Una placa de zona es un medio de material plano y circular que se utiliza para enfocar la luz u otras ondas electromagnéticas, como los rayos X, utilizando principios de difracción. A menudo se las conoce como placas de zona de Fresnel y están relacionadas con la lente de Fresnel, y ambas llevan el nombre de un ingeniero francés del siglo XIX, Augustin-Jean Fresnel, que estudió la naturaleza de la óptica. Los efectos de rejilla de difracción con una placa de zona o una lente de Fresnel tienen aplicaciones en fotografía, microscopía y holografía de rayos gamma, así como para posibles sistemas de antenas espaciales.
Las placas de zona utilizan el principio de difracción para doblar una onda de luz u otra energía, como el sonido o las ondas de materia de nivel cuántico de neutrones libres y átomos de helio, doblando su ángulo de incidencia cuando impactan en medios transparentes y opacos. Esto crea un nivel de interferencia constructiva con las ondas de luz donde se enfocan más allá de la placa de zona, lo que puede aumentar la resolución para ciertos aspectos de la onda de luz o energía. Para procesar toda la radiación electromagnética que impacta sobre una superficie de esta manera, una placa de zona está formada por círculos concéntricos que alternan entre cualidades reflectantes u opacas y transparentes o luminosas, lo que le da la apariencia de un ojo de buey.
Un tipo especial de placa de zona donde los anillos oscuros y claros se funden entre sí creará un único punto focal, que se ha utilizado con rayos gamma en el campo de la holografía de imágenes médicas. Se está investigando la idea para la obtención de imágenes de regiones alrededor de isótopos trazadores introducidos en el cuerpo en medicina nuclear. A medida que la fuente radiactiva ilumina una placa de zona, la placa proyecta una sombra que se puede grabar en una película fotográfica en un tamaño más pequeño que la fuente real. Esta imagen refleja con precisión el patrón de interferencia creado por la placa de zona en tres dimensiones, y la imagen fotografiada se puede iluminar posteriormente con luz ordinaria para reconstruir la imagen y examinar la estructura alrededor de los isótopos en detalle.
La microscopía de rayos X es una de las principales áreas de investigación para el uso de dispositivos de rejilla de difracción, como placas de zona. Esto se debe a que los materiales de lentes tradicionales como el vidrio reflejarán los rayos X o solo los difractarán débilmente en lugar de enfocarlos, debido a su pequeño tamaño de longitud de onda, y las placas de zona deben construirse en una escala nanométrica para lograr el efecto de enfoque deseado. Normalmente, una placa de zona de rayos X tiene un diámetro circular de aproximadamente 4 milímetros y espesores de zona de entre 50 y 300 nanómetros. Tales lentes de placa de zona pueden enfocar haces de rayos X hasta una resolución tan fina como 10 nanómetros, o 10 mil millonésimas de metro. En comparación, una molécula típica de agua, o H2O, tiene aproximadamente 1 nanómetro de diámetro. Esto hace posible estudiar materiales biológicos, cristales y otras estructuras a nivel atómico con un buen grado de resolución óptica.
El uso de placas de zona hechas de tungsteno de 1 milímetro de espesor para capturar rayos X de alta energía con niveles de energía de hasta 250,000 electronvoltios (250 keV) de tamaño, en sistemas de antenas espaciales se ha investigado desde 1968 hasta 2003. Esto va más allá la capacidad de los materiales de lentes convencionales, que no pueden capturar fotones por encima de 10 keV. Se utilizaron placas de dos zonas en tándem en un experimento, con un diámetro de 2.4 centímetros que contiene 144 zonas concéntricas, colocadas a 30 centímetros de distancia en el telescopio. Demostraron una resolución de alrededor de 30 segundos de arco, sin una mancha de arago en el proceso de proyección de sombras para los rayos X. Un punto de arago, o punto de Poisson, es un punto de energía típico que aparece en el centro de sombra de un patrón de difracción de Fresnel donde se produce una interferencia constructiva entre las longitudes de onda de energía. Las antenas reflectoras de placa de zona para naves espaciales se consideran un avance tecnológico con respecto a las antenas parabólicas tradicionales, ya que tienen un costo y peso mucho más bajos, con características de rendimiento de alta ganancia y eficiencias para capturar hasta el 95% de la radiación incidente.