Оптическая галография - Кольер Р.
Скачать (прямая ссылка):
АНАЛИЗ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ
411
нического биологического объекта, содержащего очень медленно движущиеся области (участки) в статическом окружении [13.6]. На стадии восстановления волнового фронта движущиеся участки резко проявляются в виде темных областей изображения. Только те части предмета, которые достаточно неподвижны во время экспозиции, дают высококонтрастную интерференционную картину и яркие области на восстановленном изображении.
§ 2. Анализ аэрозольных частиц
Одним из первых применений голографии был анализ аэрозольных частиц. В этом случае наглядно выявляются важные преимущества, которыми обладает голографическая регистрация движущихся микроскопических объектов по сравнению с фотографической регистрацией или непосредственным наблюдением. Если исследуемый объект мал, то требуется большое увеличение, а глубина поля микроскопа соответственно уменьшается. Предположим, что в определенный момент времени мы хотим зарегистрировать движущиеся микроскопические объекты, распределенные но объему; или предположим, что мы хотим зарегистрировать единичное быстропротекающее случайное событие, когда известно, что оно произойдет б данное время внутри данного объема, но точное месторасположение его внутри объема неизвестно. При таких быстропротекающих процессах полезно иметь возможность зарегистрировать весь интересующий объем в нужный момент времени с помощью голограммы, а затем в стационарных условиях детально исследовать трехмерное изображение по всему объему. Поскольку при получении голограммы пластинка не обязательно должна находиться в определенной плоскости изобрая^ения, сопряженной плоскости объекта, на голограмме можно зарегистрировать весь объем с разрешением, которое в конечном счете ограничивается только апертурой голограммых).
Аэрозольные частицы очень малы, обычно от 5 до 50 мкм в диаметре. Голографическая пластинка будет находиться в дальнем поле практически при любом расстоянии от объема, содержащего частицы. Для получения безлинзовой фраунгоферовой голограммы (см. гл. 8, § 3, п. 6) объем с частицами освещают импульсом от рубинового лазера (см. гл. 11). При осевой геометрии требования к когерентности излучения импульсного рубинового лазера минимальны; кроме того, действительное изображение практически не искажается из-за наложения на него дифракционной картины дальнего поля от мнимого изображения.
х) Это не совсем так. Разрешение ограничивается также шумами, которые взаимно создают частицы, лежащие в разных плоскостях.— Прим. ред.
412 ПРИМЕНЕНИЕ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ГЛ. 13.
На фиг. 13.5 показана схема установки, применявшейся для регистрации голограмм (см. работу Томпсона и др. [13.7], где имеются ссылки на более ранние работы, посвященные этому
V сследуемый объем У величивающая линза / \ I
:
Голограмма I
л Излучение рубинового лазера I х I X 7 см
ФИГ. 13.5. Схема записи голограмм аэрозольных
частиц.
вопросу). Для получения голограмм с помощью коротких лазерных импульсов требуются высокочувствительные фотоматериалы, которые обычно обладают низким разрешением. Для уменьшения
Голограмма в
подвижном
держателе
Излучение
гелий-_
иеонового лазера
Экран
Изображения
частиц Линза
Ч л/
Телевизионная камера
ФИГ. 13.6. Схема восстановления изображения по
голограммам аэрозольных частиц.
пространственной частоты интерференционной структуры можно увеличить изображение исследуемого объема с помощью линзы, как показано на фиг. 13.5, а затем увеличенное изображение зарегистрировать на голограмме. Увеличение необходимо для уменьшения диапазона пространственных частот в фурье-образе и, следовательно, в фраунгоферовой картине [см. выражения (4.22) и (8.22)]. При увеличении в 5 раз необходимое разрешение пластин-
АНАЛИЗ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ
413
ки, на которой записывается голограмма, не превышает 100 мм-1. Для регистрации голограмм можно использовать пленку Кодак SO-243 1), более чувствительную, чем 649F.
Схема удобного и безопасного для глаз способа наблюдения изображения показана на фиг. 13.6 [13.7]. Параллельный пучок от гелий-неонового лазера освещает голограмму, создавая за ней
ФИГ. 13.7. Изображение аэрозольных частиц на те-
левизионном экране. (По Томпсону и др. [13.7].)
(справа на схеме) действительное изображение частиц в исследуемом объеме. Линзы проецируют одну из плоскостей изображения с увеличением на трубку телевизионной камеры. Изображение этой плоскости наблюдается на телевизионном экране; общее увеличение достигает 300 X . Можно исследовать любую другую
) Аналогичная отечественная пленка —«тип 18».— Прим. ред.
414 ПРИМЕНЕНИЕ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ГЛ. 13.
плоскость изображения, для этого достаточно просто сместить голограмму по направлению к линзам и телевизионной камере. На фиг. 13.7 показана фотография частиц, видимых на экране.
§ 3. Передача изображения через среду, вносящую фазовые искажения
Когда среда между предметом и обычной изображающей системой содержит фазовые неоднородности, как, например, линза с аберрациями, стеклянная пластинка с неровной поверхностью, экран из матового стекла или турбулентная атмосфера, информация о предмете может быть так искажена, что он станет неузнаваемым. Было разработано несколько голографических методов, позволяющих получать неискаженное изображение предмета через искажающую среду; при этом использовалась способность голограмм сохранять фазовую информацию.
