Enhanced high-spatial resolution radiographic images based on COTS CMOS image sensors applied to wood dendrochronology and densitometry
- Autores
- Corzi, Damián Leonel; Lipovetzky, José; Alcalde Bessia, Fabricio Pablo; Baque, Laura Cecilia; Sergent, Anne Sophie; Pérez, Martín; Sofo Haro, Miguel Francisco; Artola Vinciguerra, Ignacio Carlos; Martinez Meier, Alejandro Gabriel; Dalla Salda, Guillermina; Varela, Santiago Agustín; Gomez Berisso, Mariano
- Año de publicación
- 2024
- Idioma
- inglés
- Tipo de recurso
- artículo
- Estado
- versión publicada
- Descripción
- The imaging of wood samples using X-rays for the study of dendrochronology and densitometry is predominantly conducted through analog films subsequently digitized or, in more advanced instances, with expensive flat-panel systems characterized by resolutions on the order of tenths of microns. For this reason, this work proposes as an alternative the utilization of Commercial-Off-The-Shelf (COTS) complementary metal–oxide– semiconductor (CMOS) image sensors as affordable direct detectors for the acquisition of 10.2 μm resolution radiographic images, which represents sufficient resolution to observe the small structures formed by wood cells called tracheids. The raw images are subsequently processed to mitigate the impact of non-uniformities inherent in pixel response, including the total dose effects, and artifacts present in the image generated by irregularities and defects in the materials utilized to support the wood samples. Moreover, an exhaustive study of the sensor response over different x-ray tube voltage was performed, comparing the results obtained with a simple calculation model and finding a negligible contribution of the photons above the 20 keV. The model was developed based on diverse analyses of geometry and composition of the sensor, such as Focus Ion Beam, Scanning Electron Microscopy, and Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry, and takes into account the X-ray beam attenuations and the photon interaction with the sensor. Finally, this model enables the estimation of the transmission based on the density and thickness of the wood samples.
Fil: Corzi, Damián Leonel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Lipovetzky, José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Alcalde Bessia, Fabricio Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Baque, Laura Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Sergent, Anne Sophie. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Patagonia Norte. Estación Experimental Agropecuaria San Carlos de Bariloche. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; Argentina
Fil: Pérez, Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Sofo Haro, Miguel Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba; Argentina
Fil: Artola Vinciguerra, Ignacio Carlos. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Martinez Meier, Alejandro Gabriel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Patagonia Norte. Estación Experimental Agropecuaria San Carlos de Bariloche. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Patagonia Norte. Estación Experimental Agropecuaria San Carlos de Bariloche; Argentina
Fil: Dalla Salda, Guillermina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Patagonia Norte. Estación Experimental Agropecuaria San Carlos de Bariloche. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Patagonia Norte. Estación Experimental Agropecuaria San Carlos de Bariloche; Argentina
Fil: Varela, Santiago Agustín. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Patagonia Norte. Estación Experimental Agropecuaria San Carlos de Bariloche. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Patagonia Norte. Estación Experimental Agropecuaria San Carlos de Bariloche; Argentina
Fil: Gomez Berisso, Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina - Materia
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For this reason, this work proposes as an alternative the utilization of Commercial-Off-The-Shelf (COTS) complementary metal–oxide– semiconductor (CMOS) image sensors as affordable direct detectors for the acquisition of 10.2 μm resolution radiographic images, which represents sufficient resolution to observe the small structures formed by wood cells called tracheids. The raw images are subsequently processed to mitigate the impact of non-uniformities inherent in pixel response, including the total dose effects, and artifacts present in the image generated by irregularities and defects in the materials utilized to support the wood samples. Moreover, an exhaustive study of the sensor response over different x-ray tube voltage was performed, comparing the results obtained with a simple calculation model and finding a negligible contribution of the photons above the 20 keV. 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Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina Fil: Sofo Haro, Miguel Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba; Argentina Fil: Artola Vinciguerra, Ignacio Carlos. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina Fil: Martinez Meier, Alejandro Gabriel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Patagonia Norte. 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