بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله تاثیر پارامترهاي توزیع گاوسی چگال بر خواص کانونی غربال فوتونی مورد مطالعه قرار گرفته است. نشان داده میشود که با افزایش تعداد روزنهها و بنابراین افزایش تعداد نواحی همپوشانی کامل پهناي بیشینه ي مرکزي کمتر شده و شدت بیشینههاي ثانویه بیشتر میشود. بطوریکه براي حالتی که تقریبا در تمام نواحی همپوشانی رخ میدهد این بیشینهها به بیشینهي اصلی متصل میشوند و در نتیجه بیشینهي مرکزي پهنتري را بهوجود میآورند. نتایج تئوري و شبیهسازيهاي کامپیوتري با نتایج تجربی که براي نور همدوس و ناهمدوس انجام شده است، تطابق کامل دارند.
مقدمه
تصویرگیري و کانونی کردن اشعه x، کاربردهاي زیادي در علم زیست و فیزیک دارد همانند میکروسکوپقدرتاشعه x با تفکیک بالا، اسپکتروسکپی، لیتوگرافی. شمار بزرگی از وسایل اپتیکی در ناحیه مرئی هستند که در طولموجهاي کوتاهتر، بیشتر جامدات، جاذب اشعه - 50-10kev - x هستند. بهمنظور غلبه بر این مشکل، عنصر پراشی بهنام تیغه منطقهاي فرنل - FZP - معرفی شد. تیغه هاي منطقه اي ،عناصري پراشی هستند که از حلقههاي دایروي متحدالمرکز با نواحی روشن و تاریک متناوب تشکیل شده اند. قدرت تفکیک فضایی این تیغه به پهناي بیرونیترین ناحیه آن ارتباط دارد بنابراین براي رفع این محدودیت، عنصر پراشی دیگري بهنام غربال فوتونی، توسط کیپ1 و همکارانش معرفی شد.
غربال فوتونی همان تیغه ي فرنل است با این تفاوت که توزیع مناسبی از روزنهها به جاي مناطق روشن قرار می گیرند. این کار منجر به کاهش مراتب ناخواسته پراش میشود و همچنین باعث کم شدن پهناي لکه مرکزي می شود.[1] تعداد و نحوه ي توزیع روزنه ها عاملی است که تاثیر زیادي روي خواص کانونی غربال فوتونی دارد
بطوریکه کارهاي تحقیقاتی زیادي را به خوداختصاص داده است 3]و.[2 همچنین از غربال فوتونیدرتلسکوپهاي اپتیکی جهت بهینه کردن عملکرد آن نیز استفاده شده است .[4] در همه توزیعهاي معرفی شده از همپوشانی روزنهها به عنوان فاکتور مخرب یاد شده است ولیاخیراً نشان داده شده است که همپوشانی نه تنها عامل مخرب نمیباشد بلکه یک مشخصه موثر در بهینه کردن عملکردهاي اپتیکی میباشد که به علت تعداد زیاد روزنهها در روي هر ناحیه که باعث همپوشانی روزنهها می-شود، این امر منجر به کاهش مراتب ناخواسته پراش و کاهش پهناي کل در نصف بیشینه اصلی میشود.[5]در این مقاله نقش و اثر تعداد حلقههاي همپوشانی شده کامل تحت تابش نور سفید و لیزر بهصورت تئوري و و کار آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تئوري و تجربی بطور کامل با یکدیگر توافق دارند.
تئوري و شبیه سازي
براي محاسبه میدان موج پراش یافته در فاصله معین از غربال فوتونی، یک روش بهدست آوردن میدان پراش یافته از یک روزنه اختیاري است، سپس تعمیم آن به میدان محاسبه شده از یک روزنه اختیاري و سرانجام بر هم نهی از این میدان، توزیع میدان نهایی را در فواصل مختلف به ما میدهد.نتایج شبیهسازي نشان میدهد که با افزودن مناطق پر بیشتر، پهناي بیشینهي مرکزي کمتر شده و بیشینههاي ثانویه شروع به رشد کردن میکنندو براي حالتی کهتقریباًدر همه نواحی همپوشانی کامل رخ داده باشد - مشابه با تیغهي منطقهاي فرنل - این بیشینههاي ثانویه به اندازهاي رشد میکنند که به بیشینهي اصلی متصل شده و باعث تشکیل بیشینهي مرکزي پهنتري میشوند. اگر چه بهنظر میرسد که ماکزیمومهاي ثانویه قوي، غیر مفید باشد. براي آشکار شدن موضوع و چگونگی رفتار نمونهها با چگال شدن تابع توزیع نمودار توزیع شدت آنها در شکل نمودارسم - - 3 شده است. مقایسه نمونههاي مختلف نشان میدهد که با افزایش تعداد حلقههاي پر،ماکزیمومهاي ثانویه قويتر و پرشدتتر و قطر بیشینهي اصلی کمتر شده است.
بررسی تجربی
براي تائید نتایج تئوري بهصورت تجربی، سه غربال فوتونی با توزیع گاوسی چگال با فاصلهي کانونی یکسان که در تعداد مناطق پر بیشتر با هم اختلاف را بررسی خواهیم کرد. مشخصات نمونهها به قرار زیر است: شعاعmm۵١، فاصلهي کانونی mm٠۵ و تعداد حلقهها ۴۴ و طراحی آنها بر اساس طول موجصورت632/8 nmگرفت. بعد از طراحی نمونهها با استفاده از دستگاه image setter با رزولوشن 3600dpi نمونهها روي کاغذ شفاف منتقل شدند. از چیدمانی که در شکل - 4 - نشان داده شده است براي بررسی توزیع شدت در کانون غربالهاي فوتونی استفاده شد. نمونهي مورد نظر تخت تابش نور لیزرشدههلیوم- نئون موازي قرار میگیرد سپس توزیع شدت در کانون غربال فوتونی توسطCCD ثبت شده و به کامپیوتر منتقل می شود.
