La technologie des rayons X inspire un nouveau livre sur la vie végétale

 

Radiographies 2D de diverses plantes prises par le professeur Hammer pour le nouveau livre, « Flora Norvegica Radiographica »,
Diverses radiographies 2D de plantes prises par le professeur Hammer pour le nouveau livre, « Flora Norvegica Radiographica », écrit par lui et sa femme et publié par Spartacus Forlag.
Il y a 250 ans, l’évêque et botaniste norvégien Johan Ernst Gunnerus publiait un livre en latin, « Flora Norvegica », sur les plantes de son pays natal. En 2020, le professeur Øyvind Hammer, du Musée d’histoire naturelle de l’université d’Oslo, et son épouse Marte Holten-Jørgensen, chercheuse scientifique et botaniste, ont rendu hommage au très compétent historien naturel en intitulant leur nouveau livre sur la flore norvégienne « Flora Norvegica Radiographica ».

Il a fallu trois ans pour l’écrire et il est publié par Spartacus Forlag. Comme son nom l’indique, ce livre est une compilation d’images radiographiques de plantes, 110 au total, montrant avec des détails étonnants l’intérieur de nombreuses espèces de flore que l’on trouve dans les environnements urbains, au bord des routes et dans la nature. Chaque image est accompagnée d’un texte descriptif détaillant le mode de vie de la plante ainsi que sa place dans la médecine, les traditions et la littérature. Plutôt qu’un manuel scientifique, cette publication est une célébration sans retenue de la diversité, de la beauté et de l’importance des plantes pour la race humaine. La plupart sont des espèces courantes telles que le pissenlit, l’érable, le muguet, le saule blanc, la fraise des bois, le chou éthiopien et le rosier rugueux, tandis que d’autres sont rares et menacées.

L’équipement radiographique industriel de Nikon Metrology « fonctionne tout simplement et avec très peu d’efforts, même après sept ans », ce qui permet de voir la flore norvégienne sous un nouveau jour, littéralement.

Le professeur Hammer a déclaré : « Dans le cadre de mon travail, je suis souvent amené à radiographier toutes sortes d’objets, notamment des fossiles, des artefacts et des insectes, ainsi que des fleurs et des plantes, même si je ne m’y étais jamais vraiment intéressé jusqu’à ce que les radiographies m’ouvrent les yeux sur la beauté et l’intérêt des plantes en Norvège. J’ai ensuite cherché sur Internet et j’ai vu que la prise d’images de plantes aux rayons X avait une longue histoire. Elle est considérée comme une sorte d’art clandestin depuis plus d’un siècle. Le nouveau livre est un projet secondaire, mais il s’inscrit dans le cadre de mon travail de professeur au musée qui est de mettre à l’avant et de promouvoir la nature norvégienne. »

La lumière, bien sûr, provient de la partie radiologique du spectre électromagnétique, plutôt que de la bande de fréquence visible, et dans ce cas, elle est générée par un système CT par rayons X (de tomographie) XT H 225 ST fourni au musée il y a sept ans par Nikon Metrology. Il s’agit de l’équipement préféré du professeur Hammer, qui a été chargé de produire toutes les images, réalisées à l’aide d’une cible de transmission microfocus, de sorte que même les plus petits détails peuvent être vus. Mme Jorgensen a écrit le livre et ils se sont partagés la recherche et la collecte d’échantillons. Jusqu’à 300 images ont été réalisées, chacune nécessitant environ trois heures de travail, notamment la recherche et la cueillette de la plante, son montage dans le scanner à rayons X, la production de l’image à partir de plusieurs rayons X et en en faisant la moyenne, puis le post-traitement des données. Au cours de ce projet, il n’y avait pas de pression temporelle pour obtenir des résultats rapidement. Le professeur Hammer a donc profité de la flexibilité du système de métrologie Nikon pour choisir des réglages d’instruments qui ont prolongé le temps d’acquisition des données et d’intégration des images, afin de pouvoir obtenir des images optimales. Il a ajouté : « L’appareil à rayons X nous fait voir la diversité et la beauté fragile des plantes sous un jour nouveau, littéralement. Tant sur le plan scientifique qu’esthétique, les images sont absolument fabuleuses et beaucoup d’entre elles sont d’une netteté extrême. Je pense que ma principale émotion est un énorme enthousiasme pour la beauté des images radiographiques et scanographiques en général. »

Les spécimens de plantes radiographiées par le professeur Hammer sont laissés allongés ou suspendus (comme ici) dans leur état naturel, plutôt que d’être aplatis, alors qu’ils sont radiographiés.

« Les performances lisses et constantes de l’instrument de métrologie Nikon en particulier ont rendu le travail facile. Cela fonctionne tout simplement et avec très peu d’efforts, même après sept ans. Notre prochain projet littéraire consistera à écrire un livre sur la riche vie marine autour de la côte norvégienne. » Les géologues, les biologistes et les archéologues sont les autres grands utilisateurs de la machine à rayons X au Musée d’histoire naturelle d’Oslo. Selon le professeur Hammer, le CT par rayons X est particulièrement utile pour étudier les fossiles, car cela permet aux chercheurs de voir l’intérieur d’une roche et d’observer le fossile en 3D, sans détruire le spécimen. Il est intéressant de noter que lors de la radiographie des plantes pour le livre, il a choisi de ne pas produire de tomogrammes calculés en 3D à partir des rayons X, mais de garder les images en deux dimensions. La densité et l’épaisseur des différents éléments de la plante déterminent la quantité de rayons X qui pénètrent dans le détecteur et donc la nuance de gris de l’image monochromatique. Il permet de voir des détails très fins à l’intérieur de la fleur, comme les nectaires et les graines, alors qu’ils seraient normalement masqués par les feuilles et autres structures externes. Ceci est analogue à l’ancienne méthode de production d’un herbier, mais au lieu d’être aplatis et donc déformés, les spécimens restent couchés ou suspendus dans leur forme naturelle, de sorte que l’enregistrement est plus précis.

Prof. Øyvind Hammer avec le système CT par rayons X Nikon Metrology XT H 225 ST au Musée d’histoire naturelle d’Oslo.

En 2013, l’Université d’Oslo a acheté un Nikon Metrology XT H 225 ST avec une cible de transmission et une cible de réflexion pour une flexibilité maximale lors de la numérisation de petits objets mous et de grands objets à haute densité. Le Muséum d’histoire naturelle a largement utilisé l’instrument pour étudier une grande variété d’objets, notamment des carottes de sédiments, des carottes de roches (jusqu’à 10 cm de diamètre), des fossiles, des insectes, du matériel squelettique, des échantillons de minéraux et des échantillons pour des expériences de physique. Deux sources sont utilisées dans le système : une source de transmission de 180 kV avec une taille de spot de 1 µm, une cible de réflexion de 225 kV avec une taille de spot minimale de 3 µm et une cible multi-métal permettant un changement rapide du matériau de la cible (W,Cu,Mo,Ag). Le professeur Hammer utilise le système Nikon XT H 225 ST pour la recherche de roches et de fossiles. Ses principales passions sont les céphalopodes et autres invertébrés ainsi que les foraminifères. (Et maintenant aussi des plantes et des fleurs !)

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