该软件能自动识别需要进一步细查的颗粒。

打开网易新闻 查看精彩图片

美国一名学生开发出一款新型自动化 X 射线工具，可将检测 500 个微观空气污染颗粒所需的时间从 44 小时压缩到仅 10 小时。

这项名为 X-AutoMap 的技术由 Carlos DeLeon 在布鲁克海文国家实验室（BNL）国家同步辐射光源二期实习期间设计完成。DeLeon 参加了美国能源部（DOE）的"科学本科生实验室实习计划"（SULI）。

在该实验室光束线科学家 Ajith Pattammattel 博士的指导下，DeLeon 致力于实现 X 射线分析流程的自动化。该工具让 X 射线显微镜能够自动识别目标颗粒，并更细致地研究其化学组成。

这款软件有望让人类更易理解空气污染如何影响健康，也可用于电池和电子器件研究。"如果无需人力操控实验就能确定详细的化学组成，效率会高得多，"Pattammattel 说。

自动化 X 射线扫描

空气污染中含有数千种化学组成各异的微观颗粒，其中可能包括烟炱、粉尘、花粉，以及人们每天吸入的空气微塑料。依据化学组成的不同，某些颗粒带来的健康风险更大。

然而，识别它们可能耗费数天，因为研究人员必须人工检查大量样本，再挑选出单个颗粒作进一步分析。为加快这一流程，团队开发了 X-AutoMap 软件，与该设施的硬 X 射线纳米探针（HXN）配合使用。

HXN 是一台功能强大的显微镜，可在极小的尺度上检测材料。它先对样本做一次快速的低分辨率扫描，随后由软件分析 X 射线荧光信号，找出符合特定化学特征的颗粒。

一旦软件找到这些颗粒，显微镜便会自动启动高分辨率扫描，展现其化学组成与结构。Pattammattel 进一步说明，该软件遵循研究人员预先设定的科学规则。

他解释了这一思路背后的原因。"我们想，如果能把不同专家的知识编码并整合进一个计算机模型，让显微镜利用这些信息自动判断哪些位置需要高分辨率扫描，那会容易得多，"Pattammattel 补充道。

缩短检测时间

在实验室测试中，科学家使用了从城市空气污染中采集的颗粒物样本。该软件在 10 小时内成功检测了约 500 个颗粒。相比之下，人工采集数据总共耗时 44 小时。

该系统还揭示出两类含铁颗粒之间的关键差异。有些颗粒中，铁、铬、锰紧密混合在一起，且许多呈球形，这与高温工业过程相关。

另一些颗粒则由铁、钙、硅构成，排列成彼此分离的颗粒团簇，这种结构通常与天然或地质材料相关。据团队介绍，这些差异用低分辨率扫描很难分辨出来。

不过，由于该软件只能识别科学家指定的颗粒，且可能漏掉极微小的颗粒或化学信号微弱的颗粒，团队计划对它加以改进，并探索利用 AI 模型来检测更多材料。

DeLeon 回顾了自己的实习经历，并鼓励犹豫不决的学生申请类似机会。"很多人往往会自我怀疑、看轻自己，从而错过这样的机会，"他在一份新闻声明中总结道。"你真的无法预知这样一段经历会把你带向何方，所以我鼓励任何感兴趣的人都去申请，看看会发生什么。"

该研究已发表在期刊《Advanced Intelligent Discovery》上。

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！