Оптическая галография - Кольер Р.
Скачать (прямая ссылка):
ФИГ. 2.3.
Получение голограммы с помощью электронной волны методом проекции.
56
РАННИЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГОЛОГРАФИИ
ГЛ. 2.
сильные искажения пучка, обусловленные его уменьшением. Несмотря на это преимущество, главным препятствием на пути достижения высокого разрешения является недостаточная степень пространственной когерентности. Чтобы получить нужную
H Увеличенное і
изображение"** плоскости H
ФИГ. 2.4. Получение голограммы с помощью элек-
тронной волны методом пропускания.
пространственную когерентность, источник следует задиафраг-мировать до площади порядка 1 мкм2, что сильно снижает интенсивность пучка и соответственно увеличивает длительность экспонирования примерно до 2 ч. Нестабильность напряжения, тепловые деформации, вибрации и загрязнение объекта в этом случае действуют как факторы, совместно ограничивающие разрешение голографической структуры, и, как следствие этого,— изображения.
§ 3. Рентгеновская голография
Габор не предполагал использовать голографию в рентгеновской микроскопии, так как казалось, что создание интенсивного источника когерентных рентгеновских лучей сопряжено даже с большими трудностями, чем создание достаточно когерентного источника электронов. Однако другие исследователи, например Баэз, Эль-Сам и Киркпатрик [2.7, 2.8], из-за отсутствия объектива для рентгеновских лучей прибегли к голографическому методу. В 1952 г. Эль-Сам и Киркпатрик смогли получить видимое изображение тонкой проволоки при освещении ее рентгеновской дифракционной картины, зарегистрированной за 20 лет перед этим Келлстромом. Этот двухступенчатый процесс восстановления волнового фронта оказался единственным важным успешным опытом в области рентгеновской голографии. В пятидесятых годах были сделаны попытки продемонстрировать полезность голографической рентгеновской микроскопии, однако при
§ 4. ПЕРВЫЕ ОПЫТЫ ПО ОПТИЧЕСКОЙ ГОЛОГРАФИИ 57
этом не удалось получить дифракционные картины, содержащие более одной интерференционной полосы. (Одна полоса недостаточна для восстановления волнового фронта. Келлстрому удалось получить четыре или пять полос с хорошим контрастом с каждой стороны от неиспользуемой центральной области.) Главной причиной получения полос с недостаточным контрастом была недостаточная пространственная и временная когерентность источника рентгеновского излучения.
В настоящее время рентгеновское излучение, обладающее необходимой степенью когерентности, можно получить с использованием эффекта Мессбауэра, однако при этом интенсивность очень мала. Необходимая пространственная когерентность может* быть достигнута диафрагмированием источника (до нескольких ангстрем в поперечнике) или удалением объекта от источника. В любом случае за улучшение когерентности приходится расплачиваться потерей интенсивности, и ограничивающим фактором становится проблема стабильности. Из этого рассмотрения, по-видимому, вытекает, что при существующих сегодня источниках излучения рентгеновская голография не представляет практической ценности.
§ 4. Первые опыты по оптической голографии
Первым исследователем собственно оптической голографии был Роджерс [2.9]. Работая главным образом с ртутной дуговой лампой высокого давления, Роджерс в 1952 г. сообщил о ряде опытов, в значительной степени предвосхищающих большинство голографических исследований, выполненных более чем через 10 лет с помощью лазера. К наиболее интересным результатам его работы относятся:
1. Голографическая регистрация волны, восстановленной другой голограммой (метод, сейчас используемый для получения копий голограмм).
2. Получение трехмерного изображения (возможность, предсказанная Габором).
3. Осуществление вычитания изображений при наложении «негативной» и «позитивной» голограмм.
4. Получение рельефных фазовых голограмм с высокой дифракционной эффективностью.
5. Неудачная попытка получения многоцветной составной голограммы с использованием красителей с селективным поглощением.
6. Инициирование работы по расчету голограмм (предвосхищение сегодняшних работ по синтезу голограмм с помощью ЭВМ).
58
PAHHPIE ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГОЛОГРАФИИ
ГЛ. 2.
Кроме того, Роджерс развил предположение Габора о тесной связи между голограммой точечного источника и зонной пластинкой Френеля. Аналогия с зонной пластинкой полезна для понимания формирования оптического изображения голограммой и может быть получена из простых геометрических соображений 12.9] (см. также [2.8]).
1. Геометрический анализ элементарной голограммы
Габора
Как указано в § 2 настоящей главы, объект голографирования по схеме Габора должен иметь малые непрозрачные участки на сравнительно большом прозрачном фоне. В последующем анализе мы будем рассматривать объект, представляющий собой
ФИГ. 2.5. Идеализированная схема получения го-
лограмм по Габору.
идеализацию объектов Габора, а именно единичный точечный рассеиватель. Характеристики пространственной и временной когерентности источника освещения также идеализированы, а именно: предполагается, что он представляет собой точечный источник монохроматических сферических волн. Наконец, предполагается, что светочувствительная среда, на которой производится запись голограммы, является достаточно тонкослойной (плоской). G этими допущениями схема, аналогичная схеме эксперимента Габора, представлена на фиг. 2.5. Точечный источник S, находящийся на расстоянии v от плоскости голограммы Н,
