Сотрудники МГУ и Кольского научного центра РАН создали вычислительный конвейер для анализа трехмерных изображений многофазных материалов. Новый подход извлекает из рентгеновских томограмм данные о связности, анизотропии и пространственной организации минералов, недоступные традиционным методам.
Рентгеновская микротомография давно позволяет получать объемные «снимки» внутренней структуры камня. Однако словесное описание таких изображений субъективно: один исследователь заметит каналы, другой — плоскости. Чтобы обеспечить воспроизводимость, нужен строгий численный язык. Авторы объединили известные математические инструменты — фрактальную размерность, числа Бетти и функционалы Минковского — в единый конвейер. Его дополнили тремя новыми модулями: методом «виртуальных разрезов», оценкой направленной связности и тензором Минковского.
Метод проверили на образце меймечита с Кольского полуострова. Анализ показал: магнетитовая фаза, несмотря на огромную площадь поверхности, не образует ни одного сквозного канала. Другие же фазы формируют единую сеть вдоль вертикальной оси. «Виртуальные разрезы» подтвердили направленность структур, доказав их вытянутость.
Ученые не изготавливали шлифы — выводы сделаны исключительно на основе геометрии и топологии рентгеновской плотности. Разработанный конвейер универсален: его можно применять не только к горным породам, но и к пористым средам, композитным материалам, биоматериалам, аддитивно изготовленным деталям и любым другим объектам, для которых доступно трёхмерное томографическое изображение.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в России упростили расчеты свойств горных пород.