kolimatör - Collimator

Parçacık kolimatör örneği

Bir kolimatör parçacık veya dalga demeti daralan bir cihazdır. Daraltma, hareket yönlerinin belirli bir yönde daha fazla hizalanmasına neden olmak (yani, paralel ışık veya paralel ışınlar yapmak) veya ışının uzamsal enine kesitinin küçülmesine neden olmak ( ışın sınırlama cihazı ) anlamına gelebilir .

Tarih

İngiliz fizikçi Henry Kater , pratik astronomiye büyük hizmet eden yüzen kolimatörün mucidiydi . Buluşunu Ocak 1825'te bildirdi. Raporunda Kater, Carl Friedrich Gauss ve Friedrich Bessel'in bu alandaki önceki çalışmalarından bahsetti .

Optik kolimatörler

Ampullü, açıklığı (A) ve plano-dışbükey lensi (L) olan bir optik kolimatör örneği

Olarak optik bir ışın paralelleştirici bir oluşabilmektedir kavisli ayna veya mercek , ışık kaynağı ve / veya bunun bir görüntünün bir tür ile odak . Bu, çok az paralaksla veya hiç paralaks olmadan sonsuza odaklanmış bir hedefi kopyalamak için kullanılabilir .

In aydınlatma , kolimatör tipik ilkelerini kullanılarak tasarlanmıştır nonimaging optikler .

Optik kolimatörler, diğer optik cihazları kalibre etmek, tüm elemanların optik eksende hizalanıp hizalanmadığını kontrol etmek , elemanları uygun odakta ayarlamak veya dürbün veya silah namlusu ve nişangah gibi iki veya daha fazla cihazı hizalamak için kullanılabilir . Bir ölçüm kamerası, fotogrametride olduğu gibi temel noktayı tanımlayacak şekilde güvenilir işaretleyicilerini ayarlayarak hizalanabilir .

Optik kolimatör olarak da kullanılmaktadır silah manzaraları içinde kolimatör görme haç veya başka bir basit optik kolimatör olduğunu retikül odağını de. İzleyici yalnızca retikülün bir görüntüsünü görür. Bunu ya her iki gözü açık ve bir gözü kolimatör görüşüne bakarken, bir gözü açık ve kafayı hareket ettirerek görüşü ve hedefi dönüşümlü olarak görmek için ya da bir gözü aynı anda kısmen görmek için kullanmak zorundadırlar. zaman. Bir ışın ayırıcı eklemek , izleyicinin retikülü ve görüş alanını görmesini sağlayarak bir reflektör görüşü sağlar .

Kolimatör birlikte kullanılabilir lazer diyot ve CO ₂ kesici lazer . Yeterince uzun tutarlılık uzunluğuna sahip bir lazer kaynağının doğru kolimasyonu, bir kesme interferometresi ile doğrulanabilir .

X-ışını, gama ışını ve nötron kolimatörleri

Kolimatörler, bir nükleer testten gama ışınlarını ve nötronları kaydetmek için kullanılırdı.

Gelen X-ışını optik , gama ışını optik ve nötron optik, bir ışın paralelleştirici , belirli bir yöne yalnızca seyahat paralel üzerinden izin verilir, böylece ışınların bir akışını filtreler bir cihazdır. Optik veya yakın optik dalga boylarında elektromanyetik radyasyonda rutin olduğu gibi, lensler kullanarak bu tür radyasyonları bir görüntüye odaklamak zor olduğundan kolimatörler X-ışını, gama-ışını ve nötron görüntüleme için kullanılır . Kolimatörler ayrıca nükleer güç istasyonlarındaki radyasyon dedektörlerinde onları yönsel olarak duyarlı hale getirmek için kullanılır.

Uygulamalar

Bir Söller kolimatörü bir ışın akışını nasıl filtreler? Üst: kolimatör olmadan. Alt: bir kolimatör ile.

Sağdaki şekil, bir Söller kolimatörünün nötron ve X-ray makinelerinde nasıl kullanıldığını göstermektedir. Üst panel, kolimatörün kullanılmadığı bir durumu gösterirken, alt panel bir kolimatör tanıtıyor. Her iki panelde de radyasyon kaynağı sağdadır ve görüntü panellerin solundaki gri plakaya kaydedilir.

Kolimatör olmadan, her yönden gelen ışınlar kaydedilecektir; örneğin, örneğin tepesinden geçen (şemanın sağında) ancak aşağı yönde hareket eden bir ışın plakanın alt kısmında kaydedilebilir. Ortaya çıkan görüntü, işe yaramayacak kadar bulanık ve belirsiz olacaktır.

Şeklin alt panelinde bir kolimatör eklenmiştir (mavi çubuklar). Bu, içinden birçok küçük delik açılmış olan bir kurşun levha veya gelen radyasyona karşı opak olan başka bir malzeme olabilir veya nötronlar söz konusu olduğunda, bir sandviç düzenlemesi olabilir (birkaç fit uzunluğa kadar olabilir - bkz. ENGIN-X ) nötron soğuran malzeme (örneğin gadolinyum ) ile nötron ileten malzeme arasında değişen birçok katman . Bu basit bir şey olabilir, örneğin hava. veya mekanik mukavemet gerekiyorsa alüminyum kullanılabilir. Bu, dönen bir düzeneğin bir parçasını oluşturuyorsa, sandviç kavisli olabilir. Bu, kolimasyona ek olarak enerji seçimine izin verir - kolimatörün eğriliği ve dönüşü, sadece bir nötron enerjisine düz bir yol sunacaktır. Yalnızca deliklere neredeyse paralel hareket eden ışınlar içlerinden geçer - diğerleri plaka yüzeyine veya bir deliğin kenarına çarparak emilir. Bu, ışınların plaka üzerinde doğru yerlerinde kaydedilmesini ve net bir görüntü üretilmesini sağlar.

İçin endüstriyel radyografi gibi gama radyasyon kaynakları kullanılarak iridyum-192 ya da kobalt-60 , bir ışın paralelleştirici (kiriş sınırlama cihazının) kusurlar için malzeme incelemek için, bir film ortaya çıkarmak ve bir radyografi oluşturmak için radyasyon maruz kalmayı kontrol etme radyografi sağlar. Bu örnekte bir kolimatör en yaygın olarak tungstenden yapılır ve kaç tane yarı değerli katman içerdiğine göre, yani istenmeyen radyasyonu kaç kez yarı yarıya azalttığına göre derecelendirilir. Örneğin, 13 mm (0,52 inç) kalınlığında 4 HVL tungsten kolimatörünün yanlarındaki en ince duvarlar, içlerinden geçen radyasyonun yoğunluğunu %88,5 oranında azaltacaktır. Bu kolimatörlerin şekli, yayılan radyasyonun numuneye ve röntgen filmine doğru serbestçe hareket etmesine izin verirken, işçiler gibi istenmeyen yönlerde yayılan radyasyonun çoğunu bloke eder.

sınırlamalar

Bir nötron akımı için kolimatör , Washington Üniversitesi siklotronu

Kolimatörler çözünürlüğü iyileştirse de , yüksek hassasiyet gerektiren uzaktan algılama cihazları için istenmeyen gelen radyasyonu bloke ederek yoğunluğu da azaltırlar . Bu nedenle Mars Odyssey'deki gama ışını spektrometresi , paralel olmayan bir alettir. Çoğu kurşun kolimatör, olay fotonlarının %1'inden daha azının geçmesine izin verir. Kolimatörleri elektronik analizle değiştirmek için girişimlerde bulunulmuştur.

Radyasyon tedavisinde

Radyoterapi tedavilerinde kullanılan lineer hızlandırıcılarda kolimatörler (ışın sınırlayıcı cihazlar) kullanılmaktadır . Makineden çıkan radyasyon ışınını şekillendirmeye yardımcı olurlar ve bir ışının maksimum alan boyutunu sınırlayabilirler.

Bir lineer hızlandırıcının tedavi başlığı, hem birincil hem de ikincil kolimatörden oluşur. Birincil kolimatör, elektron ışını dikey bir oryantasyona ulaştıktan sonra konumlandırılır. Fotonları kullanırken, ışın X-ışını hedefinden geçtikten sonra yerleştirilir. İkincil kolimatör, ya bir düzleştirici filtreden (foton tedavisi için) ya da saçıcı bir folyodan (elektron tedavisi için) sonra konumlandırılır. İkincil kolimatör, tedavi alanının boyutunu büyütmek veya küçültmek için hareket ettirilebilen iki çeneden oluşur.

Radyoterapide tedavi alanlarını lokalize etmek için bir ışını daha da şekillendirmek için çok yapraklı kolimatörleri (MLC'ler) içeren yeni sistemler kullanılır. MLC'ler, istenen alan şeklini oluşturmak için yerine kayan yaklaşık 50-120 yaprak ağır, metal kolimatör plakadan oluşur.

Uzamsal çözünürlüğün hesaplanması

Delik uzunluğu, delik çapı ve görüntülenen nesneye uzaklığı olan bir paralel delik kolimatörünün Uzamsal çözünürlüğünü bulmak için aşağıdaki formül kullanılabilir ${\görüntüleme stili l}$ ${\görüntüleme stili D}$ ${\görüntüleme stili s}$

R_{\text{kolimatör}}=D+{\frac {Ds}{l_{\text{etkili}}}}

etkin uzunluk olarak tanımlandığı yerde

l_{\text{etkili}}=l-{\frac {2}{\mu }}

Kolimatörün yapıldığı malzemenin doğrusal zayıflama katsayısı nerede .

{\görüntüleme stili \mu }

Languages

In other projects