Kaj je conska plošča?

Zonska plošča je ploščat, okrogel medij iz materiala, ki se uporablja za fokusiranje svetlobe ali drugih elektromagnetnih valov, kot so rentgenski žarki, z uporabo načel difrakcije. Pogosto jih imenujemo plošče Fresnelove cone in so povezane s fresnelovo lečo, obe pa sta poimenovani po francoskem inženirju iz 19. stoletja Augustinu-Jeanu Fresnelu, ki je preučeval naravo optike. Učinki difrakcijske rešetke z zonsko ploščo ali Fresnelovo lečo se uporabljajo v fotografiji, mikroskopiji in holografiji z gama žarki, pa tudi za potencialne vesoljske antenske sisteme.

Zonske plošče uporabljajo princip difrakcije za upogibanje vala svetlobe ali druge energije, kot so zvočni valovi ali valovi snovi na kvantni ravni prostih nevtronov in atomov helija, tako da upogibajo njihov vpadni kot, ko vplivajo na prosojne in neprozorne medije. To ustvarja stopnjo konstruktivne interference s svetlobnimi valovi, kjer se osredotočijo onkraj conske plošče, kar lahko poveča ločljivost za določene vidike svetlobnega ali energijskega valovanja. Za obdelavo vsega elektromagnetnega sevanja, ki vpliva na površino na ta način, je conska plošča sestavljena iz koncentričnih krogov, ki se izmenjujejo med odbojnimi ali neprozornimi lastnostmi ter prosojnimi ali svetlobnimi lastnostmi, kar ji daje videz bikovega očesa.

Posebna vrsta conske plošče, kjer temni in svetli obročki zbledijo drug v drugega, bo ustvarila eno samo žarišče, ki je bila uporabljena z gama žarki na področju medicinske slikovne holografije. Ideja se raziskuje za slikanje regij okoli sledilnih izotopov, vnesenih v telo v nuklearni medicini. Ker radioaktivni vir osvetli consko ploščo, plošča meče senco, ki jo je mogoče posneti na fotografski film v manjši velikosti od dejanskega vira. Ta slika natančno odraža interferenčni vzorec, ki ga ustvari conska plošča v treh dimenzijah, fotografirano sliko pa lahko kasneje osvetlimo z običajno svetlobo, da rekonstruiramo sliko in podrobno preučimo strukturo okoli izotopov.

Rentgenska mikroskopija je eno od primarnih raziskovalnih prizorišč za uporabo naprav za difrakcijske rešetke, kot so conske plošče. To je zato, ker bodo tradicionalni materiali za leče, kot je steklo, zaradi svoje majhne velikosti valovne dolžine odbijali rentgenske žarke ali jih le šibko lomili, namesto da bi jih fokusirali, in je treba conske plošče izdelati na nanometrski lestvici, da dosežemo želeni učinek ostrenja. Običajno ima rentgenska conska plošča krožni premer približno 4 milimetre in debelino cone med 50 in 300 nanometrov. Takšne leče z območnimi ploščami lahko fokusirajo žarke rentgenskih žarkov do ločljivosti do 10 nanometrov ali 10 milijardin metra. Za primerjavo, tipična molekula vode ali H2O ima premer približno 1 nanometer. To omogoča preučevanje bioloških materialov, kristalov in drugih struktur na atomski ravni z fino stopnjo optične ločljivosti.

Uporaba conskih plošč iz volframa debeline 1 milimeter za zajemanje visokoenergetskih rentgenskih žarkov z energijskimi ravnmi do velikosti 250,000 elektron voltov (250 keV) v vesoljskih antenskih sistemih je bila raziskana od leta 1968 do 2003. To presega sposobnost običajnih materialov leč, ki ne morejo zajeti fotonov nad 10 keV. Dvoconske plošče so bile uporabljene v tandemu v enem poskusu, s premerom 2.4 centimetra, ki vsebuje 144 koncentričnih con, nameščenih 30 centimetrov narazen v teleskopu. Pokazali so ločljivost približno 30 ločnih sekund, brez arago madeža v postopku oddajanja sence za rentgenske žarke. Aragova točka ali Poissonova točka je tipična energetska točka, ki se pojavi v senčnem središču Fresnelovega difrakcijskega vzorca, kjer pride do konstruktivne interference med valovnimi dolžinami energije. Zonske plošče reflektorske antene za vesoljska plovila se obravnavajo kot tehnološki preskok v primerjavi s tradicionalno parabolično anteno, saj so veliko nižje cene in teže, z značilnostmi delovanja z visokim dobičkom in učinkovitostjo za zajemanje do 95 % vpadnega sevanja.