Einleitung
Handgeschöpftes Papier wird aufgrund seiner einzigartigen Textur, Festigkeit und ästhetischen Eigenschaften geschätzt, die aus der natürlichen Anordnung der Fasern während manueller Herstellungsprozesse entstehen. Im Gegensatz zu industriell hergestelltem Papier weist handgeschöpftes Papier häufig eine unregelmäßige Faserverteilung, variable Porosität und charakteristische Oberflächenmerkmale auf, die seine mechanischen Eigenschaften und sein Erscheinungsbild direkt beeinflussen.
Die Rasterelektronenmikroskopie (REM) ist ein unverzichtbares Werkzeug zur Untersuchung der mikroskopischen Morphologie von handgeschöpftem Papier und ermöglicht eine detaillierte Visualisierung von Fasernetzwerken, Bindungspunkten und Oberflächeneigenschaften, die mit optischen Verfahren nicht auflösbar sind. In dieser Studie wird handgeschöpftes Papier mit dem NANOS Tisch-REM sowohl unter Nieder- als auch Hochvakuumbedingungen untersucht. Zusätzlich wird die energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDS) eingesetzt, um die elementare Zusammensetzung des Papiers zu analysieren.
REM-Bildgebung von unbeschichtetem handgeschöpftem Papier im Niedervakuum
Abbildung 1 zeigt handgeschöpftes Papier, das im Niedervakuum-Modus ohne leitfähige Beschichtung mithilfe des Rückstreuelektronendetektors (BSD) aufgenommen wurde. Die unbeschichtete Probe zeigt eine Vielzahl an Faserdetails und komplexe Oberflächenstrukturen, die die natürliche Faseranordnung und die für handgeschöpftes Papier typische Porosität hervorheben.
Der Betrieb im Niedervakuum erweist sich als äußerst effektiv für die Abbildung nichtleitfähiger Papierproben in ihrem natürlichen Zustand. Faserverbindungen, überlappende Fasern und strukturelle Unregelmäßigkeiten sind deutlich erkennbar und liefern wertvolle Einblicke in den manuellen Herstellungsprozess sowie die charakteristische Heterogenität des Materials.
Abbildung 1 – BSD-Aufnahme von handgeschöpftem Papier im Niedervakuum-Modus ohne Beschichtung, die die detaillierte Faseranordnung und die natürliche Oberflächenstruktur hervorhebt.
REM-Bildgebung im Hochvakuum mit Goldbeschichtung
Zur Verbesserung der oberflächenempfindlichen Bildgebung wurde das handgeschöpfte Papier mit einer 5 nm dicken Goldschicht beschichtet und im Hochvakuum-Modus untersucht. Diese leitfähige Beschichtung ermöglicht die Bildgebung mit dem Sekundärelektronendetektor (SED), der im Vergleich zur BSD-Bildgebung eine erhöhte Oberflächendetailauflösung bietet.
As shown in Figure 2, SED imaging highlights finer fibre structures and subtle surface irregularities that are less pronounced in BSD mode. These details include fibre surface roughness, micro-fibrillation, and small-scale texture variations that contribute to the tactile and visual qualities of handcrafted paper.
Abbildung 3 zeigt eine BSD-Aufnahme derselben goldbeschichteten Probe und ermöglicht einen direkten Vergleich der Kontrastmechanismen von SED und BSD. Während BSD vor allem zusammensetzungs- und dichteabhängige Kontraste hervorhebt, eignet sich SED besonders gut zur Darstellung topografischer Oberflächenmerkmale.
Anwendungen und Relevanz
Das Verständnis der Faserstruktur und der Oberflächenmorphologie von handgeschöpftem Papier ist für mehrere Anwendungen von Bedeutung, darunter:
- Kulturerbe und Konservierung, bei denen Faserintegrität und Zusammensetzung wichtige Grundlagen für Erhaltungs- und Konservierungsstrategien liefern
- Materialqualitätsbewertung, die einen Vergleich zwischen handgeschöpftem und industriell hergestelltem Papier ermöglicht
- Forschung zur Papierherstellung, die die Optimierung der Faserauswahl und der Verarbeitungsmethoden unterstützt
Die Kombination aus Niedervakuum-Bildgebung, Hochvakuum-Oberflächenanalyse und EDS bietet einen umfassenden Ansatz zur Charakterisierung von handgeschöpftem Papier im Mikromaßstab.
