植物CT是什么？如何利用它對重組竹進(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)推算的耐久年限報廢是極大的浪費(fèi)，因此有必要尋找一種無損檢測手段對重組竹制品在使用中的結(jié) 構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行定期評估。

    X射線計算機(jī)斷層掃描技術(shù)是計算機(jī)與X射線技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，通過繁瑣復(fù)雜的積分運(yùn)算與積分變換運(yùn)算，將探測器采集到的投影數(shù)據(jù)重建為物質(zhì)斷層CT值數(shù)字矩陣，同時以不同灰度等級的像 素圖像呈現(xiàn)出來。其特點(diǎn)是可無損獲取被檢物內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征的CT值數(shù)據(jù)，同時較之微波、超聲波和核磁共振等方，計算機(jī)斷層掃描技CT技術(shù)波長數(shù)量級小于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射線束對物體某部分一定厚度的層面進(jìn)行掃描，由探測器接收透過該層面的X射線，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽夂螅晒怆娹D(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘枺俳?jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字，輸入計算機(jī)處理。圖像形成的處理有如對選定層面分成若干個體積相同的長方體，稱之為體素。

    掃描所得信息經(jīng)計算而獲得每個體素的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。每個體素的X射線吸收系數(shù)可以通過不同的數(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X線的吸收與透過率的不同，應(yīng)用靈敏度*的儀器對植物進(jìn)行測量，然后將測量所獲取的數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)，計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，就可攝下檢測區(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

    人們在對植物各組織深入進(jìn)行科研時，遇到了新的疑難問題。人們研究植物種子時，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，但始終無法得知種皮內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和動態(tài)變化過程。再如，人們研究植物根系時，會遇到很多困難。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量的問題，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到土壤中的根系變化，那土壤是否會對根系的研究產(chǎn)生干擾？此外，如果人們需要研究植物莖桿，是否存在一種無損的方法探索其內(nèi)部結(jié)構(gòu)？

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

德國Fraunhofer微型CT