¿Qué es una placa de zona?

Una placa de zona es un medio plano y circular de material utilizado para enfocar la luz u otras ondas electromagnéticas, como los rayos X, utilizando principios de difracción. A menudo se les conoce como placas de la zona de Fresnel y están relacionadas con la lente Fresnel, las cuales llevan el nombre de un ingeniero francés de 19 del siglo, Augustin-Jean Fresnel, que estudió la naturaleza de la óptica. Los efectos de rejilla de difracción con una placa de zona o lente de Fresnel tienen aplicaciones en fotografía, microscopía y holografía de rayos gamma, así como para posibles sistemas de antena basados ​​en el espacio.

Las placas de zona usan el principio de difracción para doblar una ola de luz u otra energía, como ondas de materia de sonido o asuntos cuánticos de neutrones libres y átomos de helio, al doblar su ángulo de incidencia a medida que impactan en medios transparentes y opacos. Esto crea un nivel de interferencia constructiva con las ondas de luz donde se enfocan más allá de la placa de zona, lo que puede aumentar la resolución de ciertos aspectos de la Lola o ola de energía. Para procesar toda la radiación electromagnética que impacta en una superficie de esta manera, una placa de zona está compuesta de círculos concéntricos que alternan entre cualidades reflectantes u opacas y cualidades transparentes o de luz, lo que le da la apariencia del ojo de un toro.

Un tipo especial de placa de zona donde los anillos oscuros y de luz se desvanecen entre sí creará un solo punto focal, que se ha utilizado con rayos gamma en el campo de la holografía de imágenes médicas. La idea se está investigando para las imágenes de regiones alrededor de isótopos trazadores introducidos en el cuerpo en la medicina nuclear. A medida que la fuente radiactiva ilumina una placa de zona, la placa emite una sombra que se puede grabar en una película fotográfica a un tamaño más pequeño que la fuente real. Esta imagen refleja con precisión el patrón de interferencia creado por la placa de zona en tres dimensiones, y la imagen fotografiada puedeluego se ilumina con la luz ordinaria para reconstruir la imagen y examinar la estructura alrededor de los isótopos en detalle.

La microscopía de rayos X es una de las principales arenas de investigación para el uso de dispositivos de rejilla de difracción, como las placas de zona. Esto se debe a que los materiales de lente tradicionales como el vidrio reflejarán las radiografías o solo los difractarán débilmente en lugar de enfocarlos, debido a su pequeño tamaño de longitud de onda, y las placas de zona deben construirse a escala nanómetro para lograr el efecto de enfoque deseado. Por lo general, una placa de zona de rayos X tiene un diámetro circular de aproximadamente 4 milímetros y espesores de zona de entre 50 y 300 nanómetros. Dichas lentes de placa de zona pueden enfocar los rayos de rayos X hasta una resolución tan fina como 10 nanómetros, o 10 mil millones de un metro. En comparación, una molécula típica de agua, o H ₂ O, tiene aproximadamente 1 nanómetro de diámetro. Esto hace posible estudiar materiales biológicos, cristales y otras estructuras a nivel atómico con un buen grado de ópticoResolución.

Uso de placas de zona hechas de tungsteno de 1 milímetro de grosor para capturar radiografías de alta energía con niveles de energía de hasta 250,000 voltios electrónicos (250 keV) de tamaño, en los sistemas de antena basados ​​en el espacio se ha investigado de 1968 a 2003. Esto va más allá de la capacidad de los materiales de lentes convencionales, que no pueden capturar fotones por encima de 10 KEV. Se usaron placas de dos zonas en tándem en un experimento, con un diámetro de 2.4 centímetros que contenían 144 zonas concéntricas, colocadas a 30 centímetros de distancia en el telescopio. Demostraron una resolución de alrededor de 30 arcos, sin lugar de arago en el proceso de lanzamiento de sombras para las radiografías. Un punto de arago, o punto de Poisson, es un punto de energía típico que aparece en el centro de sombra de un patrón de difracción de Fresnel donde se produce interferencia constructiva entre las longitudes de onda de energía. Las antenas del reflector de placa de zona para la nave espacial se consideran un salto tecnológico hacia adelante de la antena parabólica tradicional, siendo de un costo y peso mucho más bajos, con alto Gai.n Características de rendimiento y eficiencias para capturar hasta el 95% de la radiación incidente.