시준기

이 글은 검증을 위해 인용구가 추가로 필요하다. 신뢰할 수 있는 출처에 인용문을 추가하여 이 기사를 개선할 수 있도록 도와주십시오. 공급되지 않은 재료는 도전하여 제거할 수 있다. 출처 찾기: "Colimator" – 뉴스 · 신문 · 책 · 학자 · JSTOR (2010년 6월) (이 템플릿 메시지를 제거하는 방법과 시기 알아보기)

시준기는 입자나 파도의 빔을 좁히는 장치다. 폭이 좁다는 것은 움직임의 방향이 특정 방향으로 더 정렬되게 하거나(즉, 시준된 빛이나 평행선을 만들거나), 빔의 공간적 단면(빔 제한 장치)이 작아지게 하는 것을 의미할 수 있다.

역사

영국의 물리학자 헨리 카터는 실용 천문학에 큰 공헌을 한 부유 콜리메이터의 발명가였다. 그는 1825년 1월에 자신의 발명에 대해 보고했다.^[1] 카터는 보고서에서 칼 프리드리히 가우스와 프리드리히 베셀의 이 지역에서의 이전 작품들을 언급했다.

광학 콜리메이터

광학에서 콜리메이터는 어떤 유형의 광원 및/또는 초점에 있는 이미지를 가진 곡선 미러 또는 렌즈로 구성될 수 있다. 이것은 시차축이 거의 또는 전혀 없이 무한에 초점을 맞춘 표적을 복제하는 데 사용될 수 있다.

조명에서 콜리메이터는 일반적으로 비이미징 광학 원리를 사용하여 설계된다.^[2]

광학 콜리메이터는 다른 광학 장치를 교정하거나,^[3] 모든 원소가 광학 축에 정렬되어 있는지 확인하거나, 원소를 적절한 초점에 맞춰 설정하거나, 쌍안경이나 총통, 조준경 같은 두 개 이상의 장치를 정렬하는 데 사용할 수 있다.^[4] 측량 카메라는 사진 측정에서와 같이 주점을 정의하도록 신뢰 표지를 설정하여 시준할 수 있다.

광학 콜리메이터는 또한 시준기 시야에서 총구경으로도 사용되는데, 이것은 십자모양이나 다른 망막을 초점에 두고 있는 단순한 광학 콜리메이터다. 시청자는 망막의 이미지만 볼 수 있다. 양쪽 눈을 뜨고 한쪽 눈을 시준기 시야를 들여다보거나, 한쪽 눈을 뜨고 고개를 움직여 시선과 대상을 번갈아 보거나, 한쪽 눈을 가지고 시력과 표적을 동시에 부분적으로 볼 수 있도록 해야 한다.^{[5][clarification needed]} 빔 스플리터를 추가하면 보는 사람이 망막과 시야를 볼 수 있어 반사경을 볼 수 있다.

시준기는 레이저 다이오드 및 CO₂ 커팅 레이저와 함께 사용할 수 있다. 충분히 긴 일관성을 가진 레이저 선원의 적절한 콜리메이션은 피복 간섭계를 사용하여 검증할 수 있다.

X선, 감마선, 중성자 콜리메이터

X선 광학, 감마선 광학, 중성자 광학에서 콜리메이터는 특정 방향에 평행으로 이동하는 사람만이 통과할 수 있도록 광선을 여과하는 장치다. 콜리메이터는 광학파장이나 근광파장에서의 전자기 복사처럼 렌즈를 이용하여 이러한 유형의 방사선을 영상에 집중시키는 것이 어렵기 때문에 X선, 감마선, 중성자 영상촬영에 사용된다. 콜리메이터는 원자력 발전소의 방사선 검출기에도 사용되어 방향에 민감하게 만든다.

적용들

오른쪽 그림은 중성자와 X선 기계에 숄러 콜리메이터가 어떻게 사용되는지를 보여준다. 상단 패널은 콜리메이터를 사용하지 않는 상황을, 하단 패널은 콜리메이터를 도입한다. 두 패널에서 방사선의 출처는 오른쪽에 있으며, 이미지는 패널 왼쪽의 회색 플레이트에 기록된다.

시준기가 없으면 모든 방향의 광선이 기록된다. 예를 들어, 시료 상단(도표 오른쪽)을 통과했지만 우연히 아래 방향으로 이동하는 광선은 플레이트 하단에 기록될 수 있다. 결과적인 이미지는 너무 흐릿하고 불명확해서 쓸모없게 될 것이다.

그림의 하단 패널에는 콜리메이터(파란색 막대)가 추가되었다. 이것은 유입되는 방사선에 불투명하게 된 리드 시트 또는 기타 물질일 수 있으며, 많은 작은 구멍이 뚫리거나 중성자의 경우 중성자 흡수 물질(예: 가돌리늄)과 중성자 전달 물질(예: 가돌리늄)을 교대하는 많은 층을 가진 샌드위치 배열(최대 몇 피트 길이(ENGIN-X 참조)이 될 수 있다. 이는 공기 등 간단한 것일 수 있으며, 기계적 강도가 필요한 경우 알루미늄을 사용할 수 있다. 이것이 회전 어셈블리의 일부를 구성하는 경우, 샌드위치는 구부러질 수 있다. 이것은 콜리메이션 외에 에너지 선택을 허용한다 - 콜리메이터의 곡률과 그 회전이 중성자의 한 에너지에만 직선 경로를 제공할 것이다. 구멍에 거의 평행하게 이동하는 광선만이 구멍들을 통과할 것이다. 다른 광선들은 판 표면이나 구멍의 측면에 부딪혀 흡수될 것이다. 이를 통해 광선이 플레이트의 적절한 위치에 기록되어 선명한 이미지를 연출할 수 있다.

이리듐-192 또는 코발트-60과 같은 감마선원을 이용한 산업용 방사선 촬영의 경우, 방사선사가 방사선 노출을 제어하여 필름을 노출시키고 방사선 사진을 만들 수 있으며, 재료의 결함을 검사할 수 있다. 이 경우 콜리메이터는 가장 일반적으로 텅스텐으로 만들어지며, 반값 레이어(반값 레이어), 즉 바람직하지 않은 방사선을 절반으로 줄이는 횟수에 따라 등급이 매겨진다. 예를 들어 두께가 13mm(0.52인치)인 4 HVL 텅스텐 시준기의 측면에 있는 가장 얇은 벽은 이를 통과하는 방사선 강도를 88.5% 감소시킨다. 이들 시준기의 형상은 방사선이 시료와 X선 필름 쪽으로 자유롭게 이동할 수 있게 하는 동시에 작업자 등 바람직하지 않은 방향으로 방출되는 방사선의 대부분을 차단한다.

제한 사항

콜리메이터는 분해능을 향상시키지만 들어오는 방사선을 차단해 강도를 낮추기도 하는데, 높은 감도를 요구하는 원격 감지 기기에는 바람직하지 않다. 이 때문에 화성 오디세이의 감마선 분광기는 비시준 계기다. 대부분의 납 콜리메이터는 1% 미만의 입사 광자를 통과시킨다. 콜리메이터를 전자적 분석으로 대체하려는 시도가 있었다.^{[citation needed]}

방사선 치료에서

콜리메이터(빔 제한 장치)는 방사선 치료에 사용되는 선형 가속기에 사용된다. 그들은 기계에서 나오는 방사선의 빔을 형성하는데 도움을 주고 빔의 최대 필드 크기를 제한할 수 있다.

선형 가속기의 처리 헤드는 1차 및 2차 시준기로 구성된다. 일차 콜리메이터는 전자 빔이 수직 방향에 도달한 후에 위치한다. 광자를 사용할 때는 빔이 X선 표적을 통과한 후에 광자를 배치한다. 2차 시준기는 평탄화 필터(광자 치료용) 또는 산란 호일(전자 치료용) 뒤에 위치한다. 보조 콜리메이터는 시술장 크기를 확대하거나 최소화하기 위해 이동할 수 있는 두 개의 턱으로 구성된다.

다엽 콜리메이터(MLC)를 포함하는 새로운 시스템은 방사선 치료에서 치료 영역의 위치를 파악하기 위해 빔을 추가로 형성하는 데 사용된다. MLC는 약 50–120 잎의 무거운 금속 콜리메이터 판으로 구성되며, 이 판은 원하는 필드 모양을 형성하기 위해 제자리에 미끄러져 들어간다.

공간 분해능 계산

구멍 길이, $l{\displaystyle }$ ${\displaystyle l$ 구멍 $직경{\displaystyle }$ D ${\displaystyle D}$ 및 이미징$$ 객체 $s{\displaystyle }$ ${\displaystyle s}$까지의 거리를 갖는 병렬 구멍 콜리메이터의 공간 분해능을 찾으려면 다음 공식을 사용할 수 있다$.$

유효 길이가 다음과 같이 정의되는 경우 여기서 $\mu {\displaystyle }$ ${\displaystyle \mu }$은 시준기가 만들어지는 소재의 선형 감쇠 계수다.

참고 항목

• 자기공명화
• 오토콜리메이터
• 시준광
• 비이미징 광학
• 조명에서의 스누트

참조