Las cámaras estenopeicas y los telescopios con máscaras codificadas utilizan láminas absorbentes con uno o varios agujeros para obtener imágenes con luz de rayos X.
Agujeros
Una cámara estenopeica consiste en una pared absorbente con un pequeño agujero en el centro y un detector detrás de la pared (Fig. 1). Los rayos de luz que emanan del objeto y atraviesan el agujero producen una imagen del objeto en el detector si el tiempo de exposición es suficientemente largo. Cuanto menor sea el diámetro del orificio, más nítida será la imagen. Si el diámetro del agujero es demasiado pequeño, la nitidez de la imagen disminuye de nuevo debido a la difracción en el agujero. Como la mayor parte de la luz emitida por el objeto no incide en el agujero, la intensidad en el plano del detector es muy baja. La luminosidad de la imagen disminuye cuanto más alejado está el punto de la imagen del eje óptico, ya que el orificio parece elíptico cuando se observa desde puntos de la imagen que no están en el eje óptico (Fig. 1: las esquinas del marco rectangular azul claro son más oscuras, al igual que las partes de la letra «R» fuera del eje). Este efecto se denomina viñeteado. Si no se puede despreciar el grosor de la pared absorbente o de la película en comparación con el diámetro del orificio, el viñeteado aumenta considerablemente.
Fig. 1: Esquema de una cámara estenopeica: objeto de prueba (izquierda), pared con agujero (centro) y plano detector con distribución de intensidad simulada (derecha).
Telescopios con máscaras codificadas
Los rayos X muy duros en el rango de los MeV, por ejemplo los procedentes de fuentes astronómicas, no pueden captarse prácticamente con ópticas de espejo u otras ópticas de rayos X como las utilizadas para energías de fotones inferiores. En estos casos, se pueden utilizar las llamadas máscaras codificadas. Un telescopio con una máscara codificada funciona como una cámara estenopeica en la que el único agujero pequeño se sustituye por una disposición especial de agujeros más grandes (Fig. 2). La máscara está hecha de un material muy absorbente, como el tungsteno. Como la superficie transparente de la máscara es mucho mayor que la de una cámara estenopeica, el flujo de fotones a través de la máscara también es mucho mayor. Cada uno de los agujeros de la máscara codificada produce una imagen (aunque borrosa) en el plano del detector, al igual que ocurre con una cámara estenopeica. Como hay muchos agujeros, hay otras tantas imágenes superpuestas en el plano del detector. Si se ha seleccionado adecuadamente el patrón de agujeros de la máscara, se puede calcular la distribución real de la intensidad delante del telescopio a partir de las señales del detector.
Fig. 2: Animación en 3D de un telescopio con máscara codificada (gris oscuro) con un detector de 19 píxeles (azul), tal como se utiliza en el espectrómetro SPI (SPectrometer for INTEGRAL) a bordo de la misión INTEGRAL.