Ученые ЛЭТИ разработали томограф для проведения высокоточной оценки качества семян различных растений
Не имеющая аналогов в России установка позволит получать трехмерные снимки семян для выявления микроскопических дефектов посевного материала.
Серьезной проблемой для современного растениеводства является качество посевного материала: скрытые повреждения могут приводить к снижению урожайности. В связи с этим большой практический интерес представляет оценка качества семян перед посевом или закладкой на хранение. Современный уровень развития сельского хозяйства требует использования автоматизированных и точных методов оценки качества семян, позволяющих получить максимальное количество информации в сжатые сроки.
«На базе нашего университета разработан микрофокусный рентгеновский компьютерный томограф, который позволяет получать томограммы, то есть объемные изображения высокого разрешения – минимальный размер распознаваемой структуры составляет единицы микрометра (один микрометр – тысячная часть миллиметра). Благодаря этому можно с высокой точностью проводить исследования и диагностику самых разных объектов: от археологических артефактов до компонентов электроники. Данный образец томографа до конца года поступит в Никитский ботанический сад, с его помощью можно исследовать дефекты семян растений». Доцент кафедры ЭПУ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Виктор Борисович Бессонов
Исследователи отмечают, что по ряду характеристик разработанный томограф превосходит существующие зарубежные аналоги. Так, созданный в ЛЭТИ источник рентгеновского излучения позволяет добиваться очень высокого разрешения и большой проникающей способности – это значит, что томограф может сканировать объекты большего объема по сравнению с другими схожими образцами томографов, представленными сегодня на рынке.
Особый интерес представляет данная установка при проведении прецизионных исследований индивидуальных семян при последующем сопоставлении томограммы семени с его ростовым потенциалом и прогнозе полевой всхожести. Семена после съемки на микрофокусном рентгеновском томографе полностью сохраняют свою жизнеспособность, особенно это необходимо при оценке качества сортообразцов и гибридов из мировой коллекции ВИР (Всероссийского института растениеводства и региональных сортоучастков).
Томограф состоит из источника рентгеновского излучения, установленного в специальную камеру, в которой размещаются образцы для проведения исследования. Обработка информации осуществляется при помощи программного обеспечения, также разработанного в ЛЭТИ. Оно позволяет визуализировать и реконструировать данные об исследуемых объектах. Установка собрана из компонентов отечественного производства.
Разработка компьютерного томографа является одним из проектов большого направления работы кафедры электронных приборов и устройств СПбГЭТУ «ЛЭТИ» по созданию систем (приборов, программного обеспечения и методов использования) микрофокусной рентгенографии для высокоточной экспресс-диагностики объектов в целях повышения качества и продуктивности растениеводства в России. Работы в этом направлении ведутся под руководством заведующего кафедрой ЭПУ Николая Николаевича Потрахова.
Так, в 2021 году сотрудники кафедры ЭПУ совместно со специалистами из Агрофизического научно-исследовательского института (АФИ, г. Санкт-Петербург) создали новое поколение передвижных рентгенографических и рентгенотомографических комплексов по экспресс-диагностике семян, а также методики по их применению. Действующий образец установки был передан сотрудникам АФИ для проведения исследований.
Кроме того, в 2022 году научная группа из ЛЭТИ и Федерального научного центра овощеводства (г. Москва) разработали методику выявления дефектов в семенах овощных культур с помощью рентгенографии. В долговременной перспективе исследователи ЛЭТИ совместно с различными научными организациями планируют создать методики выявления дефектов семенного материала для всех экономически значимых видов растений.
Особо следует отметить, что группа ученых АФИ и СПбГЭТУ «ЛЭТИ», под руководством профессора Михаила Вадимовича Архипова, подготовила национальный стандарт ГОСТ Р59603-2021 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы цифровой рентгенографии». Документ вступил в действие 1 января 2022 года. Он призван простимулировать развитие отечественной семенной базы, обеспечить устойчивый рост российского промышленного семеноводства и уменьшить зависимость российских сельхозпроизводителей от зарубежных поставщиков.