ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГОЛОГРАФИЧЕСКОГО МЕТОДА ВИЗУАЛИЗАЦИИ СКРЫТОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФОТОМАТЕРИАЛОВ
М.Г.Г и р и н а
Когерентно оптическая техника даёт возможность исследовать кинетику непроявленного скрытого изображения в высокоразрешающих фотоматериалах. Приведены схемы установки, экспериментальные результат исследования роста, спада скрытого изображения сенсибилизированных и несенсибилизированных пластинок ПЭ-1 на частоте 134 лин/им. Указанная методика может быть использована также для определения различных параметров галоидно-серебряных фотоматериалов на различных частотах записи.
Скрытое изображение образуется в результате действия света на голоидосеребряный фиточувствительный материал. Механизм его образования весьма сложен и до конца не выяснен. Трудность наблюдения скрытого изображения связана с регистрацией слабых плотностей.
Фотохимическое проявление способно полностью восстановить галогенид серебра в металлическое серебро при наличии в зерне лишь одного атома металлического серебра, образовавшегося в результате первичного фотохимического акта поглощения света.
Однако процесс проявления несовершенен, так как он практически разрушает первоначальное скрытое изображение. Кроме того, нет уверенности в том, что почернение в точности соответствует скрытому изображению на всём протяжении характеристической кривой, так как в вечичин плотностей почернения входит и плотность вуали.
Другим недостатком метода проявления является допущение выполнения закона взаимозаместимостк при построении характеристической кривой. Однако этот закон, как известно, не выполняется как при больших, так и при малых экспозициях.
К этому же несоответствию между освещённостью Е и временем экспозиции
t относится эффект "перемежающего освещения", который никак не отражён в характеристической кривой.
Характеристическая кривая очень зависит от процесса проявления и может быть произвольно смещена в сторону больших и малых экспозиций. Этим самым можно произвольно усилить скрытое изображение.
Таким образом, видим, что оценка скрытого изображения по плотности почернения весьма приближенна.
Другими методами изучения скрытого изображения могут быть разнообразные физические методы исследования самих кристаллов галоидного серебра и тонких плёнок этих кристаллов. К этим методам относится рентгенография, спектроскопия, фотометрирование, дифференциальное спектрофотометрирование.
Метод дифференциального спектрофотометрирования является наиболее чувствительным из всех перечисленных и позволяет измерять плотности порядка 10
-5. Однако эта методика позволяет измерять плотности наиболее простого скрытого изображения в виде однородной засветки значительных поверхностей эмульсии, поскольку основана на сравнении плотности засвеченной пластинки с незасвеченной /1/.
Кроме того, все известные методики требуют также весьма стабильный источник света и не допускают наблюдения непрерывного поста скрытого изображения.
Для исследования кинетики скрытого изображения, особенно сложно голографического изображения в высокоразредающих фотоматериалах, представляет интерес использование когерентной оптической техники /
2/.
Данная методика сводится к записи на высокоразрешающем фотоматериале интерференционной картины при одновременной регистрации спектральных составляющих в той же оптической системе (рис.1).
Рис.1. Запись и визуализация скрытого голографического изображения.
Пусть на фотопластинку падает два взаимнокогерентных пучка света. Встречаясь, пучки интерферируют. В момент, когда на фотопластинке запечатлится интерференционная картина, в эмульсии образуется дифракционная решётка и каждому пучку, падающему на неё, соответствуют 3 пучка после решётки. Наблюдаться же будут 4 пучка, так как 1
+ и 2- сольются с более сильными основными пучками.
Пучки 2
+ и 1- распространяются самостоятельно, и их можно наблюдать, если уровень фонового шума фотопластинки окажется меньше интенсивности этих пучков. Вот почему этот метод применим в основном для прозрачных голографических фотоматериалов с весьма низким уровнем собственного рассеяния.
Схема экспериментальной установки (рис.2) содержит в выходной плоскости линзу, концентрирующую пучки в своей фокальной плоскости. Благодаря этому сигналы скрытого изображения можно наблюдать и регистрировать.
Коллимированный лучок с помощью призмы 3 делится на два пучка. Эти пучки подходят к фотопластинке под углом друг к другу, в результате чего на ней записывается решётка с пространственной частотой
Первые эксперименты проводились ври частоте записи
f = 134 лин./мм. По мере регистрации скрытого изображения в фотопластинке 4 наблюдается рост слабого светового сигнала в точках f2+ и f2-
в плоскости экрана 6. Яркость этого сигнала является функцией плотности скрытого голографического изображения
j=f(d,p), где d- плотность и Р- параметры оптической системы (относительное отверстие, аберрационные коэффициенты и др.). В экспериментах измерялась интенсивность светового пятна скрытого изображения при использовании калиброванного приёмника с фотоумножителем ФЭУ-51, предельная чувствительность которого 10-12 ватт.
Голографическая методика визуализации скрытого изображения была применена при исследовании ряда фотоматериалов отечественного (ПЭ-1, Микрат ВР) и зарубежного производства (Агфа-Геверт
ioe70, 8e70, 8e75). При этом наблюдался рост сигнала скрытого изображения, спад его после прекращения записи голограммы, рост и спад сигнала скрытого изображения для гиперсенсибилизированных триэтаноламином пластинок.
Наиболее четко особенности метода проявились на экспериментальных прозрачных пластинках ПЭ-1, на которых и была обнаружена первоначально возможность визуализации скрытого изображения в когерентно-оптической системе /3/. Из рис.3 приведён график роста сигнала скрытого изображения для угла между интерферирующими пучками в 5°, что соответствует дифракционной решётке с пространственной частотой
f = 134 лин/мм. Отсчёт производится через 1 минуту (ток гальванометра представлен в относительных единицах). Использовались негиперсенсибилизированные пластинки ПЭ-1. Кривые 1,2,3 относятся соответственно к трём последующим записям на одном и том же участке пластинки, повёрнутой под разными углами вокруг оптической оси системы. Уменьшение наклона кривых роста сигнала указывает на насыщение эмульсии при последующих записях.
На рис.4 показан спад сигнала скрытого изображения, зарегистрированного при перекрытии пучка 1. Около кривых в качестве параметра приведено время предварительной экспозиции пластинки интерференционной картиной (1,2,4,5 минут).
Чтобы выбрать оптимальную концентрацию раствора триэтаноламина, в котором производится гиперсенсибилизация, были сняты
Рис.2. Схема установки для записи и визуализации скрытого голографического изображения:
1 - лазер, 2 - коллиматор, 3 - призма,
4 - фотопластинка, 5 - линза, 6 - выходная плоскость.
Рис.3. Рост сигнала скрытого Рис.4. Спад сигнала скрытого голографического изоб- голографического изображения. ражения.
кривые роста сигнала скрытого изображения для различных концентраций. Из кривых рис.5 следует, что оптимальная чувствительность достигается при использовании 0,5% исходного раствора. Для гиперсенсибилизированных пластинок отмечался также отличный от ранее приведённого характер роста сигнала скрытого изображения (быстрый рост в первый момент и резкое достижение насыщения). Для сравнения на том же графике приведена кривая роста сигнала
Рис.5.
Рост сигнола скрытого голографического изображения на сенсибилизированных и несенсибилизированных пластинках.
скрытого изображения для негицерсенсибилиэированной пластинки
.
Данная методика пригодна для исследования и весьма сложных структур голограмм, записываемых по схеме Липпмана-Денисюка. В таких голограммах дифракционная решётка образуется не на поверхности эмульсии, а внутри её с пространственной частотой, доходящей до 5000 лин/мн (рис.6).
Рис.6.
Регистрация скрытого голографического изображения в толстослойных эмульсиях.
С помощью этой методики могут быть промерены ориентационная чувствительность, дифракционная эффективность и другие важные характеристики в голографической технике.
Измерение полуширины ориентационной чувствительности указанным методом визуализации скрытого голографического изображения дало величину 15°, что свидетельствует о том, что не все слои фотоэмульсии работают одинаково. Указанный метод является оперативным и может быть применён в практике при изучении новых эмульсий .
Этим же методом была измерена дифракционная эффективность фотоэмульсии ПЭ-1 гиперсенсибилизированним и, 5% раствором триэтаноламина в большом интервале частот от 30 до 140°. Причём значения для углов от 30 до 90° сняты при падении пучков с одной, для углов от 90° до 140° с разных сторон фотопластинки. При обычном методе регистрации невозможно сравнить эти два интервала, так как каждый из них требует различных режимов обработки. Методика визуализации скрытого голографического изображения позволяет построить полную кривую дифракционной эффективности фотоматериала.
Исследования проводились на простой интерференционной установке, схемы которой приведены на рис.7а,б. Отношение интенсивности интерферирующих пучков было выбрано 1:5. Поскольку наибольший интерес представляет быстро спадающая часть кривой дифракционной эффективности, то она и была наиболее подробно исследована (рис.8). На рис.8 отдельные кривые относятся и нескольким пластинкам ПЭ-1 из разных партий лабораторного полива. Подобные кривые достаточно полно характеризуют свойства данного голографического фотоматериала, что связано со следующими обстоятельствами:
- широким диапазоном пространственных частот;
- полным исключением ошибок, связанных с выбором неоптимального проявителя и режима обработки;
- отсутствием трудностей, связанных с выбором рабочей точки на характеристической кривой благодаря использованию весьма слабого сигнала;
- автоматическим без вотировок выполнением условия Вульфа-Брэгга для "толстослойных" эмульсий.
Таким образом, метод визуализации скрытого голографического изображения наряду с другими методами может стать методом исследования прозрачных фотоэмульсий, используемых в голографии, методом исследования скрытого изображения.
Рис.7а,б. Схема интерференционной установки для измерения дифракционной эффективности скрытого голографического изображения, образуемого при падении пучков с одной стороны фотопластинки (а), с двух сторон фотопластинки (б):
1 - ОКГ, 2 - полупрозрачное зеркало, 3 нейтральный фильтр, 4 - зеркало. 5,6 - коллиматоры, 7 - фотопластинка, 8 - линза, 9 - фотоумножитель.
Рис.8. Дифракционная эффективность скрытого голографического изображения для пластинок ПЭ-1 разного полива.
Л и т е р а т у р а
1. К.А.Кириллов. Тонкая структура в спектре поглощения фотохимически окрашенного голоидного серебра. Изд. АН СССР, 1954.
2. Г.Л.Соболев, Н.И.Кириллов. Методика визуализации скрытого изображения (фотолитического серебра),образуемого и реконструируемого когерентным светом. Доклады Международного конгресса по фотографической науке, Москва, А 23, стр.159,1970.
3.
Н.И.Кириллов, Н.В.Васильева, Е.М.Фельдшеров. Особо мелкозернистые фотоматериалы с концентрированными "прозрачными" эмульсиями. Доклады Международного конгресса по фотографической науке, Москва,В 29,стр.317,1970.
