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 im Augustin-Jean von 19 ^{-Jahrhundert benannt sind, der die Natur der Optiker studierte.Beugungsgittereffekte mit einer Zonenplatte oder einer Fresnel-Linse haben Anwendungen in der Fotografie-, Mikroskopie- und Gammastrahlen-Holographie sowie für potenzielle raumbasierte Antennensysteme.}

Zonenplatten verwenden das Prinzip der Beugung, um eine Lichtwelle oder andere Energie wie Schall- oder Quantenebene -Materiewellen von freien Neutronen und Heliumatomen zu biegen, indem sie ihren Inzidenzwinkel beugen, wenn sie auf transparente und undurchsichtige Medien beeinflussen.Dies erzeugt ein Maß an konstruktiver Störung der Lichtwellen, in denen sie sich über die Zonenplatte hinaus konzentrieren, was die Auflösung für bestimmte Aspekte der Licht- oder Energiewelle erhöhen kann.Um die gesamte elektromagnetische Strahlung auf eine Oberfläche auf diese Weise zu verarbeiten, besteht eine Zonenplatte aus konzentrischen Kreisen, die sich zwischen reflektierenden oder undurchsichtigen Eigenschaften und transparenten oder leichten Eigenschaften abwechseln, was das Aussehen eines Bullenauges verleiht.

Eine spezielle Art von Zonenplatte, bei 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 in kleinerer 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 kann später mit gewöhnlichem Licht beleuchtet werden, um das Bild zu rekonstruieren und die Struktur um die Isotope ausführlich zu untersuchen.

Röntgenmikroskopie ist eines vonDie primären Forschungsbereiche für die Verwendung von Beugungsgittergeräten wie Zonenplatten.Dies liegt daran, dass traditionelle Linsenmaterialien wie Glas Röntgenaufnahmen widerspiegeln oder sie aufgrund ihrer geringen Wellenlängengröße sie nur schwach verbinden, anstatt sie zu fokussieren, und die 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 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 optischer Auflösung zu untersuchen.Zu 250.000 Elektronenvolt (250 keV) wurden in raumbasierten Antennensystemen von 1968 bis 2003 erforscht. Dies geht über die Fähigkeit herkömmlicher Linsenmaterialien hinaus, die Photonen nicht über 10 keV erfassen können.Zwei Zonenplatten wurden in einem Experiment zusammen mit einem Durchmesser von 2,4 Zentimetern mit 144 konzentrischen Zonen verwendet, die 30 Zentimeter im Teleskop voneinander entfernt waren.Sie zeigten eine Auflösung von rund 30 Bogensekunden, ohne Arago-Punkt im Schattengussprozess für die Röntgenstrahlen.Ein Arago -Spot oder Poisson -Fleck ist ein typischer Energiepunkt, der in der Schattenzentrale eines Fresnel -Beugungsmusters erscheint, wo konstruktive Interferenz zwischen Energiewellenlängen auftritt.Zonenplattenreflektorantennen für RaumschiffNCE -Eigenschaften und -Effizienz bei der Erfassung von bis zu 95% der einfallenden Strahlung.}