Оптические голографические приборы - Морозов А.М.
ISBN 5-217-00074-0
Скачать (прямая ссылка):
35
объект 5 помещают на предметном стекле и освещают через расположенный вплотную к нему конденсор 4 светом лазера L Объектив микроскопа 6 создает увеличенное действительное изображение объекта исследования, которое вместе с опорным пучком регистрируется на голограмме 5, помещенной между объективом 6 и окуляром 9. Объектив 6 и фокусирующую линзу 10 подбирают таким образом, чтобы обеспечить максимальное совпадение кривизны создаваемых ими волновых фронтов при заданном 84 угле падения на голограмму для уменьшения пространственной частоты регистрируемой интерференционной структуры. Угол между опорным и предметным пучками выбирают также достаточно малым из тех же соображений. Восстановленное изображение изучается через окуляр 9 микроскопа, который можно перестраивать по глубине и перемещать по полю зарегистрированного изображения. Подобная схема голографического микроскопа позволяет достигать разрешения около 1 мкм. Основные трудности в получении высококачественного изображения связаны здесь прежде всего с жесткими требованиями к точности формирования восстанавливающего волнового фронта и качеству используемых фотоматериалов.
Сравнивая два описанных голографических микроскопа: с прямой голографической регистрацией по схеме Лейта и с голографической регистрацией, использующей предварительное увеличение, можно отметить преимущества и недостатки каждого из них.
О преимуществах схемы прямой регистрации уже говорилось, к недостаткам ее можно отнести высокие требования к разрешающей способности регистрирующей среды и сильное влияние пятнистой структуры (спекл-структуры) на качество изображения. В голографической схеме, использующей микрообъективы для создания увеличенного изображения предмета, требования к разрешающей способности минимальны, пятнистая структура мало влияет на изображение, но поле зрения и глубина регистрируемого пространства определяются свойствами применяемого микрообъектива и оказываются весьма малыми. Таким образом, обе описанные схемы голографического микроскопа обладают существенными недостатками, ограничивающими возможность их применения при микроскопических исследованиях.
Наиболее интересные и перспективные возможности при изучении прозрачных микрообъективов открывает применение в микроскопии методов голографической интерферометрии.
Сравнение волнового фронта от реального объекта может осуществляться с волновым фронтом, восстановленным с заранее полученной голограммы, и, таким образом, интерференционная картина может наблюдаться в реальном времени. Возможно также сравнение волновых фронтов одного и того же объекта, полученных в различные моменты времени.
" 85 Рассмотрим принцип действия голографического интерференционного микроскопа (рис. 34). Луч света от
лазера 1 делится све-
fir*
Рис. 34. Оптическая схема голографического интерференционного микроскопа
P 2
1
Vl УашШ
ГУ1ШШ
тоделительным кубиком 2 на два луча, из которых с помощью зеркала 3 и линз 4 формируется объект ный и опорный пучк света. Объектный пу чок проходит через исследуемый образец 5, объектив 6 и падает на фотопластинку 7 где интерферирует с опорным пучком. Hi первом этапе на фотопластинке 7 регистрируется голограм^ ма в отсутствии объ екта. После фотохимической обработки такую голограмму устанавливают на место и освещают опорным пучком. При наличии одновременно объектной волны наблюдатель видит через окуляр 8 результат интерференции двух волновых фронтов. Наблюдение интерферограмм возможно в полосах бесконечной и конечной ширины.
Голографические интерференционные микроскопы нашли применение для исследования самых разнообразных объектов — оптических волокон, оптических линзовых растров, искусственных кристаллов для оптики, пятен масла, биомедицинских объектов, а также для изучения процессов деления клеток, роста кристаллов и т. п.
Первым прибором такого типа, выпуск которого был налажен отечественной промышленностью, является голографический интерференционный микроскоп МГИ-1. Прибор предназначен для измерений методом реального времени или методом двух экспозиций, а также для получения голограмм прозрачных подвижных микрообъектов и- наблюдения восстановленных изображений. Он может работать с лазером — как с импульсным, так и непрерывного действия.
Принципы голографической микроскопии используются и при создании устройств для регистрации круговых голограмм микрообъектов размером менее 1 мм. Однако
часто для исследования таких микрообъектов оказывается
86 достаточным получение их голограмм с нескольких направлений. Первым отечественным вариантом такого микроскопа является трехракурсный микроскоп МГИ-3. Микроскоп предназначен для измерения физических параметров и размеров отражающих и фазовых несимметричных динамических объектов по их интерферограм-мам (в том числе полученным в реальном времени) или по изображениям, восстановленным с голограмм, полученных при одновременной регистрации микрообъектов с трех ракурсов — через 120°. Оптическая схема каждого из трех плеч трех ракурсного микроскопа аналогична схеме микроскопа МГИ-1.
