Forskare från National University of science and technology MISIS (NUST MISIS, Moskva, Ryssland) och National Institute for Nuclear Physics (INFN, Neapel, Italien) har utvecklat en enkel och kostnadseffektiv teknik som gör det möjligt att öka hastigheten på automatiserade mikroskop (AM) med 10 till 100 gånger. Mikroskopens hastighetsökning kommer att hjälpa forskare inom många områden:medicin, kärnfysik, astrofysik, neutrinofysik, arkeologi, geologi, vulkanologi, etc. Utvecklingsrapporten publicerades i Vetenskapliga rapporter .

"I vår studie, vi testade tekniken för helautomatisk optisk skanning av tunna prover, som den nya generationen automatiserade mikroskop kommer att baseras på. Vi analyserade prestandan och uppskattade den uppnåbara skanningshastigheten i jämförelse med traditionella metoder, sa en av författarna, en forskare från NUST MISIS och INFN, Andrey Alexandrov.

Modern vetenskap kräver användning av höghastighetsskanningssystem, kan utföra en högprecisionsanalys av provets interna struktur, att inhämta och analysera stora mängder information. Nästa generation AM är sådana system:robotar, utrustad med högprecisionsmekanik, högkvalitativ optik och höghastighetsvideokameror. AM arbetar miljontals gånger snabbare än en mänsklig mikroskopoperatör och kan arbeta 24 timmar om dygnet utan att bli trött.

Moderna AM:er används för optisk skanning av emulsionsspårdetektorer. Flertonsdetektorer innehåller miljontals emulsionsfilmer. Eftersom AM-hastigheten begränsar tillämpbarheten av detektorer, forskare letar aktivt efter sätt att göra de befintliga robotarna snabbare, samt att skapa nya, mycket snabbare generationer. Sådana robotmikroskop kommer att vara oumbärliga i ett experiment för att söka efter mörk materia, där det kommer att bli nödvändigt att analysera tiotals ton nano-emulsionsspårare med oöverträffad noggrannhet på kortast möjliga tid.

"Machine vision-teknologi gör att AM kan känna igen objekt i realtid och självständigt bestämma om de ska bearbeta deras bilder eller flytta till en annan punkt. För närvarande, den parallella datortekniken CUDA och GPU-grafikkorten används aktivt för att bearbeta en stor (~2 GB/s från varje videokamera) bildström och påskynda intensiv beräkning. Vi har också implementerat tekniken för linsens fokalplansrotation, ", tillade Alexandrov.

Enligt forskaren, "effektiviteten och noggrannheten i detta tillvägagångssätt visade sig vara jämförbar med de traditionella, medan skanningshastigheten är proportionell mot antalet installerade kameror, vilket tyder på betydande framsteg."

Nästa, forskarna har för avsikt att skapa och testa en ny generations fungerande prototyp med hjälp av tekniken för fokalplansrotation som de implementerat. Den 10 till 100 gånger ökade hastigheten för sådana mikroskop kan avsevärt öka mängden data som behandlas, minska tiden för sin analys utan stora ekonomiska utgifter, och utöka gränserna för tillämpbarheten av emulsionsspårdetektormetoden". Framtida vetenskapliga experiment som arbetar med sådana detektorer kommer att söka efter mörk materia partiklar, studera neutrinofysik, studera jonfragmentering för behoven av hadroncancerterapi och skydda interplanetära uppdragsbesättningar från kosmiska strålar, sa Alexandrov.