰薄片在正交偏光鏡下進行晶體結構觀察。該技術以往裸眼在偏正光下只能觀察晶體，后來發現在正常光下能夠觀察氣泡。隨著圖像分析技術的發展，也可以分析尺寸小于2.0 mm的氣泡。隨著數碼工業高清顯微鏡應用，可以將薄片放大40～640倍，也就是可以觀察到尺寸大于0.004 mm的氣泡。但是觀察的薄片范圍只有0.3 cm×0.5 cm。為了保證觀察結果的代表性，在10 cm×10 cm的薄冰片上選擇5個不同位置，用它們的均值代替整個薄片的平均結果。為了了解微米級的冰晶粒邊緣間的關系，冰薄片的電子顯微鏡觀察也曾應用[6]，但是因為放大倍數很大，而切片時很難掌握好樣品是否恰好處于三個晶體的邊界或者兩個晶體的邊界，實際應用中較少。上述觀察均建立在冰薄片上，它們均需要觀察前先完成切片。……