Compton scattering tomography for agricultural measurements

This paper presents a new approach in tomographic instrumentation for agriculture based on Compton scattering, which allows for the simultaneous measurements of density and moisture of soil samples. Compton tomography is a technique that can be used to obtain a spatial map of electronic density of samples. Quantitative results can be obtained by using a reconstruction algorithm that takes into account the absorption of incident and scattered radiation. Results show a coefficient of linear correlation better than 0.81, when comparison is made between soil density measurements based on this method and direct transmission tomography. For soil water contents, a coefficient of linear correlation better than 0.79 was found when compared with measurements obtained by time domain reflectrometry (TDR). In addition, a set of Compton scatter images are presented to illustrate the efficacy of this imaging technique, which makes possible improved spatial variability analysis of pre-established planes. Este trabalho apresenta uma nova instrumentação tomográfica para agricultura baseada em espalhamento Compton, a qual viabiliza a medida simultânea da densidade e da umidade de amostras de solo. A tomografia Compton é uma técnica que possibilita o mapeamento espacial das densidades eletrônicas de uma amostra. Resultados mostram coeficiente de correlação linear melhor que 0,81 para medidas comparativas realizadas entre esse método e a técnica de tomografia por transmissão. Para a medida de umidade do solo, um coeficiente de correlação linear melhor que 0,79 foi encontrado, quando da comparação com a técnica de reflectrometria no domínio do tempo (RDT). Adicionalmente, um conjunto de imagens obtidas tomograficamente por espalhamento Compton é apresentado para ilustrar a eficácia da técnica desenvolvida, a qual viabiliza analisar a variabilidade espacial em planos pré-selecionados.