Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Matrices ópticas microestructuradas

Los conjuntos ópticos microestructurados (MOA) son instrumentos para enfocar rayos X. Los MOA utilizan la reflexión externa total con incidencia rasante desde una matriz de pequ...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

Los conjuntos ópticos microestructurados (MOA) son instrumentos para enfocar rayos X. Los MOA utilizan la reflexión externa total con incidencia rasante desde una matriz de pequeños canales para concentrar los rayos X en un punto focal común . Este método de enfoque implica que los MOA presentan 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 óptica de enfoque basados ​​en MOA cuentan con dos componentes de matriz consecutivos para reducir la aberración comática .

Propiedades

Figura 1 - MOA con segundo componente comprimido

Los MOA son acromáticos (lo que significa que sus propiedades focales no cambian para radiaciones de diferentes longitudes de onda), ya que utilizan reflexión de incidencia rasante. Esto implica 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 modificar propiedades focales como la distancia focal . La distancia focal se puede calcular para el sistema de la figura 1 utilizando la geometría mostrada en la figura 2, donde se observa que cambiar la separación entre los componentes ( d + D en la figura) o el radio de curvatura ( R ) tendrá un gran efecto en la distancia focal.

Figura 2 - Geometría del MOA en la configuración mostrada en la figura 1.

Los MOA se han utilizado en las configuraciones mostradas en las figuras 1 y 3, donde se puede ajustar uno o ambos componentes. Esto tiene efectos variables en las propiedades focales; en general, se ha observado que se obtienen tamaños de punto focal más pequeños cuando se utilizan MOA como se muestra en la figura 1, ajustando únicamente el segundo componente.

Figura 3 - MOA con ambos componentes comprimidos

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

Figura 4 - Geometría del MOA en la configuración mostrada en la figura 2.

Fabricación

Las matrices ópticas microestructuradas actuales están compuestas de silicio y se crean mediante el proceso Bosch, [ 1 ] un ejemplo de grabado iónico reactivo profundo que no debe confundirse con el proceso Haber-Bosch . En el proceso Bosch, los canales se graban en el silicio mediante 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 de los canales.

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 . [ 2 ]

Para dirigirse a una célula específica , el tamaño del punto focal del sistema debe ser de aproximadamente 10 micrómetros, mientras que para dirigirse a áreas específicas de una célula, como el citoplasma o el núcleo celular, no debe ser mayor que unos pocos micrómetros. Actualmente, se cree que solo los MOA con la configuración mostrada en la figura 1 pueden lograr esto. [ 3 ]

Los MOA constituyen una buena alternativa a las placas de zona en el uso de microsonda debido a sus propiedades focales ajustables (lo que facilita la alineación celular) y a su capacidad para enfocar la radiación cromática en un único punto. Esto resulta especialmente útil si se tiene en cuenta que se pueden observar diferentes efectos utilizando radiación de distintas longitudes de onda. [ 4 ]

Referencias

  1. ↑ Kiihamäki, J.; Franssila, S. (1999). "Efectos de la forma del patrón y artefactos en el grabado profundo de silicio". Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films . 17 (4). American Vacuum Society: 2280– 2285. doi : 10.1116/1.581761 . ISSN 0734-2101 . 
  2. ↑ Little, MP; Filipe, JAN; Prise, KM; Folkard, M.; Belyakov, OV (2005). "Un modelo para los efectos de espectador inducidos por radiación, con consideración de la posición espacial y los efectos del recambio celular". Journal of Theoretical Biology . 232 (3). Elsevier BV: 329– 338. doi : 10.1016/j.jtbi.2004.08.016 . ISSN 0022-5193 . PMID 15572058 .  
  3. ↑ Michette, AG; Pfauntsch, SJ; Powell, AK ; Graf, T.; Losinski, D.; et al. (2003). "Avances con el microscopio de rayos X de barrido del laboratorio del King's College". Journal de Physique IV (Actas) . 104. EDP Sciences: 123–126 . doi : 10.1051/jp4:200300043 . ISSN 1155-4339 .  
  4. ↑ Raju, MR; Carpenter, SG; Chmielewski, JJ; Schillaci, ME; Wilder, ME; et al. (1987). "Radiobiología de los rayos X ultrasuaves: I. Células de hámster cultivadas (V79)". Radiation Research . 110 (3). JSTOR: 396– 412. doi : 10.2307/3577007 . ISSN 0033-7587 . JSTOR 3577007 . PMID 3588845 .    

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