Математическая биофизика клетки - Иваницкий Г.Р.
Скачать (прямая ссылка):
В основе метода лежит особенность нашего зрения, позволяющая заменить трехмерный предмет, рассматриваемый одним глазом с данной точки, соответствующим двумерным изображением, полученным методом центрального проецирования с центром в этой же точке. При наблюдении обоими глазами двух плоских изображений, отличающихся на соответствующий ракурсный угол, можно получить стереопару и образ объемного предмета. Составная голограмма позволяет запасти целый набор таких стереопар в значительном угловом диапазоне. Это создает при рассматривании восстановленного изображения полную иллюзию реального предмета. С помощью специальных методов могут быть измерены геометрические параметры поверхности объекта.
Процесс синтеза голограмм состоит из двух этапов: получения двумерных изображений объекта под различными углами зрении и трансформирования этих изображений в голограмму. Двумерные изображения, являющиеся исходным материалом для синтеза голограммы, обычно представляют собой фотографии объекта, снятые с помощью некогерентных источников в видимом [28—30], рентгеновском диапазонах длин волн [31, 32] или в электронном пучке [33]. Эти снимки получают, поворачивая объект вокруг оси, проходящей через центр объекта, либо перемещая регистрирующую систему вокруг объекта. Информация о различных ракурсах объекта объединяется затем на одной голограмме путем последовательного экспонирования участков голограммы или многократным экспонированием всей голограммы с соответствующими двумерными изображениями совместно с опорным пучком. Между экспозициями производятся взаимные перемещения элементов системы регистрации голограммы, перемещение маски с прямоугольным отверстием или угловое перемещение двумерного изображения (поворот самой голограммы). Восстановленное изображение представляет собой объемное изображение.
При синтезе голограммы большое значение имеет максимальный угол обзора реконструированного трехмерного изображения.
В методе, предложенном в Институте биологической физики АН СССГ [27], синтез составной голограммы осуществляется по набору ракурсных снимков, полученных на сканирующем электронном микроскопе с сохранением нормального бинокулярного параллакса в одном (например, горизонтальном) направлении, а диапазон углов зрения увеличивается за счет записи голограмм ракурсных снимков ке только по горизонтали, но и по вертикали. При просматривании составной голограммы от одного края до другого по вертикали создается эффект вращения трехмерного изображения. Потеря вертикального параллакса несущественна для трехмерного восприятия. Составная голограмма представляет собой прямоугольную матрицу из т X п прямоугольных элементов.
а
Рис. 110. Синтез составной голограммы
а — оптическая схема установки: 1 — лазер, 2 — затвор с реле времени, з — полупрозрачное зеркало, 4,5 — зеркало, 6,7 — микрообъективы с точечными диафрагмами, 8 — диапозитив с рассеивателем, 9 — опорный пучок, 10 — предметный пучок, и — передвигаемая щель, 12 — голограммная пластинка; б — два снимка мнимого трехмерного изображения нейрона, образующего стереопару (сняты фотоаппаратом с расстояния 25 см от мнимого изображения при базисе 65 мм); « — линии равной кривизны в изображении изолированного нейрона большого прудовика J.imnaea stapnalis, полученные в результате измерения восстановленного изображения методом «светящейся сетки»
Оптическая схема установки приведена на рис. НО, а. Регистрация голограммы осуществляется с помощью гелий-неонового лазера 1 с длиной волны излучения 032,8 нм. Экспозиция голограммных элементов матрицы производилась с помощью затвора 2, управляемого реле времени. Размеры элемента голограммы 10 X 10 мм. Размеры диапозитивов 50 X 50 мм. Расстояние от голограммной пластинки до диапозитива 20 см, от наблюдателя до голограммной пластинки 5 см. Для получения голограммы использовались пластинки типа BP-JI. Восстановленное с голограммы изображение обладает эффектом трехмерности. Два изображения, образующие стереопару, показаны на рис. 110, б. В качестве примера рассмотрим поверхность изолированного нейрона большого прудовика Limnaea stapnalis. Ракурсные снимки
изучаемого микрообъекта получены на сканирующем электронном микроскопе JSM-U3, работающем в режиме вторичной электронной эмиссии, с помощью гониометра с определенным угловым шагом Дер. Предельный диапазон углов наклона гониометра — 5—46° был расширен с помощью специально изготовленного устройства поворота объекта. На объект напылялся в вакуумной камере тонкий слой углерода, а затем серебра. Снимки (диапозитивы) устанавливались на гониометрический столик и освещались через матовое стекло. Затем последовательно голографировались на элементах составной голограммы через прямоугольную щель, расположенную вплотную к голограммной пластинке. Размеры щели могли регулироваться в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а сама щель перемещалась с помощью микрометрического винта.
Ориентация диапозитивов должна быть нормальной к линии, соединяющей центр диапозитивов с центром отверстия в маске. Индикатриса рассеяния матового стекла обеспечивает перенос информации в данную точку голограммы со всех точек диапозитива.
