Ископаемые
Отличить ископаемые останки от основной породы было проблематично для имеющихся в то время систем КТ, которые первоначально были разработаны для неинвазивной медицинской визуализации и поэтому использовали малоэнергетические полихроматические рентгеновские лучи и короткое время облучения для минимизации дозы облучения пациентов. Таким образом, они не могли легко проникать в плотные материалы, такие как горные породы. Кроме того, эти медицинские компьютерные томографы были ограничены изображениями относительно низкого разрешения и поэтому не могли визуализировать мелкие анатомические детали, которые сохранились во многих важных фоссилах, особенно в микроскопических образцах.
Однако в последние годы возможности рентгеновской томографии для изучения окаменелостей резко возросли, и палеонтологи воспользовались преимуществами разработки высокоэнергетических и высокоразрешающих вариантов микротомографии и, реже, нанотомографии для изучения широкого круга таксономических групп и типов сохранности. Эти методы позволили полностью удалить ископаемые образцы из "породы-хозяина" полностью в цифровом формате, а также детально изучить внутреннюю анатомию.
Микротомография
Микротомография находит особенно широкое применение, поскольку технология способна достигать разрешения в несколько микрон или менее и применима к различным размерам и составам; следовательно, она быстро становится стандартным оборудованием для лабораторий в исследовательских институтах по всему миру. Тем не менее, эти методы обычно затрудняют визуализацию химически однородных образцов, которые не демонстрируют существенного контраста затухания рентгеновского излучения, например, кальцитовых окаменелостей, хранящихся в известковых отложениях.
СЛТ
Синхротронно-лучевая томография в последние годы становится все более популярной в палеонтологии, частично потому, что она способна быстро сканировать образцы с исключительно высоким разрешением - превосходящим микротомографию, - но также благодаря преимуществам монохроматического источника. Современные лабораторные системы, включая микротомографию, неизменно используют полихроматические рентгеновские источники, излучающие широкий спектр рентгеновской энергии, что может привести к сканированию артефактов, которые могут усложнить интерпретацию ископаемых структур.
Источники синхротронов, напротив, излучают рентгеновские лучи только одной энергии (т.е. монохроматические), что позволяет получать более качественные изображения с более высоким контрастом и меньшим количеством артефактов по сравнению с полихроматическими источниками. Кроме того, фазовая контрастная визуализация на основе синхротронов может повысить чувствительность минералов с одинаковой плотностью. Эта методология использует рентгеновское преломление на границах материалов, а не обычное рентгеновское затухание, для того чтобы повысить контраст между материалами. Таким образом, сложные образцы, которые обычно не поддаются рентгеновской томографии (т.е. образцы с низкой контрастностью затухания), могут быть исследованы неразрушающим методом в 3D с высоким разрешением.
В настоящее время доступность этих передовых методов ограничена небольшим количеством таких международных объектов. Однако в ближайшем будущем ситуация, по-видимому, изменится, поскольку в настоящее время существует технология лабораторной монохроматической визуализации монохроматических источников и фазовой контрастной визуализации. В конечном счете, эти достижения должны означать, что в палеонтологических лабораториях будет проводиться визуализация только тех объектов синхротронного излучения, которые ранее были возможны.
FIB
Для некоторых ископаемых разрешение, которое может быть достигнуто с помощью рентгеновской томографии, даже при синхротронном излучении, недостаточно для полного разрешения сохраненных деталей. В таких случаях может применяться альтернативный метод: фокусированная томография ионным лучом (FIB), который способен обеспечить самое высокое разрешение среди всех современных томографических методов. Томография FIB подразумевает последовательное фрезерование и визуализацию на месте очень небольших участков, представляющих интерес; до сих пор она редко использовалась в палеонтологии для описания микроскопических поверхностей очень мелких окаменелостей в 3D.
Этот метод работает аналогично традиционному серийному шлифованию, при котором последовательные поверхности подвергаются физическому воздействию высоконаправленного ионного пучка. Затем экспонируемые лица подвергаются визуализации, часто с помощью сканирующего электронного микроскопа, связанного с инструментом FIB, и получаемые изображения выравниваются и восстанавливаются в цифровом виде для создания 3D-модели.
Разрешение, которое может быть достигнуто, удивительно; использование контролируемого ионного фрезерования означает, что срезы могут находиться на расстоянии менее 50 нм друг от друга, а пространственное разрешение в пределах одного среза обеспечивает нанометровую морфологическую информацию. Таким образом, несмотря на разрушительный и длительный эффект, FIB томография обладает огромным потенциалом для изучения крошечных микрофоссилов и очень мелких особенностей (например, микроструктуры и гистологии) больших ископаемых, разрешая анатомические детали, которые невозможно было бы изучить с помощью любого другого метода 3D-изобр.
