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全息记录材料的特性及分类中

2022-05-20 来源:营口农业机械网

全息记录材料的特性及分类(中)

常用的全息记录材料

理想的记录材料应当对曝光所用的波长有高灵敏度、高分辨率、低噪并且具有线性的 曲线。从生产的角度来考虑还应该具有能够重复使用和价格便宜等优点。实际上对某一种记录材料来说是不可能同时满足这些条件的。

1,卤化银乳胶

卤化银感光材料是最常用的一种全息材料,它具有高灵敏度、光谱响应宽、分辨率高和通用性强等优点,但衍射效率和信噪比低。卤化银乳胶片分为胶片(软片)和干版(硬片)两种,其主要结构是感光层和片基,感光层又称乳胶层,由超微粒卤化银(主要成分为AgBr和AgCl)晶粒悬浮在明胶中,再加上一定的敏化剂制成的乳胶,其厚度一般为0.01~5μm,乳胶附着在片基上,习惯上把片基为玻璃板的称为全息干版,而片基为醋酸盐和涤纶片等胶片的则称全息软片。作为全息用的卤化银乳胶中微粒度要求为0.03~0.09μm。由于粒度越小感光灵敏度越低,所以全息干版的曝光量较普通照相干版大得多。全息干版的标准显影剂是D19,这种显影剂能得到较高的值。显影后的银颗粒大小为0.1~0.2μm。细微粒的显影剂是D76,显影出的银粒呈丝状。银颗粒越细,全息图的衍射效率可以提高,同时噪声降低。如果银的粒度小于波长,则瑞利散射可以适用。超细微粒干版用D76稀释显影液显影,干版呈棕红色,银的粒度为0.005~0.025μm,全息图的衍射效率可以达到40%。另一种提高衍射效率的方法是用D76显影及F5定影后,再用R10(NaCl)漂白,然后用强光照射,使全息图上曝光部分的生成物为光解银,其粒度为0.01μm。全息的衍射也可以提高。

全息干版经曝光和显影处理后得到振幅型全息图,如果经过漂白处理则成为位相型的全息图。漂白是用氧化剂将金属银还原为透明银盐,其结果是使全息图上曝光部分的明胶折射率不同。衍射效率的提高与上述两者的折射率之差有关,但是并不是差值越大越好,而是有一个最佳值。漂白用的氧化剂有很多种,常用的氯化汞(HgCl2)、氯化铁(FeCl3)、铁氰化钾[K3Fe(CN)6]、重铬酸铵[(NH4)Cr2O7]、以及溴化铜(CuBr2)等。上述氧化剂与金属银作用后生成物及其折射率见表5-9。

表5-9 漂白后的银盐及其折射率

氧化剂生成的银盐折射率氧化剂生成的银盐折射率

HgCl2

FeCl3

CuBr2

AgCl

AgCl

AgBr

2.07

2.07

2.25

K3Fe(CN)6

(NH4)Cr2O7

Ag4Fe(CN)6

AgCl

1.56

2.07

为了获得一张高质量的全息图,使用和处理全息干版时还要注意一些技术性问题。全息干版在涂布乳胶后的干燥过程往往产生应力,为消除这种应力,可以将干版在使用前放置在一定湿度的容器中过一夜。全息干版的片基玻璃表面平度一般不好,在记录时由于背面反射光的影响,产生一种木纹状的干涉条纹。消除这种条纹的办法是曝光时在干版片基玻璃的背面覆盖一块中性玻璃,中间加入折射率与玻璃相匹配的折射液,当显影时把它去掉。如果记录反射全息图,可以把干版放在折射率匹配的液槽中。曝光时如果光束以较大的角度斜入射在干版上,光从侧面进入玻璃,将在两表面之间发生多次反射,形成一条条的小全息图,这会影响全息图的质量;消除的办法是用光栏限制光束,使其截面小于全息干版,或挡住干版的边缘。

2.重铬酸盐明胶

重铬酸盐明胶是一种很好的位相型记录介质,它的分辨率可以达到5000线/mm。重铬酸盐明胶具有高衍射效率和高信噪比的优点。缺点是感光度低,只有(3~7)×10-3J/cm2,是柯达649F的百万分之一左右。重铬酸盐明胶对温度和细菌的反应敏感,且对环境的温湿度敏感,怕潮湿,图像不稳定,容易消像,所以应放在密闭容器中保存。铬对人有毒。

重铬酸盐明胶的硬化明胶折射率可达到0.08,用于记录体积全息时其η-H曲线。明胶有硬化和末硬化的两种。未硬化的明胶可以制作浮雕型全息图;硬化的明胶适合于制作折射型的位相型全息图。由于这种材料被光照射的部分不变黑,在全息图再现时不吸收光,因此其衍射率高,用它制作的体积全息图的衍射效率可达到90%。

重铬酸盐明胶和其他重铬酸盐胶质是应用最早的照相材料。明胶是从动物的天然蛋白质骨胶中提取的。明胶中掺有少量用以敏化的重铬酸盐后,用短波长的蓝紫光照射,曝光的地方变硬,较未曝光的的地方难溶于水,水洗后可以转成厚度、密度或两者兼有的变化,因此可用它做全息材料,产生由厚度或折射率调制位相型全息图。重铬酸盐明胶吸收区的波长大约为540nm,因此只能用于氩离子激光的514.5nm和488nm,或氦镉激光的412nm波长。因为重铬酸盐明胶干版,不像卤化银干版中有微小的银粒子,所以它的分辨率很高,可达2000~5000线/mm。

如果用氦氖激光的632.8nm波长,在明胶中还得加入其他敏化染料,常用的染料有亚甲蓝和亚甲绿。

(待续)

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