Was ist eine Zonenplatte?
Eine Zonenplatte ist ein flaches, kreisförmiges Materialmedium, das zum Fokussieren von Licht oder anderen elektromagnetischen Wellen wie Röntgenstrahlen unter Verwendung von Beugungsprinzipien verwendet wird. Sie werden oft als Fresnel-Zone-Platten bezeichnet und sind mit dem Fresnel-Objektiv verwandt, die beide nach einem französischen Ingenieur in Augustin-Jean-Fresnel, der die Art der Optik studierte, nach einem 19-jährigen Französischen Ingenieur benannt sind. Beugungsgittereffekte mit einer Zonenplatte oder einer Fresnel-Linse haben Anwendungen in der Fotografie-, Mikroskopie- und Gammastrahlen-Holographie sowie für potenzielle räumenbasierte Antennensysteme.
Zonenplatten verwenden das Beugungsprinzip, um eine Lichtwelle oder andere Energie wie Schall- oder Quantenpegel -Materiewellen von freien Neutronen und Heliumatomen zu biegen, indem sie ihren Inzidenzwinkel biegen, wenn sie auf transparente und opaque Medien auswirken. Dies erzeugt ein Maß an konstruktiver Störung der Lichtwellen, in denen sie sich über die Zonenplatte hinaus konzentrieren, was die Auflösung für bestimmte Aspekte des L erhöhen kannIGHT oder ENERGIE WALL. Um die gesamte elektromagnetische Strahlung zu verarbeiten, die auf eine Oberfläche auf diese Weise beeinflusst, besteht eine Zonenplatte aus konzentrischen Kreisen, die sich zwischen reflektierenden oder undurchsichtigen Qualitäten und transparenten oder leichten Eigenschaften abwechseln, was ihm das Aussehen eines Bullenauges verleiht.
Eine spezielle Art von Zonenplatte, in der die dunklen und hellen Ringe ineinander verblassen, erzeugt einen einzelnen Schwerpunkt, der mit Gammastrahlen im Bereich der medizinischen Bildgebungsholographie verwendet wurde. Die Idee wird für die Bildgebung von Regionen rund um Tracer -Isotope in den Körper in der Kernmedizin erforscht. Während die radioaktive Quelle eine Zonenplatte beleuchtet, wirft die Platte einen Schatten, der auf fotografischem Film zu einer kleineren Größe als die tatsächliche Quelle aufgenommen werden kann. Dieses Bild spiegelt genau das Interferenzmuster wider, das die Zonenplatte in drei Dimensionen erzeugt hat, und das fotografierte Bild kannspäter mit gewöhnlichem Licht beleuchtet werden, um das Bild zu rekonstruieren und die Struktur um die Isotope im Detail zu untersuchen.
Röntgenmikroskopie ist eine der primären Forschungsbereiche für die Verwendung von Beugungsgittergeräten wie Zonenplatten. Dies liegt daran, dass herkömmliche Objektivmaterialien wie Glas Röntgenaufnahmen reflektieren oder sie nur schwach verhindern, anstatt sie zu fokussieren, aufgrund ihrer kleinen Wellenlängengröße, und Zonenplatten müssen auf einer Nanometer-Skala konstruiert werden, um den gewünschten Fokussierungseffekt zu erzielen. Typischerweise hat eine Röntgenzonenplatte einen kreisförmigen Durchmesser von etwa 4 Millimetern und Zonendicken zwischen 50 und 300 Nanometern. Solche Zonenplattenlinsen können Röntgenstrahlen auf eine Auflösung von so gut wie 10 Nanometern oder 10 Milliarden Meter fokussieren. Im Vergleich dazu hat ein typisches Wassermolekül oder H 2 o ungefähr 1 Nanometer im Durchmesser. Dies ermöglicht es, biologische Materialien, Kristalle und andere Strukturen auf atomarer Ebene mit einem feinen Grad an optisch zu untersuchenAuflösung.
Verwenden von Zonenplatten aus 1 Millimeter-dicker Wolfram, um hohe Energie-Röntgenstrahlen mit Energieniveaus von bis zu 250.000 Elektronenvolt (250 keV) zu erfassen, wurde in raumbasierten Antennensystemen von 1968 bis 2003 erforscht. Zwei Zonenplatten wurden in einem Experiment zusammen mit einem Durchmesser von 2,4 Zentimetern mit 144 konzentrischen Zonen verwendet, die im Teleskop 30 Zentimeter voneinander entfernt waren. Sie zeigten eine Auflösung von rund 30 Bogensekunden, ohne dass der Schattengussprozess für die Röntgenstrahlen vorhanden war. Ein Arago -Spot oder Poisson -Fleck ist ein typischer Energiepunkt, der in der Schattenzentrale eines Fresnel -Beugungmusters auftritt, wo konstruktive Interferenzen zwischen Energiewellenlängen auftreten. Zonenplattenreflektorantennen für RaumschiffN Leistungsmerkmale und Effizienz bei der Erfassung von bis zu 95% der einfallenden Strahlung.