Ученые ЛЭТИ разработали томограф для проведения высокоточной оценки качества семян различных растений

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».

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. Важно отметить, что 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 специального программного обеспечения, разработанного также 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 ЭПУ СПбГЭТУ «ЛЭТИ», проводимой под руководимой заведующего кафедрой Николаем Николаевичем Потраховым, 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.

Например, 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. Проект соответствует научно-исследовательской политике СПбГЭТУ «ЛЭТИ» в рамках программы развития «Приоритет 2030».