வலயத்தட்டு

வலயத்தட்டு (Zone plate) என்பது ஒளியை அல்லது அலைப் பண்பு கொண்டவற்றை குவிக்கும் தன்மையுடையது.^[1] வில்லைகள் மற்றும் வளைந்த ஆடிகள் போல் ஒளியை எதிரொளிக்கவோ விலகலடையவோ செய்யாமல், வலயத்தட்டுகள் ஒளியை விளிம்பு விளைவு அடையச் செய்கிறது. அகஸ்டீன்-ஜீன் ஃபிரெனெல் வலயத்தட்டுகளை ஆய்வு செய்ததால் இவை ஃபிரெனெல் வலயத்தட்டுகள் என அழைக்கப்படுகிறது. வலயத்தட்டுகளின் குவிக்கும் தன்மை அராகோ புள்ளியின் (Arago spot) தொலைவை நீட்டிப்பதில் உள்ளது. ஒளிபுகா தகட்டில் ஏற்படும் விளிம்பு விளைவால் ஏற்படுகிறது.

வலயத்தட்டு என்பது ஆரைப்போக்கில் சமச்சீரான வளையங்களை கொண்டுள்ளது. இவை ஃபிரெனெல் வலையங்கள் எனப்படுகிறது. அடுத்தடுத்த வலையங்கள் ஒளி புகும் மற்றும் ஒளி புகா தன்மையைப் பெற்றிருக்கும். கோணல் அடைந்த (Diffracted) ஒளி குறுக்கீட்டு விளைவுக்குட்பட்டு, குறிப்பிட்ட இடத்தில் குவிந்து, பிம்பத்தை உருவாக்குமாறு வலையங்கள் அமைக்கப்பட்டிருக்கும்.

வடிவமைப்பு மற்றும் உற்பத்தி

குவியத்தில் ஆக்கச்சார்பு குறுக்கீட்டைப் பெற, வலையங்கள் ஒளி புகா தன்மையிலிருந்து ஒளி புகும் தன்மைக்கு மாற வேண்டிய ஆரங்களின் அளவு

r_{n}={\sqrt {n\lambda f+{\frac {n^{2}\lambda ^{2}}{4}}}}

^[2]

இதில் n என்பது முழு எண், λ என்பது ஒளியின் அலைநீளம், f என்பது வலயத்தட்டின் மையத்திற்கும் குவியத்திற்கும் இடைப்பட்ட தூரமாகும். குவிய தூரத்தை விட வலயத்தட்டு சிறிதாக இருக்கும்.

r_{n}\simeq {\sqrt {nf\lambda }}

.

தட்டுகள் பல வலையங்களைக் கொண்டுள்ளது. ஈற்று வலயத்தின் ஆரம் r N தெரிந்தால், குவிய தூரத்தை கணக்கிடலாம். அதன் அகலம்Δ rN

f={\frac {2r_{N}\Delta r_{N}}{\lambda }}

குவியதூர எல்லைக்குள், ஒவ்வொரு வலயத்தின் பரப்பும் சமம். ஏனெனில் மையத்திலிருந்து விலகிச் செல்லச் செல்ல அவற்றின் அகலம் குறைந்து கொண்டே செல்கிறது. அதிக பட்ச பிரிதிறனை(resolution) குறைந்தபட்ச அகலம் கொண்ட வலயங்களே உருவாக்க இயலும்.

{\frac {\Delta l}{\Delta r_{N}}}=1.22

இதன் காரணமாக, பிம்பத்தை உருவாக்க வேண்டிய பொருளின் அளவு வரையறுக்கப்படுகிறது, Δl, மிகச் சிறிய வலயங்களின் எந்த அளவு தெளிவான பிம்பங்களை உருவாக்க இயலும் என்பதும் வரையறுக்கப்படுகிறது.

வலயத்தட்டுகள், அச்சுகலையின் மூலம் அதிகம் தயாரிக்கப்படுகிறது. அச்சுகலையில் தொழினுட்பம் அதிகரித்து விட்டதால் வலயத்தட்டை உருவாக்கும் தொழிற்நுட்பமும் வளர்ந்துள்ளது.

தொடர் வலயத்தட்டுகள்

பொதுவான வில்லைகளைப் போலல்லாமல், இருமத் தன்மை கொண்ட வலையத் தட்டுகளில் ஒற்றைப்படை பின்னங்களைக்(f/3, f/5, f/7, etc.) கொண்ட பகுதிகள் அதிக ஒளிச் செறிவைப் பெற்றிருக்கும்.

வலையத் தட்டுகளின் ஒளி புகாத்தன்மை, சைன் அளவில் சீராக மாறுவதால், முடிவில் ஏற்படும் விளிம்பு விளைவால், ஒரே குவியத்தில் குவியுமாறு செய்யப்படுகிறது. இவ்வகை வலையத்தட்டுகள், முப்பரிமாண ஒளிப்படவியலில் பயன்படும் ஒருங்குவில்லைக்கு (converging lens) சமமானது.

சீரான வலையத் தட்டில் ஒளிபுகாவியல்பு அல்லது ஒளிபுகும்வியல்பு ஏற்படும் புள்ளியானது, கீழ்க்கண்ட இடத்தில் உருவாகிறது.

{\frac {1\pm \cos(kr^{2})}{2}}\,

இதில் $r$ தட்டின் மையத்திலிருந்துள்ள தூரத்தை குறிக்கிறது. $k$ தட்டின் அளவை நிர்ணயிக்கும் காரணியாகும்.^[3]

இருமத் தன்மை கொண்ட வலையத் தட்டுகளும் இதே சமன்பாட்டை பயன்படுத்துகிறது. ஆனால் அவற்றின் குறி மட்டும் மாறுபடுகிறது.

{\frac {1\pm \operatorname {sgn}(\cos(kr^{2}))}{2}}\,

பயன்கள்

இயற்பியல்

மின்காந்த நிழற்பட்டையின் கண்ணுக்குப் புலனாகும் பகுதியைத் தாண்டியுள்ள பல்வேறு அலைநீளங்கள், கண்ணாடியில் செய்யப்பட்ட வில்லைகளுக்கு ஒளி புகும் தன்மையை கொடுப்பதில்லை. ஒன்றை விட அதிகமான ஒளிவிலகல் குறிப்பெண் கொண்ட பொருட்கள் இல்லை. எக்சு-கதிர்கள், கண்ணாடி போன்ற பொருட்களால் மிகக் குறைந்த அளவே ஒளி விலகல் அடையச் செய்யப்படுகிறது. இவற்றை குவிக்க வேறு தொழிற்நுட்பத்தை பயன்கடுத்த வேண்டியுள்ளது. வலையத்தட்டுகளை உருவாக்கப் பயன்படும் பொருட்கள் ஒளிபுகும் தன்மையுடன் இருக்க வேண்டியதில்லை, இவை எளிதில் ஒளிவிலகலை ஏற்படுத்துகிறது, அனைத்து வகை நிறமாலைகளுக்கும் இவற்றை உருவாக்குவதும் எளிது. ஒரே வலையத்தட்டு பல்வேறு அலை நீளங்களுக்கு வெவ்வேறு குவியங்களைக் கொண்டது. தகுந்த வடிகட்டிகளைப் (filter) பயன்படுத்துவதன் மூலம் தேவையான அலை நீளங்களை குவிக்க இயலும்.

ஒலி அலைகள், குவாண்டம் இயங்கியலிலுள்ள பருப்பொருள் அலைகள், நியூத்திரன்கள் மற்றும் ஈலியம் அணுக்கள் ஆகியவற்றை குவிக்க வலையத்தட்டுகள் பயன்படுகிறது.

ஒளிப்படக்கலை

வலையத்தட்டை பயன்படுத்தி எடுக்கப்பட்ட புகைப்படம்

ஒளிப்படக்கலையில் வில்லை அல்லது ஊசித்துளை காமராவிற்கு பதிலாக வலையத் தட்டுகள் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஊசித்துளை காமராவை விட தெளிவான படங்களை வலையத் தட்டுகளால் உருவாக்க இயலும். வலையதட்டுகளின் குவிய விகிதம் சிறப்பாக உள்ளதால், ஊசித்துளை காமராவை விட வெளிப்பாடு (ஒளிப்படவியல்) குறைவாகவே தேவைப்படுகிறது.

துப்பாக்கிப் பார்வைக் கண்ணாடிகள்

மிக விலையுயர்ந்த ஒளிக் கண்ணாடிகளைப் போல் குறைந்த விலையுள்ள வலையத்தட்டுகள் செயல்படுகின்றன.^[4]

வில்லைகள்

ஒரே குவியம் கொண்ட பிம்பங்களை உருவாக்கும் வில்லைகளாக சைன் வடிவத் தன்மை கொண்ட வலையத்தட்டை பயன்படுத்த இயலும்.

மென்பொருள் சரிபார்ப்பு

வலையத்தட்டு உருவாக்கும் பிம்பங்களைக் கொண்டு பிட்டு அமைவு( bitmap)ஆதாரங்களை சரிபார்க்க இயலும். கீழ்க்கண்ட படிமுறைத் தீர்வுகளை (algorithms) பரிசோதிக்க பயன்படுகிறது.

பிம்ப இடைக்கணிப்பு மற்றும் பிம்ப மறுபதக்கூறு எடுத்தல்;^[5]
பட வடிகட்டுதல்.^[6]

பொதுவள வலையத்தட்டு, பிம்ப இயற்றியும் உள்ளது .^[7]

மேலும் பார்க்க

பிரெனெல் வில்லை

மேற்கோள்கள்

↑ G. W. Webb, I. V. Minin and O. V. Minin, “Variable Reference Phase in Diffractive Antennas”, IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 53, no. 2, April. 2011, pp. 77-94.
↑ "Zone Plates". X-Ray Data Booklet. Center for X-ray Optics and Advanced Light Source, Lawrence Berkeley National Laboratory. பார்க்கப்பட்ட நாள் 13 January 2015. {{cite book}}: Unknown parameter |chapterurl= ignored (help)
↑ Joseph W. Goodman (2005). Introduction to Fourier Optics (3rd ed.). pp. 125. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-9747077-2-4. {{cite book}}: More than one of |ISBN= and |isbn= specified (help); More than one of |author= and |last= specified (help)
↑ New INL gunsight technology should improve accuracy for target shooters, hunters, soldiers, Mike Wall, Idaho National Laboratory, 5 May 2010.
↑ https://web.archive.org/web/20060827184031/http://www.path.unimelb.edu.au/~dersch/interpolator/interpolator.html Testing Interpolator Quality
↑ http://blogs.mathworks.com/steve/2011/07/22/filtering-fun/ Filtering Fun - Matlab Central
↑ https://web.archive.org/web/20060913203139/http://www.worldserver.com/turk/opensource/#ZonePlate Zone Plate generator, c code.

வெளியிணைப்புகள்

Magnetic Soft X-ray microscopy
Making a photographic zone plate
Whiz Kid Technomagic Zone Plate Designer
Examples of zone plate photographs
"Telescope could focus light without a mirror or lens". New Scientist. 1 May 2008 இம் மூலத்தில் இருந்து 11 மே 2008 அன்று. பரணிடப்பட்டது.. https://web.archive.org/web/20080511191438/http://space.newscientist.com/article/dn13820-telescope-could-focus-light-without-a-mirror-or-lens.html.
X-ray zone plates

[wmm-1] G. W. Webb, I. V. Minin and O. V. Minin, “Variable Reference Phase in Diffractive Antennas”, IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 53, no. 2, April. 2011, pp. 77-94.

[2] "Zone Plates". X-Ray Data Booklet. Center for X-ray Optics and Advanced Light Source, Lawrence Berkeley National Laboratory. பார்க்கப்பட்ட நாள் 13 January 2015. {{cite book}}: Unknown parameter |chapterurl= ignored (help)

[3] Joseph W. Goodman (2005). Introduction to Fourier Optics (3rd ed.). pp. 125. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-9747077-2-4. {{cite book}}: More than one of |ISBN= and |isbn= specified (help); More than one of |author= and |last= specified (help)

[4] New INL gunsight technology should improve accuracy for target shooters, hunters, soldiers, Mike Wall, Idaho National Laboratory, 5 May 2010.

[5] ttps://web.archive.org/web/20060827184031/http://www.path.unimelb.edu.au/~dersch/interpolator/interpolator.html Testing Interpolator Quality

[6] ttp://blogs.mathworks.com/steve/2011/07/22/filtering-fun/ Filtering Fun - Matlab Central

[7] ttps://web.archive.org/web/20060913203139/http://www.worldserver.com/turk/opensource/#ZonePlate Zone Plate generator, c code.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]