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May 29, 2023

Il Raspberry Pi

I ricercatori dell'Università di Lund, del Lund Institute of Advanced Neutron and X-ray Science (LINXS), dell'Argonne National Laboratory e della Northwestern University hanno rilasciato uno strumento tomografico open source

I ricercatori della Lund University, del Lund Institute of Advanced Neutron and X-ray Science (LINXS), dell’Argonne National Laboratory e della Northwestern University hanno rilasciato uno scanner tomografico open source che utilizza la luce visibile, consentendo immagini avanzate direttamente nella tua cucina.

"Presentiamo una ricetta per costruire un kit di strumenti portatile fai da te, intitolato Kitchen-Based Light Tomography (KBLT), per eseguire la tomografia utilizzando la luce visibile con componenti a basso costo e facilmente accessibili", spiega il gruppo di ricerca del progetto, portato alla nostra attenzione dal blog Raspberry Pi. "Tutto il software per il controllo motorio, l'acquisizione, la ricostruzione e l'analisi delle immagini è open source e disponibile online."

La tomografia, nota anche come imaging tomografico, utilizza onde penetranti per acquisire un "tomogramma" non solo della superficie degli oggetti ma anche del loro interno, prendendo sezioni trasversali bidimensionali di un oggetto tridimensionale, da qui "tomo" che significa "fetta" ." In genere, i tomografi sono apparecchiature costose che si basano su fonti di raggi X o di neutroni, ma il KBLT è progettato per essere conveniente e sicuro per la sperimentazione amatoriale o principiante, quindi utilizza invece una torcia a LED adeguatamente potente.

Le capacità esatte di un KBLT dipendono da come è realizzato. I suoi progettisti affermano che i principianti possono mettere insieme una versione semplice, soprannominata KBLT v1, con mattoncini LEGO, un telefono cellulare, una torcia elettrica e uno schermo di carta. KBLT v2, nel frattempo, fornisce automazione e un'esperienza più simile ai dispositivi di livello professionale che potresti trovare in un laboratorio ed è costruito utilizzando un computer a scheda singola Raspberry Pi, una torcia elettrica, una webcam e uno stadio di rotazione motorizzato controllato da l'intestazione GPIO (Input/Output per uso generale) del Raspberry Pi.

"A seconda dell'hardware utilizzato e del design, uno scanner KBLT sicuro ed economico per scopi didattici può essere costruito per un minimo di 150-1.000 euro [circa 164-1.100 dollari]," stimano i ricercatori, "che dovrebbe essere messo in contrasto al costo di circa 37.000 euro [circa 40.420 dollari] per l'acquisto di uno scanner a raggi X per scopi didattici o [uno] scanner a raggi X completo da laboratorio che costa da 100.000 a 1,5 milioni di euro [da circa 110.000 a 1,64 milioni di dollari]. "

"KBLT è stato [progettato] come uno strumento educativo pratico, per formare nuovi e futuri utenti di LSRI [infrastrutture di ricerca su larga scala] nella tomografia, così come la sua potenziale utilità sia per gli scienziati della beamline che per i ricercatori computazionali nel loro normale flusso di lavoro per i test e il miglioramento delle soluzioni hardware e software, compresi nuovi algoritmi di ricostruzione," affermano i suoi creatori.

"Utilizzando KBLT", continuano i ricercatori, "è possibile abbassare la soglia per il primo esperimento di tomografia presso un LSRI, utilizzando raggi X o neutroni. Gli sforzi futuri potrebbero basarsi sul concetto KBLT per stabilire più formazione e sviluppo strumenti per altri tipi di tecniche, ad esempio scattering, diffrazione e spettroscopia, che aumenteranno ulteriormente la conoscenza e il know-how della prossima generazione di utenti, scienziati della linea di luce e ricercatori computazionali degli LSRI."

Il documento che descrive in dettaglio il progetto è stato pubblicato in termini di accesso aperto sulla rivista Tomography of Materials and Structures, mentre il codice sorgente e le istruzioni di assemblaggio, oltre a un collegamento ai set di dati KBLT raccolti, incluso uno script di ricostruzione Python, sono disponibili su GitHub alla voce licenza permissiva BSD a tre clausole.