Kolimator - Polski Serwis Naukowy

Rys.1. Prosty kolimator optyczny

Rys. 2. Pojedynczy kolimator promieniowania jądrowego

Kolimator – przyrząd przetwarzający padające światło lub strumień cząstek w równoległą wiązkę (skolimowaną) lub w wiązkę o określonej zbieżności. Padający strumień może być rozbieżny, zbieżny lub może nie mieć ustalonej zbieżności. Kolimator jest zwykle częścią składową większych przyrządów.

Ognisko – płonący stos, najczęściej z drewna lub innej substancji łatwopalnej. Dawniej używane do ogrzewania i gotowania, obecnie pełni rolę miejsca spotkań towarzyskich, służy także do spalania odpadów roślinnych na działkach i przydomowych ogródkach, np. gałęzi, liści.

Medycyna nuklearna – gałąź medycyny zajmująca się leczeniem i diagnozowaniem chorób przy użyciu izotopów promieniotwórczych, zajmuje się głównie fizjologią ciała, organów, i chorób. Metody medycyny nuklearnej wykorzystywane są między innymi w onkologii, w leczeniu niektórych typów nowotworów oraz jako zabiegi paliatywne, mające na celu zmniejszenie dolegliwości bólowych, związanych z występowaniem rozsianego procesu nowotworowego (np. przerzuty do kości). Stosowane są również w celu lokalizacji zmian, niewidocznych przy użyciu innych środków. Medycyna nuklearna stosowana jest również jako narzędzie w diagnostyce i leczeniu chorób, np.endokrynologicznych (głównie chorób tarczycy). Zastosowanie tej techniki umożliwia zróżnicowanie między "zimnymi" i "ciepłymi" guzami.

W optyce

Podstawowym elementem kolimatora optycznego jest soczewka wypukła lub zwierciadło wklęsłe. Najprostszy kolimator składa się z soczewki i przesłony umieszczonej w jednym z jej ognisk (Rys. 1). Światło dobiegające z ogniska po przejściu przez soczewkę tworzy wiązkę równoległą.

Cząstka – bardzo mała ilość (pyłek, okruch) lub stosunkowo niewielka część większej całości (Galaktyka jest cząstką kosmosu). W naukach przyrodniczych (fizyka, chemia) cząstka oznacza mały fragment materii (np. cząstka kurzu), który ma zwarty kształt, w odróżnieniu od nici czy włókna.

Kolimacja – przetwarzanie rozbieżnych wiązek promieniowania na wiązki równoległe, w celu uzyskania światła skolimowanego. W optyce kolimacji dokonuje się za pomocą specjalnego przyrządu optycznego, zwanego kolimatorem. Kolimator stanowi zwykle część składową innego przyrządu optycznego (np. spektrografu lub spektrometru). Składa się z dwóch zasadniczych części: soczewki skupiającej (lub zwierciadła parabolicznego) oraz punktowego źródła światła (jest nim zazwyczaj szczelina oświetlona z zewnątrz odpowiednim światłem) umieszczonego w ognisku soczewki lub zwierciadła.

Kolimatory stosowane są jako elementy wielu układów optycznych, np. oświetlaczy mikroskopowych. Jednym z zastosowań kolimatora w optyce jest symulator celu w nieskończoności (lub bardzo dużej odległości). Układ ten pozwala na celowanie w określony punkt pozbawione błędu paralaksy. Jest to funkcja kolimatora używana między innymi do dokładnego określania błędów w instrumentach geodezyjnych.

Mikroskop (gr. μικρός mikros - "mały" i σκοπέω skopeo - "patrzę, obserwuję") – urządzenie służące do obserwacji małych obiektów, zwykle niewidocznych gołym okiem. Mikroskop pozwala spojrzeć w głąb mikroświata.

Soczewka - proste urządzenie optyczne składające się z jednego lub kilku sklejonych razem bloków przezroczystego materiału (zwykle szkła, ale też różnych tworzyw sztucznych, żeli, minerałów, a nawet parafiny ).

W fizyce jądrowej

Rys.3. Kolimator wielolistkowy.

Kolimacja wiązki promieniowania jądrowego polega na stosowaniu przesłon mających na celu wydzielenie wiązki promieniowania o określonym kierunku (Rys. 2). Promieniowanie o kierunku innym od wybranego jest pochłaniane w kolimatorze.

Celownik kolimatorowy – rodzaj celownika wykorzystującego zjawisko kolimacji, czyli uzyskiwania wiązki światła o niskiej rozbieżności. Pierwszy taki celownik opracował w latach 60. XX w. szwedzki wynalazca N. Ruder. Był to celownik określany obecnie jako nieprzeźroczysty celownik kolimatorowy.

Kolimator promieniowania może mieć postać pojedynczego kanału lub wielu równoległych kanalików. Kolimacja może być również wielostopniowa (najczęściej dwustopniowa). Polega ona na tym, że za pierwszą przesłoną umieszczona jest następna, ewentualne kolejne dalsze. Wiązka promieniowania nie musi być zawsze równoległa. Budowane są również kolimatory wytwarzające wiązkę rozbieżną (wachlarzowe, szpilkowe) lub zbieżną (stożkowe).

Odpowiednie skolimowanie wiązki jest istotne zarówno dla celów badawczych, jak i z powodu bezpieczeństwa. Kolimator ten stanowi niezbędny element aparatury stosowanej w medycynie nuklearnej. W radioterapii, w celu uzyskania kształtu wiązki dostosowanego do kształtu obszaru, który ma być naświetlany, stosuje się kolimator wielolistkowy. Jego działanie polega na możliwości niezależnego przesuwania cienkich płytek (listków) pochłaniających promieniowanie (Rys. 3). Płytki wykonane są z materiału o dużej liczbie atomowej, zwykle wolframu.

Stopień kolimacji wiązki

Kolimacja nigdy nie jest doskonała. Miarą stopnia kolimacji jest kąt rozbieżności wiązki. Mierzy się ją w miliradianach (mrad), jeżeli wiązka jest symetryczna. Jeżeli ma miejsce asymetria wiązki wówczas stopień kolimacji podawany jest w mrad×mrad w dwóch prostopadłych kierunkach.

Zobacz też

celownik kolimatorowy

kolimacja