Matrices ópticas microestructuradas - Microstructured optical arrays

Arrays ópticos microestructurada (MOEA) son instrumentos para enfocar los rayos X . Los MOA utilizan la reflexión externa total a incidencia rasante de una serie de pequeños canales para llevar los rayos X a un foco común . Este método de enfoque significa que los MOA presentan una baja absorción . Los MOA se utilizan en aplicaciones que requieren puntos focales de rayos X del orden de unos pocos micrómetros o menos, como la radiobiología de células individuales. Los diseños actuales de ópticas de enfoque basados ​​en MOA tienen dos componentes de matriz consecutivos para reducir la aberración cómica .

Propiedades

Fig.1- MOA con segundo componente comprimido

Los MOA son acromáticos (lo que significa que las propiedades focales no cambian para la radiación de diferentes longitudes de onda) ya que utilizan la reflexión de incidencia rasante. Esto significa que pueden enfocar la radiación cromática en un punto común a diferencia de las placas de zona . Los MOA también son ajustables ya que la óptica se puede comprimir para alterar las propiedades focales, como la distancia focal . La distancia focal se puede calcular para el sistema de la fig. 1 utilizando la geometría que se muestra en la fig. 2 donde se puede ver que cambiar el espacio entre los componentes ( d + D en la figura) o el radio de curvatura ( R ) tendrá un gran efecto en la distancia focal.

Fig. 2- Geometría de MOA en la configuración mostrada en la fig. 1

Los MOA se han utilizado en las configuraciones que se muestran en las figs. 1 y 3 mediante los cuales se pueden ajustar uno o ambos componentes. Esto tiene efectos variables sobre las propiedades focales; en general, se ha encontrado que los tamaños de puntos focales más pequeños son evidentes cuando se utilizan MOA como se muestra en la fig. 1 con solo el segundo componente ajustado.

Fig.3-MOA con ambos componentes comprimidos

La distancia focal de este sistema se puede calcular utilizando la geometría que se muestra a continuación:

Fig. 4- Geometría de MOA en la configuración mostrada en la fig. 2

Fabricación

Las matrices ópticas microestructuradas actuales están compuestas de silicio y se crean mediante el proceso de Bosch, un ejemplo de grabado iónico reactivo profundo y que no debe confundirse con el proceso de Haber-Bosch . En el proceso de Bosch, los canales se graban en el silicio utilizando un plasma ( plasma (física) ) en incrementos de unos pocos micrómetros. Entre cada grabado, el silicio se recubre con un polímero para preservar la integridad de las paredes del canal.

Aplicaciones

El tamaño del punto focal es importante en la instrumentación de microsonda de rayos X donde los rayos X se enfocan en una muestra biológica para investigar fenómenos como el efecto espectador .

Para apuntar a una célula específica , el tamaño del punto focal del sistema debe ser de alrededor de 10 micrómetros, mientras que para apuntar a áreas específicas de una célula, como el citoplasma o el núcleo celular, no debe ser más de unos pocos micrómetros. Actualmente, solo los MOA en la configuración que se muestra en la fig. Se cree que puedo lograrlo.

Los MOA brindan una buena alternativa a las placas de zona en el uso de microsonda debido a las propiedades focales ajustables (que facilitan la alineación de las celdas) y la capacidad de enfocar la radiación cromática en un solo punto. Esto es particularmente útil cuando se considera el hallazgo de que se pueden observar diferentes efectos usando radiación de diferentes longitudes de onda.

Referencias

5. Arndt Last. "Matrices ópticas microestructuradas" . Archivado desde el original el 24 de noviembre de 2009 . Consultado el 22 de enero de 2010 .