Файл: Вьено, Ж. -Ш. Оптическая голография. Развитие и применение.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.10.2024
Просмотров: 60
Скачиваний: 0
60 Глава 3
регистрировать интерференционные полосы, если эти пластинки чувствительны к рентгеновским лучам.
Мы не собирались давать здесь исчерпывающие рекомендации, однако уместно напомнить случай R = х, который сводится к тому Л что источник (или его изображение) находится в плоскости объекта. Оказывается, что эта схема, устраняющая сферическую аберрацию, представляет собой схему голографии Фурье, по крайней мере для малых углов. Мы возвратимся к ней позднее. Д л я больших угловмикроскописты научились обходить границы применимости фурьетехнпки. Независимо от этого другие численные примеры позво ляют мечтать о развитии голографической микроскопии любой це
ной. |
Д л я |
расстояния |
R = 200 |
мм |
и |
разрешения 1Â |
увеличение |
|
было |
бы |
равно |
360 миллиардов |
и |
12^миллионов при длинах волн |
|||
регистрации \ = |
0.01Â |
и Х2= 0.0001Â |
соответственно |
(!). Расстоя |
ния восстановления будут 200 мм во втором случае и 120 км в первом!
Замечание
Влияние дисторсии мы до сих пор не рассматривали. Оно вы ражается не в ограничении разрешения, а в смещении, величину которого можно рассчитать для только что рассмотренных числен ных примеров. Соотношение (3.5) или выражение, приведенное в табл. 3.2 для l/g < 1, дает в случаях ^ и g2 следующие значения dy:
| ^ | = 970 Â, |
\dy2\=\70L |
Из этих расчетов, проведенных для границ полей зрения протя женностью à1R = 600А и à2R = 100Ä, видно, что поле зрения рас тягивается за счет дисторсии более чем в два раза.
Влияние фотослоя
Обычно предполагают, что коэффициент прозрачности t по ам плитуде проявленной фотопластинки пропорционален освещенности фотослоя Е. Если характеристическая кривая t = f(E) прямоли нейна, то
|
|
t |
= t0 + t1{E-E0), |
|
|
(3.24) |
где Е0, |
t0 и |
— параметры. |
t от Е |
|
|
|
В |
действительности |
зависимость |
не линейна. |
График |
||
этой функции |
изображен |
на фиг. 30. |
Кривая |
зависимости |
оптиче |
ской плотности D (определяемой как десятичный логарифм от вели-- чины, обратной коэффициенту пропускания фотоотпечатка по
энергии) от |
интенсивности освещения отпечатка |
представлена на |
фиг. 31. Этот |
график, хорошо знакомый тем, кто |
работает с фото- |
|
Качество |
изображения |
61 |
пластинками, |
часто называют кривой H&D (Hurler, |
Driffield). |
|
Пусть І0— |
интенсивность |
пучка света, падающего |
на негатив, |
/ — интенсивность света, прошедшего сквозь него. |
Отношение |
,І/І0 определяет коэффициент пропускания по энергии Т. Полагая,
что эмульсия |
никак не |
воздействует |
на фазу, т. е. что t |
= |
Tl/2, |
|
имеем |
|
|
|
|
|
|
|
D |
= -lgT |
= |
~2lgt. |
(3.25) |
|
Классическая кривая плотностей (зарегистрированная, напри |
||||||
мер, с помощью микроденситометра) позволяет определить |
зависи |
|||||
мость t — f(E) |
из предыдущего |
соотношения. |
|
|
Влияние нелинейности фотоотклика
а) Если освещенность голограммы мало отличается от среднего
.значения Е0, соответствующего точке перегиба It кривой t = f(E) (фиг. 30), эту кривую можно аппроксимировать прямой / =
'Наклон t,
О
|
|
|
|
|
|
|
|
|
у |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
у/—Наклон |
у |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
У/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
ІдЕ |
|
Ф и г. 30. Амплитудная |
прозрачность |
Ф и г . |
31. |
Характеристическая |
кри |
|||||||
проявленной |
фотопластинки |
в фун |
вая фотопластинки |
представляет |
ва |
|||||||
кции от |
падающей на |
нее' |
энергии |
риации |
оптической |
плотности |
про |
|||||
(время |
экспозиции |
постоянно). |
зрачного |
фотоотпечатка |
в |
функции |
||||||
Точка перегиба I^ соответствует |
освещенности |
логарифма |
освещенности |
(время |
эк |
|||||||
|
Еа и |
прозрачности |
t0. |
|
|
спозиции постоянно). |
|
= іо~\- t\{E — Ео)- Говорят, что регистрация линейна. Это удов летворяет теоретическим условиям гл. 1. Интенсивность освещен ности восстановленного изображения пропорциональна интенсив ности света, излучаемого объектом. Изображение точно воспроиз водит объект.
Расчет показывает (см. приложение 2), что для негативной эмуль сии (коэффициент.контрастности гамма положителен) точка пере гиба I, кривой t = f(E) расположена на участке недодержки кри вой оптических плотностей (фиг. 31). Это объясняет светлый тон «хороших голограмм».
62 |
Глава |
3 |
б) Если вариации |
освещенности |
АЕ около значения Е0 возрас |
тают, то отклонение от линейного закона становится более заметным. Более кратко его называют отклонением от линейности. В этом
случае |
характеристическую кривую нельзя уже |
аппроксимиро- . |
||
вать прямой. Формула t = |
t04- t±(E — £ 0 ) |
больше |
не применима. |
|
Однако |
можно довольно хорошо аппроксимировать реальную кри |
|||
вую уравнением |
|
|
|
|
|
t = t0 + ti(E~Е0) |
+ ts(Е-Е0У |
+ ... |
(3.26) - |
(член 4 равен нулю в точке It, так как вторая производная в точке перегиба кривой равна нулю).
Замечание
Коэффициенты tu /2 , непосредственно связаны с соответ ствующими производными в точке /, (см. приложение). Число членов, нужное для аппроксимации кривой t = / ( £ ) , тем больше, чем сильнее возрастает АЕ. С другой стороны, мы знаем, что осве щенность Е выражается соотношением
Е = £ 0 ( 1 + coses),
где Ф •— разность фаз между пучком-объектом и опорным пучком. Тогда, подставляя это выражение для Е в формулу (3.26), получим
t = t0 + ігЕ0 |
cos ? + t3Eo |
cos3 <p + ttEo |
cos4 |
<p + ... . |
(3.27) |
Ho cos3cp, cos4 9 |
и т. д. можно выразить |
как |
функции |
cos q>, |
|
cos 2ф, cos Зф, cos 4ф. Можно, |
следовательно, записать прозрач |
ность t в виде суммы основного члена (cos Ф) И гармонических сос тавляющих (cos 2ф, cos Зф, . . . ) :
t = аа + G^coscp - f a2 cos2tp 4- a3 cos3(p + ... . |
(3.28) |
Все происходит так, как если бы мы зарегистрировали |
на эмуль |
сии совокупность голограмм, каждая из которых |
характери |
зуется членами cos ф, cos 2ф, cos Зф, . . . . |
|
Чему соответствуют гармонические члены?
Воспроизведя исходное доказательство (гл. 2), можно показать, например, что член cos 2ф соответствует такому распределению проз
рачности, что при восстановлении |
можно наблюдать |
вторую пару |
изображений, не совпадающую с |
основной парой |
изображений |
(фиг. 32)' . |
|
|
1 Высшие порядки изображений в обычном смысле s того слова не образуют: |
||
на месте объекта возникают туманные |
пятна — так называемые свертки. |
|
На фиг. 32 приведен особый случай, когда объект не вносит |
фазовых сдви |
|
гов. — Прим. ред. |
|
|
64 |
|
Глава |
3 |
|
|
цесса |
формирования изображения, |
не |
соответствует случаю наи |
||
лучшего |
изображения. |
|
|
|
|
В дальнейшем мы рассмотрим (с экспериментальной точки зре |
|||||
ния) |
возможность достижения компромисса между |
качеством изо- L- |
|||
бражеиня и его яркостью (выбор АЕ |
и, следовательно, соответ |
||||
ствующих |
интенсивностей пучка-объекта и опорного пучка). |
||||
|
|
Ограничение поля |
зрения |
|
|
Эмульсия состоит из множества зерен серебра |
конечных разме |
ров, находящихся во взвешенном состоянии в желатине. На ней нельзя зарегистрировать детали, меньшие среднего размера зер на1 . Рассмотрим для простоты голограмму одной точки. Она об разована интерференционными полосами, расстояние между кото
рыми і связано с углом Ф между |
интерферирующими пучками: |
|
X |
I = |
. |
2 sin 6/2 |
Эти полосы представляют собой основные элементы, которые дол жны быть зарегистрированы на фотопластинке, для того чтобы по лучить голограмму, т. е. для того, чтобы можно было восстановить изображение объекта. Если G — средний диаметр зерен, то рассто
яние между |
интерференционными |
полосами ограничено |
|
|||
|
|
|
i > G . |
|
(3.29) |
|
Выражение для і, |
приведенное выше, |
позволяет преобразовать ус |
||||
ловие (3.29) |
в условие |
для угла |
ф: |
|
|
|
|
|
|
2sin <Ь/2 |
|
|
|
откуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s i n i | > / 2 < - ^ - . |
(3.30) |
||
Точка-объект |
должна |
обязательно |
располагаться внутри |
кону |
са, определенного этим неравенством.
Рассмотрим теперь протяженный объект. Зерно эмульсии не позволяет получить голограмму участков объекта, расположенных
1 Численные значения будут указаны в приложении к гл. 5.