业余全息术-卤化银材料

第一部分是关于一般全息照相材料和光敏聚合物材料的全息照相。

在上一篇文章中，我们讨论了一般的全息技术以及Litiholo基于光敏聚合物全息材料的第一步。 现在该轮到处理具有显着更高灵敏度的卤化银照相材料了（这意味着全息照相的主要敌人-振动的问题更少）。 它们在业余爱好者和专业人士中都很常见，它们可以独立制造，它们的主要缺点是需要化学处理，但这并不那么困难，这将在下文中介绍。



目前，在国外和前苏联境内，主要使用两家制造商生产的卤素银全息照相照相材料：俄罗斯的JSC Slavich和法国的Ultimate Holography。 两家公司都生产用于处理的全部照相材料和化学试剂，这是业余爱好者最感兴趣的（在开始阶段，直到掌握了复制方案和彩色全息术），在玻璃上的单色照相材料适用于Denisyuk的连续激光辐射方案，这就是PFG-03M Slavich和U08M在Ultimate Holography。 前者的价格要低得多，而且经过充分研究，因此，用于化学处理的最佳混合物的成分也是众所周知的。 第二个具有最佳声明的特性，对不同波长的感光度可供选择，程序将图像的色移更改为较短的波长区域，它们的存储时间更长（PFG-03M声明为6-9个月，U08M声明为5年以上），但是建议对其进行处理在品牌的显影剂和漂白剂中，其成分不做广告。 关于国产PFG-03M，讨论将进一步进行。

PFG-03M是设计用于记录反射型全息图的高分辨率全息图板，也非常适合透射型全息图。 它们是厚度为7μm的明胶层，在2.65 mm的光学玻璃上包含卤化银晶体，敏化染料和其他添加剂。 宣布的衍射效率不小于40％，分辨率不小于5000线/ mm，在633nm处的全息灵敏度不小于2mJ / cm ² ，最大光谱敏化度为635nm。 它们的保质期为6-9个月。 储存期届满后，也可以使用它们，但是随着时间的推移，它们会增加其灵敏度，噪声水平，在未暴露的地方表现出来后变黑，并且开始形成面纱过程（从边缘开始并随时间移动到中心）。

顺便说一下，由于相同的高感光度，仅卤化银照相材料适用于脉冲拍摄。 因此，对于声明为U08M的0.09-0.12 mJ / cm ^2来说 ，PFG-03M对于633nm连续激光的全息灵敏度估计不超过2 mJ / cm ² （在实践中，通常甚至是0.5 mJ / cm ² ）。灵敏度更高。 但是Litiholo的板对635 nm的灵敏度被宣布为20 mJ / cm ² ，而重铬酸盐明胶实际上对光谱的红色区域不敏感，而且MBDCG相当复杂的组成大约需要50 mJ / cm ² 。

决定不使用Litiholo套件中包含的组件，而是使用新的激光器和良好的抗振性从头开始制造所有产品。

因此，制造卤化银全息图的步骤如下：

1. 如果要认真做，则应从光学平台开始，它将成为橡胶相机上的经典沙箱。
   
   
   
   
   
   还有其他一些配置可以在文学来源和专业站点上阅读（请参阅上一篇文章的来源列表），其中大多数是基于与来自地板（相机）的振动隔离和吸收光路元件固有振动的原理（沙）。 这种设计是适用于小工作区域的最简单的设计之一。 在远离窗户，加热系统和其他通风装置并产生振动物体的稳定桌子上，放置一个由小轮子（直径约30厘米）轻轻充气的橡胶室，盒子上有一个盒子（我有纸板，但较厚的东西更好）在其中倒入10-15公斤纯干细石英砂（例如，用于水族馆）。 光学方案直接组装在沙子的表面上，使用沙子，通过掩埋固定方案的元素也很方便。 重要的是沙子要干燥并且不粘在要安装的沙子上，确保沙子不进入光学器件，石英容易划伤玻璃也很重要。 如果激光器的功率较低（<5 mW），则可以将其固定在衣夹中，该衣夹可以用相同的沙子粘在玻璃上。
   
   
2. 所使用的激光模块是在Aliexpress上购买的激光模块，声明的功率为5 mW，波长为650 nm，功率为3 V（搜索查询“ 4mm激光模块650nm 5mw”），各模块之间可能存在很大差异，因此值得购买不同的激光模块，并从中选择在最大功率下具有最长相干长度和稳定性的模块（请参阅上一篇文章 ）。 您需要选择外壳最大的模块，板上有有源元件，还有激光二极管，理想情况下，如果板上有可变电阻器以进行准确的电流设置。 必须使用能为激光器供电数小时而不会出现明显压降的大容量电池或蓄电池供电。 从模块本身上取下透镜以产生发散光束。
3. 还需要激光辐射功率计，这将需要它来计算最佳曝光并控制照明的均匀性，在感光材料的中心和外围的相差不应超过30％。 在最简单的情况下，您可以使用带有微安表的大面积硅光电二极管，例如FD-7k，或带内置放大器（如OPT101和电压表）的光电二极管。 对于它们，您可以找到图表，通过这些图表可以确定不同波长的照明和转换因子。 但是最好购买专用的激光校准功率计，例如相干激光检查（价格昂贵且稀有），Sanwa LP1（更便宜且广泛使用）。
4. 您还需要注意非光化照明（不会明显影响未显影的照相材料），幸运的是，全息照相材料的感光度比传统照相材料的感光度低得多，因此从路灯穿过窗户的窗帘落下的少量光并不是特别重要它会受伤，在化学处理过程中，很可能使用这种阴暗的照明。 但是在安装感光板和其他相关电路元件时，要有足够的照明水平，Litiholo套装的蓝色LED不适合，PFG-03M在蓝色区域具有明显的灵敏度，需要绿色照明，越接近500 nm越好。 您可以选择合适的LED，它会比某些光源中推荐的带滤光片的灯泡更好，在不需要关闭照明时，必须将照明的亮度提供到最低的要求。 我使用了“智能” LED灯，选择了最合适的阴影并设置了最小亮度。
5. 如上所述，卤化银照相材料需要化学处理。 在曝光期间形成的潜像（被光照射的卤化银晶体，在其上出现游离金属银的点）被放大了很多倍，并且已经获得了可见的图像，因为显影剂主要是将卤化物晶体从这种金属还原为金属银点。 对于PFG-03M，制造商建议使用所谓的。 物理开发人员GP-3 。 您也可以尝试使用另一种物理显影剂，该显影剂含有较少的腐蚀性和毒性化合物，并且不会释放OD-1氨。 物理显影剂与古典摄影中使用的化学显影剂不同，是在特征和形状上形成完全不同的金属银颗粒，这对于形成干涉图案是必需的，全息图本身就是所谓的。 幅度相位。 物理显影剂包含特殊成分，可溶解未曝光的卤化银颗粒，然后在出口的金属银上沉积金属银，即 照相材料中几乎所有的银都保留在其中，并且形成了球形银颗粒-反射光，而不是丝状-吸收。 一些作者推荐但被其他人拒绝的替代品（我提醒您，我们只在谈论PFG-03M）是化学显影剂在随后的漂白过程中表现出来的过程，这些都是JD-4和SM-6 + PBU-Amidol试剂盒。 由于漂白过程，金属银被转化回折射率不同于明胶的卤化银晶体，即所谓的 相全息图理论上具有明显更高的衍射效率，因此具有更高的亮度。 但是，PFG-03M照相底片不是为漂白而设计的，它们的银含量相对较低（1.6 g / m ² ，而对于为漂白而设计的PFG-01，则为3.3 g / m ² ），并且漂白后得到的全息图不应明显更亮。 我使用了制造商推荐的GP-3显影剂，这些显影剂是由现成的化合物制成的。
   
   对于其制造（1升溶液），您将需要：
   
   0.2克甲基苯乙酮 ;
   5克对苯二酚 ;
   100克无水亚硫酸钠 （请勿与硫化物混淆）！
   25克氢氧化钠 （苛性钠，苛性钠）；
   45克硫氰酸铵（硫氰酸铵）。
   
   试剂可以在许多化学试剂商店购买，也可以在与照相底版相同的地方购买。 如果解决方案不是由现成的套装制成，那么除了蒸馏水和一些餐具外，还需要秤，为此，常见的中国珠宝秤非常适合，精度为0.01 g。
   
   要准备解决方案，您将需要两个化学玻璃杯（或类似的玻璃杯，有很大的想象空间），每个玻璃杯中倒入约400毫升水（您不能用量杯来测量水，只需称量它，它将更加准确），必须使用蒸馏水；该水在汽车经销商处出售。 还应戴上安全眼镜和手套，所有用具应为玻璃，并用勺子混合玻璃或塑料。 在剧烈搅拌下将氢氧化钠缓慢加入第一个玻璃杯中，溶液明显加热，然后加热甲基苯乙酮。 在第二杯中，首先我们溶解约10 g亚硫酸钠，然后溶解所有对苯二酚，溶解后我们添加剩余的亚硫酸钠，然后加入所有的硫氰酸铵。 将硫氰酸铵溶解后，将溶液倒入一起，并用水将体积调节至1升。 然后，我们将溶液通过一块棉绒过滤，放在漏斗中，静置2小时。 所产生的显影剂必须存放在冰箱中，直到其变成黄色（一个月或更长时间）后才能使用。 遵守此配方非常重要，否则沉淀可能会沉淀并且显影剂将受到损坏。
   
   所得溶液是浓缩液，并且在使用前立即以15ml浓缩液和400ml水的比例制备工作溶液。 因此，如果您不打算一次生产多个全息图，则可以将所有试剂的数量一分为二，并准备500毫升主溶液，从中可以得到13升显影剂的工作溶液。
   
   如果显影后不使用漂白程序，建议进行定影程序，在此过程中，残留在乳液中的卤化银颗粒将被清除。 任何硫代硫酸盐照相定影剂（定影剂）都适用于此，例如，每1升蒸馏水仅含150克硫代硫酸钠结晶水合物（次亚硫酸钠，硫酸钠），混合后，让溶液静置2小时。 在存在沉淀物，浊度或薄片的情况下，可以通过插入漏斗中的一块棉绒来定期过滤所得溶液，并在室温下长时间保存，用过的溶液可以放回储罐中至其余，消耗非常缓慢。
6. 因此，试剂已经准备好了，您仍然需要进行化学处理的水槽，从超市买东西很适合。 自然，所有与化学物质接触的器具均不得用于食物或饮料。
   
   
   下一步将是光路的组装：
   
   对于通过全息图：
   
   
   
   对于反射全息图：
   
   
   
   对于这种类型的材料，激光束应以接近布鲁斯特角的角度入射到照相印版上，对于玻璃而言，约为56°，实际上，为便于照明，该角度约为45°。 这样做是为了最大程度地减少照相板中的内部反射，该内部反射会破坏图像，造成类似于木头切割的条带，而光束本身必须被偏振并正确定向，可以通过围绕其轴旋转激光并观察玻璃反射来确定正确的定向，需要最小的反射。 绝对有必要用一种不透明的材料封闭激光要进入其上的照相板的端部，否则图像将具有水平条纹的缺陷，如下图所示。
   
   
   
   接下来，您需要确定最佳曝光时间，为此，您将必须使用几张照相板。 首先，对于选定的电路，我们确定感光板表面的照明，将感光元件安装在感光板上，并关闭所有照明。 为此，我使用了直径为0.9厘米的Sanwa LP1，功率为39.9μW（一定不要忘记取决于波长的校正因子）。 圆形面积由公式π * d 2/4计算，即3.14 * 0.92 / 4 = 0.64 cm ² ，并且照度将相应地等于39.9 / 0.64 = 62.3μW / cm ² 。 接受PFG-03M的灵敏度为500μJ/ cm ^2时 ，所需的曝光时间为500 / 62.3 = 8 s。 真正的最佳曝光应通过实验找到，为此有必要制作几张具有不同曝光量的全息图，例如从5、10、15、20 s的理论值开始;如果找到最亮的区域，则可以进行离散度较小的循环，例如最早1 s。 同样重要的是要记住，与过度曝光相比，曝光不足对图像亮度的影响要小得多。 为了确定最佳曝光，不必每次都使用一块板，可以用不透明的材料将其切割或切断激光的光束并逐渐打开，主要是不要触摸光学平台和电路元件。 我在15 s的曝光下获得了最亮的全息图，这意味着我的印版的全息灵敏度约为1 mJ / cm ² 。
   
   批次之间的灵敏度可能会有所不同，并且在存储过程中会明显不同，因此，必须对所有新的照相材料以及在存储几个月后执行此步骤。 曝光时间应随光学方案的变化而计算。
   
   接下来，以类似的方式对光敏聚合物板进行曝光，我们收集光学方案，加热激光，遮挡光束，安装光敏板（使用用于物体的乳剂），关闭照明，给予稳定时间，在正确的时间进行曝光，再次关闭光束，然后将光敏板发送到化学药品中。处理。 要确定乳液在板的哪一侧，您需要在其上呼吸，乳液的那一侧不会起雾，但是严格禁止触摸乳液，因为乳液略微下垂（非常柔软），并且通过触摸将不可避免地损坏。 这是使用手套更好的原因之一，其他原因是使用有毒和腐蚀性的化学溶液以及照相底片的锋利边缘。 在黑暗或绿色弱光下，进一步的工作会更好，而在不需要时也会更好。
   
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