समांतरित्र

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एक कण कोलिमेटर का उदाहरण

एक कोलिमेटर एक ऐसा उपकरण है जो कणों या तरंगों की एक किरण को संकुचित करता है।संकीर्ण करने के लिए या तो गति की दिशाओं को एक विशिष्ट दिशा में अधिक संरेखित होने का कारण बन सकता है (यानी, कोलाइमेटेड प्रकाश या समानांतर (ज्यामिति) किरणें बनाएं), या बीम के स्थानिक क्रॉस सेक्शन (ज्यामिति) को छोटा होने का कारण बनें (बीम सीमित डिवाइस)।

इतिहास

अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी हेनरी कैटर अस्थायी कोलाइटर के आविष्कारक थे, जिसने व्यावहारिक खगोल विज्ञान के लिए एक महान सेवा प्रदान की।उन्होंने जनवरी 1825 में अपने आविष्कार के बारे में बताया। अपनी रिपोर्ट में, कैटर ने कार्ल फ्रेडरिक गॉस और फ्रेडरिक बेसेल द्वारा इस क्षेत्र में पिछले काम का उल्लेख किया।

ऑप्टिकल कोलिमेटर

Main article: Collimated light

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एक बल्ब, एक एपर्चर (ए), और एक प्लानो-उत्तल लेंस (एल) के साथ एक ऑप्टिकल कोलिमेटर का एक उदाहरण

ऑप्टिक्स में, एक कोलिमेटर में एक घुमावदार दर्पण या [[लेंस ([[प्रकाशिकी]])]] शामिल हो सकते हैं, जिसमें कुछ प्रकार के प्रकाश स्रोत और/या इसके ध्यान (प्रकाशिकी) पर एक छवि होती है।इसका उपयोग अनंतता पर केंद्रित एक लक्ष्य को कम या बिना किसी लंबन के साथ दोहराने के लिए किया जा सकता है।

प्रकाश व्यवस्था में, कोलिमेटर्स को आमतौर पर अस्त -व्यस्त प्रकाशिकी के सिद्धांतों का उपयोग करके डिज़ाइन किया जाता है। अन्य ऑप्टिकल उपकरणों को जांचने के लिए ऑप्टिकल कोलिमेटर का उपयोग किया जा सकता है, यह जांचने के लिए कि क्या सभी तत्वों को ऑप्टिकल अक्ष पर संरेखित किया जाता है, तत्वों को उचित फोकस पर सेट करने के लिए, या दो या अधिक उपकरणों जैसे दूरबीन या बंदूक बैरल और दृष्टि (डिवाइस) को संरेखित करने के लिए। एक सर्वेक्षण कैमरा को उसके फिद्यूशियरी मार्कर को सेट करके टकराया जा सकता है ताकि वे photogrammetry के रूप में प्रमुख बिंदु को परिभाषित करें।

ऑप्टिकल कोलिमेटर्स का उपयोग कोलिमेटर दृष्टि में बंदूक स्थलों के रूप में भी किया जाता है, जो एक साधारण ऑप्टिकल कोलाइमेटर है जिसमें एक क्रॉस हेयर या कुछ अन्य लजीला व्यक्ति है।दर्शक केवल रेटिकल की एक छवि देखता है।उन्हें इसका उपयोग या तो दोनों आंखों के साथ खुली और एक आंख को कोलाइमेटर दृष्टि में देखने के लिए करना होगा, एक आंख खुली और सिर को वैकल्पिक रूप से दृष्टि और लक्ष्य को देखने के लिए, या एक आंख के साथ आंशिक रूप से दृष्टि और लक्ष्य को उसी पर देखने के लिएसमय। एक किरण विभाजक जोड़ने से दर्शक को रेटिकल और देखने के क्षेत्र को देखने की अनुमति मिलती है, जिससे एक परावर्तक दृष्टि बन जाती है।

Collimators का उपयोग लेज़र डायोड और कार्बन डाइऑक्साइड लेजर के साथ किया जा सकता है | CO।₂ लेज़रों को काटना।लंबे समय तक पर्याप्त सुसंगतता लंबाई के साथ एक लेजर स्रोत के उचित संक्रांति को एक कतरनी इंटरफेरोमीटर के साथ सत्यापित किया जा सकता है।

एक्स-रे, गामा रे, और न्यूट्रॉन कोलिमेटर

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कोलिमेटर्स एक परमाणु परीक्षण से गामा किरणों और न्यूट्रॉन को रिकॉर्ड करते थे।

एक्स-रे ऑप्टिक्स, गामा रे ऑप्टिक्स, और न्यूट्रॉन विकिरण प्रकाशिकी में, एक कोलिमेटर एक उपकरण है जो किरणों की एक धारा को फ़िल्टर करता है ताकि केवल एक निर्दिष्ट दिशा के समानांतर यात्रा करने वालों को अनुमति दी जाए।Collimators का उपयोग एक्स-रे, गामा-रे, और न्यूट्रॉन इमेजिंग के लिए किया जाता है क्योंकि लेंस का उपयोग करके इस प्रकार के विकिरण को एक छवि में ध्यान केंद्रित करना मुश्किल है, जैसा कि ऑप्टिकल या निकट-ऑप्टिकल वेवलेंथ में विद्युत चुम्बकीय विकिरण के साथ नियमित है।कोलाइमेटर्स का उपयोग परमाणु ऊर्जा स्टेशनों में विकिरण डिटेक्टरों में भी किया जाता है ताकि उन्हें प्रत्यक्ष रूप से संवेदनशील बनाया जा सके।

अनुप्रयोग

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कैसे एक Söller Collimator किरणों की एक धारा को फ़िल्टर करता है।शीर्ष: एक कोलिमेटर के बिना।निचला: एक कोलिमेटर के साथ।

दाईं ओर का आंकड़ा दिखाता है कि कैसे न्यूट्रॉन और एक्स-रे मशीनों में एक Söller Collimator का उपयोग किया जाता है।ऊपरी पैनल एक ऐसी स्थिति दिखाता है जहां एक कोलीमेटर का उपयोग नहीं किया जाता है, जबकि निचला पैनल एक कोलाइमेटर का परिचय देता है।दोनों पैनलों में विकिरण का स्रोत दाईं ओर है, और छवि पैनलों के बाईं ओर ग्रे प्लेट पर दर्ज की जाती है।

एक कोलिमेटर के बिना, सभी दिशाओं से किरणें दर्ज की जाएंगी;उदाहरण के लिए, एक किरण जो नमूना (आरेख के दाईं ओर) के शीर्ष से गुजर चुकी है, लेकिन नीचे की ओर यात्रा करने के लिए होती है, प्लेट के नीचे दर्ज की जा सकती है।परिणामी छवि इतनी धुंधली और अप्रत्यक्ष होगी कि बेकार हो।

आकृति के निचले पैनल में, एक कोलिमेटर को जोड़ा गया है (नीली सलाखों)।यह आने वाले विकिरण के लिए सीसा या अन्य सामग्री अपारदर्शी की एक शीट हो सकती है, इसके माध्यम से ऊब चुके कई छोटे छेदों के साथ या न्यूट्रॉन के मामले में यह एक सैंडविच व्यवस्था हो सकती है (जो कि कई फीट लंबी हो सकती है - एंगिन -एक्स देखें)न्यूट्रॉन ट्रांसमिटिंग सामग्री के साथ न्यूट्रॉन अवशोषित सामग्री (जैसे गैडोलीनियम) के बीच बारी -बारी से कई परतें।यह कुछ सरल हो सकता है उदा।वायु।या अगर यांत्रिक शक्ति की आवश्यकता है तो एल्यूमीनियम का उपयोग किया जा सकता है।यदि यह एक घूर्णन विधानसभा का हिस्सा है, तो सैंडविच घुमावदार हो सकता है।यह कोलाइमेशन के अलावा ऊर्जा चयन की अनुमति देता है - कोलाइमेटर की वक्रता और इसके रोटेशन में केवल एक ऊर्जा के लिए एक सीधा रास्ता पेश किया जाएगा।केवल किरणें जो छेद के लगभग समानांतर यात्रा कर रही हैं, वे उनके माध्यम से गुजरेंगी - किसी भी अन्य को प्लेट की सतह या एक छेद के किनारे से टकराकर अवशोषित किया जाएगा।यह सुनिश्चित करता है कि किरणें प्लेट पर उनके उचित स्थान पर दर्ज की जाती हैं, एक स्पष्ट छवि का उत्पादन करती हैं।

गामा विकिरण स्रोतों जैसे कि इरिडियम के आइसोटोप्स का उपयोग करके औद्योगिक रेडियोग्राफी के लिए। इरिडियम -192 या कोबाल्ट -60, एक कोलिमेटर (बीम लिमिटिंग डिवाइस) रेडियोग्राफर को एक फिल्म को उजागर करने और रेडियोग्राफ़ बनाने के लिए विकिरण के संपर्क को नियंत्रित करने की अनुमति देता है, सामग्री का निरीक्षण करने के लिए सामग्री का निरीक्षण करने के लिए सामग्री का निरीक्षण करता है।दोष के।इस उदाहरण में एक कोलिमेटर सबसे अधिक टंगस्टन से बना होता है, और इसके अनुसार रेट किया जाता है कि इसमें कितनी आधी मूल्य परतें होती हैं, अर्थात, कितनी बार यह अवांछनीय विकिरण को आधे से कम करता है।उदाहरण के लिए, 4 एचवीएल टंगस्टन कोलाइमेटर के किनारों पर सबसे पतली दीवारें 13 mm (0.52 in) मोटी उनके माध्यम से गुजरने वाले विकिरण की तीव्रता को 88.5%तक कम करेगी।इन कोलिमेटर्स का आकार उत्सर्जित विकिरण को नमूना और एक्स-रे फिल्म की ओर स्वतंत्र रूप से यात्रा करने की अनुमति देता है, जबकि अधिकांश विकिरण को अवरुद्ध करता है जो कि अवांछनीय दिशाओं में उत्सर्जित होता है जैसे कि श्रमिकों की ओर।

सीमाएँ

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एक न्यूट्रॉन स्ट्रीम, वाशिंगटन साइक्लोट्रोन विश्वविद्यालय के लिए कोलिमेटर

यद्यपि कोलिमेटर ऑप्टिकल संकल्प में सुधार करते हैं, वे आने वाले विकिरण को अवरुद्ध करके तीव्रता (भौतिकी) को भी कम करते हैं, जो रिमोट सेंसिंग उपकरणों के लिए अवांछनीय है जिन्हें उच्च संवेदनशीलता की आवश्यकता होती है।इस कारण से, मंगल ओडिसी पर गामा रे स्पेक्ट्रोमीटर एक गैर-कोलिमेटेड इंस्ट्रूमेंट है।अधिकांश लीड कोलिमेटर्स ने 1% से कम घटना फोटॉन के माध्यम से जाने दिया।इलेक्ट्रॉनिक विश्लेषण के साथ Collimators को बदलने का प्रयास किया गया है।

विकिरण चिकित्सा में

रेडियोथेरेपी उपचार के लिए उपयोग किए जाने वाले रैखिक त्वरक में कोलिमेटर्स (बीम सीमित उपकरण) का उपयोग किया जाता है।वे मशीन से उभरने वाले विकिरण की किरण को आकार देने में मदद करते हैं और बीम के अधिकतम क्षेत्र के आकार को सीमित कर सकते हैं।

एक रैखिक त्वरक के उपचार प्रमुख में एक प्राथमिक और माध्यमिक कोलाइमेटर दोनों होते हैं।इलेक्ट्रॉन बीम के एक ऊर्ध्वाधर अभिविन्यास तक पहुंचने के बाद प्राथमिक कोलिमेटर तैनात किया जाता है।फोटॉन का उपयोग करते समय, इसे बीम के बाद एक्स-रे लक्ष्य से गुजरने के बाद रखा जाता है।द्वितीयक कोलिमेटर या तो एक चपटा फिल्टर (फोटॉन थेरेपी के लिए) या एक बिखरने वाले पन्नी (इलेक्ट्रॉन थेरेपी के लिए) के बाद तैनात किया जाता है।द्वितीयक कोलिमेटर में दो जबड़े होते हैं जिन्हें या तो बढ़ाया जा सकता है या उपचार क्षेत्र के आकार को कम किया जा सकता है।

रेडियोथेरेपी में उपचार के क्षेत्रों को स्थानीय बनाने के लिए एक बीम को आकार देने के लिए बहुस्तरीय कोलिमेटर्स (एमएलसी) से जुड़े नए सिस्टम का उपयोग किया जाता है।MLCs में भारी, धातु के कोलाइमेटर प्लेटों के लगभग 50-120 पत्ते होते हैं जो वांछित क्षेत्र के आकार को बनाने के लिए जगह में स्लाइड करते हैं।

स्थानिक संकल्प की गणना

छेद की लंबाई के साथ एक समानांतर छेद कोलाइमेटर के स्थानिक संकल्प को खोजने के लिए, $l$, एक छेद व्यास $D$ और imaged वस्तु के लिए दूरी $s$, निम्न सूत्र का उपयोग किया जा सकता है

$$R_{\text{collimator}}=D+{\frac {Ds}{l_{\text{effective}}}}$$

जहां प्रभावी लंबाई को परिभाषित किया गया है

$$l_{\text{effective}}=l-{\frac {2}{\mu }}$$

कहाँ $\mu$ उस सामग्री का रैखिक क्षीणन गुणांक है जिसमें से कोलिमेटर बनाया जाता है।

यह भी देखें

• शवण
• स्वत:
• टकराया हुआ प्रकाश
• नॉनिमेजिंग ऑप्टिक्स
• लाइटिंग में चेहरे की विकृति