เครื่องเร่งอนุภาคเคยทำอะไรให้เราบ้าง?

ผู้โดยสารที่สนามบินฮีทโธรว์ในลอนดอนได้รับข่าวดีเมื่อเร็วๆ นี้ เมื่อมีการประกาศว่า  ต้องขอบคุณเครื่องสแกนเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ (CT) ใหม่ของสนามบิน  อีกไม่นานพวกเขาจะสามารถหยุดแยกของเหลวและเจลออกจากกระเป๋าถือได้เมื่อพวกเขาผ่านด่านตรวจรักษาความปลอดภัย . เครื่องสแกนรุ่นใหม่สร้างภาพเอ็กซ์เรย์สามมิติที่มีความละเอียดสูงแบบเรียลไทม์ ทำให้ง่ายต่อการตรวจจับวัตถุระเบิดอย่างรวดเร็ว 

โดยไม่จำเป็น

ต้องมีกระบวนการคัดกรองแยกต่างหากการพัฒนานี้ได้รับการรายงานอย่างกว้างขวางในสื่อและประกาศให้เป็นประโยชน์สำหรับนักเดินทางและเจ้าหน้าที่รักษาความปลอดภัย อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ยังไม่มีรายงานอย่างแพร่หลายก็คือการถ่ายภาพสัมภาระและตู้คอนเทนเนอร์ที่มีประสิทธิภาพดีขึ้นนั้น 

ส่วนหนึ่งมาจากการปรับปรุงตัวเร่งที่ให้ลำแสงอิเล็กตรอนสำหรับสแกนเนอร์ การปรับปรุงเหล่านี้ทำให้อุปกรณ์สแกนมีขนาดกะทัดรัดขึ้น ในขณะเดียวกันก็เพิ่มคุณภาพของลำแสงสร้างภาพ  และสิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความรู้ที่ได้รับโดยตรงและโดยอ้อมจาก R&D ไปจนถึงเครื่องเร่งอนุภาคที่ใช้สำหรับการวิจัย

ทางวิทยาศาสตร์การคัดกรองความปลอดภัยตามเวลาจริงในการสแกน CT ยังคงเป็นเทคนิคการถ่ายภาพที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับกระเป๋าเดินทาง – ลำแสงของอนุภาค (แต่เดิมคือรังสีเอกซ์ แต่อาจเป็นนิวตรอนหรืออนุภาคอื่นๆ ด้วย) จะถูกส่งผ่านวัตถุ ด้วยการวัดลำแสงที่ลดทอนแล้วทำซ้ำขั้นตอนนี้

ในช่วง 180- หรือ 360  ˚ระบบภาพจะสร้างกราฟเงา 2 มิติของชิ้นงานทดสอบ โดยเผยให้เห็นรายละเอียดของโครงสร้างภายใน (ขนาด รูปร่าง ข้อบกพร่องภายใน ความหนาแน่น และ เร็วๆ นี้). ภาพตัดขวางเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นใหม่โดยใช้การฉายภาพจากหลายทิศทางและแสดงภาพโดยใช้ซอฟต์แวร์

แสดงผลกราฟิก 3 มิติ จากนั้นภาพ 3 มิติจะถูกจัดการและแบ่งส่วนด้วยวิธีต่างๆ เพื่อให้เข้าใจวัตถุได้อย่างถ่องแท้ แม้ว่าจะมีอัลกอริทึมการสร้างใหม่อยู่มากมาย แต่ส่วนใหญ่จัดอยู่ในประเภทใดประเภทหนึ่งจากสองประเภท ได้แก่ การฉายภาพย้อนกลับแบบกรอง (FBP) และการสร้างใหม่แบบวนซ้ำ (IR) 

ขั้นตอนทั้งสอง

ให้ผลลัพธ์ที่ไม่แน่นอนและมีการแลกเปลี่ยนระหว่างความถูกต้องและเวลาในการคำนวณที่จำเป็น FBP ต้องการพลังในการประมวลผลน้อยลงแต่มีความแม่นยำน้อยกว่า ในขณะที่ IR จะสร้างอาร์ติแฟกต์ (ข้อผิดพลาดในการสร้างใหม่) น้อยลงด้วยต้นทุนการประมวลผลที่สูงขึ้น ในทั้งสองกรณี 

ความต้องการพลังงานในการประมวลผลหมายความว่าเครื่องสแกนโทโมกราฟีส่วนใหญ่ได้รับภาพนิ่ง ไม่ใช่ภาพที่เคลื่อนไหว ในขณะเดียวกัน เครื่องเร่งความเร็วขนาดใหญ่และต้นทุนสูงที่ใช้ในการสร้างลำแสงอนุภาคทำให้มั่นใจได้ว่า แม้ว่า CT จะถูกใช้เป็นประจำในการสแกนกระเป๋าเดินทาง 

แต่การใช้งานในวงกว้างในการคัดกรองความปลอดภัยก็มีข้อจำกัดอย่างไรก็ตาม เมื่อเร็ว ๆ นี้ เครื่องสแกนโทโมกราฟีแบบเรียลไทม์ (RTT) ได้เกิดขึ้นซึ่งช่วยลดอุปสรรคเหล่านี้ได้อย่างมาก โมเดลแรกค่อนข้างช้า เนื่องจากติดตั้งบนโครงสำหรับตั้งสิ่งของ และเครื่องสแกนถูกเคลื่อนย้ายไปรอบๆ กระเป๋า 

โดยทั่วไป

จะใช้มุมมอง 12 ถึง 15 มุมมอง อย่างไรก็ตาม ระบบ RTT รุ่นใหม่ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวและเร็วกว่ามากผู้ผลิตเครื่องสแกน CT 50 ล้านปอนด์ของ Heathrow ไม่ได้รับการเปิดเผย แต่หนึ่งในระบบที่ทันสมัยที่สุดนั้นผลิตโดย Rapiscanซึ่งเป็นบริษัทในสหรัฐอเมริกาและได้รับการพัฒนา

โดยการสนับสนุนและการฝึกอบรมจากนักวิทยาศาสตร์ที่ห้องปฏิบัติการ Daresbury ของสหราชอาณาจักร(ดำเนินการโดยสภาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสิ่งอำนวยความสะดวก) ระบบสแกนสัมภาระของ Rapiscan ใช้แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์หลายแหล่ง ชุดเครื่องฉายรังสีเอกซ์ขนาดเล็กที่อยู่นิ่ง

จะจับภาพกระเป๋าหลายหมื่นภาพ สร้างภาพที่มีความละเอียดดีกว่าภาพ CT มาตรฐานอย่างเห็นได้ชัดในระนาบทั้งหมด อัลกอริทึมการสร้างใหม่ที่รวดเร็วมากยังได้รับการพัฒนาเพื่อเพิ่มความเร็วของกระบวนการคัดกรอง ทำให้สามารถตรวจสอบถุงได้ 1,500 ถึง 1,800 ใบต่อชั่วโมง 

สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างมากสำหรับอุตสาหกรรมการขนส่ง การตรวจสอบความปลอดภัยที่สนามบินและท่าเทียบเรือถือเป็นปัญหาคอขวดที่สำคัญในการเดินทางระหว่างประเทศและการพาณิชย์ และวัตถุที่ไม่รู้จักอาจทำให้เกิดความล่าช้าเป็นเวลานาน แม้ว่าวัตถุเหล่านั้นจะไม่เป็นอันตรายก็ตาม

ปรับสมดุลคุณภาพด้วยปริมาณโดยทั่วไปแล้ว ผู้ผลิตเครื่องเร่งอนุภาคที่ใช้ในอุปกรณ์คัดกรองความปลอดภัยไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงปริมาณรังสีที่ส่งไปยังกระเป๋าเดินทาง ตู้คอนเทนเนอร์ และอื่นๆ ที่กำลังถ่ายภาพ แน่นอนว่าสิ่งนี้ไม่เป็นความจริงในการถ่ายภาพทางการแพทย์ 

ซึ่งขนาดยาที่ผู้ป่วยได้รับถือเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญ ในสาขานี้ การสแกน CT ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายเนื่องจากคุณภาพของภาพสูง แต่การวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับผลกระทบที่เป็นอันตรายของปริมาณรังสีที่สูงขึ้นได้ดึงดูดความสนใจไปที่เทคนิคทางเลือกที่เรียกว่าการสังเคราะห์โทโมซิสแบบดิจิทัล

การสังเคราะห์โทโมซิสแบบดิจิตอลทำงานโดยการย้ายแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ไปรอบๆ ผู้ป่วยและรับภาพ เช่นเดียวกับในการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ อย่างไรก็ตาม แทนที่จะหมุนครบ 360 ˚ มุมจะเล็กกว่ามาก สิ่งนี้ช่วยลดปริมาณรังสี แต่มุมที่เล็กลงหมายความว่ามีข้อมูลน้อยลงสำหรับการสร้างใหม่ 

ซึ่งส่งผลให้คุณภาพของภาพลดลง การย้ายแหล่งที่มายังสร้างสิ่งประดิษฐ์ที่กระตุ้นการเคลื่อนไหวในภาพความพยายามในการวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่องโดยกลุ่มวิทยาศาสตร์เครื่องเร่งความเร็วที่มหาวิทยาลัยลิเวอร์พูล/สถาบันค็อกครอฟต์ (ซึ่งผมเป็นผู้นำ) และบริษัทในสหราชอาณาจักรมีเป้าหมายเพื่อออกแบบระบบสังเคราะห์โทโมซินแบบดิจิตอลความละเอียดสูง

credit: brave-mukai.com bigfishbaitco.com LibertarianAllianceBlog.com EighthDayIcons.com outletonlinelouisvuitton.com ya-ca.com ejungleblog.com caalblog.com vjuror.com