В ТГУ изобрели безопасный томограф с высоким разрешением изображения

Новый томограф визуализирует объекты с помощью магнитных полей, сообщает пресс-служба Томского государственного университета.

С помощью магнитоиндукционного метода зондирования можно получать хорошее качество изображения скрытых объектов. Это доказали ученые Сибирского физико-технического института Томского государственного университета. Они создали экспериментальные установки и программное обеспечение, позволяющие восстанавливать изображения металлических предметов в магнитном поле.

«Изначально мы занимались исследованиями ультразвуковых полей, чтобы улучшить качество изображения в ультразвуковой томографии, — рассказывает старший научный сотрудник СФТИ, доцент кафедры радиофизики РФФ Дмитрий Суханов. — Но также мы понимали, что на таких частотах уже достаточно отчетливо ощущаются переменные магнитные поля. То есть технически легко можно сделать сенсор на основе переменных магнитных полей для визуализации объектов».

Такой способ позволял обнаруживать металлические предметы за любыми преградами. Собственно, сама идея не нова — на этом принципе построены стандартные магнитоиндукционные металлодетекторы, магнитная томография. Но до сих пор с помощью магнитных полей не удавалось получить изображение с достаточно хорошим разрешением.

«Нами был разработан метод повышения разрешения, с помощью которого мы обрабатываем получаемое изображение и улучшаем его качество, — говорит Дмитрий Суханов. — Правда, в данном случае нам пришлось пересмотреть критерий оценки разрешения, потому что стандартные критерии тут не работают. Мы ввели критерии на основе ширины пространства спектра изображения: чем шире пространственный спектр, тем лучше изображение».

В итоге было сделано два варианта томографа. Первый — магнитоиндукционный интроскоп, который сканирует предмет с помощью матрицы за несколько секунд. В прошлом году разработчики на эту сканирующую матрицу получили патент.

«Эта система, конечно, работает, но отношение „сигнал — шум“ еще недостаточно большое, и изображение получается не таким отчетливым. Поэтому параллельно мы разрабатывали еще один вариант — самоскомпенсированную катушку. Она работает в режиме сканирования достаточно долго: минут десять надо, чтобы просканировать, например, ноутбук. Но качество более высокое — после обработки мы отчетливо можем видеть, что имеется в ноутбуке: CD-привод, жесткий диск, материнская плата, вентилятор, элементы аккумуляторных батарей».

Такое устройство можно использовать на производстве для контроля комплектации изделий, для досмотра скрытых вещей, но главным образом оно может применяться для обнаружения дефектов в металлических конструкциях. Авторы заметили еще один интересный эффект — магнитоиндукционный томограф хорошо обнаруживает нарушение электрических контактов.

«Например, мы провели такой эксперимент — склеили между собой три алюминиевые полоски, — рассказывает Дмитрий Суханов. — Зазор между ними даже рентгеном можно различить только при очень хорошем разрешении. Но если их прозондировать магнитоиндукционным способом, то эти три объекта становятся хорошо различимы, так как между ними нарушен электрический контакт и индукционный ток течет по контуру каждого из них. Поэтому, чтобы обнаружить этот разрыв, высокое разрешение уже не нужно».

Созданный учеными СФТИ прибор имеет преимущества перед своими собратьями. Он безопасен в сравнении с рентгеновским томографом, а, значит, не требует дополнительной системы защиты. Он «видит» сквозь металлические преграды и обнаруживает размыкание электрической цепи в отличие от радиоволновых устройств. Он может распознавать форму предметов, давать их изображение, чего не скажешь о стандартных металлоискателях.

А ученые решают уже следующую задачу — создание магнитоиндукционного томографа, который позволит сканировать в «ручном режиме», и качество изображения при этом не ухудшится. Тогда прибор можно будет использовать не только в стационарных условиях.