En zonplatta är ett platt, cirkulärt medium av material som används för att fokusera ljus eller andra elektromagnetiska vågor, såsom röntgenstrålar, med hjälp av diffraktionsprinciper. De kallas ofta för Fresnel-zonplattor och är relaterade till fresnel-linsen, som båda är uppkallade efter en fransk ingenjör från 19-talet, Augustin-Jean Fresnel, som studerade optikens natur. Diffraktionsgittereffekter med en zonplatta eller fresnellins har tillämpningar inom fotografi, mikroskopi och gammastrålningsholografi, såväl som för potentiella rymdbaserade antennsystem.
Zonplattor använder diffraktionsprincipen för att böja en våg av ljus eller annan energi, såsom ljud- eller kvantnivåvågor av fria neutroner och heliumatomer, genom att böja deras infallsvinkel när de påverkar transparenta och ogenomskinliga medier. Detta skapar en nivå av konstruktiv interferens med ljusvågorna där de kommer att fokusera bortom zonplattan, vilket kan öka upplösningen för vissa aspekter av ljus- eller energivågen. För att bearbeta all elektromagnetisk strålning som påverkar en yta på detta sätt, är en zonplatta uppbyggd av koncentriska cirklar som växlar mellan reflekterande eller ogenomskinliga egenskaper och genomskinliga eller ljusa kvaliteter, vilket ger den ett utseende som ett tjuröga.
En speciell typ av zonplatta där de mörka och ljusa ringen bleknar in i varandra kommer att skapa en enda brännpunkt, som har använts med gammastrålar inom området medicinsk avbildningsholografi. Idén undersöks för avbildning av regioner runt spårisotoper som introduceras i kroppen inom nuklearmedicin. När den radioaktiva källan lyser upp en zonplatta, kastar plattan en skugga som kan spelas in på fotografisk film i en mindre storlek än den faktiska källan. Denna bild speglar exakt det interferensmönster som skapas av zonplattan i tre dimensioner, och den fotograferade bilden kan senare belysas med vanligt ljus för att rekonstruera bilden och undersöka strukturen runt isotoperna i detalj.
Röntgenmikroskopi är en av de primära forskningsarenorna för användning av diffraktionsgitteranordningar såsom zonplattor. Detta beror på att traditionella linsmaterial som glas kommer att reflektera röntgenstrålar eller bara svagt diffraktera dem istället för att fokusera dem, på grund av deras lilla våglängdsstorlek, och zonplattor måste konstrueras i en nanometerskala för att uppnå önskad fokuseringseffekt. Typiskt har en röntgenzonplatta en cirkulär diameter på cirka 4 millimeter och zontjocklekar på mellan 50 och 300 nanometer. Sådana zonplattalinser kan fokusera röntgenstrålar ner till en upplösning så fin som 10 nanometer, eller 10 miljarddelar av en meter. Som jämförelse är en typisk vattenmolekyl, eller H2O, ungefär 1 nanometer i diameter. Detta gör det möjligt att studera biologiska material, kristaller och andra strukturer på atomnivå med en fin grad av optisk upplösning.
Att använda zonplattor gjorda av 1 millimeter tjock volfram för att fånga högenergiröntgenstrålar med energinivåer upp till 250,000 250 elektronvolt (1968 keV) i storlek, i rymdbaserade antennsystem har forskats från 2003 till 10. Detta går längre än förmågan hos konventionella linsmaterial, som inte kan fånga fotoner över 2.4 keV. Plattor med två zoner användes i tandem i ett experiment, med en diameter på 144 centimeter innehållande 30 koncentriska zoner, placerade 30 centimeter från varandra i teleskopet. De visade en upplösning på cirka 95 bågsekunder, utan någon arago-fläck i skuggkastningsprocessen för röntgenstrålning. En arago-fläck, eller Poisson-fläck, är en typisk energipunkt som uppträder i skuggcentrum av ett Fresnel-diffraktionsmönster där konstruktiv interferens uppstår mellan energivåglängder. Zonplattereflektorantenner för rymdfarkoster ses som ett tekniskt steg framåt från traditionell parabolantenn, med mycket lägre kostnad och vikt, med högförstärkningsprestandaegenskaper och effektivitet för att fånga upp till XNUMX % av den infallande strålningen.