समांतरित्र

कण समांतरित्र का उदाहरण

संधानक उपकरण है जो कणों या तरंगों के किरण को संकुचित करता है। संकुचित करने का अर्थ या तो गति की दिशाओं को विशिष्ट दिशा में अधिक संरेखित करने का कारण हो सकता है (अर्थात, एकदिशीकृत प्रकाश या समानांतर किरणें बनाना), या किरणपुंज के स्थानिक अनुप्रस्थ परिच्छेद को छोटा करने के लिए ( किरणपुंज परिसीमित उपकरण) का कारण बनना।

इतिहास

अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी हेनरी कैटर अस्थायी समांतरक के आविष्कारक थे, जिसने व्यावहारिक खगोल विज्ञान के लिए अधिक उपयुक्त सेवा प्रदान की। उन्होंने जनवरी 1825 में अपने आविष्कार की सूचना दी। कैटर ने अपनी रिपोर्ट में कार्ल फ्रेडरिक गॉस और फ्रेडरिक बेसेल द्वारा इस क्षेत्र में किए गए पहले के कार्य का उल्लेख किया है।

प्रकाशिक समांतरित्र

Main article: एकदिशीकृत प्रकाश

बल्ब, द्वारक (A), और समतल उत्‍तल लेन्स (L) के साथ प्रकाशिक समांतरित्र का उदाहरण

प्रकाशिकी में, समांतरित्र में घुमावदार दर्पण या लेंस सम्मिलित हो सकते हैं, जिसमें किसी प्रकार का प्रकाश स्रोत और/या उसके केंद्र पर एक छवि हो। इसका उपयोग कम या बिना लंबन के अनंत पर केंद्रित लक्ष्य को दोहराने के लिए किया जा सकता है।

प्रकाश व्यवस्था में, समांतरित्र को सामान्य रूप से ग़ैर-प्रतिबिम्बन प्रकाशिकी के सिद्धांतों का उपयोग करके डिज़ाइन किया जाता है।

अन्य प्रकाशिक उपकरणों को जांचने के लिए प्रकाशिक समांतरित्र का उपयोग किया जा सकता है, यह जांचने के लिए कि क्या सभी तत्वों को प्रकाशिक अक्ष पर संरेखित किया जाता है, ताकि तत्वों को उपयुक्त केंद्र पर निर्धारित करने के लिए, या दो या दो से अधिक उपकरणों जैसे कि दूरबीन या बंदूक की नली और तोपखाना को संरेखित किया जा सके। सर्वेक्षण करने वाले कैमरे को इसके वैश्वासिक चिन्हक को निर्धारित करके सम्‍मिलित किया जा सकता है ताकि वे मुख्य बिंदु को परिभाषित कर सकें, जैसा कि फोटोग्राममिति में होता है।

प्रकाशिक समांतरित्र का उपयोग समांतरित्र दृष्टि में तोपखाना के रूप में भी किया जाता है, जो अनुप्रस्थ तार या इसके केंद्र पर कुछ अन्य रेटिकल (दूरबीन के मुहाने में लगी जाली) के साथ एक साधारण प्रकाशिक समांतरित्र है। दर्शक केवल रेटिकल की छवि देखता है। उन्हें या तो दोनों आँखों को खोलकर और आँख को संधानक दृष्टि से एक आँख खोलकर और सिर को वैकल्पिक रूप से दृष्टि और लक्ष्य को देखने के लिए या एक आँख से आंशिक रूप से समान समय में दृष्टि और लक्ष्य को देखने के लिए उपयोग करना होता है। किरण विभाजक जोड़ने से दर्शकों को परावर्तक दृष्टि बनाने, रेटिकल और दृश्य क्षेत्र को देखने की स्वीकृति मिलती है।

संधानक का उपयोग लेज़र डायोड और कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) काटने वाले लेजर के साथ किया जा सकता है। लंबे समय तक सुसंगतता लंबाई के साथ एक लेजर स्रोत के उपयुक्त समतलीकरण को अपरूपण व्यतिकरणमापीय से सत्यापित किया जा सकता है।

एक्स-रे, गामा किरण, और न्यूट्रॉन समांतरित्र

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

एक्स-रे प्रकाशिकी, गामा किरण प्रकाशिकी, और न्यूट्रॉन विकिरण प्रकाशिकी में, समांतरित्र उपकरण है जो किरणों की प्रवाह को फ़िल्टर करता है ताकि केवल निर्दिष्ट दिशा के समानांतर संचारण करने वालों को स्वीकृति दी जा सके। संधानक का उपयोग एक्स-रे, गामा-किरण, और न्यूट्रॉन प्रतिबिम्ब के लिए किया जाता है क्योंकि लेंस का उपयोग करके इस प्रकार के विकिरण को छवि में ध्यान केंद्रित करना कठिन होता है, जैसा कि प्रकाशिक या लगभग-प्रकाशिक तरंग दैर्ध्य में विद्युत चुम्बकीय विकिरण के साथ नियमित है। समांतरित्र का उपयोग परमाणु ऊर्जा केंद्रों में विकिरण अभिज्ञापक में भी किया जाता है ताकि उन्हें दिशात्मक रूप से संवेदनशील बनाया जा सके।

अनुप्रयोग

सोलेर समांतरित्र किरणों की धारा को फ़िल्टर करता है। शीर्ष: एक समापक के बिना। नीचे: एक समापक के साथ।

दाईं ओर का आंकड़ा दिखाता है कि कैसे न्यूट्रॉन और एक्स-रे मशीनों में सोलेर समांतरित्र का उपयोग किया जाता है। ऊपरी पैनल ऐसी स्थिति दिखाता है जहां समांतरित्र का उपयोग नहीं किया जाता है, जबकि निचला पैनल समांतरित्र को पुरःस्थापित करता है। दोनों पैनलों में विकिरण का स्रोत दाईं ओर है, और छवि पैनलों के बाईं ओर ग्रे प्लेट पर व्यवस्थित की जाती है।

समांतरित्र के बिना, सभी दिशाओं से किरणें व्यवस्थित की जाएंगी; उदाहरण के लिए, किरण जो प्रतिदर्श (आरेख के दाईं ओर) के शीर्ष के माध्यम से पारित हो चुकी है, लेकिन नीचे की दिशा में संचारण करने के लिए होती है, प्लेट के नीचे व्यवस्थित की जा सकती है। परिणामी छवि इतनी अस्पष्ट और अव्यक्त होगी कि वह अनुपयोगी हो जाएगी।

आकृति के निचले पैनल में, समांतरक (नीली पट्टी) जोड़ा गया है। यह सीसे की परत या आने वाले विकिरण के लिए अपारदर्शी अन्य सामग्री हो सकती है जिसमें कई छोटे छिद्र होते हैं या न्यूट्रॉन की स्थिति में यह एक मध्यहित व्यवस्था हो सकती है (जो कई फीट तक लंबा हो सकता है - इंजन-एक्स देखें) जिसमें न्यूट्रॉन अवशोषित सामग्री (जैसे गैडोलिनियम) के बीच वैकल्पिक रूप से न्यूट्रॉन संचारण सामग्री होती है। यह कुछ साधारण हो सकता है उदा- वायु या यदि यांत्रिक शक्ति की आवश्यकता है तो एल्यूमीनियम का उपयोग किया जा सकता है। यदि यह घूर्णन उपसमन्वायोजन का भाग बनता है, तो मध्यहित को घुमावदार किया जा सकता है। यह संधारन के अतिरिक्त ऊर्जा चयन की स्वीकृति देता है - समांतरित्र की वक्रता और इसके घूर्णन में केवल ऊर्जा के लिए ऋजु पथ प्रस्तुत किया जाएगा। केवल वे किरणें जो छिद्रों के लगभग समानांतर संचारण कर रही हैं, वे उनके माध्यम से गुजरेंगी - किसी भी अन्य को प्लेट की सतह या छिद्रों के किनारे से टकराकर अवशोषित किया जाएगा। यह सुनिश्चित करता है कि किरणें प्लेट पर उनके उपयुक्त स्थान पर व्यवस्थित की जाती हैं, जिससे एक स्पष्ट छवि बनती है।

इरिडियम-192 या कोबाल्ट-60 जैसे गामा विकिरण स्रोतों का उपयोग करते हुए औद्योगिक रेडियोग्राफी के लिए, एक संधानक ( किरणपुंज परिसीमित उपकरण) रेडियोग्राफर को विकिरण के जोखिम को नियंत्रित करने की स्वीकृति देता है ताकि दोष के लिए सामग्री का निरीक्षण करने के लिए फिल्म को अभिदशित किया जा सके और एक रेडियोग्राफ़ बनाया जा सके। इस उदाहरण में समांतरित्र सबसे अधिक टंगस्टन से बना होता है, और इसमें कितने आधे मूल्य की परतें होती हैं, अर्थात, यह कितनी बार अवांछनीय विकिरण को आधे से कम कर देता है, इसके अनुसार मूल्यांकन किया जाता है। उदाहरण के लिए, 13 मिमी (0.52 इंच) मोटी 4 अर्धमान परत टंगस्टन समांतरित्र के किनारों पर सबसे पतली दीवारें उनके माध्यम से गुजरने वाले विकिरण की तीव्रता को 88.5%तक कम करेगी। इन समांतरित्र का आकार उत्सर्जित विकिरण को प्रतिदर्श और एक्स-रे फिल्म की ओर स्वतंत्र रूप से संचारण करने की स्वीकृति देता है, जबकि अधिकांश विकिरण को अवरुद्ध करता है जो श्रमिकों की तरफ अवांछनीय दिशाओं में उत्सर्जित होता है।

सीमाएँ

न्यूट्रॉन प्रवाह, वाशिंगटन साइक्लोट्रोन विश्वविद्यालय के लिए समांतरित्र

यद्यपि समांतरित्र प्रकाशिक वियोजन में अभिवृद्धि करते हैं, वे आने वाले विकिरण को अवरुद्ध करके तीव्रता (भौतिकी) को भी कम करते हैं, जो सुदूर संवेदन उपकरणों के लिए अवांछनीय है जिन्हें उच्च संवेदनशीलता की आवश्यकता होती है। इस कारण से, मंगल लम्बी यात्रा पर गामा किरण स्पेक्ट्रममीटर गैर- एकदिशीकृत उपकरण है। अधिकांश सीसा संधानक 1% से कम घटना फोटॉन के माध्यम से जाने दिया। संधानक को इलेक्ट्रॉनिक विश्लेषण से परिवर्तित करने का प्रयास किया गया है।

विकिरण चिकित्सा में

विकिरण चिकित्सा उपचार के लिए उपयोग किए जाने वाले रैखिक त्वरक में समांतरित्र (किरणपुंज सीमित उपकरण) का उपयोग किया जाता है। वे मशीन से निकलने वाले विकिरण के किरणपुंज को आकार देने में सहायता करते हैं और किरणपुंज के अधिकतम क्षेत्र आकार को सीमित कर सकते हैं।

रेखीय त्वरक के उपचार शीर्ष में प्राथमिक और द्वितीयक दोनों संधानक होते हैं। इलेक्ट्रॉन किरणपुंज के एक लंबवत अभिविन्यास तक पहुंचने के बाद प्राथमिक समांतरक स्थित है। फोटॉन का उपयोग करते समय, इसे किरणपुंज के एक्स-रे प्रयोजन से गुजरने के बाद रखा जाता है। द्वितीयक समांतरित्र या तो समतल फिल्टर (फोटॉन उपचार के लिए) या प्रकीर्णन पर्णिका (इलेक्ट्रॉन उपचार के लिए) के बाद परिनियोजित किया जाता है। द्वितीयक समांतरित्र में दो मुख होते हैं जिन्हें उपचार क्षेत्र के आकार को बढ़ाने या कम करने के लिए स्थानांतरित किया जा सकता है।

विकिरण-चिकित्सा में उपचार के क्षेत्रों को स्थानीय बनाने के लिए किरणपुंज को आकार देने के लिए बहुस्तरीय समांतरित्र (एमएलसी) से जुड़े नए प्रणाली का उपयोग किया जाता है। बहुस्तरीय समांतरित्र में लगभग 50-120 भारी, धातु संधानक प्लेटें जो वांछित क्षेत्र आकार बनाने के लिए स्थिति में स्खलन करते हैं।

स्थानिक विभेदन की गणना

छिद्रों की लंबाई के साथ समानांतर छिद्र संधानक के स्थानिक विभेदन को खोजने के लिए $l$, छिद्र व्यास $D$ और प्रतिबिम्बित वस्तु की दूरी $s$, निम्नलिखित सूत्र का उपयोग किया जा सकता है

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

जहां प्रभावी लंबाई को परिभाषित किया गया है

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

जहां $\mu$ उस सामग्री का रैखिक क्षीणन गुणांक है जिससे संधानक बनाया जाता है।

यह भी देखें

• स्वत: संपार्श्विक
• स्वत: समांतरक
• संपार्श्विक प्रकाश
• गैर-प्रतिबिंबन प्रकाशिकी
• अति-सूक्ष्म प्रकाश व्यवस्था