Forskere opretter et superhurtigt robotmikroskop til at søge efter mørkt stof

Forskere fra National University of science and technology MISIS (NUST MISIS, Moskva, Rusland) og National Institute for Nuclear Physics (INFN, Napoli, Italien) har udviklet en enkel og omkostningseffektiv teknologi, der gør det muligt at øge hastigheden på automatiserede mikroskoper (AM) med 10 til 100 gange. Mikroskopernes hastighedsforøgelse vil hjælpe forskere på mange områder:medicin, atomfysik, astrofysik, neutrino fysik, arkæologi, geologi, vulkanologi, etc. Udviklingsrapporten blev offentliggjort i Videnskabelige rapporter .

"I vores undersøgelse, vi testede teknologien til fuldautomatisk optisk scanning af tynde prøver, den nye generation af automatiserede mikroskoper vil blive baseret på. Vi analyserede ydelsen og estimerede den opnåelige scanningshastighed i sammenligning med traditionelle metoder, "sagde en af ​​forfatterne, en forsker fra NUST MISIS og INFN, Andrey Alexandrov.

Moderne videnskab kræver brug af højhastigheds-scanningssystemer, i stand til at foretage en højpræcisionsanalyse af prøvens interne struktur at indhente og analysere store mængder information. Næste generations AM er sådanne systemer:robotter, udstyret med mekanik med høj præcision, optik i høj kvalitet og videokameraer med høj hastighed. AM arbejder millioner af gange hurtigere end en menneskelig mikroskopoperator og kan arbejde 24 timer i døgnet uden at blive træt.

Moderne AM'er bruges til optisk scanning af emulsionsspordetektorer. Multi-tone detektorer indeholder millioner af emulsionsfilm. Da AM -hastigheden begrænser anvendelsen af ​​detektorer, forskere leder aktivt efter måder at gøre de eksisterende robotter hurtigere, samt at skabe nyt, meget hurtigere generationer. Sådanne robotmikroskoper vil være uundværlige i et eksperiment for at søge efter mørkt stof, hvor det vil være nødvendigt at analysere titusinder af tons nano-emulsionssporere med en hidtil uset nøjagtighed på kortest mulig tid.

"Maskinsynsteknologi giver AM mulighed for at genkende objekter i realtid og uafhængigt beslutte, om deres billeder skal behandles eller flyttes til et andet punkt. I øjeblikket er paralleludviklingsteknologien CUDA og GPU -grafikkortene bruges aktivt til at behandle en stor (~ 2 GB/s fra hvert videokamera) billedstrøm og fremskynde intensiv computing. Vi har også implementeret teknologien til objektivfokusplanrotation, "Tilføjede Alexandrov.

Ifølge forskeren, "effektiviteten og nøjagtigheden af ​​denne fremgangsmåde viste sig at være sammenlignelig med de traditionelle, mens scannehastigheden er proportional med antallet af installerede kameraer, hvilket tyder på betydelige fremskridt. "

Næste, forskerne har til hensigt at oprette og teste en ny generations arbejdsprototype ved hjælp af teknologien til brændplanplanrotation implementeret af dem. Den 10 til 100 gange øgede hastighed af sådanne mikroskoper kan øge mængden af ​​behandlede data betydeligt, reducere analysetiden uden store økonomiske udgifter, og udvide grænserne for anvendelighed af emulsionsspordetektormetoden ". Fremtidige videnskabelige forsøg, der opererer med sådanne detektorer, vil søge efter partikler af mørkt stof, studere neutrino fysik, undersøge ionfragmentering for behovene ved hadronkræftterapi og beskytte interplanetariske besætningshold mod kosmiske stråler, "Sagde Alexandrov.