Cos’è la microtomografia?

Attualmente non esistono molti metodi per la ricostruzione non invasiva di modelli tridimensionali che rappresentano la struttura interna dell’oggetto in studio. Sono in corso sviluppi in questo settore, questo tipo di ricerca è di particolare interesse per la comunità scientifica in diversi paesi, in quanto può fornire un vantaggio competitivo per determinate industrie. Uno dei metodi di cui sopra è la microtomografia computerizzata (spesso puoi trovare un nome come microtomografia a raggi X, questi sono due termini che denotano lo stesso metodo di analisi, il nome appare spesso nella letteratura straniera). Consideriamo più in dettaglio questo tipo di analisi dell’ambiente interno.

La storia della scoperta della microtomografia

La ricerca nel campo di questo metodo è stata condotta per molto tempo, in Russia il primo utilizzo della microtomografia è attribuito all’inizio degli anni novanta del secolo scorso, ed è stato in Russia che è stato condotto il primo studio su l’analisi di minerali, minerali e rocce, che è servita immediatamente da impulso per la formazione della natura applicata dell’analisi microtomografica nel nostro paese. I primi studi sono stati condotti sulla base di istituzioni scientifiche come l’Università statale di Mosca intitolata a M.V. Lomonosov e l’Accademia delle scienze russa, che hanno permesso di coinvolgere immediatamente un numero enorme di specialisti e informare un’ampia varietà di industrie sul nuovo direzione.

Già dall’inizio del metodo, la sua possibile applicazione per una vasta gamma di vari studi è diventata ovvia. Inizialmente, la ricerca attiva è stata condotta nel settore petrolifero e del gas, ma poi sono stati apprezzati gli innegabili vantaggi del metodo in settori quali:

• biologia;
• medicinale;
• chimica;
• archeologia;
• scienza del suolo;
• microelettronica.

Al momento, la ricerca nel campo dello studio della struttura volumetrica degli oggetti mediante microtomografi a raggi X continua a svilupparsi, sempre più imprese nazionali stanno acquisendo apparecchiature simili per se stesse, nel 2012 c’erano 40 gruppi di ricerca nel paese, al momento il loro numero è quasi raddoppiato.

Uno sviluppo e una distribuzione così rapidi diventano possibili grazie al fatto che la microtomografia a raggi X è considerata una direzione molto promettente, poiché i risultati ottenuti sono davvero necessari e possono far avanzare significativamente una serie di esperimenti.

Guarda un video sulla creazione di un microtomografo domestico da parte di scienziati russi.

Come funziona un microtomografo?

La costruzione di apparecchiature per questo tipo di analisi è molto complessa e richiede non solo l’elevata qualità dei materiali con cui è realizzata, ma anche specialisti altamente qualificati che possano progettare un dispositivo veramente affidabile. Solo poche aziende al mondo stanno sviluppando questo tipo di apparecchiature, la più popolare delle quali è Bruker microCT, precedentemente questa azienda si chiamava Skyscan. È stata fondata in Belgio da uno scienziato russo della Lomonosov Moscow State University, e ora questa azienda è ampiamente conosciuta in tutto il mondo, produce molti tipi di tomografi e fornisce anche software speciale necessario per lavorare con loro.

La base di un microtomografo è un micro o in alcuni casi anche un tubo di dimensioni nanometriche che risplende attraverso l’oggetto in studio con i raggi X, e una speciale telecamera installata nelle vicinanze che riceve i raggi X riceve proiezioni d’ombra di dimensioni ingrandite. L’oggetto all’interno ruota alla consegna, in questo momento la telecamera a raggi X riceve e registra diverse centinaia di proiezioni d’ombra, che vengono successivamente elaborate da un computer. Sulla base delle proiezioni ottenute, il computer costruisce un insieme di modelli virtuali che rappresentano sezioni dell’oggetto.

Dopo aver elaborato i risultati, è possibile visualizzare tutti i tipi di sezioni dell’oggetto, possono essere capovolte e ruotate, nonché ottenere tutte le misure necessarie e le caratteristiche numeriche dell’intero volume dell’ambiente interno dell’oggetto o addirittura la sua area separata. Questo in combinazione consente di creare modelli tridimensionali che forniscono opportunità di movimento virtuale attraverso l’ambiente interno dell’oggetto di studio.

Microtomografia a raggi X: vantaggi

Con la scoperta della microtomografia, la comprensione della struttura interna di molti tipi di rocce, giacimenti di petrolio e vari polimeri compositi è cambiata radicalmente; questi studi sono stati la base per ulteriori ricerche, miglioramenti in geologia, fisica e chimica.

I principali vantaggi di questo metodo di ricerca sono:

Non richiede alcuna preparazione preliminare, il che riduce significativamente il tempo per l’analisi e l’ottenimento del risultato. Non è necessario pre-preparare i campioni, pre-colorare i campioni o ottenere sezioni sottili.