麦斯科技 · 2023年04月09日 · 四川

使用这款基于树莓派的便携式套件练习断层扫描

https://www.raspberrypi.com/news/practice-tomography-with-this-portable-raspberry-pi-based-kit/
作者:Ashley Whittaker 2023年4月5日

看看Emanuel Larsson和他的同事们的发明:一种基于厨房的光断层成像套件(KBLT),它使用树莓派4(https://www.raspberrypi.com/products/raspberry-pi-4-model-b/)以3D和4D方式扫描透明和不透明物体。

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它是什么?

断层扫描是一种观察物体内部结构的方法(一个细胞,你的大脑,一个你怀疑是伪造的价值连城的艺术品),它不需要机械切割。有很多不同类型的断层扫描,但通常情况下,你会将某种波(X射线、可见光、伽马射线…)对准你想研究的物体,并测量到达另一侧的东西。

不同的材料以不同的方式吸收和散射波,因此通过测量是什么使其通过,你可以找出里面的东西,并对其进行计算机成像。能量束的瞄准和聚焦方式是一次研究物体的一个切片,然后旋转光束或物体,让你可以看到一个又一个切片。然后,您可以通过将所有切片的图像叠加在一起来制作整个对象的计算机模型。

它是如何工作的?

KBLT使用一个强大的LED作为光源,而不是使用X射线或中子。下面你会从Emanuel的团队中找到一个近乎完美的例子,一张照片胜过千言万语。好吧,六张图片和一张桌子,但它们准确地显示了是什么以及它的作用。

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两个LED光源中的一个向样品物体照射光束,样品物体安装在一个可以旋转和平移(侧向移动)的平台上。穿过样品的光线照射在样品后面的纸张探测器屏幕上,以及后面的相机上,该相机拍摄屏幕上的光影。有一个触摸屏可以提供图形用户界面,因此操作员可以调整设置。

它是干什么的?

KBLT扫描仪是培训学生和研究人员使用普通可见光进行断层扫描的理想选择。然后,当他们毕业进行真正的X射线或中子断层扫描实验时,他们就知道自己在做什么了。这种设备价格昂贵,需求量大,所以很难在真正的实践中获得足够的练习。KBLT也是便携式的,所以它可以在不同的教室之间运送,甚至可以在自己的厨房里使用,因此得名。

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KBLT可以扫描透明物体…

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…和不透明对象

KBLT快速获取数据集的能力可以帮助研究人员开发改进的算法,从断层扫描数据中重建图像。伊曼纽尔预测,KBLT将对开发和维护X射线和中子断层扫描所需的高度专业化设备的束线科学家特别有用,帮助他们在X射线或中子束不可用时测试和实施新的硬件和软件解决方案。计算研究人员还可以使用它在轻松生成的KBLT数据集上测试他们的算法。

进一步信息

所有用于运动控制、图像采集、图像重建和分析的软件都是开源的,可在GitHub上获得(https://github.com/mrbreaker86/KBLT)。

Emanuel 和他的团队的工作已经发表在《材料与结构断层摄影杂志》上,并且对所有人开放。你可以在这里阅读全部内容(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2949673X22000018?via=ihub)。

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