X-ray Microtomography to Anatomical Characterization of Softwood and Hardwood

X-ray computed microtomography (microCT) is one of the most advanced non-destructive techniques enabling the reconstruction of wood anatomical structure and its products. This work applied the microCT to the analysis of wood anatomy of Amburana cearensis and Pinus sp. Through microCT it was possible to obtain images of the macro and microscopic wood structure of the two species, followed by the characterization, description and comparison to the literature. The advantages of microCT are discussed in relation to the preparation of histological slides, providing the integrity of wood, panels, charcoal, paper samples, etc.

Keywords:
X-ray microtomography; Amburana cearensis; Pinus sp.

Authorship

Ugo Leandro Belini AUTOR (ES) PARA CORRESPONDÊNCIA Ugo Leandro Belini Departamento de Ciências Florestais, Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz - ESALQ”, Universidade de São Paulo - USP, Av. Pádua Dias, 11, CP 09, Piracicaba, SP, Brasil e-mail: ulbelini@esalq.usp.br

Departamento de Ciências Florestais, Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” - ESALQ, Universidade de São Paulo - USPUniversidade de São PauloDepartamento de Ciências Florestais, Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” - ESALQ, Universidade de São Paulo - USP

Mario Tomazello Filho

Vinícius Resende de Castro

Graciela Ines Bolzon de Muniz

Universidade Federal do Paraná - UFPRUniversidade Federal do ParanáUniversidade Federal do Paraná - UFPR

Paulo Renato Orlandi Lasso

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Carlos Manoel Pedro Vaz

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AUTOR (ES) PARA CORRESPONDÊNCIA Ugo Leandro Belini Departamento de Ciências Florestais, Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz - ESALQ”, Universidade de São Paulo - USP, Av. Pádua Dias, 11, CP 09, Piracicaba, SP, Brasil e-mail: ulbelini@esalq.usp.br

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Figura 1
a) Corpo de prova de madeira de Pinus sp. utilizado na obtenção de imagens da estrutura anatômica por microCT; b) Imagem da seção transversal da estrutura anatômica da madeira, por microCT e indicação das linhas de referência para a projeção dos planos longitudinais.

Figure 1
a) Sample of Pinus sp. wood used to obtain images of anatomical structure by microCT; b) Image of cross section of the wood anatomical structure, for microCT, indicating the reference lines for projection the longitudinal planes.

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Figura 2
Princípio de funcionamento e componentes básicos do microCT, indicando o tubo de raios X, posicionamento da amostra de madeira no sistema de movimentação na câmara de irradiação, intensificador de imagem e projeção da imagem da estrutura anatômica coletada em câmera CCD (adaptado de Pereira, 2009Pereira SF. Porosidade do solo avaliada pela análise de imagens com os softwares NOESIS Visilog, CTAn, Image J, Scion Image e Imago [dissertação]. Botucatu: Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista; 2009.).

Figure 2
Operating principle and basic components of microCT, indicating the x-ray tube, positioning the sample timber handling system in the irradiation chamber, image intensifier and image projection of the anatomical structure collected in CCD camera (adapted from Pereira, 2009Pereira SF. Porosidade do solo avaliada pela análise de imagens com os softwares NOESIS Visilog, CTAn, Image J, Scion Image e Imago [dissertação]. Botucatu: Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista; 2009. ).

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Figura 3
Estrutura anatômica do plano transversal (a, a’) e dos respectivos planos longitudinais tangencial (b, b’) e radial (c, c’) da madeira de Amburana cearensis e de Pinus sp., respectivamente. As duas linhas de orientação cruzada percorrem o eixo longitudinal da amostra de madeira projetando as imagens sequenciais dos planos transversal e longitudinais radial e tangencial.

Figure 3
Anatomical structure of the transverse plane (a, a’) and its tangential longitudinal planes (b, b’) and radial (c, c’) from Amburana cearensis and Pinus sp. wood, respectively. The two guidelines, cross traverse the longitudinal axis of the wood sample by projecting the sequential images of transverse and longitudinal planes radial and tangential.

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Figura 4
Estrutura anatômica microscópica do plano transversal obtida através de imagens em microCT. a) Amburana cearensis, indicando o parênquima longitudinal (PL) com cristais (C), parênquima radial (R), vasos (V) obstruídos por tilose (T) e fibras (F). b) Pinus sp., indicando o anel de crescimento (AC) com os lenhos inicial (LI) e tardio (LT), faixas de lenho tardio (fLT) com canais de resina (CR) e parênquima radial (R).

Figure 4
Microscopic anatomical structure of the transverse plane images obtained by microCT. a) Amburana cearensis, indicating the longitudinal parenchyma (PL) with crystals (C), parenchyma (R), vessels (V) blocked by tylosis (T) and fiber (F). b) Pinus sp., indicating the growth ring (AC) earlywood (LI) and latewood (LT), bands of latewood (FLT) with the resin canals (RC) and parenchyma (R).

Figura 1 a) Corpo de prova de madeira de Pinus sp. utilizado na obtenção de imagens da estrutura anatômica por microCT; b) Imagem da seção transversal da estrutura anatômica da madeira, por microCT e indicação das linhas de referência para a projeção dos planos longitudinais.
Figure 1 a) Sample of Pinus sp. wood used to obtain images of anatomical structure by microCT; b) Image of cross section of the wood anatomical structure, for microCT, indicating the reference lines for projection the longitudinal planes.

Figura 2 Princípio de funcionamento e componentes básicos do microCT, indicando o tubo de raios X, posicionamento da amostra de madeira no sistema de movimentação na câmara de irradiação, intensificador de imagem e projeção da imagem da estrutura anatômica coletada em câmera CCD (adaptado de Pereira, 2009Pereira SF. Porosidade do solo avaliada pela análise de imagens com os softwares NOESIS Visilog, CTAn, Image J, Scion Image e Imago [dissertação]. Botucatu: Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista; 2009.).
Figure 2 Operating principle and basic components of microCT, indicating the x-ray tube, positioning the sample timber handling system in the irradiation chamber, image intensifier and image projection of the anatomical structure collected in CCD camera (adapted from Pereira, 2009Pereira SF. Porosidade do solo avaliada pela análise de imagens com os softwares NOESIS Visilog, CTAn, Image J, Scion Image e Imago [dissertação]. Botucatu: Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista; 2009. ).

Figura 3 Estrutura anatômica do plano transversal (a, a’) e dos respectivos planos longitudinais tangencial (b, b’) e radial (c, c’) da madeira de Amburana cearensis e de Pinus sp., respectivamente. As duas linhas de orientação cruzada percorrem o eixo longitudinal da amostra de madeira projetando as imagens sequenciais dos planos transversal e longitudinais radial e tangencial.
Figure 3 Anatomical structure of the transverse plane (a, a’) and its tangential longitudinal planes (b, b’) and radial (c, c’) from Amburana cearensis and Pinus sp. wood, respectively. The two guidelines, cross traverse the longitudinal axis of the wood sample by projecting the sequential images of transverse and longitudinal planes radial and tangential.

Figura 4 Estrutura anatômica microscópica do plano transversal obtida através de imagens em microCT. a) Amburana cearensis, indicando o parênquima longitudinal (PL) com cristais (C), parênquima radial (R), vasos (V) obstruídos por tilose (T) e fibras (F). b) Pinus sp., indicando o anel de crescimento (AC) com os lenhos inicial (LI) e tardio (LT), faixas de lenho tardio (fLT) com canais de resina (CR) e parênquima radial (R).
Figure 4 Microscopic anatomical structure of the transverse plane images obtained by microCT. a) Amburana cearensis, indicating the longitudinal parenchyma (PL) with crystals (C), parenchyma (R), vessels (V) blocked by tylosis (T) and fiber (F). b) Pinus sp., indicating the growth ring (AC) earlywood (LI) and latewood (LT), bands of latewood (FLT) with the resin canals (RC) and parenchyma (R).

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[1] AUTOR (ES) PARA CORRESPONDÊNCIA Ugo Leandro Belini Departamento de Ciências Florestais, Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz - ESALQ”, Universidade de São Paulo - USP, Av. Pádua Dias, 11, CP 09, Piracicaba, SP, Brasil e-mail: ulbelini@esalq.usp.br