植物CT是什么？如何利用它對(duì)重組竹進(jìn)行分析成像

    重組竹是指竹材經(jīng)疏解成束、干燥、浸膠和組坯等一系列工藝后壓制而成的一種竹基復(fù)合材料。重組竹具有輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)，并且一定程度地改善了竹材密度各向異性和原材料利用率低的問(wèn)題，這使其具備了作為結(jié)構(gòu)工程材料的潛力。在實(shí)際使用中，重組竹因受溫度、水分、氧氣、輻射、微生物降解和化學(xué)侵蝕等因素作用出現(xiàn)老化現(xiàn)象，造成制品使用中可能存在安全隱患。傳統(tǒng)上 重組竹使用年限的設(shè)定是根據(jù)其耐久性試驗(yàn)推算的，但對(duì)于養(yǎng)護(hù)良好的重組竹制品，根據(jù)試驗(yàn)推算的耐久年限報(bào)廢是極大的浪費(fèi)，因此有必要尋找一種無(wú)損檢測(cè)手段對(duì)重組竹制品在使用中的結(jié) 構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行定期評(píng)估。

    X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)是計(jì)算機(jī)與X射線技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，通過(guò)繁瑣復(fù)雜的積分運(yùn)算與積分變換運(yùn)算，將探測(cè)器采集到的投影數(shù)據(jù)重建為物質(zhì)斷層CT值數(shù)字矩陣，同時(shí)以不同灰度等級(jí)的像 素圖像呈現(xiàn)出來(lái)。其特點(diǎn)是可無(wú)損獲取被檢物內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征的CT值數(shù)據(jù)，同時(shí)較之微波、超聲波和核磁共振等方，計(jì)算機(jī)斷層掃描技CT技術(shù)波長(zhǎng)數(shù)量級(jí)小于10m，而具備了更高的分辨率。

植物CT成像系統(tǒng)原理

    CT是用X射線束對(duì)物體某部分一定厚度的層面進(jìn)行掃描，由探測(cè)器接收透過(guò)該層面的X射線，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)光后，由光電轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字，輸入計(jì)算機(jī)處理。圖像形成的處理有如對(duì)選定層面分成若干個(gè)體積相同的長(zhǎng)方體，稱之為體素。

    掃描所得信息經(jīng)計(jì)算而獲得每個(gè)體素的X射線衰減系數(shù)或吸收系數(shù)，再排列成矩陣，即數(shù)字矩陣。數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器把數(shù)字矩陣中的每個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)為由黑到白不等灰度的小方塊，即像素，并按矩陣排列，即構(gòu)成CT圖像。所以CT圖像是重建圖像。每個(gè)體素的X射線吸收系數(shù)可以通過(guò)不同的數(shù)學(xué)方法算出。

    CT的工作程序是這樣的：它根據(jù)植物不同組織對(duì)X線的吸收與透過(guò)率的不同，應(yīng)用靈敏度*的儀器對(duì)植物進(jìn)行測(cè)量，然后將測(cè)量所獲取的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，就可攝下檢測(cè)區(qū)域植物組織的斷面或立體圖像，發(fā)現(xiàn)任何部位的細(xì)小變化。

植物CT成像系統(tǒng)產(chǎn)品介紹

    人們?cè)趯?duì)植物各組織深入進(jìn)行科研時(shí)，遇到了新的疑難問(wèn)題。人們研究植物種子時(shí)，很難在不破壞種子的前提下探索其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。目前上使用的很多研究種子的*技術(shù)大多是利用熒光法研究種子活力或其萌發(fā)率，這些方法能夠高通量地達(dá)到某些研究目的，但始終無(wú)法得知種皮內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。再如，人們研究植物根系時(shí)，會(huì)遇到很多困難。傳統(tǒng)的洗根掃描法確實(shí)能夠清晰地將根系展現(xiàn)在人們眼前，但卻破壞了其原有的狀態(tài)；微根窗法能夠解決原位測(cè)量的問(wèn)題，但卻不能探索土壤內(nèi)部的根系分布；因此如何能夠原位觀測(cè)土壤中的根系變化成了阻撓廣大科研工作者的難題。即便是有一種方法能夠探測(cè)到土壤中的根系變化，那土壤是否會(huì)對(duì)根系的研究產(chǎn)生干擾？此外，如果人們需要研究植物莖桿，是否存在一種無(wú)損的方法探索其內(nèi)部結(jié)構(gòu)？

   為解決這些難題，德國(guó)研究所推出了專門(mén)用于植物研究的CT三維成像系統(tǒng)，可對(duì)植物組織、果實(shí)、種子及土壤中的根系進(jìn)行三維成像分析，無(wú)需專業(yè)的圖像處理知識(shí)，可獲取形態(tài)學(xué)以及內(nèi)部性狀信息。

德國(guó)Fraunhofer微型CT