Файл: Гущо Ю.П. Фазовая рельефография.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 07.07.2024

Просмотров: 131

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Задавая шаг изменения величин xs; хуц G; ц; d, оп­ ределим такой набор этих пяти параметров, чтобы вели­ чина Л0 оказалась наибольшей. Набор параметров, при

котором А0 оказывается наибольшей,

назовем оптималь­

ным континуумом параметров.

сделанный на ЭВМ,

Расчет оптимального континуума,

приводит к

следующему результату: x s = 1 0 -13 сим-,

xyi —1,6*10-14

сим/м;

G = 0,12 • 10-4

н/м2; jo.= 0,5 • 103

н-сек/м2; й = 0,3-10-4 м.

Имея этот континуум, оценить

влияние изменения каждого из этих пяти параметров на величину Л0 можно с помощью формулы (6-5). При этом другие параметры слоя целесообразно взять из опти­ мального континуума. В качестве примера на рис. 6-2 изображен график зависимости А0 от толщины слоя d. Из рассмотрения графика следует, что чувствительность записи быстро растет с увеличением d только до значе­ ний d = K/2.

6-4. Расчет оптимального континуума параметров

деформируемого слоя системы РЗС с помощью формулы

среднего коэффициента светоотдачи

Результаты этого расчета применимы для систем РЗС, регистрирующих и отображающих входные сигна­ лы в реальном масштабе времени. Типичный представи­ тель систем РЗС этого вида-—проектор «Эйдофор».

Для масляных деформируемых слоев характерны

следующие значения исходных величин,

входящих в фор­

мулу (6-10):

10- 9ч-10-12 сил*;

ei= 2,8; 82— 1 бо = 8,85 • 10-12 ф/Л4; xs=

xvi = 10_7ч-10~10 сим/м.; ху2=0; а=0,03 н/м; G = 0;

р= 0,1ч-5 н-сек/м2; d— (5ч-200) • Ю-0 м; А,=200-10_6 м; /от= 0,02 сек.

Коэффициент в формуле (6-10), равный /шсХ ХооОфмакс/фмако и не влияющий на подбор оптимально­ го континуума параметров деформируемого слоя, при­ мем равным единице.

'Задавая шаг изменения величин xs; х»уц ц и d, опре­ делим такой набор значений этих четырех параметров, при котором величина рор оказалась бы наибольшей.

Для того чтобы запись в новом цикле начинать на выровненную поверхность, необходимо в расчеты ввести условия

/о<^/ст И ро5^ Юр (Д т ) >

( 6- 12)

121


где р(Дт) —значение светоотдачи, вычисленной по фор­

муле (6-7) при

t= tст.

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет оптимального континуума параметров, вы­

полненный

на ЭВМ,

приводит к следующему резуль­

тату:

с?= 15,5

мкм\

xs=10-12

сим;

xyi=10~10 сим/м\

(.1= 0,1 н-сек/м2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оценим влияние изменения каждого из этих четырех

параметров

на величину рср, взяв другие параметры из

 

 

 

 

 

 

оптимального континуума.

 

 

 

 

 

 

сти

Графики рС в зависимо­

 

 

 

 

 

 

от Ks;

иу;

р,

и d по­

 

 

 

 

 

 

строены на рис.

6-3.

 

 

 

 

 

 

 

Из графиков видно, что

 

 

 

 

 

 

светоотдача

монотонно рас­

 

 

 

 

 

 

тет с увеличением поверхно­

 

 

 

 

 

 

стной

и объемной

проводи­

 

 

 

 

 

 

мостей и вязкости материала

 

 

 

 

 

 

слоя.

Зависимость

же рср

о м 40

-11

1

5

тсек/м-1

от толщины слоя имеет чет­

'--- -J—r-- L

 

 

V.

d.

ко

выраженный

максимум.

10

VI

 

 

Этот

максимум

обусловлен,

им-'-*4 -3

 

 

Рис. 6-3. Графики

зависимости

с одной стороны, ростом

плотности

эффективных

Рср от

параметров

xs,

ху,

р

электростатических сил и, с

и d.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

другой,

снижением чувстви­

тельности собственно деформируемого слоя при умень­ шении его толщины. Для найденного набора оптималь­ ных параметров светоотдача максимальна при d = = 15,5 мкм, что составляет около 0,1 от периода электри­ ческого растра X. Светоотдача для данного континуума параметров перестает зависеть от d при увеличении по­ следней свыше 120 мкм. Ее значение при этом равно

0,6 рср.маис-

6-5. Светоотдача, кривая свечения и чувствительность систем РНС

Как и для систем РЗС, светоотдачу систем РНС при заданной глубине синусоидальной фазовой решетки можно рассчитать с помощью выражений (4-12) или (4-15). В этом случае расчет р также сводится к вычис­ лению глубины рельефа А.

Определим зависимость глубины рельефа синусои­ дальной фазовой решетки от времени для систем РНС

122


при воздействии входного сигнала U (х)

вида

I U (д-) =

U0-j- Ur cos (Зл' при 0 <

/ < tK;

( U (л) =

0

при t > i “K,

где /и — момент отключения

сигнала U(x).

При подавлении

частотных искажений при переходе

от потенциала на управляющей плоскости к плотности сил (см. § 2-6) с помощью формул (2-42), (3-9) и (3-23)

получим следующие выражения, описывающие кривую

свечения,

незаряженного

деформируемого

слоя:

 

 

 

 

 

-4орР+ ^ д

 

-

e~""t ) ПРИ 0 <

t <

 

(6-13)

Al3

'

 

р

р

 

 

—Щ / —Шt

 

 

 

 

 

 

 

-4GP+TPV--

 

( * ~ g

МК) е

“ п р и ' > ' -

 

(б'14)

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D ___e0e2 ^ 0 ^ iP

 

 

 

 

/ д

i

 

 

 

 

 

 

7 ”3^

/shp/

 

 

 

 

 

 

—• амплитуда плотности

электростатических сил,

деист-

вующих на незаряженный деформируемый слой.

 

 

Кривая

свечения

типичного

 

 

 

 

 

 

вида

незаряженного

деформи­

 

 

 

 

 

 

руемого

слоя

приведена

на

 

 

 

 

 

 

рис. 6-4.

 

 

3/шы-

При

 

 

 

 

 

 

Обычно

 

 

 

 

 

 

 

этом

условии

в

величина

 

 

 

 

 

 

ехр(—сом/к) <С 1,

и

формуле

 

 

 

 

 

 

(6-14)

ею можно

пренебречь.

Рис. 6-4. Вид типичной

Из

выражения

 

(6-13)

при

 

кривой

свечения

незаря­

t = tK

получим

формулу

 

чув­

женных

деформируемых

ствительности

незаряженных

слоев.

 

 

 

 

деформируемых

слоев

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H U J J f [1 — exp ( ' wmG)]

 

(6-16)

 

 

 

Анз — '

/ sh pi (4G +

арF)

 

 

 

При условии

(к )> 3/шч

формулу (6-16)

можно

упро­

стить:

 

 

 

д

 

_____________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(6-17)

 

 

 

 

0113

/ sh

р/ (4G +

арF)

 

 

 

'

>

График

нормированной

частотной

характеристики

Ло на,

вычисленный

 

по

формуле

(6-17)

при

условии

4-G^ap/7,

 

типичном

для

гелеобразных

слоев,

приведен

123


на рис. 6-5. Как видно из графика, чувствительность гелеобразного слоя имеет оптимум, зависящий от отно­ шения d/l. С уменьшением d при /= const чувствитель­ ность слоя уменьшается. Однако вершима частотной ха­

рактеристики становится более

плоской. Другими сло­

5

 

 

вами, с уменьшением d, проиг­

 

 

рывая в чувствительности, мы

4

 

 

можем расширить спектр запи­

3

 

 

сываемых

частот

входного сиг­

 

 

нала.

 

 

 

 

2

 

 

Из

рассмотрения

формул

1

 

 

(6-13)

и

(6-14)

следует, что

 

 

оптимальное время проявления

О

 

 

записи на незаряженных слоях

 

 

совпадает с /к.

 

 

Рис. 6-5. График зависимо­

Если величина А0нз извест­

на, параметры щелевой оптики

сти нормированной

макси­

системы

РНС всегда

можно

мальной

глубины

канавки

незаряженных -слоев от па­

выбрать так, чтобы коэффици­

раметра

(3/.

 

ент светоотдачи оказался ли­

фазы.

При этом условии

нейной

функцией

угла

набега

коэффициент светоотдачи для

систем РНС вычисляют, как и для систем РЗС, по фор­ мулам (6-7) и (6-8) с заменой А на Лнз и Л0 на /10ц3:

_ |макс_/га)сД 13;

Риз

Т Ш К С

Ронз -= * ™ пШсАвт.

тыакс

Среднюю величину светоотдачи

можно определить по формуле

(6-18)

(6-19)

для систем РНС

Рср.нз----

 

Рыакс,гсйс7'>яз^Г___ /

j _ i

i

УмакЛхШ». (4GP + o-r-F)'

 

Г

^ —СО t

--2СО t

—Ш t

—ц> (/ + / )

+ " к —

е м к —

е “ 0 Т + е “ к

с т ) . ( 6 - 2 0 )

При t > 3/шм формула (6-20) выглядит проще:

Рср.нз

 

РмаксЩСРсР113^

/

 

 

,Й2£*» ''К*

 

 

 

Умам/стИбР + а?2Г)

 

 

Как и для систем РЗС, для систем РНС с помощью полученных в этом параграфе выражений можно опре­ делить оптимальный континуум параметров деформиру­ емого слоя или всей системы записи в целом.

124


6-6. Динамическая поверхность проявления

Выше было показано, что выходные характеристики системы фазовой рельефографип зависят от вида ее кривой свечения A(t). Эти кривые для различных режи­ мов проявления и стирания записи можно рассчитать пли снять экспериментально.

'На кривой свечения можно выделить два характер­ ных момента времени (см. рис. 3-10): время /0, при ко­ тором глубина канавки максимальна, и условное время

Рис. 6-6. Динамическая поверхность

проявления.

/ — зона проявления записи;

2 — зона стирания записи;

Л0(/о) — плоскость

оптимальных режимов

проявления;

/о и Тг, — время и

температура

наилучшего

режима про­

явления, при котором глубина

канавки максимальна.

ter, соответствующее моменту стирания записи, напри­ мер, на условном уровне 0,1 Дс.

Если построить семейство кривых A( t ) для различ­ ных температур проявления Т, то можно получить зави­ симость A{t, Т), которая в геометрической интерпрета­ ции представляет собой поверхность, изображенную на рис. 6-6. Эта функция двух переменных полностью опи­ сывает динамику процесса образования и стирания рельефа, поэтому графическое представление Д(£, Т)

называют динамической поверхностью проявления.

На рис. 6-6 показаны три важнейшие характеристики этой поверхности: t0{T), tC7{T) и Ло(М-

Кривая оптимальных режимов проявления U(T) де­ лит плоскость времени и температуры проявления на зоны проявления и стирания записи. Для твердых носи-

125

телей записи по этой кривой может быть определен ре­ жим оптимального проявления (Го, /о) - В случае систем с жидкими носителями, в которых заданной величиной является длительность кадра, для данной длительности кадра по этой кривой можно определить наилучший тем­ пературный режим масла. С помощью зависимости М П можно найти время стирания записи при задан­ ной температуре стирания. Пространственная кривая чувствительности /10(Ф) позволяет оценить изменение глубины канавки для всех возможных режимов проявле­ ния и определить нанвысшую чувствительность носителя записи.

Итак, динамическая поверхность проявления в наи­ более простой форме отражает поведение выходного па­ раметра записи на деформируемом слое в зависимости от режима проявления пли стирания. В сочетании с мо­ дуляционными характеристиками эта поверхность по­ зволяет полностью оценить возможности рассматрива­ емого носителя записи. Под модуляционными характе­

ристиками A (S) понимают

зависимости глубины

канавки А от внешнего сигнала 5

(заряд, электрическое

или магнитное поле, световой поток и т. д.), полученно­ го для нескольких характерных режимов проявления.

Из сказанного следует, что испытывать и сравнивать

разрабатываемые слои различных видов можно по четы­ рем характеристикам1: 1) /о(П'> 2) /от(П; 3) Л0(^о);

4)A (S).

При применении твердых деформируемых слоев тем­

пература проявления в ряде случаев не является посто­ янной величиной. Однако динамическая поверхность проявления сохраняет смысл и в этих случаях. При этом на оси температур необходимо откладывать эффектив­ ное или максимальное значение температуры проявле­ ния.

Таким образом, динамическая поверхность проявле­ ния является универсальным инструментом при анализе, расчете и сравнении носителей рельефной записи неза­ висимо от метода получения поверхностного рельефа и свойств деформируемого слоя.

Вопросы экспериментального ее определения будут рассмотрены в гл. 7.

1 В дальнейшем эти четыре характеристики будем называть

внешними характеристиками деформируемого слоя.

126