Τι είναι η δέσμη ανεμιστήρων;

Η δέσμη ανεμιστήρα περιγράφει ένα μοτίβο ύλης ή ενέργειας που εκπέμπεται από έναν πομπό, ιδιαίτερα έναν πομπό ραδιοκυμάτων. Το σχήμα της δέσμης από διάφορα ιατρικά όργανα απεικόνισης μπορεί να καθορίσει τη διαύγεια και την ανάλυση των εικόνων. Οι δέσμες ανεμιστήρων, που εφαρμόζονται στη ραδιοαστρονομία, είναι πιο αποτελεσματικές από τις σφιχτές δέσμες μολυβιού στη σάρωση του βαθέως χώρου για ραδιοφωνικά σήματα.

Το σχήμα διατομής μιας δέσμης ανεμιστήρα είναι μια έλλειψη. Μια έλλειψη, ή οβάλ, έχει έναν κύριο άξονα και έναν δευτερεύοντα άξονα. Και οι δύο άξονες κόβουν το οβάλ σε δύο ίσα μισά. Σε μια δέσμη ανεμιστήρα, ο κύριος άξονας είναι τουλάχιστον τρεις φορές μεγαλύτερος από τον δευτερεύοντα άξονα, με αποτέλεσμα ένα οβάλ που είναι αρκετά στριμωγμένο. Εάν η δέσμη μπορούσε να φανεί από το πλάι, θα έμοιαζε με ανεμιστήρα με ακτίνες που δείχνουν από την αρχή και απλώνονται σε ακτινική κατεύθυνση.

Οι ψεκαστήρες βαφής έχουν συχνά ένα εξάρτημα δέσμης ανεμιστήρα για τη δημιουργία μιας ευρείας δοκού με στενό ύψος. Σε αυτό το σχήμα έχουν επίσης διαμορφωθεί οι καταιονιστήρες γκαζόν. Τα ακροφύσια με αυτό το σχήμα δημιουργούν μια ευρεία δέσμη, καθιστώντας την ομοιόμορφη εφαρμογή πιο πιθανή. Η απόσταση μεταξύ του ακροφυσίου και του αντικειμένου καθορίζει το πλάτος της δοκού και την πυκνότητα του εφαρμοζόμενου υλικού.

Οι εφαρμογές ιατρικής απεικόνισης και ραδιοαστρονομίας προτιμούν τον πομπό δέσμης ανεμιστήρα. Είναι αποτελεσματικό επειδή συγκεντρώνονται περισσότερα δεδομένα σε ένα μόνο πέρασμα, ωστόσο η πυκνότητα δεδομένων είναι ομοιόμορφη. Αυτή η πυκνότητα είναι κρίσιμη κατά τη σάρωση του χώρου, καθώς οι διακυμάνσεις στην πυκνότητα θα μπορούσαν να παρερμηνευθούν ως ραδιοφωνικά σήματα με νόημα. Τα δεδομένα που επιστρέφονται από τις σαρώσεις πρέπει να υποβληθούν σε επεξεργασία για να δημιουργηθούν χρήσιμες εικόνες. Οι μαθηματικοί έχουν αναπτύξει μια μαθηματική ρουτίνα, τη συνάρτηση δέσμης ανεμιστήρα, η οποία αντιπροσωπεύει τη γεωμετρία της δέσμης.

Η υπολογιστική τομογραφία (CT), μια ιατρική συσκευή απεικόνισης, καταδεικνύει την πολυπλοκότητα αυτών των υπολογισμών. Σε αυτό το μηχάνημα, οι ακτίνες Χ αναπηδούν από τους ιστούς της υπό εξέταση περιοχής του σώματος και συλλέγονται από ανιχνευτές. Το μηχάνημα κυκλώνει τον ασθενή, λαμβάνοντας πάνω από χίλιες εικόνες διατομής. Ένας υπολογιστής χειρίζεται τα δεδομένα και αναδημιουργεί μια δισδιάστατη εικόνα ή ένα τρισδιάστατο μοντέλο της σαρωμένης περιοχής.

Η βιομηχανία ασύρματης επικοινωνίας διερευνά επίσης την τεχνολογία δέσμης ανεμιστήρων. Στο εύρος των ραδιοσυχνοτήτων που έχουν εκχωρηθεί σε ασύρματες τοπικές επικοινωνίες, τα 60 gigahertz (60 GHz), τα ραδιοκύματα διαθλούν ή κάμπτονται ελάχιστα γύρω από εμπόδια. Ένα άτομο που στέκεται ανάμεσα στον πομπό και ένα άτομο που χρησιμοποιεί φορητό υπολογιστή προκαλεί σημαντική απώλεια στο σήμα που λαμβάνει ο υπολογιστής. Οι κεραίες δέσμης ανεμιστήρα μειώνουν σημαντικά αυτό το πρόβλημα.