Wat is een zoneplaat?
Een zoneplaat is een plat, cirkelvormig materiaal van materiaal dat wordt gebruikt voor het focussen van licht of andere elektromagnetische golven, zoals röntgenfoto's, met behulp van diffractieprincipes. Ze worden vaak aangeduid als Fresnel Zone-platen en zijn gerelateerd aan de Fresnel-lens, die beide zijn vernoemd naar een Franse ingenieur van 19 eeuw, Augustin-Jean Fresnel, die de aard van de optiek bestudeerde. Diffractieroostereffecten met een zoneplaat of fresnellens hebben toepassingen in fotografie, microscopie en gamma-ray-holografie, evenals voor potentiële op de ruimte gebaseerde antennesystemen.
Zoneplaten gebruiken het diffractieprincipe om een golf van licht of andere energie te buigen, zoals geluids- of kwantumniveau -materiaalgolven van vrije neutronen en heliumatomen, door hun incidentiehoek te buigen, omdat ze invloed hebben op transparante en ondoorzichtige media. Dit creëert een niveau van constructieve interferentie met de lichtgolven waar ze zich moeten concentreren voorbij de zoneplaat, wat de resolutie kan verhogen voor bepaalde aspecten van de Llicht- of energiegolf. Om alle elektromagnetische straling op een oppervlak op deze manier te verwerken, bestaat er een zoneplaat uit concentrische cirkels die afwisselen tussen reflecterende of ondoorzichtige kwaliteiten en transparante of lichte kwaliteiten, wat het lijkt op het oog van een stieroog.
Een speciaal type zoneplaat waar de donkere en lichte ringen in elkaar vervagen, creëert een enkel brandpunt, dat is gebruikt met gammastralen op het gebied van medische beeldholografie. Het idee wordt onderzocht op de beeldvorming van regio's rond tracer -isotopen die in het lichaam in nucleaire geneeskunde zijn geïntroduceerd. Terwijl de radioactieve bron een zoneplaat verlicht, werpt de plaat een schaduw die op fotografische film op een kleiner formaat kan worden opgenomen dan de werkelijke bron. Dit beeld weerspiegelt precies het interferentiepatroon dat door de zoneplaat in drie dimensies is gemaakt, en de gefotografeerde afbeelding kanlater worden verlicht met gewoon licht om het beeld te reconstrueren en de structuur rond de isotopen in detail te onderzoeken.
röntgenmicroscopie is een van de primaire onderzoeksarena's voor het gebruik van diffractierijstens zoals zonplaten. Dit komt omdat traditionele lensmaterialen zoals glas röntgenfoto's zullen weerspiegelen of ze slechts zwak diffracteren in plaats van ze te concentreren, vanwege hun kleine golflengte, en zoneplaten moeten worden geconstrueerd op een nanometerschaal om het gewenste focuseffect te bereiken. Typisch heeft een röntgenzoneplaat een cirkelvormige diameter van ongeveer 4 millimeter en zone-diktes van tussen 50 tot 300 nanometer. Dergelijke zoneplaatlenzen kunnen röntgenstralen richten op een resolutie zo goed als 10 nanometers, of 10 miljardste van een meter. Ter vergelijking: een typisch watermolecuul of H 2 o, is ongeveer 1 nanometer in diameter. Dit maakt het mogelijk om biologische materialen, kristallen en andere structuren op atoomniveau te bestuderen met een fijne mate van optischresolutie.
Het gebruik van zoneplaten gemaakt van 1 millimeter-dikke wolfraam om röntgenfoto's met hoge energie te vangen met energieniveaus tot 250.000 elektronenvolt (250 keV) in grootte, in ruimte-gebaseerde antennesystemen is onderzocht van 1968 tot 2003. Dit gaat verder dan het vermogen van conventionele lensmaterialen, die niet kan worden vastgelegd met het vermogen van de FOTONS boven 10 KEV. Twee-zone platen werden in één experiment in combinatie gebruikt, met een diameter van 2,4 centimeter met 144 concentrische zones, 30 centimeter uit elkaar in de telescoop. Ze demonstreerden een resolutie van ongeveer 30 boogseconden, zonder arago-plek in het schaduwcastingproces voor de röntgenfoto's. Een Arago -plek, of Poisson -plek, is een typisch energiepunt dat verschijnt in het schaduwcentrum van een fresnel diffractiepatroon waar constructieve interferentie optreedt tussen energiegolflengten. Zone-plaatreflectorantennes voor ruimtevaartuigen worden gezien als een technologische sprong voorwaarts van traditionele parabolische antenne, die van veel lagere kosten en gewicht zijn, met high-gain prestatiekenmerken en efficiëntie voor het vastleggen van maximaal 95% van de invallende straling.