对林业来说，解决虫害正成为一个成本越来越高的问题，特别是在与气候变化有关的干旱和高温天气日益增多的地区。一种新的太赫兹成像技术可以帮助减缓这些虫害的传播，它可以在树木表面可见之前探测到树木内部的昆虫损伤。
       来自德国霍克应用科学与艺术大学的研究小组成员Kirsti Krugener说：“我们的方法可以用来检测树干上、进口木材上或木材制品上的早期虫害。这可以帮助抵御来自其他国家的有害昆虫，并在虫害扩散到整个森林之前阻止其蔓延。”
       在光学学会的期刊《应用光学》(Applied Optics)上，研究人员报告了他们如何使用太赫兹渡越时间断层扫描技术(terahertz time of flight tomography)，以非侵入性的方式识别木材样本中存在甲虫(typographer beetle)造成的无形损害。这种甲虫会感染欧洲的云杉和其他针叶树。这项技术使得研究人员们能够重建木材样品的内部结构。 Krugener说：“检测破坏树木的昆虫的钻孔通常是通过手工检查木材来完成的然后估计需要被移除的森林的受感染区域。据我们所知，这是首次使用技术方法来探测昆虫钻孔。” 将这种新方法用于生产一种便携式仪器就可以评估森林中的个别树木，因此只需要将受感染的树木移走。由于它不会损坏正在成像的样本，这项技术也可能对研究木乃伊、研究和修复艺术品或工业质量控制有用。
看到表面之下
       电磁频谱的太赫兹区域位于微波和红外区域之间。它被用于许多机场的全身扫描仪等应用，因为它不伤害人体或被检查的材料，可以看穿衣服、塑料和植物材料等材料。
       太赫兹渡越时间层析成像的工作原理很像超声波测量，因为木材样品内部的每个界面都反映出一定数量的太赫兹辐射，这些辐射是根据其随时间变化的顺序检测和分析的。每条由昆虫形成的表面下隧道都通向一个反射辐射的新界面。Krugener说:“受感染的样本比未受感染的样本反射的太赫兹辐射更多，因为未受感染的样本反射界面更少。此外，个体反射的太赫兹信号可以用来形成整个区域的图像，这样就可以看到受感染木材的内部结构。”
除了平面 
       虽然太赫兹渡越时间层析成像已经使用了近20年，但直到最近它还只能应用于平面样品。两年前，研究人员开发了一种新程序，使用机械臂逐点扫描任意形状的样品，同时保持发射-接收头垂直于样品表面，并与样品表面保持一定的距离。研究人员将这些方法应用于已知和未知内部结构的木材样品的成像。他们将结果与传统的层析成像技术进行了比较，发现由太赫兹信号重建的内部结构与x射线或计算机层析成像的结果吻合得很好。他们能够通过检测在木材表面下1厘米的甲虫洞来区分受感染的和未受感染的样本。
       Krugener说：“太赫兹测量的深度分辨率高于传统的x射线技术，可以与微型CT相媲美。然而，与微型CT不同的是，太赫兹系统可以用于任何尺寸的样本。”研究人员目前正在努力提高测量和数据分析的速度，并开发更复杂的数据分析程序，使该方法更实用的检测受感染的木材。他们正在开发一种可在实地使用的便携式仪器。

图：研究人员使用太赫兹层析成像技术，制作了受虫害(a)和未受虫害(b)影响的木材样品的表面模型。

微信分享

x

用微信扫描二维码
分享至好友和朋友圈

网站内容来源于互联网、原创，由网络编辑负责审查，目的在于传递信息，提供专业服务，不代表本网站及新媒体平台赞同其观点和对其真实性负责。如因内容、版权问题存在异议的，请在 20个工作日内与我们取得联系，联系方式：021-80198330。网站及新媒体平台将加强监控与审核，一旦发现违反规定的内容，按国家法规处理，处理时间不超过24小时。