Главная 

Статьи 

Книги 

Юмор 

Разное 

О себе 

Обратная связь

Бондаренко Ю.Н.

ЛАБОРАТОРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

*

Изготовление газоразрядных источников света

для лабораторных целей и многое другое

Предисловие  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Содержание

Глава 27. Голография.

Имея в наличии лазер, грех не изготовить несколько голограмм. Их можно показывать даже самым непосвящённым лицам, которые приходят в восхищение от вида простого стёклышка, за которым в воздухе «висит» «монета».

Голограммы для своего изготовления требуют трёх вещей: лазера, голографического фотоматериала с разрешением пять тысяч линий на миллиметр и головы с руками.

Делать голограммы небольших предметов, например, монет — очень легко. В помещении длинной несколько метров на разных столах (обычных, а не виброгасящих) ставят лазер и голографическую установку.

Лазер обычно даёт некруглый и неравномерный по сечению пучок. Для того, чтобы убрать неравномерность пучка, следует собрать его в «точку» с помощью собирающей линзы с фокусным расстоянием около ста миллиметров. В фокусе этой линзы следует поместить «пространственный фильтр» — кусочек медной фольги с проколотым иголкой отверстием возможно меньшего диаметра. Пространственный фильтр следует поместить на одном столе с лазером. Его назначение — отсекать в фурье-образе все пространственные частоты, кроме нулевой.

После прохождения фокуса пучок начнёт расширятся. Там, где он расширится достаточно, чтобы осветить всю «сцену», и следует помещать установку для записи голограммы. Проще всего записывать голограммы монет. Они имеют хорошо просматриваемый на голограмме рельеф, небольшую «глубину сцены». Для получения качественной голограммы положение предмета и фотопластинки не должно меняться за время экспозиции больше чем на 0,1-0,2 микрона. Это можно обеспечить следующим образом: в бруске из металла или текстолита следует просверлить два отверстия и нарезать в них резьбу под винты М-6. Эти винты будут прижимать к бруску плоские пружины из стали (например, пружина от старого будильника) или другого подходящего металла. Похожее устройство применяется в микроскопах для прижима предметного стекла. Между винтами на брусок укладывается монета, а на неё фотослоем — пластинка. Между монетой и пластинкой полезно запустить каплю прозрачного вазелинового масла. Это позволит уничтожить отражение от обратной стороны пластинки и вызванные им слабые, но противные интерференционные полосы.

Готовую сборку следует поставить на пути лазерного пучка и проэкспонировать пластинку. Делается это следующим способом: Луч закрывается каким либо предметом, сборка укладывается в нужное место и выдерживается несколько минут, чтобы она перестала менять форму из-за охлаждения после нагрева руками. Затем луч открывается на время экспозиции. Она может меняется в очень широких пределах (на два порядка), но при малой экспозиции появляется «шум» — голограмма становится мутной, а слишком большая — бессмысленна и увеличивает возможность деформаций в системе и порчи голограммы. Обычно выдержка составляет несколько десятков секунд.

Проэкспонированную пластинку надо вытереть чистой тканью от масла и проявить в специальном голографическом проявителе. От обычного он отличается следующим: в него добавляется вещество, способное растворять бромистое серебро, которое таким образом может диффундировать из не засвеченных мест эмульсии к засвеченным и там восстанавливаться до металлического. Этот процесс называется «внутриэмульсионным диффузионным переносом» — «ВЭДЭПЭ проявитель». Такой проявитель позволяет увеличить в четыре раза яркость готовой голограммы, не слишком повышая уровень её шумов. Добавлять можно сульфит натрия (около 100 граммов на литр рабочего раствора), роданид аммония (около 10 г/л), тиосульфат натрия (концентрацию следует подобрать). Можно также попробовать насыщенный раствор хлористого натрия.

В качестве «базового» проявителя можно применить почти любой, например УП-2, или фенидон-гидрохиноновый для фотоплёнок. Проявитель следует разбавить водой раз в десять, добавить растворитель галоидного серебра и проявлять пластинку, пока она не почернеет полностью, а затем ещё такое же время. Состав проявителя следует подобрать. Он не очень критичен. Перепроявить пластинку в ВЭДЭПЭ проявителе невозможно! Раствор следует готовить из концентрированного раствора проявителя и растворителя галогенного серебра непосредственно перед проявлением в небольших количествах. Использованный раствор лучше выливать.

После проявления пластинку следует промыть минут десять в проточной воде (можно работать на свету) и затем отбелить и высушить. Отбеливание и сушку можно совместить. Пластинку выдерживают в смеси дистиллированной воды и этилового спирта 50 на 50. В этот раствор следует добавить йод. Он прореагирует с металлическим серебром и превратит его в йодистое. Оно имеет больший, чем у желатины коэффициент преломления. Вместо йода можно (и даже лучше) добавить аптечную настойку йода. В ней есть йодистый калий, который повышает стойкость голограмм на свету. Настойки следует брать 20-50 граммов на литр раствора. Отбеленную голограмму следует поместить на несколько минут в девяносто процентный спирт и затем на то же время в чистый спирт. Вынув из неё уже готовую голограмму, её быстро протирают пористой бумагой для удаления остатков спирта. Затем выдерживают на воздухе для стабилизации. При этом фотослой увлажняется до своего естественного состояния и изображение приобретает свой естественный цвет, то есть цвет лазерного луча, которым голограмма была записана.

Рассматривать её можно при почти любом освещении. Это возможно потому, что она сама «отбирает» нужную длину волны света из белого и нерезкость из-за конечных размеров источника света не очень сильно снижает чёткость изображения. Нерезкость мала только при небольшом расстоянии изображения от плоскости фотослоя. Это свойственно голограммам типа той, которую мы записали. Она называется «голограммой со встречными пучками» или, по имени изобретателя, голограммой Денисюка». В её фотоэмульсии при записи и последующей обработке формируются слои из сильно преломляющего йодистого серебра и желатины. В толще эмульсии (около пятнадцати микрон) их получается штук пятьдесят, поэтому такую голограмму называют ещё «толстослойной». Это своего рода многослойное зеркало. Оно образовано интерференцией почти параллельного (слегка расходящегося) опорного пучка и идущего ему навстречу отражённого предметного пучка. Поэтому, если осветить голограмму пучком, похожим на опорный, то она сформирует пучок, похожий на предметный, т. е. восстановит изображение там, где был предмет.

К этому мы можем добавить следующее. Можно писать голограммы и с другими источниками света (например, ртутной лампой), но тогда глубина сцены не должна превышать десятков микрон из-за низкой пространственной когерентности света лампы. Сейчас есть простые и дешёвые полупроводниковые лазеры с достаточно большой длинной когерентности. По длине волны они похожи на гелий-неоновые лазеры, для которых и выпускаются голографические материалы.

Фотопластинки для голографии чувствительны к красному свету («Панхром»), поэтому их следует обрабатывать при слабом зелёном свете, в котором нет красных и синих лучей, либо в темноте.

К фирменным фотоматериалам прилагаются и фирменные же способы обработки и комплекты химикатов. Творческий подход к обработке, конечно же, имеет право на существование наряду с фирменным.

В качестве фотоматериала можно применять отфиксированые и пропитанные раствором бихромата аммония почти любые фотопластинки — («БХЖ»), но они чувствительны только к синему и фиолетовому свету. «Проявляют» их в изопропиловом спирте. См. двухтомник «Оптическая голография».

Разделив пучок лазера достаточно точной призмой (см. рис. 38)., можно записать неплохую «толстую» фазовую дифрешётку. Из-за своей большой толщины она имеет ярко выраженный «угол блеска». Чтобы он направлял лучи на первый порядок спектра, пучки при записи разворотом призмы следует направить несимметрично. Один из пучков должен идти перпендикулярно фотослою.

Рис.38

Применив призму с другими преломляющими углами, можно получить решётки и с другим периодом. Если свести вместе три пучка, то получится структура, на которую приятно посмотреть в микроскоп и сквозь которую приятно посмотреть на электрическую лампочку.

Для сведения пучков можно применить и зеркала, но зеркала с наружным покрытием плохо чистить от пыли, а зеркала с внутренним покрытием — дают дополнительные блики от стекла.

Зеркала и призмы следует крепить при записи жёстко, защищая всю сборку от вибрации и медленных деформаций. Оптические элементы можно клеить к металлическому или стеклянному основанию тонким слоем пластилина.

Мелкие вещички (например, ювелирные изделия, можно на время экспозиции приклеить расплавленным сплавом воска с канифолью. Такое приклеивание надёжно. Сплав можно затем смыть спиртом.