Holografia amadora - materiais de iodetos de prata

A primeira parte é sobre holografia em geral e materiais fotopolímeros.

Em um artigo anterior, falamos sobre holografia em geral e um conjunto para os primeiros passos do Litiholo com base em materiais holográficos de fotopolímeros. Agora é a vez de lidar com materiais fotográficos de iodetos de prata com sensibilidade significativamente maior (o que significa que há menos problemas com o principal inimigo da holografia - vibração). Eles são comuns entre amadores e profissionais, podem ser feitos de forma independente, sua principal desvantagem é a necessidade de tratamento químico, mas isso não é tão difícil, o que será mostrado mais adiante no texto.



Atualmente, tanto no exterior quanto no território da antiga URSS, são utilizados principalmente materiais fotográficos holográficos de prata e halogênio de dois fabricantes: o russo JSC Slavich e o francês Ultimate Holography. Ambas as organizações produzem toda a gama de materiais fotográficos e reagentes químicos para o processamento, os mais interessantes para amadores (no estágio inicial, até que os esquemas de cópia e holografia das cores sejam dominados) materiais fotográficos monocromáticos em vidro adequados para o esquema de Denisyuk com radiação laser contínua, este é PFG-03M Slavich e U08M na Ultimate Holography. Os primeiros têm um preço muito mais baixo, são bem estudados e as composições de misturas ideais para tratamento químico são conhecidas por eles. Os segundos têm as melhores características declaradas, sensibilização para diferentes comprimentos de onda para escolher, mudança de cor programada da imagem para uma região mais curta, eles são armazenados por muito mais tempo (6-9 meses para PFG-03M e mais de 5 anos para U08M são declarados), mas o processamento é recomendado para eles em desenvolvedor de marca e água sanitária, cuja composição não é anunciada. Sobre o PFG-03M doméstico, a discussão irá além.

PFG-03M são placas holográficas de alta resolução projetadas para gravar hologramas refletivos e também são adequadas para hologramas de transmissão. São uma camada de gelatina com 7 μm de espessura, contendo cristais de halogeneto de prata, um corante sensibilizante e outros aditivos em vidro óptico de 2,65 mm de espessura. A eficiência de difração declarada não é inferior a 40%, a resolução não é inferior a 5000 linhas / mm, a sensibilidade holográfica a 633 nm não é inferior a 2 mJ / cm ² , a sensibilização espectral máxima é de 635 nm. Eles têm uma vida útil garantida de 6 a 9 meses. Após o término do período de armazenamento, eles também podem ser usados, mas com o tempo aumentam sua sensibilidade, nível de ruído, escurecendo após a manifestação em locais não expostos , e o processo de formação do véu começa (começa ao longo das bordas e se move com o tempo para o centro).

A propósito, apenas materiais fotográficos de halogeneto de prata são adequados para gravação de pulso devido à mesma alta sensibilidade. Portanto, estima-se que a sensibilidade holográfica do PFG-03M para um laser contínuo de 633nm não seja superior a 2 mJ / cm ² (na prática, geralmente mesmo 0,5 mJ / cm ² ), para o declarado U08M 0,09-0,12 mJ / cm ² para materiais fotográficos otimizados para disparo por pulso a sensibilidade é ainda maior. Mas a sensibilidade das placas de Litiholo é declarada como 20 mJ / cm2 para 635 nm, enquanto a gelatina dicromada praticamente não é sensível à região vermelha do espectro, e a composição bastante complexa do MBDCG requer cerca de 50 mJ / cm2.

Foi decidido não usar o que está incluído no kit da Litiholo, mas fazer tudo do zero, com um novo laser e boa resistência à vibração.

Assim, as etapas de fabricação de um holograma de halogeneto de prata:

1. Se você quiser fazer isso com seriedade, comece com uma mesa óptica, que será a caixa de areia clássica em uma câmera de borracha.
   
   
   
   
   
   Existem outras configurações que podem ser lidas em fontes literárias e em sites especializados (veja a lista de fontes no artigo anterior ), a maioria delas é baseada no princípio de isolamento de vibrações vindas do chão (câmera) e absorção de vibrações intrínsecas dos elementos do circuito óptico ( areia). Esse design é um dos mais simples, adequados para uma pequena área de trabalho. Em uma mesa estável, afastada de janelas, sistemas de aquecimento e outras correntes de ar, e criando objetos que vibram, é colocada uma câmara de borracha levemente inflada de uma pequena roda (cerca de 30 cm de diâmetro), sobre uma caixa (eu tenho um papelão, mas melhor de algo mais denso) em que são derramados 10 a 15 kg de areia fina e pura de quartzo (por exemplo, para aquários). O esquema óptico é montado diretamente na superfície da areia, com a ajuda da areia também é conveniente fixar os elementos do esquema cavando-o. É importante que a areia esteja seca e não se atenha ao que será instalado nela, também é importante garantir que a areia não entre na ótica, pois o quartzo arranha facilmente o vidro. Um laser, se for de baixa potência (<5 mW), pode ser fixado em um prendedor de roupa, que pode ser preso em um copo com a mesma areia.
   
   
2. Como laser, usamos um módulo de laser comprado no Aliexpress com uma potência declarada de 5 mW, comprimento de onda de 650 nm e potência de 3 V (consulta de pesquisa "módulo de laser de 4 mm 650nm 5mw"), pode haver grandes diferenças entre os módulos de cópia para cópia, portanto vale a pena comprar vários diferentes módulos a laser e escolha dentre eles aqueles que mostrarão o maior comprimento de coerência e estabilidade na potência máxima (consulte o artigo anterior ). Você precisa escolher módulos com o invólucro mais massivo, com elementos ativos na placa e um diodo da caixa a laser, idealmente se houver um resistor variável na placa para um ajuste preciso da corrente. A energia deve ser fornecida a partir de baterias ou acumuladores que possam alimentar o laser por várias horas sem queda de tensão perceptível. Uma lente é removida do próprio módulo para produzir um feixe divergente.
3. Também é necessário um medidor de potência de radiação a laser, que será necessário para calcular a exposição ideal e controlar a uniformidade da iluminação, que não deve diferir mais de 30% no centro e na periferia do material fotográfico. No caso mais simples, você pode usar um fotodiodo de silício de área grande com um microamperímetro, por exemplo, FD-7k, ou um fotodiodo com um amplificador embutido como o OPT101 e um voltímetro. Para eles, é possível encontrar gráficos pelos quais é possível determinar os fatores de iluminação e conversão para diferentes comprimentos de onda. Mas é melhor comprar um medidor de energia calibrado especial para lasers, por exemplo, Coherent Laser Check (mais caro e raro), Sanwa LP1 (mais barato e difundido).
4. Você também precisa cuidar da iluminação não-actínica (que não afetará visivelmente o material fotográfico não desenvolvido). Felizmente, a sensibilidade dos materiais fotográficos holográficos é muito menor do que a dos materiais fotográficos clássicos, portanto, uma pequena quantidade de luz de uma lâmpada de rua que cai pelas cortinas das janelas não é particularmente vai doer, e durante o procedimento de tratamento químico é bem possível fazer com uma iluminação tão sombria. Mas, ao instalar uma placa fotográfica e outros elementos de circuito relacionados, é bom ter um nível de iluminação suficiente, o LED azul do conjunto Litiholo não é adequado, o PFG-03M tem uma sensibilidade notável na área azul, você precisa de iluminação verde, quanto mais próximo de 500 nm, melhor. Você pode escolher o LED apropriado, será ainda melhor do que a lâmpada com filtro recomendado em algumas fontes, o brilho da iluminação deve ser fornecido o mínimo necessário, quando a iluminação não precisar ser desligada. Usei uma lâmpada LED "inteligente", escolhendo a tonalidade mais adequada e definindo o brilho mínimo.
5. Os materiais fotográficos de halogeneto de prata, como mencionado acima, requerem tratamento químico. Durante o qual a imagem latente formada durante a exposição (cristais de halogeneto de prata irradiados com luz, nos quais apareceram pontos de prata metálica livre) é amplificada muitas vezes e uma imagem já visível é obtida, uma vez que o desenvolvedor restaura principalmente cristais de halogeneto com prata metálica a metálica pontos. Para PFG-03M, o fabricante recomenda o chamado. desenvolvedor físico GP-3 . Você também pode tentar outro desenvolvedor físico que contenha menos compostos cáusticos e tóxicos e não emita amônia OD-1 . Desenvolvedores físicos, diferentemente dos químicos usados ​​na fotografia clássica, formam partículas completamente diferentes de prata metálica em caráter e forma, necessárias para a formação de um padrão de interferência, e os próprios hologramas são chamados. fase de amplitude. Os desenvolvedores físicos contêm componentes especiais que dissolvem os grânulos não expostos de halogenetos de prata, seguidos pela deposição de prata no metal exportado, ou seja, quase toda a prata do material fotográfico permanece nela, e partículas esféricas de prata são formadas - refletindo a luz e não absorvendo filiformes. Uma alternativa recomendada por alguns autores e rejeitada por outros (lembro que estamos falando apenas sobre PFG-03M) é o processo de desenvolvimento de desenvolvedores de produtos químicos com branqueamento subsequente, esses são os kits JD-4 e SM-6 + PBU-Amidol. Devido ao processo de branqueamento, a prata metálica é convertida novamente em cristais de halogeneto de prata com um índice de refração diferente da gelatina, denominada hologramas de fase com teoricamente significativamente maior eficiência de difração e, portanto, brilho. Entretanto, as placas fotográficas PFG-03M não são projetadas para branquear, elas têm relativamente pouca prata (1,6 g / m ² , enquanto que para PFG-01 projetada para branqueamento, 3,3 g / m ² ), e os hologramas obtidos após o clareamento não devem ser visivelmente mais brilhante. Eu usei o desenvolvedor GP-3 recomendado pelo fabricante a partir de um conjunto pronto de compostos químicos.
   
   Para sua fabricação (para 1 litro de solução), você precisará de:
   
   0,2 g de metilfenidona ;
   5 g de hidroquinona ;
   100 g de sulfito de sódio anidro (não confundir com sulfeto d om!);
   25 g de hidróxido de sódio (soda cáustica, soda cáustica);
   45 g de tiocianato de amónio (tiocianato de amónio).
   
   Os reagentes podem ser adquiridos em muitas lojas de reagentes químicos ou no mesmo local das chapas fotográficas. Se a solução não for feita a partir de um conjunto pronto, além de água destilada e alguns pratos, também serão necessárias balanças; para isso, as balanças de jóias chinesas comuns são adequadas para uma precisão de 0,01 g.
   
   Para preparar a solução, você precisará de dois copos químicos (ou algo semelhante, há muito espaço para a imaginação), despeje cerca de 400 ml de água em cada um (você não pode medir a água com copos de medição, apenas pesá-lo, será ainda mais preciso), água destilada deve ser utilizada e vendida em concessionárias de automóveis. Também vale a pena colocar óculos e luvas de segurança, todos os utensílios devem ser de vidro e a colher para misturar vidro ou plástico. Adicione lentamente hidróxido de sódio no primeiro copo com agitação vigorosa, a solução aquece visivelmente e depois a metilfenidona. No segundo copo, primeiro dissolvemos cerca de 10 g de sulfito de sódio e, em seguida, toda a hidroquinona; após a dissolução, adicionamos o sulfito de sódio restante e, depois, todo o tiocianato de amônio. Após a dissolução do tiocianato de amônio, as soluções são vertidas juntas e o volume é ajustado para 1 litro com água. Em seguida, filtramos a solução através de um pedaço de algodão, colocado em um funil, e deixamos repousar por 2 horas. O revelador resultante deve ser armazenado na geladeira, é adequado para uso até ficar amarelo (um mês ou mais). É muito importante observar esta receita, caso contrário o precipitado pode precipitar e o revelador será estragado.
   
   A solução resultante é um concentrado e uma solução de trabalho é preparada imediatamente antes do uso, na proporção de 15 ml de concentrado e 400 ml de água. Portanto, se você não planeja produzir muitos hologramas de uma só vez, pode dividir as quantidades de todos os reagentes em dois e preparar 500 ml da solução principal, a partir da qual você pode obter até 13 l da solução de trabalho do desenvolvedor.
   
   No caso de não utilização do procedimento de branqueamento após o desenvolvimento, recomenda-se realizar um procedimento de fixação, durante o qual os grânulos de halogeneto de prata remanescentes na emulsão serão removidos. Qualquer fixador fotográfico de tiossulfato (fixador) é adequado para isso, por exemplo, apenas 150 g de hidrato de tiossulfato de sódio cristalino (hipossulfito de sódio, sulfato de sódio) por 1 litro de água destilada, após mistura, deixe a solução repousar por 2 horas. Na presença de sedimentos, turbidez ou flocos, a solução resultante pode ser filtrada periodicamente através de um pedaço de algodão inserido no funil e armazenada em temperatura ambiente por um longo tempo; a solução usada pode ser devolvida ao tanque para o restante, sendo esgotada muito lentamente.
6. Assim, os reagentes são preparados, você ainda precisa dos banhos para tratamento químico, as porções do supermercado são adequadas para isso. Naturalmente, todos os utensílios em contato com produtos químicos não devem ser usados ​​para alimentos ou bebidas.
   
   
   O próximo passo será a montagem do circuito óptico :
   
   Para passar hologramas:
   
   
   
   Para hologramas refletivos:
   
   
   
   O raio laser deve incidir na placa fotográfica em um ângulo próximo ao ângulo de Brewster para este tipo de material; para o vidro é de cerca de 56 °; na prática, para a conveniência da iluminação, esse ângulo é de aproximadamente 45 °. Isso é feito para minimizar as reflexões internas na placa fotográfica, que podem estragar a imagem, causando tiras semelhantes a um corte de madeira, enquanto o próprio feixe de luz deve ser polarizado e corretamente orientado, a orientação correta pode ser determinada girando o laser em torno de seu eixo e observando a reflexão do vidro. é necessária uma reflexão mínima. Também é absolutamente necessário fechar as extremidades da placa fotográfica na qual a luz do laser entra com um material opaco; caso contrário, a imagem terá defeitos na forma de listras horizontais, como na foto abaixo.
   
   
   
   Em seguida, é necessário determinar o tempo de exposição ideal, para isso você precisará usar várias placas fotográficas. Para começar, para o circuito selecionado, determinamos a iluminação na superfície da placa fotográfica, instalando o elemento fotossensível no lugar da placa e qualquer iluminação deve ser desligada. Para isso, usei o Sanwa LP1 com um diâmetro do sensor de 0,9 cm, a potência era de 39,9 μW (você não deve esquecer os fatores de correção, dependendo do comprimento de onda). A área do círculo é calculada pela fórmula π * d 2/4, que será de 3,14 * 0,92 / 4 = 0,64 cm ² , e a iluminação será, portanto, igual a 39,9 / 0,64 = 62,3 μW / cm ² . Tendo aceito a sensibilidade do PFG-03M como 500 μJ / cm ² , a exposição necessária será 500 / 62,3 = 8 s. A exposição ideal real deve ser encontrada experimentalmente, para isso é necessário fazer vários hologramas com exposições diferentes, começando pelo teórico, por exemplo 5, 10, 15, 20 s, e ao encontrar a região mais brilhante, você pode realizar um ciclo com menos discrição, por exemplo, a partir de 1 s. Também é importante lembrar que a exposição inadequada afeta o brilho da imagem em uma extensão muito menor do que a exposição excessiva. Para determinar a exposição ideal, não é necessário usar uma placa para cada período, eles podem ser cortados ou apenas cortar o feixe de luz do laser com um material opaco e abri-lo gradualmente, o principal é não tocar na mesa e nos elementos do circuito óptico. Eu obtive os hologramas mais brilhantes com uma exposição de 15 s, o que significa que a sensibilidade holográfica das minhas placas é de cerca de 1 mJ / cm ² .
   
   A sensibilidade pode variar de lote para lote e variar acentuadamente durante o armazenamento, portanto esse procedimento deve ser realizado para todos os novos materiais fotográficos e após vários meses de armazenamento. E o tempo de exposição deve ser contado com qualquer alteração no esquema óptico.
   
   Além disso, a exposição é realizada de maneira semelhante com placas de fotopolímero, montamos o circuito óptico, aquecemos o laser, bloqueamos o feixe, instalamos a placa fotográfica (emulsão para objetos), desligamos a iluminação, concedemos tempo de estabilização, realizamos a exposição pelo tempo necessário, fechamos o feixe novamente e enviamos a placa para o produto químico processamento. Para determinar de que lado da placa a emulsão está, você precisa respirar, o lado da emulsão não embaça, mas o toque na emulsão é estritamente proibido, é levemente curvado (muito macio) e será irremediavelmente danificado pelo toque. Essa é uma das razões pelas quais é melhor trabalhar com luvas; outras são o uso de soluções químicas tóxicas e corrosivas e as bordas afiadas das chapas fotográficas. Trabalhos futuros são melhores no escuro ou com pouca luz verde, o que também é melhor quando não é necessário.
   
   , 1 , 19-21°C, -3 10 ., . 5-8 . 17-18°C, , , . , , 25°C, , , . , . , . - , . , , . , , ( ), . 3 ., 5-10 ., . , , , . , , , Kodak Photo-Flo, . , . , 96% , 50%, 80% 96% , . . 96% , . , .
   
   , 50% , , , , , .
   
   :
   
   .
   
   , .
   
   
   
   
   
   
   
   .
   
   
   
   .
   
   
   
   .
   
   . , .
   
   
   
   .
   
   
   
   , , , ( ) , , 0.5°C, , . - , . , , , . . . , , .
   
   Como sempre, quaisquer perguntas, sugestões e comentários são bem-vindos!