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利用太赫兹成像技术,能减缓虫害的传播!
发布时间:2019-08-01 09:32:07 阅读:232

来源:博科园

    你可能见过一颗好好的树(如核桃树)被无情的虫子,从外吃到里,然后钻进树干里去,直到把这棵树给啃食成“空心树”,对于农民伯伯来说这是非常可恶的事情,而且也很难将这些虫子给消灭,甚是头疼!同样对于干的木材,用于家具或者建筑的栋梁之材也被虫给吃的不可用,甚至成一堆灰。虫害正成为林业一个日益昂贵的问题,特别是在与气候变化有关干旱和炎热期增加的地区。

    一种新的太赫兹成像技术可以帮助减缓这些虫害的传播,它可以在树木表面可见之前探测到树木内部的昆虫损伤。来自德国霍克应用科学与艺术大学的研究小组成员Kirsti Krugener说:我们的方法可以用来检测树干上、进口木材上或木材制品上的早期虫害。这可以帮助抵御来自其他国家的有害昆虫,并在虫害蔓延到整个森林之前阻止其蔓延。在光学学会期刊《应用光学》上,研究人员报告了如何使用太赫兹飞行时间断层扫描技术。

    以非侵入性方式识别木材样本中存在甲虫造成的无形损害,这种甲虫会感染欧洲的云杉和其他针叶树,还能够重建木材样品的内部结构。检测破坏树木昆虫的钻孔通常是通过手工检查木材来完成,然后估计被移除的森林受感染区域,这是首次使用技术方法来探测昆虫钻孔。将这种新方法纳入一种便携式仪器可以评估森林中的个别树木,因此只需要将受感染的树木移走。由于它不会损坏正在成像的样本,这项技术也可能对研究木乃伊、研究和修复艺术品或工业质量控制有用。

    看到表面之下

    电磁频谱的太赫兹区域位于微波和红外区域之间,它被用于许多机场的全身扫描仪等应用,因为不伤害人体或被检查的材料,可以看穿衣服、塑料和植物材料等材料。太赫兹飞行时间层析成像的工作原理很像超声波测量,因为木材样品内部每个界面都反映出一定数量的太赫兹辐射,这些辐射是根据其随时间变化的顺序检测和分析的。每条由昆虫形成的隧道都通向一个反射辐射的新界面。受感染的样本比未受感染样本反射的太赫兹辐射更多,因为界面更少。

    此外,个体反射的太赫兹信号可以用来形成整个区域图像,这样就可以看到受感染木材的内部结构。虽然太赫兹飞行时间层析成像已经使用了近20年,但直到现在它还只能应用于平面样品。两年前,研究人员开发了一种新程序,使用机械臂逐点扫描任意形状的样品,同时保持发射-接收头垂直于样品表面,并与样品表面保持一定的距离。研究人员将这些方法应用于已知和未知内部结构木材样品的成像,将结果与传统层析成像技术进行了比较。

    发现由太赫兹信号重建的内部结构与x射线或计算机层析成像的结果吻合得很好。能够通过检测在木材表面下1厘米的甲虫洞来区分受感染的和未受感染的样本。太赫兹测量的深度分辨率高于传统的x射线技术,可以与微型ct相媲美。然而,与微型ct不同的是,太赫兹系统可以用于任何尺寸的样本。研究人员目前正在努力提高测量和数据分析的速度,并开发更复杂的数据分析,使该方法更实用的检测受感染木材。

 
 

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