Holographie amateur - matériaux aux halogénures d'argent

La première partie concerne l'holographie en général et les matériaux photopolymères.

Dans un article précédent, nous avons parlé de l'holographie en général et d'un ensemble pour les premières étapes de Litiholo basé sur des matériaux holographiques photopolymères. C'est maintenant au tour de traiter les matériaux photo aux halogénures d'argent qui ont une sensibilité beaucoup plus élevée (ce qui signifie qu'il y a moins de problèmes avec l'ennemi principal de l'holographie - les vibrations). Ils sont courants chez les amateurs et les professionnels, ils peuvent être fabriqués de manière indépendante, leur principal inconvénient est la nécessité d'un traitement chimique, mais ce n'est pas si difficile, ce qui sera montré plus loin dans le texte.



À l'heure actuelle, à l'étranger et sur le territoire de l'ancienne URSS, les matériaux photographiques holographiques halogènes-argent de deux fabricants sont principalement utilisés: le russe JSC Slavich et le français Ultimate Holography. Les deux organisations produisent toute la gamme de matériaux photographiques et de réactifs chimiques pour leur traitement, les plus intéressants pour les amateurs (au stade initial, jusqu'à ce que les schémas de copie et l'holographie couleur soient maîtrisés), les matériaux photographiques monochromes sur verre adaptés au schéma de Denisyuk avec un rayonnement laser continu, c'est PFG-03M Slavich et U08M à Ultimate Holography. Les premiers ont un prix beaucoup plus bas, sont bien étudiés, et les compositions de mélanges optimaux pour le traitement chimique sont connues pour eux. Les seconds ont les meilleures caractéristiques déclarées, la sensibilisation aux différentes longueurs d'onde à choisir, le décalage de couleur programmé de l'image vers une région de longueur d'onde plus courte, ils sont stockés beaucoup plus longtemps (6-9 mois pour PFG-03M et plus de 5 ans pour U08M sont déclarés), mais un traitement est recommandé pour eux en révélateur de marque et eau de Javel, dont la composition n'est pas annoncée. Concernant le PFG-03M domestique, la discussion ira plus loin.

Les PFG-03M sont des plaques holographiques haute résolution conçues pour l'enregistrement d'hologrammes réfléchissants, et elles conviennent également parfaitement aux hologrammes de transmission. Il s'agit d'une couche de gélatine de 7 μm d'épaisseur contenant des cristaux d'halogénure d'argent, un colorant sensibilisateur et d'autres additifs sur du verre optique de 2,65 mm d'épaisseur. L'efficacité de diffraction déclarée n'est pas inférieure à 40%, la résolution n'est pas inférieure à 5000 lignes / mm, la sensibilité holographique à 633 nm n'est pas inférieure à 2 mJ / cm ² , la sensibilisation spectrale maximale est de 635 nm. Ils ont une durée de conservation garantie de 6 à 9 mois. Après l'expiration de la période de stockage, ils peuvent également être utilisés, mais avec le temps, ils augmentent leur sensibilité, leur niveau de bruit, s'assombrissent après la manifestation dans des endroits non exposés et le processus de formation du voile commence (commence le long des bords et se déplace avec le temps vers le centre).

Soit dit en passant, seuls les matériaux photographiques aux halogénures d'argent conviennent à la prise de vue par impulsion en raison de la même sensibilité élevée. Ainsi, la sensibilité holographique du PFG-03M pour un laser continu de 633 nm est estimée à pas plus de 2 mJ / cm ² (en pratique, souvent même 0,5 mJ / cm ² ), pour le U08M déclaré 0,09-0,12 mJ / cm ² , pour les matériaux photographiques optimisés pour la prise de vue pulsée la sensibilité est encore plus élevée. Mais la sensibilité des plaques de Litiholo est déclarée à 20 mJ / cm ² pour 635 nm, tandis que la gélatine dichromée n'est pratiquement pas sensible à la région rouge du spectre, et la composition assez complexe du MBDCG nécessite environ 50 mJ / cm ² .

Il a été décidé de ne pas utiliser ce qui est inclus dans le kit de Litiholo, mais de tout faire à partir de zéro, avec un nouveau laser et une bonne résistance aux vibrations.

Ainsi, les étapes de fabrication d'un hologramme aux halogénures d'argent:

1. Si vous voulez le faire sérieusement, vous devriez commencer par une table optique, qui sera le bac à sable classique sur un appareil photo en caoutchouc.
   
   
   
   
   
   Il existe d'autres configurations qui peuvent être lues dans des sources littéraires et sur des sites spécialisés (voir la liste des sources dans l' article précédent ), la plupart d'entre elles sont basées sur le principe de l'isolement des vibrations provenant du sol (caméra) et de l'absorption des vibrations intrinsèques des éléments du circuit optique ( sable). Cette conception est l'une des plus simples adaptées à une petite zone de travail. Sur une table stable située loin des fenêtres, des systèmes de chauffage et autres courants d'air, et créant des objets qui vibrent, une chambre en caoutchouc légèrement gonflée à partir d'une petite roue (environ 30 cm de diamètre) est placée, sur elle est une boîte (j'ai un carton, mais mieux de quelque chose de plus dense) dans lequel 10 à 15 kg de sable de quartz fin pur et sec sont versés (par exemple, pour les aquariums). Le schéma optique est assemblé directement sur la surface du sable, à l'aide de sable, il est également pratique de fixer les éléments du schéma en y creusant. Il est important que le sable soit sec et ne colle pas à ce qui sera installé dessus, il est également important de s'assurer que le sable ne pénètre pas dans l'optique, le quartz raye facilement le verre. Un laser, s'il est de faible puissance (<5 mW), peut être fixé dans une pince à linge, qui peut être coincé dans un verre avec le même sable.
   
   
2. En tant que laser, nous avons utilisé un module laser acheté sur Aliexpress avec une puissance déclarée de 5 mW, une longueur d'onde de 650 nm et une puissance de 3 V (requête de recherche "4mm laser module 650nm 5mw"), il peut y avoir de fortes différences entre les modules de copie en copie, donc cela vaut la peine d'en acheter plusieurs différents modules laser et choisissez parmi eux ceux qui présenteront la plus grande longueur de cohérence et de stabilité à puissance maximale (voir article précédent ). Vous devez choisir des modules avec le boîtier le plus massif, avec des éléments actifs sur la carte et une diode de boîtier laser, idéalement s'il y a une résistance variable sur la carte pour un réglage de courant précis. L'alimentation doit être fournie par des batteries ou des accumulateurs volumineux qui peuvent alimenter le laser pendant plusieurs heures sans chute de tension notable. Une lentille est retirée du module lui-même pour produire un faisceau divergent.
3. Un wattmètre à rayonnement laser est également nécessaire, qui sera nécessaire pour calculer l'exposition optimale et pour contrôler l'uniformité de l'éclairage, qui ne devrait pas différer de plus de 30% au centre et à la périphérie du matériau photo. Dans le cas le plus simple, vous pouvez utiliser une photodiode au silicium de grande surface avec un microampèremètre, par exemple FD-7k, ou une photodiode avec un amplificateur intégré comme OPT101 et un voltmètre. Pour eux, vous pouvez trouver des graphiques grâce auxquels vous pouvez déterminer les facteurs d'éclairage et de conversion pour différentes longueurs d'onde. Mais il vaut mieux acheter un wattmètre calibré spécial pour les lasers, par exemple, Coherent Laser Check (plus cher et rare), Sanwa LP1 (moins cher et répandu).
4. Vous devez également prendre soin de l'éclairage non actinique (qui n'affectera pas sensiblement le matériel photo non développé), heureusement, la sensibilité des matériaux photo holographiques est beaucoup plus faible que celle des matériaux photo classiques, donc une petite quantité de lumière provenant d'un lampadaire tombant à travers les rideaux sur les fenêtres n'est pas particulièrement cela fera mal, et pendant la procédure de traitement chimique, il est tout à fait possible de faire avec un éclairage aussi sombre. Mais lors de l'installation d'une plaque photographique et d'autres éléments de circuit associés, il est bon d'avoir un niveau d'éclairage suffisant, la LED bleue de l'ensemble Litiholo ne convient pas, le PFG-03M a une sensibilité notable dans la zone bleue, vous avez besoin d'un éclairage vert, plus près de 500 nm, mieux c'est. Vous pouvez choisir la LED appropriée, elle sera encore meilleure que la lampe avec un filtre recommandé dans certaines sources, la luminosité de l'éclairage doit être fournie au minimum nécessaire, lorsque l'éclairage n'a pas besoin d'être éteint. J'ai utilisé une lampe LED «intelligente», en choisissant la teinte la plus appropriée et en réglant la luminosité minimale.
5. Les matériaux photographiques aux halogénures d'argent, comme mentionné ci-dessus, nécessitent un traitement chimique. Au cours de laquelle l'image latente formée lors de l'exposition (cristaux d'halogénure d'argent, irradiés par la lumière, sur lesquels des points d'argent métallique libre sont apparus) est amplifiée plusieurs fois et une image déjà visible est obtenue, car le développeur restaure principalement des cristaux d'halogénure avec un tel métal à argent métallique des points. Pour PFG-03M, le fabricant recommande le soi-disant. développeur physique GP-3 . Vous pouvez également essayer un autre développeur physique qui contient moins de composés caustiques et toxiques et qui n'émet pas d'ammoniac OD-1 . Les développeurs physiques, contrairement aux agents chimiques utilisés dans la photographie classique, forment des particules d'argent métallique de caractère et de forme complètement différentes, qui sont nécessaires à la formation d'un motif d'interférence, et les hologrammes eux-mêmes sont appelés ainsi. phase d'amplitude. Les développeurs physiques contiennent des composants spéciaux qui dissolvent les granules non exposés d'halogénures d'argent, suivis du dépôt d'argent métal sur les produits exportés, c'est-à-dire presque tout l'argent du matériau photographique y reste et des particules d'argent sphériques se forment - réfléchissant la lumière et non filiformes - absorbant. Une alternative recommandée par certains auteurs et rejetée par d'autres (je vous rappelle que nous ne parlons que de PFG-03M) est un processus de manifestation par les développeurs chimiques avec un blanchiment ultérieur, ce sont les kits JD-4 et SM-6 + PBU-Amidol. En raison du processus de blanchiment, l'argent métallique est reconverti en cristaux d'halogénure d'argent ayant un indice de réfraction différent de la gélatine, appelée hologrammes de phase avec une efficacité de diffraction théoriquement significativement plus élevée, et donc une luminosité. Cependant, les plaques photographiques PFG-03M ne sont pas conçues pour le blanchiment, elles ont relativement peu d'argent (1,6 g / m ² , alors que pour le PFG-01 conçu pour le blanchiment, 3,3 g / m ² ), et les hologrammes obtenus après le blanchiment ne doivent pas être nettement plus lumineux. J'ai utilisé le développeur GP-3 recommandé par le fabricant à partir d'un ensemble prêt à l'emploi de composés chimiques.
   
   Pour sa fabrication (pour 1 litre de solution) vous aurez besoin de:
   
   0,2 g de méthylphénidone ;
   5 g d' hydroquinone ;
   100 g de sulfite de sodium anhydre (à ne pas confondre avec le sulfure d om!);
   25 g d'hydroxyde de sodium (soude caustique, soude caustique);
   45 g de thiocyanate d'ammonium (thiocyanate d'ammonium).
   
   Les réactifs peuvent être achetés dans de nombreux magasins de réactifs chimiques ou au même endroit que les plaques photographiques. Si la solution ne sera pas fabriquée à partir d'un ensemble prêt à l'emploi, en plus de l'eau distillée et de certains plats, des échelles seront également nécessaires, pour cela, les échelles de bijoux chinoises courantes conviennent bien avec une précision de 0,01 g.
   
   Pour préparer la solution, vous aurez besoin de deux verres chimiques (ou quelque chose de similaire, il y a beaucoup de place pour l'imagination), versez environ 400 ml d'eau dans chacun (vous ne pouvez pas mesurer l'eau avec des tasses à mesurer, il suffit de la peser, ce sera encore plus précis), il faut utiliser de l'eau distillée, elle est vendue chez les concessionnaires automobiles. Il vaut également la peine de mettre des lunettes et des gants de sécurité, tous les ustensiles doivent être en verre et la cuillère pour mélanger le verre ou le plastique. Ajouter lentement l'hydroxyde de sodium dans le premier verre sous forte agitation, la solution se réchauffe sensiblement, puis la méthylphénidone. Dans le deuxième verre, nous dissolvons d'abord environ 10 g de sulfite de sodium, puis toute l'hydroquinone, après dissolution, nous ajoutons le sulfite de sodium restant, puis le thiocyanate d'ammonium. Après dissolution du thiocyanate d'ammonium, les solutions sont versées ensemble et le volume est ajusté à 1 litre avec de l'eau. Ensuite, nous filtrons la solution à travers un morceau de coton, placé dans un entonnoir et le laissons reposer pendant 2 heures. Le révélateur résultant doit être conservé au réfrigérateur, il peut être utilisé jusqu'à ce qu'il devienne jaune (un mois ou plus). Il est très important d'observer cette recette, sinon le précipité risque de précipiter et le révélateur sera gâté.
   
   La solution résultante est un concentré, et une solution de travail est préparée immédiatement avant utilisation dans un rapport de 15 ml de concentré et 400 ml d'eau. Par conséquent, s'il n'est pas prévu de produire de nombreux hologrammes à la fois, vous pouvez diviser les quantités de tous les réactifs en deux et préparer 500 ml de la solution principale, à partir de laquelle vous pouvez obtenir jusqu'à 13 l de la solution de travail du développeur.
   
   En cas de non-utilisation de la procédure de blanchiment après développement, il est recommandé d'effectuer une procédure de fixage, au cours de laquelle les granules d'halogénure d'argent restant dans l'émulsion seront éliminés. N'importe quel fixateur photographique de thiosulfate (fixateur) convient pour cela, par exemple, seulement 150 g d'hydrate cristallin de thiosulfate de sodium (hyposulfite de sodium, sulfate de sodium) pour 1 litre d'eau distillée, après mélange, laissez la solution reposer pendant 2 heures. En présence de sédiments, de turbidité ou de flocons, la solution résultante peut être périodiquement filtrée à travers un morceau de coton inséré dans l'entonnoir et stockée à température ambiante pendant une longue période, la solution utilisée peut être renvoyée dans le réservoir pour le reste, elle est épuisée extrêmement lentement.
6. Ainsi, les réactifs sont préparés, vous avez toujours besoin des bains pour le traitement chimique, les sucettes du supermarché conviennent à cela. Naturellement, tous les ustensiles en contact avec des produits chimiques ne doivent pas être utilisés pour la nourriture ou la boisson.
   
   
   La prochaine étape sera l'assemblage du circuit optique :
   
   Pour passer des hologrammes:
   
   
   
   Pour les hologrammes réfléchissants:
   
   
   
   Le faisceau laser doit être incident sur la plaque photographique à un angle proche de l' angle de Brewster pour ce type de matériau, pour le verre il est d'environ 56 °, en pratique, pour la commodité de l'éclairage, cet angle est d'environ 45 °. Cela est fait pour minimiser les réflexions internes dans la plaque photographique, ce qui peut gâcher l'image, provoquant des bandes similaires à une coupe de bois, tandis que le faisceau lumineux lui-même doit être polarisé et correctement orienté, l'orientation correcte peut être déterminée en faisant tourner le laser autour de son axe et en observant la réflexion du verre, une réflexion minimale est nécessaire. Il est également absolument nécessaire de fermer les extrémités de la plaque photographique, sur lesquelles la lumière laser entre avec un matériau opaque, sinon l'image aura des défauts sous la forme de rayures horizontales, comme sur la photo ci-dessous.
   
   
   
   Ensuite, vous devez déterminer le temps d'exposition optimal, pour cela, vous devrez utiliser plusieurs plaques photographiques. Pour commencer, pour le circuit sélectionné, nous déterminons l'éclairage sur la surface de la plaque photographique, en installant l'élément photosensible à la place de la plaque, et tout éclairage doit être éteint. Pour cela j'ai utilisé Sanwa LP1 avec un diamètre du capteur de 0,9 cm, la puissance était de 39,9 μW (il ne faut pas oublier les facteurs de correction en fonction de la longueur d'onde). L'aire du cercle est calculée par la formule π * d 2/4, qui sera 3,14 * 0,92 / 4 = 0,64 cm ² , et l'éclairement sera donc égal à 39,9 / 0,64 = 62,3 μW / cm ² . Après avoir accepté la sensibilité du PFG-03M à 500 μJ / cm ² , l'exposition requise sera de 500 / 62,3 = 8 s. La véritable exposition optimale doit être trouvée expérimentalement, pour cela, il est nécessaire de faire plusieurs hologrammes avec des expositions différentes, à partir de la théorie, par exemple 5, 10, 15, 20 s, lorsque vous trouvez la région la plus lumineuse, vous pouvez effectuer un cycle avec moins de discrétion, par exemple, dès 1 s. Il est également important de se rappeler qu'une exposition inadéquate affecte la luminosité de l'image dans une bien moindre mesure qu'une exposition excessive. Pour déterminer l'exposition optimale, il n'est pas nécessaire d'utiliser une plaque pour chaque période de temps, elles peuvent être coupées ou simplement couper le faisceau lumineux du laser avec un matériau opaque et l'ouvrir progressivement, l'essentiel est de ne pas toucher la table optique et les éléments du circuit. J'ai obtenu les hologrammes les plus brillants avec une exposition de 15 s, ce qui signifie que la sensibilité holographique de mes plaques est d'environ 1 mJ / cm ² .
   
   La sensibilité peut varier d'un lot à l'autre et varier considérablement pendant le stockage, donc cette procédure doit être effectuée pour tous les nouveaux matériaux photographiques et après plusieurs mois de stockage. Et le temps d'exposition doit être compté avec tout changement dans le schéma optique.
   
   Ensuite, l'exposition est réalisée de manière similaire avec des plaques photopolymères, nous collectons le schéma optique, chauffons le laser, bloquons le faisceau, installons la plaque photo (avec une émulsion pour les objets), éteignons l'éclairage, donnons le temps de stabilisation, effectuons l'exposition au bon moment, fermons à nouveau le faisceau et envoyons la plaque au produit chimique traitement. Pour déterminer de quel côté de la plaque l'émulsion est, vous devez respirer dessus, le côté avec l'émulsion ne s'embue pas, mais toucher l'émulsion est strictement interdit, il est légèrement affaissé (très doux) et sera irrémédiablement endommagé par le toucher. C'est l'une des raisons pour lesquelles il est préférable de travailler avec des gants, d'autres raisons sont l'utilisation de solutions chimiques toxiques et corrosives et les bords tranchants des plaques photographiques. Il est préférable de travailler davantage dans l'obscurité ou dans une lumière verte faible, ce qui est également préférable lorsqu'il n'est pas nécessaire.
   
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