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見(jiàn)過(guò)啃食樹(shù)干中的蟲(chóng)嗎？利用太赫茲成像技術(shù)，能減緩蟲(chóng)害的傳播！

2019-09-16 08:46 作者:博科園 0人讀過(guò) | 我要投稿

你可能見(jiàn)過(guò)一顆好好的樹(shù)（如核桃樹(shù)）被無(wú)情的蟲(chóng)子，從外吃到里，然后鉆進(jìn)樹(shù)干里去，直到把這顆樹(shù)給啃食成“空心樹(shù)”，對(duì)于農(nóng)民伯伯來(lái)說(shuō)這是非?？蓯旱氖虑?，而且也很難將這些蟲(chóng)子給消滅，甚是頭疼！

同樣對(duì)于干的木材，用于家具或者建筑的棟梁之材也被蟲(chóng)給吃的不可用，甚至成一堆灰。蟲(chóng)害正成為林業(yè)一個(gè)日益昂貴的問(wèn)題，特別是在與氣候變化有關(guān)干旱和炎熱期增加的地區(qū)。

一種新的太赫茲成像技術(shù)可以幫助減緩這些蟲(chóng)害的傳播，它可以在樹(shù)木表面可見(jiàn)之前探測(cè)到樹(shù)木內(nèi)部的昆蟲(chóng)損傷。來(lái)自德國(guó)霍克應(yīng)用科學(xué)與藝術(shù)大學(xué)的研究小組成員Kirsti Krugener說(shuō)：我們的方法可以用來(lái)檢測(cè)樹(shù)干上、進(jìn)口木材上或木材制品上的早期蟲(chóng)害。這可以幫助抵御來(lái)自其他國(guó)家的有害昆蟲(chóng)，并在蟲(chóng)害蔓延到整個(gè)森林之前阻止其蔓延。在《光學(xué)學(xué)會(huì)應(yīng)用光學(xué)》上，研究人員報(bào)告了如何使用太赫茲飛行時(shí)間斷層掃描技術(shù)。

以非侵入性方式識(shí)別木材樣本中存在甲蟲(chóng)造成的無(wú)形損害，這種甲蟲(chóng)會(huì)感染歐洲的云杉和其他針葉樹(shù)，還能夠重建木材樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。檢測(cè)破壞樹(shù)木昆蟲(chóng)的鉆孔通常是通過(guò)手工檢查木材來(lái)完成，然后估計(jì)被移除的森林受感染區(qū)域，這是首次使用技術(shù)方法來(lái)探測(cè)昆蟲(chóng)鉆孔。將這種新方法納入一種便攜式儀器可以評(píng)估森林中的個(gè)別樹(shù)木，因此只需要將受感染的樹(shù)木移走。由于它不會(huì)損壞正在成像的樣本，這項(xiàng)技術(shù)也可能對(duì)研究木乃伊、研究和修復(fù)藝術(shù)品或工業(yè)質(zhì)量控制有用。

看到表面之下

電磁頻譜的太赫茲區(qū)域位于微波和紅外區(qū)域之間，它被用于許多機(jī)場(chǎng)的全身掃描儀等應(yīng)用，因?yàn)椴粋θ梭w或被檢查的材料，可以看穿衣服、塑料和植物材料等材料。太赫茲飛行時(shí)間層析成像的工作原理很像超聲波測(cè)量，因?yàn)槟静臉悠穬?nèi)部每個(gè)界面都反映出一定數(shù)量的太赫茲輻射，這些輻射是根據(jù)其隨時(shí)間變化的順序檢測(cè)和分析的。每條由昆蟲(chóng)形成的隧道都通向一個(gè)反射輻射的新界面。受感染的樣本比未受感染樣本反射的太赫茲輻射更多，因?yàn)榻缑娓佟?/p>

此外，個(gè)體反射的太赫茲信號(hào)可以用來(lái)形成整個(gè)區(qū)域圖像，這樣就可以看到受感染木材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。雖然太赫茲飛行時(shí)間層析成像已經(jīng)使用了近20年，但直到現(xiàn)在它還只能應(yīng)用于平面樣品。兩年前，研究人員開(kāi)發(fā)了一種新程序，使用機(jī)械臂逐點(diǎn)掃描任意形狀的樣品，同時(shí)保持發(fā)射-接收頭垂直于樣品表面，并與樣品表面保持一定的距離。研究人員將這些方法應(yīng)用于已知和未知內(nèi)部結(jié)構(gòu)木材樣品的成像，將結(jié)果與傳統(tǒng)層析成像技術(shù)進(jìn)行了比較。

發(fā)現(xiàn)由太赫茲信號(hào)重建的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與x射線或計(jì)算機(jī)層析成像的結(jié)果吻合得很好。能夠通過(guò)檢測(cè)在木材表面下1厘米的甲蟲(chóng)洞來(lái)區(qū)分受感染的和未受感染的樣本。太赫茲測(cè)量的深度分辨率高于傳統(tǒng)的x射線技術(shù)，可以與微型ct相媲美。然而，與微型ct不同的是，太赫茲系統(tǒng)可以用于任何尺寸的樣本。研究人員目前正在努力提高測(cè)量和數(shù)據(jù)分析的速度，并開(kāi)發(fā)更復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析，使該方法更實(shí)用的檢測(cè)受感染木材。