Microscopio. Crédito:© NUST MISIS
Investigadores de la Universidad Nacional de ciencia y tecnología MISIS (NUST MISIS, Moscú, Rusia) y el Instituto Nacional de Física Nuclear (INFN, Nápoles, Italia) han desarrollado una tecnología simple y rentable que permite aumentar la velocidad de los microscopios automatizados (AM) de 10 a 100 veces. El aumento de la velocidad de los microscopios ayudará a los científicos en muchos campos:medicina, física nuclear, astrofísica, física de neutrinos, arqueología, geología, vulcanología, etc. El informe de desarrollo se publicó en Informes científicos .
"En nuestro estudio, probamos la tecnología de escaneo óptico totalmente automatizado de muestras delgadas, en el que se basará la nueva generación de microscopios automatizados. Analizamos el rendimiento y estimamos la velocidad de escaneo alcanzable en comparación con los métodos tradicionales, "dijo uno de los autores, investigador de NUST MISIS e INFN, Andrey Alexandrov.
La ciencia moderna requiere el uso de sistemas de escaneo de alta velocidad, capaz de realizar un análisis de alta precisión de la estructura interna de la muestra, de obtener y analizar grandes cantidades de información. La AM de próxima generación son estos sistemas:robots, equipado con mecánica de alta precisión, Óptica de alta calidad y cámaras de video de alta velocidad. AM trabaja millones de veces más rápido que un operador de microscopio humano y puede trabajar las 24 horas del día sin cansarse.
Los AM modernos se utilizan para el escaneo óptico de detectores de pistas de emulsión. Los detectores multitono contienen millones de películas en emulsión. Dado que la velocidad de AM limita la aplicabilidad de los detectores, Los científicos están buscando activamente formas de hacer que los robots existentes sean más rápidos, así como para crear nuevos generaciones mucho más rápidas. Estos microscopios robóticos serán indispensables en un experimento para buscar materia oscura, donde será necesario analizar decenas de toneladas de rastreadores de nanoemulsión con una precisión sin precedentes en el menor tiempo posible.
"La tecnología de visión artificial permite que AM reconozca objetos en tiempo real y decida de forma independiente si procesar sus imágenes o mover a otro punto. Actualmente, la tecnología de computación paralela CUDA y las tarjetas de video GPU se utilizan activamente para procesar un flujo de imágenes grande (~ 2 GB / s de cada cámara de video) y acelerar la computación intensiva. También hemos implementado la tecnología de rotación del plano focal de la lente, ", Añadió Alexandrov.
Según el científico, "la eficiencia y precisión de este enfoque resultó ser comparable con los tradicionales, mientras que la velocidad de escaneo es proporcional al número de cámaras instaladas, lo que sugiere un progreso significativo ".
Próximo, los científicos tienen la intención de crear y probar un prototipo de trabajo de nueva generación utilizando la tecnología de rotación de plano focal implementada por ellos. La velocidad aumentada de 10 a 100 veces de dichos microscopios puede aumentar significativamente el volumen de datos procesados, reducir el tiempo de su análisis sin grandes gastos financieros, y ampliar los límites de aplicabilidad del método detector de trayectoria de emulsión ". Los experimentos científicos futuros que operen con tales detectores buscarán partículas de materia oscura, estudiar física de neutrinos, estudiar la fragmentación de iones para las necesidades de la terapia del cáncer de hadrones y proteger a las tripulaciones de misiones interplanetarias de los rayos cósmicos, "Dijo Alexandrov.