Amateur-Holographie - Silberhalogenid-Materialien

Der erste Teil befasst sich mit Holographie im Allgemeinen und Photopolymermaterialien.

In einem früheren Artikel haben wir über die Holographie im Allgemeinen und einen Satz für die ersten Schritte von Litiholo gesprochen, der auf holographischen Photopolymermaterialien basiert. Jetzt ist es an der Zeit, sich mit Silberhalogenid- Fotomaterialien zu befassen, die eine deutlich höhere Empfindlichkeit aufweisen (was bedeutet, dass es weniger Probleme mit dem Hauptfeind der Holographie gibt - der Vibration). Sie sind sowohl bei Amateuren als auch bei Profis üblich, sie können unabhängig voneinander hergestellt werden. Ihr Hauptnachteil ist die Notwendigkeit einer chemischen Behandlung, aber dies ist nicht so schwierig, was später im Text gezeigt wird.



Gegenwärtig werden sowohl im Ausland als auch auf dem Gebiet der ehemaligen UdSSR hauptsächlich holographische Halogen-Silber-Fotomaterialien von zwei Herstellern verwendet: die russische JSC Slavich und die französische ultimative Holographie. Beide Organisationen stellen eine vollständige Palette von Fotomaterialien und chemischen Reagenzien für ihre Verarbeitung her. Die interessantesten sind für Amateure (in der Anfangsphase, bis Kopierschemata und Farbholographie beherrscht werden) monochrome Fotomaterialien auf Glas, die für Denisyuks Schema mit kontinuierlicher Laserstrahlung geeignet sind. Dies ist PFG-03M Slavich und U08M bei Ultimate Holography. Erstere haben einen viel niedrigeren Preis, sind gut untersucht und die Zusammensetzungen optimaler Gemische für die chemische Behandlung sind für sie bekannt. Die zweiten haben die besten deklarierten Eigenschaften, die Sensibilisierung für verschiedene Wellenlängen zur Auswahl, die programmierte Farbverschiebung des Bildes in einen kürzeren Wellenlängenbereich, sie werden viel länger gelagert (6-9 Monate für PFG-03M und mehr als 5 Jahre für U08M werden deklariert), aber die Verarbeitung wird für sie empfohlen in Markenentwickler und Bleichmittel, deren Zusammensetzung nicht beworben wird. Über das inländische PFG-03M wird die Diskussion weiter gehen.

PFG-03M sind hochauflösende holographische Platten, die zur Aufzeichnung reflektierender Hologramme entwickelt wurden, und sie eignen sich auch gut für Transmissionshologramme. Sie sind eine 7 μm dicke Gelatineschicht, die Silberhalogenidkristalle, einen sensibilisierenden Farbstoff und andere Additive auf 2,65 mm dickem optischem Glas enthält. Die deklarierte Beugungseffizienz beträgt nicht weniger als 40%, die Auflösung beträgt nicht weniger als 5000 Linien / mm, die holographische Empfindlichkeit bei 633 nm beträgt nicht weniger als 2 mJ / cm ² , die maximale spektrale Sensibilisierung beträgt 635 nm. Sie haben eine garantierte Haltbarkeit von 6-9 Monaten. Nach Ablauf der Lagerzeit können sie auch verwendet werden, erhöhen jedoch im Laufe der Zeit ihre Empfindlichkeit, ihren Geräuschpegel, verdunkeln sich nach der Manifestation an unbelichteten Stellen und der Schleierbildungsprozess beginnt (beginnt entlang der Ränder und bewegt sich mit der Zeit in die Mitte).

Übrigens sind aufgrund der gleichen hohen Empfindlichkeit nur Silberhalogenid-Fotomaterialien für die Impulsaufnahme geeignet. Daher wird die holographische Empfindlichkeit von PFG-03M für einen kontinuierlichen 633-nm-Laser auf nicht mehr als 2 mJ / cm ² (in der Praxis oft sogar 0,5 mJ / cm ² ) für das deklarierte U08M 0,09-0,12 mJ / cm ² für für gepulste Aufnahmen optimierte fotografische Materialien geschätzt Empfindlichkeit ist noch höher. Die Empfindlichkeit der Platten von Litiholo wird jedoch für 635 nm mit 20 mJ / cm ^{2 angegeben} , während die dichromierte Gelatine praktisch nicht empfindlich gegenüber dem roten Bereich des Spektrums ist und die ziemlich komplexe Zusammensetzung von MBDCG etwa 50 mJ / cm ² erfordert.

Es wurde beschlossen, nicht das zu verwenden, was im Kit von Litiholo enthalten ist, sondern alles von Grund auf neu zu machen, mit einem neuen Laser und guter Vibrationsbeständigkeit.

Die Schritte zur Herstellung eines Silberhalogenid-Hologramms:

1. Wenn Sie es ernsthaft tun möchten, sollten Sie mit einem optischen Tisch beginnen, der der klassische Sandkasten einer Gummikamera ist.
   
   
   
   
   
   Es gibt andere Konfigurationen, über die in literarischen Quellen und auf speziellen Websites gelesen werden kann (siehe die Liste der Quellen im vorherigen Artikel ). Die meisten basieren auf dem Prinzip der Isolierung von Vibrationen, die vom Boden (Kamera) ausgehen, und der Absorption von Eigenschwingungen der Elemente des optischen Schaltkreises ( Sand). Dieses Design ist eines der einfachsten, das für einen kleinen Arbeitsbereich geeignet ist. Auf einem stabilen Tisch, der von Fenstern, Heizsystemen und anderen Zugluft entfernt ist und vibrierende Gegenstände erzeugt, wird eine leicht aufgeblasene Gummikammer aus einem kleinen Rad (ca. 30 cm Durchmesser) platziert. Darauf befindet sich eine Schachtel (ich habe einen Karton, aber besser aus etwas dichterem). in die 10-15 kg reiner trockener feiner Quarzsand gegossen werden (zum Beispiel für Aquarien). Das optische Schema wird direkt auf der Oberfläche des Sandes montiert. Mit Hilfe von Sand ist es auch zweckmäßig, die Elemente des Schemas durch Eingraben zu fixieren. Es ist wichtig, dass der Sand trocken ist und nicht an dem haftet, was darauf installiert wird. Es ist auch wichtig sicherzustellen, dass der Sand nicht in die Optik gelangt und Quarz das Glas leicht zerkratzt. Ein Laser mit geringer Leistung (<5 mW) kann in einer Wäscheklammer befestigt werden, die mit demselben Sand in ein Glas gesteckt werden kann.
   
   
2. Als Laser haben wir ein auf Aliexpress erworbenes Lasermodul mit einer deklarierten Leistung von 5 mW, einer Wellenlänge von 650 nm und einer Leistung von 3 V verwendet (Suchanfrage "4 mm Lasermodul 650 nm 5 mw"). Es kann starke Unterschiede zwischen Modulen von Kopie zu Kopie geben. Daher lohnt es sich, mehrere zu kaufen verschiedene Lasermodule und wählen Sie aus diesen diejenigen aus, die bei maximaler Leistung die längste Kohärenzlänge und Stabilität aufweisen (siehe vorherigen Artikel ). Sie müssen Module mit dem massereichsten Gehäuse mit aktiven Elementen auf der Platine und einer Lasergehäusediode auswählen, idealerweise, wenn sich auf der Platine ein variabler Widerstand für eine genaue Stromeinstellung befindet. Die Stromversorgung muss über geräumige Batterien oder Akkus erfolgen, die den Laser mehrere Stunden lang ohne merklichen Spannungsabfall betreiben können. Eine Linse wird vom Modul selbst entfernt, um einen divergierenden Strahl zu erzeugen.
3. Es wird auch ein Laserstrahlungsleistungsmesser benötigt, der zur Berechnung der optimalen Belichtung und zur Kontrolle der Gleichmäßigkeit der Beleuchtung benötigt wird, die sich in der Mitte und am Umfang des Fotomaterials nicht um mehr als 30% unterscheiden sollte. Im einfachsten Fall können Sie eine großflächige Silizium-Fotodiode mit einem Mikroammeter, z. B. FD-7k, oder eine Fotodiode mit einem eingebauten Verstärker wie OPT101 und einem Voltmeter verwenden. Für sie finden Sie Diagramme, mit denen Sie die Beleuchtungs- und Umrechnungsfaktoren für verschiedene Wellenlängen bestimmen können. Es ist jedoch besser, ein spezielles kalibriertes Leistungsmessgerät für Laser zu kaufen, z. B. Coherent Laser Check (teurer und seltener), Sanwa LP1 (billiger und weit verbreitet).
4. Sie müssen sich auch um nichtaktinische Beleuchtung kümmern (die unentwickeltes Fotomaterial nicht merklich beeinflusst). Glücklicherweise ist die Empfindlichkeit von holographischem Fotomaterial viel geringer als die von klassischem Fotomaterial, sodass eine geringe Lichtmenge von einer Straßenlaterne, die durch die Vorhänge an den Fenstern fällt, nicht besonders ist es wird weh tun, und während des chemischen Behandlungsverfahrens ist es durchaus möglich, mit solch düsterer Beleuchtung zu tun. Aber wenn Sie eine Fotoplatte und andere verwandte Schaltungselemente installieren, ist es gut, eine ausreichende Beleuchtungsstärke zu haben. Die blaue LED aus dem Litiholo-Set ist nicht geeignet. Der PFG-03M hat eine spürbare Empfindlichkeit im blauen Bereich. Sie benötigen grünes Licht. Je näher an 500 nm, desto besser. Sie können die entsprechende LED auswählen, sie ist sogar besser als die Lampe mit einem in einigen Quellen empfohlenen Filter. Die Helligkeit der Beleuchtung muss so gering wie möglich sein, wenn die Beleuchtung nicht ausgeschaltet werden muss. Ich habe eine „intelligente“ LED-Lampe verwendet, um den am besten geeigneten Schirm auszuwählen und die minimale Helligkeit einzustellen.
5. Photogenmaterialien aus Silberhalogenid erfordern, wie oben erwähnt, eine chemische Behandlung. Währenddessen wird das während der Belichtung erzeugte latente Bild (mit Licht bestrahlte Silberhalogenidkristalle, auf denen Punkte von freiem metallischem Silber auftraten) um ein Vielfaches verstärkt und ein bereits sichtbares Bild erhalten, da der Entwickler hauptsächlich Halogenidkristalle mit solchen metallischen bis metallischen Silbers wiederherstellt Punkte. Für PFG-03M empfiehlt der Hersteller das sogenannte. physischer Entwickler GP-3 . Sie können auch einen anderen physikalischen Entwickler ausprobieren, der weniger ätzende und toxische Verbindungen enthält und kein OD-1- Ammoniak emittiert. Physikalische Entwickler bilden im Gegensatz zu den in der klassischen Fotografie verwendeten chemischen völlig unterschiedliche metallische Silberpartikel in Charakter und Form, die für die Bildung eines Interferenzmusters erforderlich sind, und die Hologramme selbst werden sogenannte Hologramme genannt. Amplitudenphase. Physikalische Entwickler enthalten spezielle Komponenten, die das unbelichtete Granulat von Silberhalogeniden lösen, gefolgt von der Ablagerung von Silbermetall auf dem exportierten, d.h. Fast das gesamte Silber des fotografischen Materials verbleibt darin, und es bilden sich kugelförmige Silberpartikel, die Licht reflektieren und nicht fadenförmig absorbieren. Eine von einigen Autoren empfohlene und von anderen abgelehnte Alternative (ich erinnere Sie daran, dass es sich nur um PFG-03M handelt) ist ein Manifestationsprozess durch chemische Entwickler mit anschließendem Bleichen. Dies sind JD-4- und SM-6 + PBU-Amidol-Kits. Aufgrund des Bleichprozesses wird metallisches Silber wieder in Silberhalogenidkristalle mit einem Brechungsindex umgewandelt, der sich von der sogenannten Gelatine unterscheidet Phasenhologramme mit theoretisch signifikant höherer Beugungseffizienz und damit Helligkeit. PFG-03M-Fotoplatten sind jedoch nicht zum Bleichen bestimmt, sie haben relativ wenig Silber (1,6 g / m ² , während für PFG-01 zum Bleichen entworfenes 3,3 g / m ² ) und die nach dem Bleichen erhaltenen Hologramme sollten nicht sein merklich heller. Ich habe einen vom Hersteller empfohlenen GP-3-Entwickler aus einem vorgefertigten Satz chemischer Verbindungen verwendet.
   
   Für die Herstellung (für 1 Liter Lösung) benötigen Sie:
   
   0,2 g Methylphenidon ;
   5 g Hydrochinon ;
   100 g wasserfreies Natriumsulfit (nicht zu verwechseln mit Sulfiddom!);
   25 g Natriumhydroxid (Ätznatron, Ätznatron);
   45 g Ammoniumthiocyanat (Ammoniumthiocyanat).
   
   Reagenzien können in vielen Läden für chemische Reagenzien oder am selben Ort wie Fotoplatten gekauft werden. Wenn die Lösung nicht aus einem fertigen Set hergestellt wird, werden neben destilliertem Wasser und einigen Schalen auch Waagen benötigt. Dafür sind gängige chinesische Schmuckwaagen mit einer Genauigkeit von 0,01 g gut geeignet.
   
   Um die Lösung herzustellen, benötigen Sie zwei chemische Gläser (oder ähnliches, es gibt viel Raum für Fantasie). Gießen Sie jeweils etwa 400 ml Wasser hinein (Sie können das Wasser nicht mit Messbechern messen, wiegen Sie es einfach, es wird noch genauer). Es muss destilliertes Wasser verwendet werden, das im Autohaus verkauft wird. Es lohnt sich auch, Schutzbrillen und Handschuhe anzuziehen, alle Utensilien sollten aus Glas sein und der Löffel zum Mischen von Glas oder Kunststoff. Geben Sie langsam Natriumhydroxid unter heftigem Rühren in das erste Glas, die Lösung erwärmt sich merklich und dann Methylphenidon. Im zweiten Glas lösen wir zuerst etwa 10 g Natriumsulfit und dann das gesamte Hydrochinon, nach dem Auflösen fügen wir das verbleibende Natriumsulfit und danach das gesamte Ammoniumthiocyanat hinzu. Nach dem Auflösen von Ammoniumthiocyanat werden die Lösungen zusammengegossen und das Volumen mit Wasser auf 1 Liter eingestellt. Dann filtrieren wir die Lösung durch ein Stück Watte, das in einen Trichter gegeben wird, und lassen es 2 Stunden lang stehen. Der resultierende Entwickler muss im Kühlschrank aufbewahrt werden. Er kann verwendet werden, bis er gelb wird (einen Monat oder länger). Es ist sehr wichtig, dieses Rezept zu beachten, da sonst der Niederschlag ausfallen kann und der Entwickler verdorben wird.
   
   Die resultierende Lösung ist ein Konzentrat und eine Arbeitslösung wird unmittelbar vor der Verwendung in einem Verhältnis von 15 ml Konzentrat und 400 ml Wasser hergestellt. Wenn Sie nicht vorhaben, viele Hologramme gleichzeitig zu erstellen, können Sie die Mengen aller Reagenzien in zwei Teile teilen und 500 ml der Hauptlösung herstellen, aus der Sie bis zu 13 l der Arbeitslösung des Entwicklers erhalten können.
   
   Falls das Bleichverfahren nach der Entwicklung nicht angewendet wird, wird empfohlen, ein Fixierungsverfahren durchzuführen, bei dem das in der Emulsion verbleibende Silberhalogenidgranulat entfernt wird. Hierfür eignet sich ein beliebiges fotografisches Thiosulfat-Fixiermittel (Fixiermittel), beispielsweise nur 150 g kristallines Natriumthiosulfat- Hydrat ( Natriumhyposulfit , Natriumsulfat) pro 1 Liter destilliertem Wasser. Nach dem Mischen die Lösung 2 Stunden stehen lassen. In Gegenwart von Sedimenten, Trübungen oder Flocken kann die resultierende Lösung periodisch durch ein in den Trichter eingeführtes Stück Watte filtriert und lange bei Raumtemperatur gelagert werden. Die verwendete Lösung kann in den Tank zurückgeführt werden und wird extrem langsam abgereichert.
6. Damit die Reagenzien vorbereitet sind, benötigen Sie noch die Bäder zur chemischen Behandlung, dafür sind Saugnäpfe aus dem Supermarkt geeignet. Natürlich sollten alle Utensilien, die mit Chemikalien in Kontakt kommen, nicht zum Essen oder Trinken verwendet werden.
   
   
   Der nächste Schritt ist die Montage der optischen Schaltung :
   
   Zum Weitergeben von Hologrammen:
   
   
   
   Für reflektierende Hologramme:
   
   
   
   Der Laserstrahl sollte in einem Winkel nahe dem Brewster-Winkel für diese Art von Material auf die Fotoplatte einfallen, für Glas beträgt er ungefähr 56 °, in der Praxis beträgt dieser Winkel zur Vereinfachung der Beleuchtung ungefähr 45 °. Dies geschieht, um interne Reflexionen in der Fotoplatte zu minimieren, die das Bild verderben und Streifen ähnlich einem Holzschnitt verursachen können. Während der Lichtstrahl selbst polarisiert und korrekt ausgerichtet sein muss, kann die richtige Ausrichtung durch Drehen des Lasers um seine Achse und Beobachtung der Reflexion vom Glas bestimmt werden. Es ist nur eine minimale Reflexion erforderlich. Es ist auch unbedingt erforderlich, die Enden der Fotoplatte, auf die das Laserlicht eintritt, mit einem undurchsichtigen Material zu verschließen, da das Bild sonst Defekte in Form horizontaler Streifen aufweist, wie auf dem Foto unten dargestellt.
   
   
   
   Als nächstes müssen Sie die optimale Belichtungszeit bestimmen, dafür müssen Sie mehrere Fotoplatten verwenden. Zunächst bestimmen wir für die ausgewählte Schaltung die Beleuchtung auf der Oberfläche der Fotoplatte, installieren das lichtempfindliche Element anstelle der Platte, und die Beleuchtung sollte ausgeschaltet werden. Dafür habe ich Sanwa LP1 mit einem Durchmesser des Sensors von 0,9 cm verwendet, die Leistung betrug 39,9 μW (Sie dürfen die Korrekturfaktoren je nach Wellenlänge nicht vergessen). Die Kreisfläche wird nach der Formel π * d 2/4 berechnet, die 3,14 * 0,92 / 4 = 0,64 cm ² beträgt, und die Beleuchtung entspricht dementsprechend 39,9 / 0,64 = 62,3 μW / cm ² . Nachdem die Empfindlichkeit von PFG-03M als 500 μJ / cm ² akzeptiert wurde, beträgt die erforderliche Belichtung 500 / 62,3 = 8 s. Die wirklich optimale Belichtung muss experimentell ermittelt werden. Dazu müssen mehrere Hologramme mit unterschiedlichen Belichtungen erstellt werden, ausgehend von der theoretischen, z. B. 5, 10, 15, 20 s. Wenn Sie den hellsten Bereich finden, können Sie einen Zyklus mit weniger Diskretion durchführen, z. B. bereits 1 s. Es ist auch wichtig zu bedenken, dass eine unzureichende Belichtung die Bildhelligkeit in viel geringerem Maße beeinflusst als eine übermäßige Belichtung. Um die optimale Belichtung zu bestimmen, ist es nicht erforderlich, für jeden Zeitraum eine Platte zu verwenden. Sie können den Lichtstrahl des Lasers mit einem undurchsichtigen Material abschneiden oder einfach abschneiden und allmählich öffnen. Die Hauptsache ist, den optischen Tisch und die Schaltungselemente nicht zu berühren. Ich habe die hellsten Hologramme bei einer Belichtung von 15 s erhalten, was bedeutet, dass die holographische Empfindlichkeit meiner Platten etwa 1 mJ / cm ² beträgt.
   
   Die Empfindlichkeit kann von Charge zu Charge variieren und während der Lagerung erheblich variieren. Daher muss dieses Verfahren für alle neuen Fotomaterialien und nach mehreren Monaten Lagerung durchgeführt werden. Und die Belichtungszeit sollte bei jeder Änderung des optischen Schemas gezählt werden.
   
   Als nächstes wird die Belichtung ähnlich mit Fotopolymerplatten durchgeführt, wir sammeln das optische Schema, erwärmen den Laser, blockieren den Strahl, installieren die Fotoplatte (mit einer Emulsion für Objekte), schalten die Beleuchtung aus, geben Stabilisierungszeit, führen die Belichtung zum richtigen Zeitpunkt durch, schließen den Strahl erneut und senden die Platte an die Chemikalie Verarbeitung. Um festzustellen, auf welcher Seite der Platte sich die Emulsion befindet, müssen Sie darauf atmen. Die Seite mit der Emulsion beschlägt nicht, aber das Berühren der Emulsion ist strengstens untersagt. Sie ist leicht durchgesackt (sehr weich) und wird durch Berühren unwiederbringlich beschädigt. Dies ist einer der Gründe, warum es besser ist, mit Handschuhen zu arbeiten. Andere Gründe sind die Verwendung giftiger und ätzender chemischer Lösungen und die scharfen Kanten von Fotoplatten. Weitere Arbeiten sind besser im Dunkeln oder bei schwachem grünem Licht, was auch besser ist, wenn es nicht benötigt wird.
   
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   Fragen, Anregungen und Kommentare sind wie immer willkommen!