Naujienos

Rentgeno spindulių kompiuterinė mikrotomografija – nauja priemonė šiandieniams medžiagų tyrimams

Birželio 27 d. Lietuvos mokslų akademijos Jaunojoje akademijoje (LMAJA) lankėsi Stanfordo universiteto mokslininkas dr. Artūras Vailionis. Kartu su svečiu atvyko ir renginį kuravo LMAJA narys, Vilniaus universiteto Lazerinės nanofotonikos laboratorijos vadovas prof. Mangirdas Malinauskas.

Susitikimo metu dr. A. Vailionis mokslininkams ir plačiajai visuomenei perskaitė pranešimą „Įvadas į rentgeno spindulių kompiuterinę mikrotomografiją“ ir supažindino su pagrindiniais rentgeno kompiuterinės mikrotomografijos (µXCT) principais bei pritaikymo galimybėmis.

Norint suprasti ryšį tarp mikrostruktūros ir fizinių medžiagų savybių, dažnai svarbu pamatyti nesugadintą nepermatomo objekto trimatę (3D) vidaus struktūrą. Dėl didelės rentgeno spindulių skverbties tokių objektų vidų galima vizualizuoti 2D ir net 3D formatu. Rekonstruotas 3D tūris, gautas po kompiuterinės tomografijos proceso, gali būti analizuojamas kaip atvaizduotas tūris arba kaip atskirų plokštumų skerspjūviai (pjūviai), taip vizualizuojant kietųjų objektų vidines ypatybes ir gaunant kiekybinę informaciją apie 3D geometrijas ir objekto savybes.

Avižinio dribsnio rentgeno kompiuterinė mikrotomografija.

Per pastarąjį dešimtmetį dėl plataus panaudojimo galimybių rentgeno kompiuterinė mikrotomografija labai išpopuliarėjo. Pagrindiniai µXCT principai yra panašūs į medicininės rentgeno kompiuterinės tomografijos, tačiau šiuolaikiniai modernūs µXCT prietaisai veikia daug didesne erdvine skiriamąja geba, kuri, priklausomai nuo prietaiso konstrukcijos, gali būti gerokai mažesnė nei 1µm. Prieš kelerius metus Stanfordo universitetas įsigijo ZEISS/Xradia Versa  520 µXCT instrumentą, kuriuo naudojasi ne tik Stanfordo universiteto mokslininkai, bet ir Silicio slėnyje įsikūrusios bendrovės. Svečias pristatė šiuo metu naudojamo Xradia Versa prietaiso veikimo principus ir jo plačias panaudojimo galimybes medžiagų tyrimuose. Pateikė tiriamų objektų pavyzdžius iš skirtingų mokslo sričių (biomedicinos, fiziniai, technologijos mokslai), kurie gali būti matuojami ir vizualizuojami naudojant mikrotomografiją. Tarp tokių buvo puslaidininkių ir baterijų struktūros pakitimų ir defektų įvertinimas, pasitelkiant 3D vaizdą ir atskirų plokštumų skerspjūvius, pirmą kartą pademonstruota megabakterijos Thiomargarita magnifica struktūra ir parodyta, kad mikrotomografija tinkama dantų emalio mikroįtrūkimų kokybinei analizei, siekiant suprasti šių pažaidų poveikį pagrindinėms danties struktūroms.    

 
Puslaidininkio struktūros pakitimai nustatyti naudojant µXCT.

Aptartos tarpdisciplininio bendradarbiavimo galimybės su Lietuvos mokslininkais ir bendrų tyrimų vystymas biomedicinos, fizinių ir technologijų mokslų srityse, naudojant rentgeno kompiuterinės mikrotomografijos metodą. Geras bendradarbiavimo pavyzdys yra LMAJA nario prof. M. Malinausko, dr. A. Vailionio ir kitų bendraautorių tyrimas „Trimatė neardomoji dantų emalio mikroįtrūkimų vizualizacija naudojant rentgeno mikrokompiuterinę tomografiją“, publikuotas viename prestižiškiausių „Nature“ grupės tarptautinių žurnalų – „Scientific Reports“ (žr. https://doi.org/10.1038/s41598-021-94303-4). 

Diskusija apie µXCT panaudojimą moksliniuose tyrimuose.

Dr. Artūro Vailionio pranešimą galima rasti čia: 2022 06 27 X-ray Computed Micro-TomographyPrinciples and Applications - YouTube.

Parengė LMAJA narys Mangirdas Malinauskas ir LMAJA pirmininkas Vaidas Palinauskas.
Nuotraukos: Vaido Palinausko; prezentacijos medžiaga.
Teksto pirmoje nuotraukoje iš kairės: dr. Irma Dumbrytė, LMAJA narys prof. Mangirdas Malinauskas, dr. Artūras Vailionis, LMAJA pirmininkas dr. Vaidas Palinauskas ir LMAJA biuro narys dr. Mindaugas Gedvilas.

Vaizdo įrašas LMA svetainėje