के माध्यम से देखें। उन्हें तोड़े बिना विषयों का अध्ययन कैसे किया जाए?

लगभग पाँच हज़ार वर्षों तक, मानव जाति ने केवल इंद्रियों का उपयोग करके अपने उत्पादों का अध्ययन किया है: लोहार ने दमिश्क स्टील की आवाज़ सुनी, ग्रेट पिरामिड के वास्तुकारों ने ब्लॉकों की चिकनाई का मूल्यांकन किया। हमें पता नहीं था कि 19 वीं शताब्दी तक मानव-निर्मित वस्तुओं का पता लगाने या उन्हें तोड़ने के बिना कैसे नष्ट किया जाए, जब तक कि गैर-विनाशकारी निरीक्षण (एनडीआई) प्रौद्योगिकियों का इतिहास शुरू नहीं हुआ।

विनाश के साथ, गैर-विनाशकारी परीक्षण की कहानी शुरू हुई।

1854 में, हार्टफोर्ड (कनेक्टिकट) की एक फैक्ट्री में एक बिल्कुल नया स्टीम बॉयलर फट गया। विस्फोट ने कार्यशाला को नष्ट कर दिया और 21 लोगों की जान ले ली। भाप इंजन के युग में, बॉयलर अक्सर फट जाते हैं, हालांकि वे सुरक्षा के एक बड़े मार्जिन के साथ उत्पादित किए गए थे। माइक्रोक्रैक और धातु थकान के अस्तित्व पर इंजीनियरों को केवल संदेह हो सकता है। हार्टफोर्ड में विस्फोट ने पहली बार अधिकारियों को स्टीम बॉयलरों का निरीक्षण करने के लिए एक नियमित आयोग स्थापित करने के लिए मजबूर किया। यह तब था कि दुनिया भर के इंजीनियरों ने इस बारे में सोचा कि किस तरह से अंदर निकाला जा सकता है और हटाया नहीं जा सकता है।

20 वीं शताब्दी के मध्य तक बाद की वैज्ञानिक और तकनीकी क्रांति ने हमें विभिन्न प्रकार की परेशानियों को रोकने और रोकने के लिए डिज़ाइन किए गए गैर-विनाशकारी अनुसंधान विधियों के एक पूरे शस्त्रागार के साथ सशस्त्र किया। इन तकनीकों में एक्स-रे, चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई), विद्युत चुम्बकीय विकिरण, कंप्यूटेड टोमोग्राफी और यहां तक ​​कि कॉस्मिक किरणें हैं। चिकित्सा, सुरक्षा और विनिर्माण में इन तकनीकों के अनुप्रयोग के बारे में बहुत कुछ पता है, इसलिए हमने सबसे गैर-तुच्छ कार्यों के बारे में बात करने का फैसला किया है जो NDI हमें और हमारे सहयोगियों को अन्य क्षेत्रों में मदद करता है।

1. कैसे एक्स-रे 3 डी प्रिंटिंग में मदद करता है

यदि हम किसी भी वस्तु को "आत्मज्ञान" कर सकते हैं, तो उसके तीन आयामी मॉडल को क्यों नहीं पकड़ सकते हैं, और फिर उसकी एक प्रति नहीं बना सकते हैं? तोशिबा आईटी एंड कंट्रोल सिस्टम कॉर्पोरेशन (आईटीसी) के इंजीनियरों ने सबसे सटीक एक्स-रे बनाया है जो 3 डी प्रिंटिंग के लिए तैयार-गुणवत्ता वाले 3 डी मॉडल - TX लामिनो को वितरित कर सकता है। इसे लैमोग्राफी से इसका नाम मिला - वस्तुओं की परत-दर-परत एक्स-रे परीक्षा की तकनीक, जो इसकी नींव में रखी गई है।

TX लामीनो "अलग-अलग देखने के कोणों से एक वस्तु" के माध्यम से चमकता है, जो विवरण या दोषों को देखने में मदद करता है जिसे 2 डी छवि को देखकर पता नहीं लगाया जा सकता है। मशीन एक नैनोफोकस एक्स-रे जनरेटर से सुसज्जित है, अर्थात, यह एक ऑप्टिकल बिंदु पर किरणों को 1 माइक्रोन से कम के व्यास के साथ, या इसके बजाय TX लामिनो, 0.25 माइक्रोन के मामले में ध्यान केंद्रित कर सकता है। यह आपको बहुत छोटी वस्तुओं का विस्तार से पता लगाने की अनुमति देता है। 4-मेगापिक्सल कैमरा, जो 1-मेगापिक्सेल कैमरा के साथ पारंपरिक एक्स-रे की तुलना में चार गुना तेज चित्र बनाता है, नैनोफोकस में मदद करता है।

उपकरण TX लामिनो। इसके साथ, आप किसी भी आइटम का एक सटीक 3D मॉडल बना सकते हैं। स्रोत: तोशिबा आईटीसी


एक्स-रे विषय की स्तरित छवियां लेता है, और फिर उन्हें यथार्थवादी 3 डी मॉडल में जोड़ता है, जिसे 4K रिज़ॉल्यूशन में मॉनिटर पर देखा जा सकता है। इसके अलावा, यदि आवश्यक हो, तो किसी भी फोटो परत को 2 डी में दूसरों से अलग से अध्ययन किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, मोलस्क का एक खोल परतों में "विघटित" हो सकता है।

स्रोत: तोशिबा न्यूज़ और हाइलाइट्स YouTube चैनल

फिर मॉडल को 3 डी प्रिंटर पर एक वास्तविक वस्तु में बदल दिया जा सकता है, और इसकी आंतरिक संरचना मूल के समान होगी, भले ही हम बात कर रहे हों, कहते हैं, चलती भागों के साथ एक मोटर भाग के बारे में। उदाहरण के लिए, TX लामिनो का उपयोग करते हुए, एक घूर्णन अंगूठी के साथ गेंद की एक बहुलक प्रतिलिपि बनाना संभव था।


TX लामिनो का उपयोग करके बनाए गए इंजन भागों का 3 डी प्रिंट। स्रोत: तोशिबा


और वही असर। स्रोत: तोशिबा आईटीसी


और वही मोलस्क खोल। स्रोत: तोशिबा

प्रौद्योगिकी, जो हमें किसी भी वस्तु के माध्यम से शाब्दिक रूप से देखने की अनुमति देती है, तोशिबा हमें कम मूल कार्यों के साथ, विशेष रूप से गुणवत्ता नियंत्रण के साथ सामना करने में मदद करती है। उदाहरण के लिए, कारों को लें। महत्वपूर्ण घटकों और तंत्रों में कोई भी दोष मानव जीवन और स्वास्थ्य के लिए जोखिम पैदा करता है। और सभी दोषों से दूर हम नग्न आंखों से देखते हैं। हमारे औद्योगिक सिस्टम, एक्स-रे और उन्नत इमेजिंग प्रौद्योगिकियों के संयोजन से इन समस्याओं की पहचान करते हैं।

पहली नज़र में, कोई भी धातु डिस्क पूरी तरह से ठोस लगती है। वास्तव में ऐसा नहीं है। एक दोषपूर्ण भाग में हवा के बुलबुले के असंख्य शामिल हो सकते हैं, जो समय के साथ टूटना को जन्म देगा। आप उन्हें केवल "बंदूक की नोक पर" एक्स-रे देख सकते हैं।


एल्यूमीनियम कार भाग। बाईं ओर एक एक्स-रे छवि है जो हवा के गुहाओं और उनके आकार को दर्शाती है, जो रंग द्वारा विभेदित है। दाईं ओर एक 3D मॉडल है। स्रोत: तोशिबा

हालांकि, जबकि 3 डी स्कैनर जीवित प्राणियों के लिए सक्षम नहीं है - एक समुद्री खोल या एल्यूमीनियम पिंड को आप जितना चाहें उतना जीवित कर सकते हैं, और जीवित जीवों, विशेष रूप से उन जिन्हें एक बार और बिना किसी के लिए खोला नहीं जा सकता है, कहते हैं, कीड़े, अक्सर और / या गहन विकिरण से। खराब।

2. ड्रोसोफिला मक्खी के जीवन को कैसे बचाया जाए

एनडीआई कीटों का एक जटिल संबंध है। एक मक्खी की स्पष्ट त्रि-आयामी छवि प्राप्त करना लगभग असंभव है: कीट लगातार बढ़ रहा है, और उच्च-गुणवत्ता वाली छवि के लिए, स्कैन के पूर्ण आराम की आवश्यकता है। इसके अलावा, अकशेरुकी शायद ही विकिरण की बड़ी खुराक को सहन कर सकते हैं, और एक अच्छी 3 डी छवि के लिए, आपको बहुत सारे चित्रों की आवश्यकता होती है, इसलिए कीड़ों के लिए ऐसा फोटो शूट घातक हो जाता है। इसके अलावा, यहां तक ​​कि अगर फोटो मॉडल शूटिंग से बच जाता है, तो विकिरण इसके विकास, प्रजनन और जीवन प्रत्याशा को नकारात्मक रूप से प्रभावित करेगा, जो दीर्घकालिक अनुसंधान में हस्तक्षेप करता है।

कनाडा में पश्चिमी ओंटारियो विश्वविद्यालय में हमारे सहयोगियों ने कार्बन डाइऑक्साइड के साथ इस समस्या को हल किया। तथ्य यह है कि कीड़े ऑक्सीजन भुखमरी के दौरान जीवित रहने की क्षमता रखते हैं। ऑक्सीजन की कमी के लिए उनकी प्राकृतिक प्रतिक्रिया एक सपना है जिसके दौरान अकशेरुकी कुछ समय के लिए गतिहीन रहता है।

इसे ध्यान में रखते हुए, इस तरह की एनडीआई विधि विकसित की गई थी: फोटोमॉडल को आसानी से एक छोटे गोल के आकार के कक्ष में रखा जाता है - एक पॉलीस्टीरिन सब्सट्रेट पर। यह एक्स-रे स्रोत के तहत स्थापित किया गया है। तब सीओ 2 को कीट कक्ष में खिलाया जाता है, जो उन्हें नींद की स्थिति में डाल देता है।

इस समय, एक कंप्यूटर टोमोग्राफ (सीटी) काम करना शुरू कर देता है, जो लोगों को स्कैन करने के लिए उपयोग किया जाता है। इस स्तर पर मुख्य कठिनाई सीटी सेटिंग्स थी। वैज्ञानिक हमेशा अपरिहार्य समझौता करते हैं: विकिरण की खुराक कम, छवि की गुणवत्ता बदतर, और इसके विपरीत। कनाडाई वैज्ञानिक इस निष्कर्ष पर पहुंचे हैं कि नींद कीड़ों की अच्छी 3 डी छवियों को प्राप्त करने के लिए, विकिरण पर्याप्त है, जो कि उनकी नसबंदी की तुलना में 80 गुना कमजोर है। जैसा कि यह पता चला है, वयस्क मक्खियों, कोलोराडो भृंग, कैटरपिलर हाइपोक्सिया और विकिरण के लिए 7 घंटे के तनाव परीक्षण के साथ मुकाबला करते हैं, और फिर जल्दी से अपने होश में आए।


एक नर कीट की तीन आयामी गणना टोमोग्राफी (संकल्प - 20 माइक्रोन)। बाईं ओर पहली फोटो शूट है, दाईं ओर - चार दिनों में। वह जीवित है, हालांकि थका हुआ है। स्रोत: बायोमेड सेंट्रल लिमिटेड

हालांकि, पूर्ण शांति हमेशा एनडीआई की सफलता की गारंटी नहीं देती है, खासकर अगर हम अध्ययन के विषय की संरचना में रुचि नहीं रखते हैं, लेकिन, उदाहरण के लिए, इसमें शिलालेख में।

3. NDI का उपयोग करके किताबें कैसे पढ़ें

शायद सभी छात्रों का सपना जल्द ही सच हो जाएगा - बिना क्लैरवॉयस के एक बंद किताब से जानकारी प्राप्त करने के लिए। इसके लिए, MIT के वैज्ञानिकों के एक समूह ने इलेक्ट्रोमैग्नेटिज़्म और टेराएर्ट्ज़ विकिरण (अवरक्त और माइक्रोवेव के बीच का औसत) की बहुत वास्तविक ताकतों की मदद करने का आह्वान किया। Terahertz तरंगों को सुरक्षा विशेषज्ञों के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है: विभिन्न रसायन विभिन्न तरीकों से TG विकिरण की विभिन्न आवृत्तियों को अवशोषित करते हैं।

जब टीजी किरणें स्याही और कोरे कागज से गुजरती हैं, तो टच रिसीवर को तीव्रता की एक अलग छाप प्राप्त होती है - यह किताबों को पढ़ने का तरीका है या उन्हें बिना क्रॉल किए स्क्रॉल करना है - यह बहुत उपयोगी है जब चादरें आपस में चिपक जाती हैं और / या बहुत नाजुक हो जाती हैं, जो अक्सर पुरानी किताबों के साथ होती है, जिसके लिए शोधकर्ताओं को पहुंच की आवश्यकता है। प्रक्रिया निम्नानुसार आयोजित की जाती है: एक टीजी एमिटर प्रति पुस्तक पर अल्ट्राशॉर्ट विकिरण दालों को उत्पन्न करता है, और अंतर्निहित कैमरा सेंसर 20 माइक्रोन की चौड़ाई के साथ छोटे वायु जेब से उनके प्रतिबिंब को पढ़ता है, जो पुस्तक के पन्नों के बीच हैं। अक्षरों और रिक्त पृष्ठों की प्रतिक्रिया अलग-अलग दिखती है, जिससे आप शिलालेख के बीच अंतर कर सकते हैं।

स्रोत: यूट्यूब चैनल MIT मीडिया लैब

लेकिन इतना सरल नहीं है। अधिकांश विकिरण या तो पुस्तक द्वारा परावर्तित या अवशोषित होते हैं, और अन्य कण हवा के बुलबुले से नहीं उछलते हैं, लेकिन अन्य पृष्ठों से, एक गलत संकेत बनाते हैं। सच्चे संकेतों से गलत संकेतों को अलग करने के लिए, आपको रिसीवर से पुस्तक के एक विशिष्ट पृष्ठ तक की दूरी जानने की आवश्यकता है। अब वैज्ञानिकों द्वारा विकसित एक एल्गोरिथ्म सैद्धांतिक रूप से 20 पृष्ठों की गहराई तक लेखन के बीच अंतर कर सकता है। लेकिन व्यवहार में, लगभग नौ पृष्ठों की गहराई पर, परावर्तित संकेत की ऊर्जा इतनी कम हो जाती है कि इसे शोर से अलग करना संभव नहीं रह जाता है। इसलिए अभी के लिए, हम पुस्तकों के बजाय समाचार पत्रों को पढ़ सकते हैं, हालांकि शोध जारी है। इसके अलावा, पूर्व इतिहास के युग से NDI के लिए चुनौतियां हैं।

4. निएंडरथल ने बांसुरी बजाई थी?

चिकित्सा मुद्दों के अलावा, विल्हेम रोएंटजेन का आविष्कार ऐतिहासिक समस्याओं को हल करने में मदद करता है। उदाहरण के लिए: निएंडरथल बांसुरी बजा सकते थे?

वैज्ञानिक गुफा Divye बेब (स्लोवेनिया) में पाए गए एक गुफा भालू की हड्डी के बारे में सोच रहे थे। इसमें दो छेद किए गए थे, और विराम बिंदुओं पर, दो और की रूपरेखा दिखाई देती है। साथ में वे एक बांसुरी की तरह, एक पंक्ति बनाते हैं। यह खोज 43 हजार साल पुरानी है, इसलिए कुछ वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि हमें निएंडरथल उत्पाद मिला, जबकि अन्य एक हाइना दावत के हड्डी के स्क्रैप में देखते हैं, जिनके नुकीले छेद ऐसे साफ कर सकते हैं।


निएंडरथल बांसुरी दिव्य बबेर से। छिद्रों का लेखक या तो निएंडरथल या गुफा हाइना है। स्रोत: स्पोर्टी / विकिमीडिया कॉमन्स

"बांसुरी" की अच्छी तरह से जांच करने के लिए, वैज्ञानिकों ने गणना टोमोग्राफी (सीटी) का उपयोग किया: एक एक्स-रे ने विभिन्न कोणों से हड्डी को रोशन किया, और कंप्यूटर ने छवियों को तीन-आयामी छवि में संयोजित किया। यह पता चला कि वास्तव में हड्डी पर जानवरों को खाने के कई निशान हैं, लेकिन सभी को स्पष्ट रूप से जबड़े के प्रभाव के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है। फिर, प्राप्त छवियों का उपयोग करते हुए, वैज्ञानिकों ने "बांसुरी" की एक प्रतिलिपि बनाई।

जैसा कि यह निकला, आप वास्तव में इसे खेल सकते हैं: उपकरण 12-टोन पैमाने पर धुनों के अनुक्रम में 2.5 ऑक्टेव तक का उत्पादन करता है। लेगाटो, स्टाकाटो, फ्रुलाटो, ग्लिसैंडो और प्रदर्शन के अन्य तरीकों की शक्ति के तहत "निएंडरथल बांसुरी"।

एक एक्स-रे के साथ एक छोटी बांसुरी को प्रबुद्ध करना इतना मुश्किल नहीं है, लेकिन अधिक ऐतिहासिक स्मारक हैं। बहुत अधिक। उनके साथ कैसे रहें?

5. स्वर्ग से पृथ्वी तक: पिरामिड की "एक्स-रे" बनाने में कॉस्मिक किरणों ने कैसे मदद की

हमारी लगभग सभी दिखने वाली प्रौद्योगिकियां "निकट दृष्टि" बनी हुई हैं: रडार, एक्स-रे मशीनों और अल्ट्रासाउंड की "दृष्टि" कुछ मीटर की तुलना में आगे (गहरा) विस्तार नहीं करती है। और आपको और अधिक चाहिए! 2016 में इस तरह के विचारों के साथ, नागोया विश्वविद्यालय के जापानी वैज्ञानिकों के एक समूह ने 2.5 मिलियन क्यूबिक मीटर की मात्रा के साथ चेप्स पिरामिड को देखा। उन्होंने इस वस्तु को कॉस्मिक किरणों के साथ स्कैन करने का फैसला किया, जो उच्च ऊर्जा के स्रोतों से पैदा होते हैं, कहते हैं, सुपरनोवा विस्फोट। पृथ्वी के वायुमंडल से गुजरते हुए, ब्रह्मांडीय किरणें माध्यमिक कणों - म्यून्स में बदल जाती हैं। उनके पास एक बहुत ही उच्च मर्मज्ञ क्षमता है: चूना पत्थर के ब्लॉक के 1 किलोमीटर भी दूर करने के लिए उनके लिए कोई समस्या नहीं है।

पदार्थ शून्य से अधिक म्यूऑन को अवशोषित करता है। कणों को "पकड़ने" के लिए, जापानी ने पिरामिड के प्रसिद्ध कक्षों के अंदर विशेष जाल लगाए। ज्वलंत म्यूओन प्रिंट ने चेप्स पिरामिड की महान गैलरी के ऊपर एक पहले अज्ञात गुहा का संकेत दिया। 30 मीटर लंबा एक अंतरिक्ष एक बड़ी गैलरी के आकार जैसा दिखता है। जैसा कि मिस्र के वैज्ञानिकों का सुझाव है, कॉस्मिक किरणों ने तकनीकी कमरे को खोजने में मदद की - कैविटी ग्रेट गैलरी के मेहराब पर ब्लॉक के दबाव को कम करती है।

वैसे, डर्बेंट में रूसी वैज्ञानिकों द्वारा अब उसी तकनीक का उपयोग किया जाता है: वे यह समझने की कोशिश कर रहे हैं कि क्या क्रूसिफ़ॉर्म संरचना, पूरी तरह से भूमिगत छिपी हुई थी, रूस में सबसे पुराना ईसाई चर्च या सिर्फ एक जलाशय था।

स्रोत: यूरोन्यूज़

आगे क्या होगा?

हम मानते हैं कि निकट भविष्य में गैर-विनाशकारी परीक्षण प्रौद्योगिकियों को अन्य उन्नत विकासों के साथ जोड़ा जाएगा:

• बिग डेटा हमें इकट्ठा करने में मदद करेगा और एक लाइव रेडियोलॉजिस्ट को अवशोषित करने की तुलना में अधिक जानकारी की व्याख्या कर सकता है;
• तंत्रिका नेटवर्क NDI को अधिक सक्रिय बनाएंगे: हम उत्पादन स्तर पर उत्पादों, भागों, असेंबलियों के सामूहिक परीक्षण के लिए एक प्रणाली का निर्माण कर सकते हैं, जिसके लिए प्रत्यक्ष मानव मूल्यांकन की आवश्यकता नहीं होती है;
• इन कार्यों का प्रत्यक्ष परिणाम 3 डी प्रिंटिंग का उपयोग करके स्वचालित रूप से लागू किया जाएगा। संसाधित विश्लेषण के परिणाम 3 डी प्रिंटर के लिए "भोजन" के रूप में काम करेंगे, जो कमियों को तुरंत खत्म करते हैं या कन्वेयर मोड में उत्पाद को बेहतर बनाते हैं।