Co to jest tablica strefowa?
Płyta strefowa jest płaskim, okrągłym ośrodkiem z materiału stosowanym do ogniskowania światła lub innych fal elektromagnetycznych, takich jak promieniowanie rentgenowskie, z wykorzystaniem zasad dyfrakcji. Są one często nazywane płytkami strefowymi Fresnela i są związane z soczewką Fresnela. Obie nazwy pochodzą od XIX- wiecznego francuskiego inżyniera Augustina-Jean Fresnela, który badał naturę optyki. Efekty siatki dyfrakcyjnej z płytką strefową lub soczewką Fresnela znajdują zastosowanie w fotografii, mikroskopii i holografii gamma, a także w potencjalnych systemach anten kosmicznych.
Płyty strefowe wykorzystują zasadę dyfrakcji do zginania fali światła lub innej energii, takiej jak fale dźwiękowe lub kwantowe, materii wolnych neutronów i atomów helu, poprzez zginanie ich kąta padania, gdy wpływają na przezroczyste i nieprzezroczyste ośrodki. Stwarza to poziom konstruktywnej interferencji z falami świetlnymi, w których skupiają się poza płytką strefy, co może zwiększyć rozdzielczość dla niektórych aspektów fali świetlnej lub energii. Aby przetworzyć w ten sposób całe promieniowanie elektromagnetyczne wpływające na powierzchnię, płytka strefowa składa się z koncentrycznych kół, które na przemian mają właściwości odblaskowe lub nieprzezroczyste oraz właściwości przezroczyste lub lekkie, co nadaje mu wygląd tarczy.
Specjalny rodzaj płytki strefowej, w której ciemne i jasne pierścienie zanikają, stworzy jeden punkt ogniskowy, który został wykorzystany z promieniami gamma w dziedzinie holografii obrazowania medycznego. Trwają badania nad obrazowaniem regionów wokół izotopów znakujących wprowadzonych do organizmu w medycynie nuklearnej. Gdy źródło promieniotwórcze oświetla płytkę strefową, płytka rzuca cień, który można zapisać na filmie fotograficznym w rozmiarze mniejszym niż rzeczywiste źródło. Ten obraz dokładnie odzwierciedla wzór interferencji utworzony przez płytkę strefową w trzech wymiarach, a sfotografowany obraz można później oświetlić zwykłym światłem w celu odtworzenia obrazu i szczegółowego zbadania struktury wokół izotopów.
Mikroskopia rentgenowska jest jedną z głównych dziedzin badań nad zastosowaniem siatkowych dyfrakcyjnych urządzeń, takich jak płytki strefowe. Wynika to z faktu, że tradycyjne materiały soczewek, takie jak szkło, będą odbijały promieniowanie rentgenowskie lub jedynie słabo je dyfrakowały zamiast ogniskować, ze względu na ich małą długość fali, a płytki strefowe muszą być zbudowane w skali nanometrycznej, aby osiągnąć pożądany efekt ogniskowania. Zazwyczaj płyta strefy rentgenowskiej ma okrągłą średnicę około 4 milimetrów i grubość strefy od 50 do 300 nanometrów. Takie soczewki strefowe mogą skupiać wiązki promieniowania rentgenowskiego do rozdzielczości nawet 10 nanometrów lub 10 miliardowych części metra. Dla porównania, typowa cząsteczka wody lub H2O ma średnicę około 1 nanometra. Umożliwia to badanie materiałów biologicznych, kryształów i innych struktur na poziomie atomowym z dobrym stopniem rozdzielczości optycznej.
Wykorzystując płyty strefowe wykonane z wolframu o grubości 1 milimetra do przechwytywania promieni rentgenowskich o wysokiej energii o poziomach energii do 250 000 woltów elektronów (250 keV), w kosmicznych systemach antenowych badano od 1968 do 2003 r. To wykracza poza zdolność konwencjonalnych materiałów na soczewki, które nie mogą wychwytywać fotonów powyżej 10 keV. Płytki dwustrefowe zastosowano w tandemie w jednym eksperymencie, o średnicy 2,4 centymetra zawierającej 144 koncentryczne strefy, rozmieszczone w odległości 30 centymetrów w teleskopie. Wykazali rozdzielczość około 30 sekund łukowych, bez plamki arago w procesie rzucania cienia dla promieni rentgenowskich. Punkt arago lub punkt Poissona to typowy punkt energii, który pojawia się w centrum cienia wzoru dyfrakcji Fresnela, gdzie występuje konstruktywna interferencja między długościami fal energii. Anteny reflektorowe z płytą strefową dla statków kosmicznych są postrzegane jako technologiczny skok naprzód w stosunku do tradycyjnej anteny parabolicznej, charakteryzującej się znacznie niższym kosztem i wagą, charakteryzującą się wysoką wydajnością i wydajnością w zakresie przechwytywania do 95% promieniowania padającego.