Gli scienziati dell’Università di Manchester hanno sviluppato una fotocamera che può essere usata per catturare potenti immagini tridimensionali a raggi X a colori quasi in tempo reale e senza la necessità di ricorrere a una sorgente di raggi X di sincrotrone; la sua capacità di identificare la composizione dell’oggetto scansionato potrebbe migliorare radicalmente i controlli di sicurezza negli aeroporti, l’imaging medicale, la manutenzione di aeromobili, le ispezioni industriali e l’esplorazione geofisica.
Il sistema a raggi X sviluppato dal professor Robert Cernik e colleghi della School of Materials della università britannica, è in grado di identificare le sostanze chimiche e composti, come la cocaina, alcuni esplosivi, metalli preziosi o materiali radioattivi, anche quando sono contenute all’interno di un oggetto relativamente grande come una valigia. Il metodo può anche essere esteso per rilevare difetti in componenti di macchine, apparecchiature e sistemi, ad esempio nelle ali degli aerei, e può essere utilizzato per immagini l’analisi delle immagini in processi di corrosione e nelle trasformazioni chimiche. In campo sanitario, il sistema può essere utilizzato per rilevare tipi di tessuti anormali da campioni di biopsie. In geofisica potrebbe essere utilmente impiegato per analizzare rapidamente il contenuto di “carote” prelevate durante le attività di perforazione.
In un recente esperimento il team ha utilizzato questa tecnologia per “radiografare” un connettore USB che controlla una webcam: i tecnici sono stati in grado di identificare i diversi elementi e componenti all’interno del connettore analizzando le radiografie energeticamente sensibili e i pattern di fluorescenza. Gli elementi sono stati evidenziati in diversi colori per identificarli chiaramente ai gestori dei sistemi: in questo caso la radiografia mostrava bromo, bario, argento, stagno e zirconio.
I risultati dei vari test sono stati pubblicati nella rivista Analyst; commentandoli, Cernik ha detto: «Il fatto che ora possiamo usare questa tecnologia in un ambiente di laboratorio è un sostanziale passo in avanti. Quando abbiamo sviluppato l’idea di cinque anni fa, avevamo bisogno della potenza di un sincrotrone per produrre i raggi X. Inoltre abbiamo potuto accedere solo ai rivelatori al silicio; questo è un problema perché il silicio è un atomo leggero e non ferma l’alta energia dei raggi X che passano attraverso oggetti di grandi dimensioni. Ora siamo in grado di ottenere gli stessi risultati di imaging con una fotocamera da 80 x 80 pixel (fatta di tellururo di cadmio e zinco) che supporta in tempo reale l’imaging iperspettrale a raggi X fino a energie molto elevate».
Cernik ha anche osservato che i sistemi di imaging attuali, come la TAC spirale, non utilizzano tutte le informazioni contenute nel fascio di raggi X: «noi siamo in grado di utilizzare tutte le lunghezze d’onda presenti per ottenere un’immagine a raggi X a colori in una serie di forme geometriche diverse». Questo metodo viene spesso chiamato imaging iperspettrale in quanto fornisce informazioni aggiuntive sulla struttura materiale di ciascun voxel (l’equivalente 3D di un pixel) dell’immagine 3D. Tali informazioni aggiuntive possono essere utilizzate per ricavare le “impronte” del materiale presente in ogni punto dell’immagine tridimensionale.
Oltre a fornire maggiori informazioni sull’oggetto da analizzare, la nuova tecnica riduce anche il tempo necessario per creare un’immagine tridimensionale: invece di costruire una quantità di immagini separate (mappatura), il nuovo sistema crea l’immagine con un’unica scansione che richiede solo alcuni minuti. Ciò ha interessanti implicazioni nell’utilizzo del sistema a raggi X per uso medico: «Il fatto che l’immagine possa essere acquisita in un tempo paragonabile a quello dei metodi più convenzionali significa che si possono raccogliere più informazioni da un campione di biopsia. Questo aiuta a distinguere più accuratamente tra i tessuto normale e anormale, riducendo gli errori diagnostici».
Cernik è ora alla ricerca di partner industriali in possibili progetti di collaborazione per affinare la tecnologia a raggi X per ogni applicazione specifica, come la sicurezza, l’aerospaziale e il medicale.