Rentgenová radiografie a výpočetní tomografie na malém stolním difraktometru

P. Mikulík, M. Meduňa

Ústav fyziky kondenzovaných látek, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Brno

mikulik@physics.muni.cz

Rentgenová radiografie patří mezi nejstarší techniky pro zobrazování vnitřní struktury objektů neprůhledných ve viditelném světle. Zřejmě největší uplatnění metod rtg radiografie je v medicíně, kdy je možné pomocí rtg paprsků získávat obraz rozložení kostí a vnitřních orgánů v těle pacienta. Dále se v praxi tato metoda využívá při nedestruktivním zobrazování materiálů, součástek a dalších objektů, například ve strojírenství. Až do 80. let 20. století byly radiografické snímky výhradně zaznamenávány na fotografický film a teprve s příchodem moderní elektroniky nové digitální technologie vytlačují původní styl záznamu na filmy. Největší pokrok v zobrazovacích metodách pomocí rentgenového záření tkví v posledních letech zejména v pokročilých možnostech detekce rentgenových paprsků 2D plošnými detektory s přímou digitalizací do počítače. To vedlo k velkému rozvoji metod výpočetní tomografie (CT), kdy je ze série nasnímaných projekčních obrazů rekonstruováno rozložení absorbce v ozářeném objemu vzorku.

Zobrazovací rentgeny a tomografy jsou dnes dostupnou součástí lékařských zařízení, laboratoří či průmyslových center. Zařízení jsou obvykle velmi drahá, zobrazené výsledky jsou však precizní a dodávaný vizualizační software dokáže spoustu pokročilých možností ve 3D zobrazování.

Naším cílem mnoha posledních let je zpřístupnit studentům metody radiografie a CT s digitalizací obrazu při použití malého školního stolního difraktometru se vzduchem chlazenou rentgenkou, který je v současné době k dispozici od firem Phywe a Leybold. Finančně nákladnou částí u komerčních zařízení je 2D detektor, což jsme vyřešili několika podstatně levnějšími způsoby – jednak díky široce dostupným zubařským detektorům (dříve paměťové fólie s vyčítacím zařízením, nyní digitální detektory přímo připojitelné k počítači), či fotografováním radiogramu zobrazeném na scintilačním stínítku pomocí kvalitní digitální zrcadlovky, viz obr. 1. Profesionální rotační stolky, které dosahují vysoké stability nutné pro mikro-CT, lze pro nižší rozlišení nahradit rotačním stolkem vytištěným na 3D tiskárně a řízeným Arduinem. V našem příspěvku ukážeme některá konkrétní uspořádání a výsledky získané na některých zajímavých biologických vzorcích či elektronických součástkách, viz obr. 2.

Obrázek 1. Sestava pro radiografii či CT – rentgenový difraktometr Leybold s vytištěným stolkem pro vzorek a snímáním obrazu digitální zrcadlovkou Pentax.

Obrázek 2. Radiogram kabelu VGA-HDMI.