ゾーンプレートとは何ですか？

ゾーンプレートは、回折の原理を使用して、光またはX線などの他の電磁波の焦点を合わせるために使用される平らで円形の材料です。それらはしばしばフレネルゾーンプレートと呼ばれ、フレネルレンズに関連しています。どちらも光学の性質を研究した19 ^th 世紀のフランスのエンジニアであるオーガスティンジーンフレネルにちなんで命名されています。ゾーンプレートまたはフレネルレンズによる回折格子効果には、写真、顕微鏡、およびガンマ線ホログラフィ、および潜在的な宇宙ベースのアンテナシステムにアプリケーションがあります。

ゾーンプレートは、回折の原理を使用して、透明性および不透明な培地に衝突する際に入射角を曲げることにより、自由中性子およびヘリウム原子の音または量子レベルの物質波などの光または他のエネルギーの波を曲げます。これにより、ゾーンプレートを超えて焦点を合わせる光波との建設的な干渉のレベルが作成され、Lの特定の側面の解像度が増加する可能性があります。イイトまたはエネルギー波。この方法で表面に衝撃を与えるすべての電磁放射を処理するために、ゾーンプレートは、反射性または不透明な品質と透明性または軽質の間を交互に交互にする同心円で構成されており、雄牛の目の外観を与えます。

暗い輪と明るいリングが互いにフェードする特別なタイプのゾーンプレートは、単一の焦点を作成します。これは、医療イメージングホログラフィの分野でガンマ光線で使用されています。このアイデアは、核医学で体内に導入されたトレーサー同位体周辺の地域のイメージングのために研究されています。放射性源がゾーンプレートを照らすため、プレートは実際のソースよりも小さいサイズの写真フィルムに記録できる影をキャストします。この画像は、ゾーンプレートによって3次元で作成された干渉パターンを正確に反映しており、写真撮影された画像は後で普通の光で照らされて画像を再構築し、同位体の周りの構造を詳細に調べます。

X線顕微鏡は、ゾーンプレートなどの回折格子装置を使用するための主要な研究分野の1つです。これは、ガラスのような従来のレンズ材料がX線を反射するか、それらの小さな波長サイズのために焦点を合わせる代わりに弱い回折のみを反映するか、ゾーンプレートをナノメートルスケールで構築して、望ましい焦点効果を実現する必要があるためです。通常、X線ゾーンプレートは、約4ミリメートルの円径と50〜300ナノメートルのゾーン厚さを持っています。このようなゾーンプレートレンズは、X線ビームを10ナノメートル、つまり100億分の1メートルほどの分解能に焦点を合わせます。それに比べて、典型的な水（H ₂ o）の直径は約1ナノメートルです。これにより、原子レベルで生物学的材料、結晶、およびその他の構造を細かい程度の光学で研究することが可能になります解像度。

1ミリメートルの厚さのタングステンで作られたゾーンプレートを使用して、宇宙ベースのアンテナシステムにおける最大250,000電子ボルト（250 keV）のエネルギーレベル（250 keV）の高エネルギーX線をキャプチャして、1968年から2003年に研究されています。これは、従来のレンズ材料の能力を超えています。 2ゾーンプレートは、1つの実験でタンデムで使用され、直径は2.4センチメートルで、144個の同心円ゾーンを含む2.4センチメートルが、望遠鏡に30センチメートル離れて配置されました。彼らは、X線のシャドウキャストプロセスにアラゴスポットはありませんでした。アラゴスポット、またはポアソンスポットは、エネルギー波長の間で建設的な干渉が発生するフレネル回折パターンの影の中心に現れる典型的なエネルギー点です。宇宙船のゾーンプレートリフレクターアンテナは、伝統的な放物線アンテナからの技術的な飛躍と見なされています。n入射放射線の最大95％をキャプチャするためのパフォーマンスの特性と効率。