Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
669
вить с нее изображение ансамбля частиц. Таким образом быстро-протекающие события регистрируются на голограмме, с которой впоследствии восстанавливаются статические изображения.
10.12.2. Применения
Метод измерения размера частиц с помощью голограмм Фраунгофера, рассмотренных в § 4.2, был предложен в 1963 г. [1, 3]. С тех пор на эту тему написано большое число статей, и в последних обзорах можно найти достаточно ссылок на ранние работы (см., например, 14, 71). Первоначально метод был использован для исследования капелек тумана, возникающего в естественных условиях [2, 51, но затем нашел широкое применение для измерения и расчета параметров частиц в различных других исследованиях.
Лазер
I____I
Пространственный Объект фильтр
Изображение объекта
Плоскости регистрации
Рис. 1. Схематическое представление голографической системы для анализа размеров частиц, в которой используется голограмма Фраунгофера с осевым опорным пучком.
На рис. 1 приведена типичная схема установки, используемая для голографического определения размеров частиц. Освещение лучше всего осуществлять импульсным рубиновым лазером; этот лазер эбеспечивает время экспозиции IO-6 с, которое требуется при разрешении в несколько микрометров и при средней скорости частиц 100 см/с. Естественно, что более высокие скорости требуют еще меньших экспозиций. Луч света рубинового лазера с модулированной добротностью проходит через пространственный фильтр, коллимируется (следует отметить, что коллимирование не является обязательным) и освещает исследуемый объем. Реальный объем, который может быть исследован, зависит от требуемого разрешения, но обычно он равен нескольким кубическим сантиметрам при размерах частиц от 2 мкм и более. Прежде чем записать голограмму, бывает выгодно ввести некоторое увеличение голограммы, чтобы облегчить требование к разрешающей способности регистрирующего материала. Исследуемый объем записывается целиком (на рис. 1 указаны типичные плоскости записи). Детали оптического оборудования гаких систем зависят от специфики применения и природы исследуемого явления.
10* ;,s 1866 670 Гл.г 10. Области применения _
Ри: 2. а — голограмма распределения маленьких частичек пыльцы (диаметром около 20 мкм); б—изображение, восстановленное с части этой голограммы. (Согласно Тайлеру [9].)
Первоначальное применение метода к исследованию капелек тумана привело к более широким областям применения для решения самых различных задач, связанных с измерениями размеров частиц и аэрозолей. Применение этого метода к исследованию энергетических аэрозолей и работы форсунок ракет рассматривалось в работах [6, 8]. Другими примерами служат исследования частиц в камерах Вильсона, частиц морского планктона, выхлопа ракетных двигателей, двухфазных потоков, стекловолокна, пылевой эрозии, снежинок и кристалликов льда, а также записи информации электронным лучом. Разумеется, что обсуждать здесь все эти области применения невозможно.
Разработка различных применений голографического метода для исследования частиц привела к необходимости дополнительного изучения самого голографического процесса и в результате к расширению диапазона его применимости; например, голографический метод стали использовать для исследования очень больших и совсем маленьких частиц, а также эффектов, связанных с изменениями показателя преломления.
На рис. 2, а представлена голограмма ансамбля небольших частиц пыльцы растений диаметром около 20 мкм. Изображение, восстановленное с части этой голограммы, показано на рис. 2, б. Хорошая резкость края частиц свидетельствует о том, что было получено разрешение порядка 1 мкм. 10.13. Голографический портрет
671
В данной области применений голографии все еще наблюдается большая активность, используются методы записи голограмм как с осевой, так и внеосевой геометрией, и можно ожидать, что будут получены новые существенные результаты.
ЛИТЕРАТУРА
1. Parrent G. В., Thompson В. J., Optica Acta, 11, 183 (1964).
2. Silverman В. A., Thompson В. J., Ward J. H., J. Appl. Met., 3, 792 (1964).
3. Thompson B. J., J. Soc. Photo-Opt. Instr. Eng., 2, 43 (1963).
4. Thompson B. J., J. Phys., E7, 781 (1974).
5. Thompson B. J., Parrent G. B., Ward J. H., Justh B., J. Appl. Met., 5, 343 (1966).
6. Thompson B. J., Ward J. H., Zinky W. R., Appl. Opt., 6, 519 (1967).
7. Trolinger J., Opt. Eng., 14, 383 (1975).
8. Trolinger J., Belz R. A., Farmer W. M., Appl. Opt., 8, 957 (1969).
9. Tyler G. A., Ph. D. Thesis, Univ. of Rochester, Rochester, N.Y., 1978.
10.13. ГОЛОГРАФИЧЕСКИЙ ПОРТРЕТ
В. Кехнер
Запись голографического портрета стала возможной благодаря созданию многокаскадных рубиновых лазеров [3—6, 8, 11, 12, 14, 15] с большой длиной когерентности излучения. Короткая длительность импульса твердотельных лазеров с модулированной добротностью позволяет пренебречь механической нестабильностью и движением объекта.
10.13.1. Лазер
В качестве источников света для получения голографического портрета могут использоваться рубиновые лазеры с модулированной добротностью и Nd : YAG-лазеры с удвоением частоты генерации и модулированной добротностью. Основные свойства этих систем описаны в § 8.1 (см. т. 1). В настоящее время для съемки голографического портрета обычно используют рубиновый лазер с модулированной добротностью, поскольку он обеспечивает значительно более высокую энергию на выходе по сравнению с Nd : YAG-лазером с удвоением частоты генерации.
