In base a quanto già detto, è necessario ridurre ulteriormente l’errore sulla misura agendo direttamente sull’apparato sperimentale. Innanzi tutto è ovvio dire che il dispositivo con cui sono state acquisite le immagini non aveva una risoluzione così elevata, dunque potrebbe essere utile sostituirlo con una fotocamera che possieda caratteristiche più adatte ai nostri scopi. Per quanto riguarda l’illuminazione del rivelatore invece, il requisito fondamentale per limitare o almeno controllare gli effetti indesiderati dati dalle pareti cilindriche della fiala, consiste nel creare delle condizioni di elevata stabilità. Queste possono essere raggiunte lavorando su più fronti: riducendo la differenza di indice di rifrazione tra l’ambiente ed il dosimetro, limitando così l’influenza negativa delle pareti, e dando maggiore stabilità possibile all’illuminazione esterna. Durante le misure, il rivelatore era immerso in un contenitore con acqua al proprio interno, per ridurre gli effetti di bordo di cui abbiamo parlato. Tuttavia la differenza tra l’indice di rifrazione dell’acqua, pari a 1,33, e quello del vetro con cui è costituita la fiala, che è 1,52 [26], è significativa. Il suggerimento in questo caso è quello di ricorrere all’impiego di olii detti otticamente accoppiati, sostituendoli all’acqua. Tali liquidi possiedono un indice di rifrazione molto vicino a quello del vetro, compreso tra 1,46 e 1,5 [26], e sono dunque in grado di ridurre al minimo i fenomeni di disturbo, migliorando notevolmente la qualità delle acquisizioni.
Per conferire maggiore stabilità di illuminazione al sistema, si potrebbe chiudere il recipiente in cui è immerso il rivelatore in una scatola insieme alla fotocamera ed al pannello luminoso, isolandolo così dalla luce ambientale, ed inserendo all’interno di tale contenitore, dei led ad emissione luminosa continua, fissandoli rigidamente. Tali led dovranno garantire un
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livello di illuminazione sufficiente per avere un buon SNR, affinché la fotocamera sia in grado di restituire immagini di buona qualità.
A tal proposito, viste le dimensioni limitate dell’apparato sperimentale, potrebbe essere possibile la realizzazione di un sistema compatto costituito dal dosimetro e dal sistema di lettura attiva sviluppato. In particolare si potrebbe utilizzare un single-board computer, cioè un calcolatore implementato su una scheda elettronica, sul quale installare Matlab e controllare la webcam ed il sistema di acquisizione, in modo da miniaturizzare l’intero apparato sperimentale. Un dispositivo che rispecchi le caratteristiche appena delineate e che sia in grado di compiere quanto desiderato potrebbe essere il Raspberry Pi 3.
Figura 64. Esempio di Raspberry Pi 3.
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Tale strumento è stato realizzato dalla Raspberry Pi Foundation, col fine di promuovere nelle scuole e nei paesi in via di sviluppo l’insegnamento delle basi dell’informatica, [27]. Può essere utilizzato per numerose applicazioni e presenta due porte USB, un ingresso HDMI ed una RAM da 1 Gb. Di seguito è presentato uno schema del dispositivo ed un’immagine tratta da un documento, con le relative specifiche tecniche.
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Figura 66. Immagine tratta da un documento [28], riportante le specifiche tecniche del Raspberry Pi 3.
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Con questo dispositivo dunque, collegando una fotocamera, sfruttando uno dei due ingressi USB, si potrebbe realizzare uno strumento compatto da porre davanti al rivelatore per effettuare il conteggio. Questo sarebbe poi collegato a sua volta con uno schermo, che può essere programmato per restituire il numero di bolle che sono presenti nel rivelatore.
Figura 67. Possibile struttura interna di uno strumento compatto costituito dal Raspberry Pi 3 e da una fotocamera.
Inoltre bisogna tener di conto che il procedimento per effettuare la conta manuale consiste nello scattare tre fotografie alla fiala a distanza angolare di 120° l’una dall’altra e successivamente realizzare il conteggio, prendendo il numero più alto ottenuto. Dunque potrebbe essere auspicabile la costruzione di un apparato sperimentale che esegua le medesime operazioni, servendosi di 3 sistemi di acquisizione equivalenti a quello descritto, posti alla distanza angolare specificata sopra, in corrispondenza
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delle pareti di un prisma esagonale entro al quale si metterebbe un liquido otticamente accoppiato con il vetro del rivelatore, immergendovi quest’ultimo. Il tutto poi, secondo quanto suggerito all’inizio di questo capitolo, potrebbe essere racchiuso in un contenitore di forma adeguata per isolare il sistema dalla luce ambientale, provvedendo all’illuminazione interna con dei led e magari utilizzando dei pannelli luminosi, ricreando così le condizioni più favorevoli per le misure.
Figura 68. Schema strutturale di una possibile evoluzione dell’apparato. Configurazione con tre apparati posti a 120° l’uno dall’altro.
Prisma esagonale entro il quale è immerso il rivelatore. Sistema di acquisizione 2 Sistema di acquisizione 1 Sistema di acquisizione 3 Pannello luminoso Pann ello lumi noso Pann ello lumi noso
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Conclusioni
Nel presente lavoro di tesi è stata documentata passo per passo la realizzazione di un sistema ottico di acquisizione, in grado di fornire una lettura attiva del numero di bolle all’interno delle fiale contenenti
superheated emulsions, e dunque una rapida stima della dose. La creazione
di tale sistema è stata ispirata ai principi della computer vision in analogia con il sistema neuro-visivo umano. Si è dunque proceduto con delle misure di prova che hanno fornito risultati positivi ed incoraggianti, facendo ben sperare sui possibili futuri sviluppi di questa metodologia. Si suggerisce inoltre la realizzazione di uno studio di comparazione con i metodi di lettura attiva più utilizzati. Si potrebbe ad esempio utilizzare il sistema optoelettronico descritto nel primo capitolo, ponendo due fiale di equivalente sensibilità alla medesima distanza da una sorgente, ed effettuando le misurazioni con le due tecniche, confrontandone i risultati. Sarà necessario inoltre testare la risposta dell’apparato sviluppato, a dosi più elevate in modo da poter avere una panoramica completa, che ci consenta di scegliere le migliori situazioni in cui impiegarlo, e migliorarne eventualmente le prestazioni.
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