¿Qué es una placa de zona?

May 1

Una placa de zona es un medio plana, circular de material usado para enfocar la luz u otras ondas electromagnéticas, tales como los rayos X, utilizando los principios de la difracción. Ellos se refieren a menudo como placas zonales de Fresnel y se relacionan con la lente de Fresnel, los cuales llevan el nombre de un ingeniero francés del siglo 19, Augustin Fresnel, que estudió la naturaleza de la óptica. Rejilla de difracción efectos con una placa de zona o lente de Fresnel tienen aplicaciones en fotografía, microscopía, y la holografía de rayos gamma, así como para los posibles sistemas de antenas basadas en el espacio.

Placas de zonas utilizan el principio de la difracción para doblar una onda de la luz u otra energía, tales como el sonido o las ondas de materia cuántica nivel de neutrones libres y átomos de helio, doblando su ángulo de incidencia a medida que impacto en medios transparentes y opacas. Esto crea un nivel de interferencia constructiva con las ondas de luz en el que vienen a centrarse más allá de la placa de zona, que puede aumentar la resolución de ciertos aspectos de la onda de luz o energía. Para procesar toda la radiación electromagnética impactar sobre una superficie de esta manera, una placa de zona se compone de círculos concéntricos que se alternan entre las cualidades reflectantes u opacas y transparentes o cualidades de luz, lo que le da la apariencia de un ojo de buey.

Un tipo especial de placa de zonas donde los anillos claros y oscuros se desvanecen en sí creará un único punto focal, que se ha utilizado con rayos gamma en el campo de la holografía médica de formación de imágenes. La idea está siendo investigado por la obtención de imágenes de regiones de todo isótopos trazadores introducidos en el cuerpo en la medicina nuclear. A medida que la fuente radiactiva ilumina una placa de zona, la placa proyecta una sombra que se puede grabar en película fotográfica en un tamaño más pequeño que la fuente real. Esta imagen refleja con precisión el patrón de interferencia creado por la placa de zonas en tres dimensiones, y la imagen fotografiada después se puede iluminar con luz ordinaria para reconstruir la imagen y examinar la estructura alrededor de los isótopos en detalle.

Microscopía de rayos X es una de las arenas de investigación primaria para el uso de difracción de dispositivos tales como placas de zonas de rejilla. Esto se debe a materiales de lentes tradicionales como el vidrio reflejarán los rayos X o sólo débilmente difractarse ellos en lugar de centrarse ellos, debido a su pequeño tamaño longitud de onda, y placas zonales deben ser construidos en una escala nanométrica para lograr el efecto de enfoque deseado. Típicamente una placa de zonas de rayos x tiene aa diámetro circular de aproximadamente 4 milímetros y espesores de la zona de entre 50 a 300 nanómetros. Tales lentes zonales pueden centrarse radiografía emite abajo a una resolución tan fina como 10 nanómetros, o 10 mil millonésimas de metro. En comparación, una molécula típica de agua, o H 2 O, es aproximadamente 1 nanómetro de diámetro. Esto hace posible el estudio de materiales biológicos, cristales y otras estructuras a nivel atómico con una multa grado de resolución óptica.

El uso de placas de zonas hechos de tungsteno de 1 milímetro de grosor para capturar los rayos X de alta energía con niveles de energía de hasta 250.000 voltios de electrones (250 keV) de tamaño, en los sistemas de antenas basados ​​en el espacio que se ha investigado desde 1968 hasta 2003. Esto va más allá la capacidad de los materiales de lentes convencionales, que no puede capturar fotones por encima de 10 keV. Placas de dos zonas fueron utilizados en tándem en un experimento, con un diámetro de 2,4 centímetros que contienen 144 zonas concéntricas, colocan 30 centímetros de distancia en el telescopio. Demostraron una resolución de alrededor de 30 segundos de arco, sin lugar arago en el proceso de fundición de sombra para las radiografías. Un Punto de Arago, o Poisson lugar, es un punto de energía típica que aparece en el centro de la sombra de un patrón de difracción de Fresnel donde se produce interferencia constructiva entre las longitudes de onda de energía. Placa Zona antenas de reflector para las naves espaciales son vistos como un salto tecnológico desde la antena parabólica tradicional, por ser de mucho menor costo y peso, con características y eficiencia de rendimiento de alta ganancia para capturar hasta el 95% de la radiación incidente.