Assessoria de Comunicação, em 25/07/2014
Linha de luz IMX permitirá a análise de amostras em 3D por tomografia de raios X com resolução micrométrica
Imagem tridimensional de uma semente de arroz (Officinalis rice) com resolução de 2,5 µm, obtido a partir de microtomografia na linha IMX. Imagem de Felipe Ricachenevsky (UFRGS).
O LNLS, Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, em Campinas, está abrindo uma nova estação experimental para os seus usuários. A partir deste mês, pesquisadores externos terão acesso à linha de luz IMX, apropriada para a geração de imagens microestruturais de materiais por raios X.
A nova estação experimental será usada na análise de amostras milimétricas em materiais orgânicos ou inorgânicos. Nela poderão ser observadas as microestruturas internas de materiais moles, de baixa densidade e/ou baseados em elementos químicos leves. No caso de materiais densos, resistentes ou pesados, poderão ser feitas observações superficiais.
A linha IMX deverá ser usada para investigações nas áreas de bioetanol, de óleo e gás (em estudos de porosidade e permeabilidade em rochas), paleontologia e astrobiologia (pela observação de fósseis e meteoritos), ciências dos materiais (na análise estrutural de metais e polímeros e estudos de propagação de trincas em concreto, compósitos reforçados e uniões soldadas), biologia e saúde (na análise de organelas e estruturas celulares), agricultura (na observação de sementes e componentes do solo), alimentação e cosmética, entre outros.
Tomografia
A principal técnica de geração de imagens realizada na nova estação experimental é a tomografia computadorizada, já amplamente conhecida por sua aplicação médica. A captação de imagens por tomografia baseia-se na radiografia, ou seja, na exposição da amostra a um feixe de raios X, de forma a revelar detalhes sobre a sua estrutura interna, sem provocar danos a ela.
Imagem de um grão de areia obtido por microtomografia na estação experimental IMX. Registro de Erika Tomie Koroishi Blini (Cepetro)
Enquanto a radiografia produz uma imagem a partir de um ponto de vista único com relação à amostra, a tomografia permite produzir imagens diversas da amostra, a partir de diferentes ângulos, o que resulta em um conjunto de projeções. Essas projeções são usadas para a reconstrução da imagem tridimensional por tomografia computadorizada.
As principais diferenças entre a tomografia médica e a técnica usada na estação experimental do LNLS estão relacionadas às dimensões das amostras analisadas e à resolução da imagem produzida. Enquanto um tomógrafo clínico pode gerar imagens de um corpo humano completo ou de suas partes, a nova linha de luz do LNLS é adequada para a análise de amostras com dimensões máximas de alguns milímetros. Por outro lado, a resolução da imagem gerada é muito maior, já que um pixel dessa imagem tem apenas 1,64 mícron, ou seja, ele é cerca de mil vezes menor que um pixel de câmera fotográfica, por exemplo.
Contraste de fase
Na nova estação experimental do LNLS também poderão ser produzidas imagens por contraste de fase, técnica que melhora o contraste observado nas imagens geradas por absorção, permitindo a observação de aspectos morfológicos que não são percebidos com o uso da tomografia convencional. Este método é particularmente útil para a investigação de materiais leves, amostras biológicas e compósitos feitos em materiais similares, sendo muito usado pela indústria alimentícia.
Componentes da linha
Microscópio e porta-amostras instalados na linha de luz IMX
O sistema de geração de imagens na linha IMX é composto, basicamente, por um detector cintilador, um microscópio e por uma câmera CCD. O cintilador é uma tela sensível que converte o raio X em luz visível, enquanto o microscópio é usado para que o pesquisador enxergue a imagem mostrada na tela cintiladora. A imagem é então projetada em uma câmera com CCD – um sensor semicondutor para captação de imagens, parecido com a que existe nas câmeras fotográficas – de alta resolução, que digitaliza a imagem vista pelo microscópio.
A linha de luz IMX possui, ainda, uma cabana experimental dotada de mecanismos para controle do tempo de exposição e da dose de radiação síncrotron recebida pela amostra. Esses mecanismos são importantes para preservar a condição estrutural das amostras biológicas, evitando que elas sofram danos por radiação.
Instalações abertas
A nova linha de luz IMX, assim como todas as outras estações de pesquisa disponíveis no LNLS, é aberta ao uso de pesquisadores acadêmicos e industriais, que atuem tanto no Brasil como no exterior. Para fazer medições na nova linha, os pesquisadores interessados devem submeter suas propostas durante um período pré-estipulado, que é aberto duas vezes ao ano.
A partir deste mês a linha será usada pelos pesquisadores que tiveram suas propostas de investigação aprovadas no período de submissão aberto durante o primeiro semestre. Até agora, durante a fase de testes na linha, foram feitas observações em fibras de cana de açúcar, grãos de arroz, fertilizantes, pequenas partes de animais, fibras de carbono e pedaços de rochas do pré-sal, além de outras amostras.
Sobre o LNLS
O Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) integra o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), uma organização social qualificada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI). Localizado em Campinas (São Paulo), o LNLS é responsável pela operação da única fonte de luz sincrotron da América Latina, aberta ao uso das comunidades acadêmica e industrial. O sincrotron brasileiro possui hoje 18 estações experimentais – chamadas linhas de luz –, voltadas ao estudo de materiais orgânicos e inorgânicos por meio de técnicas que empregam radiação eletromagnética desde o infravermelho até os raios X.
O LNLS está neste momento construindo o Sirius, uma fonte de luz sincrotron de quarta geração, planejada para ser uma das mais avançadas do mundo. Sirius abrirá novas perspectivas de pesquisa em áreas como ciência dos materiais, nanotecnologia, biotecnologia, física, ciências ambientais e muitas outras.
Sobre o CNPEM
O Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) é uma organização social qualificada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI). Localizado em Campinas-SP, possui quatro laboratórios referências mundiais e abertos à comunidade científica e empresarial. O Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) opera a única fonte de luz Síncrotron da América Latina e está, nesse momento, construindo Sirius, o novo acelerador brasileiro, de terceira geração, para análise dos mais diversos tipos de materiais, orgânicos e inorgânicos; o Laboratório Nacional de Biociências (LNBio) desenvolve pesquisas em áreas de fronteira da Biociência, com foco em biotecnologia e fármacos; o Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia de Bioetanol (CTBE) investiga novas tecnologias para a produção de etanol celulósico; e o Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) realiza pesquisas com materiais avançados, com grande potencial econômico para o país.
Os quatro Laboratórios têm, ainda, projetos próprios de pesquisa e participam da agenda transversal de investigação coordenada pelo CNPEM, que articula instalações e competências científicas em torno de temas estratégicos.
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