Малогабаритна голографічна установка

Малогабаритна голографічна установка для запису голограм, яка містить оптичний стіл, на якому жорстко закріплені лазер, оптичні елементи, прозорий об'єкт для досліджень, фототермопластичне голографічне середовище та відеокамера, яка відрізняється тим, що в оптичну схему введено блок, що містить дзеркало та касету зі змінними непрозорими і дифузно відбиваючими об'єктами, напівпровідниковий лазер з необхідною просторовою когерентністю, а робочу площину оптичного столу виконано у мінімальному розмірі, який забезпечує захист від механічних вібрацій без застосування спеціальних амортизаторів. (19) (21) u201106615 (22) 26.05.2011 (24) 25.10.2011 (46) 25.10.2011, Бюл.№ 20, 2011 р. (72) ДАВИДЕНКО МИКОЛА ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ДАВИДЕНКО ІРИНА ІВАНІВНА, КУРАНДА МИКОЛА МИКОЛАЙОВИЧ, МОКРИНСЬКА ОЛЕНА ВІКТОРІВНА, ПАВЛОВ ВАЛЕРІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ, СТУДЗИНСЬКИЙ СЕРГІЙ ЛЕОНІДОВИЧ, ЧУПРИНА МИКОЛА ГРИГОРОВИЧ (73) КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА 3 лу визначається сухим проявленням голограми на місті. Недоліками інтерферометра-корелятоара є те, що він пристосований тільки для досліджень змін в режимі реального часу, які відбуваються тільки в прозорих об'єктах. В основу корисної моделі поставлено задачу розширення функціональних можливостей установки для дослідження прозорих і непрозорих зразків та захисту від вібрацій. Поставлена задача вирішується шляхом розробки нової оптичної схеми, як наприклад, приведено на фіг.1. До складу малогабаритної голографічної установки входять: оптичний стіл (1) стіл з мінімальними розмірами робочої площини, які забезпечують захист від механічних вібрацій без застосування спеціальних амортизаторів, на поверхні якого прикріплюються всі складові елементи; напівпровідниковий лазер (2); дзеркало (3); блок з дзеркалом та зразками, які дифузно відбивають світло (4); кювета для рідини з пристроєм для підігріву і забезпечення ефекту електрофорезу, пристрій для зміни швидкості протікання газоподібних об'єктів через кювету (5); фототермопластичне реєструюче середовище для запису голограм (6); відеокамера (7), відеосигнали від якої поступають до будь-якого відомого з рівня техніки відтворювача відеосигналу. На фіг.2 представлено ескіз малогабаритної установки. При дослідженнях об'єктів, які закріплені в блоці, кювета для рідини і газоподібних об'єктів вилучається з оптичної схеми, а заміна об'єктів проводиться шляхом повороту блока в площині оптичного столу. Для дослідження рідких, або газоподібних об'єктів у блоці з твердотільними об'єктами міститься дзеркало і при цьому блок повертають в площині плити таким чином, щоб відбите від цього дзеркала лазерне світло падало на кювету і голографічне фототермопластичне реєструюче середовище. Зокрема, корисна модель втілюється наступним чином: Оптична схема малогабаритної голографічної установки з фототермопластичним голографічним середовищем для запису голограм містить лазер, дзеркало, об'єкт для досліджень та фототермопластичне голографічне середовище, причому лазер являє собою напівпровідниковий лазер, а об'єкт для досліджень являє собою об'єкт для дослідження методом голографічної інтерферометри. Для захисту установки від вібрацій без застосування спеціальних амортизаторів, як це робиться для промислових голографічних установок, геометричні розміри оптичного столу вибираються мінімальними, а всі оптичні елементи і об'єкт для досліджень жорстко закріплені. Захист установки від вібрацій досягається низьким положенням центра ваги, завдяки відсутності довгих рейтерів, жорстким закріпленням усіх елементів на оптичному столі, малим шляхом оптичних променів. Оптична схема додатково містить дзеркало, що відбиває промінь на кювету, в якій міститься газ або рідина, а кювета, в свою чергу, може містити вхідний та вихідний отвори. Саме такий принцип малогабаритної голографічної установки виражає сукупність суттєвих 64198 4 ознак, які приведені у формулі, що необхідні і достатні для досягнення технічного результату. Корисна модель ілюструється прикладами. Запропонована оптична схема малогабаритного інтерферометра відпрацьована на макеті. Розмір оптичного столу був 200 × 300 мм і вибраний з урахуванням геометричних розмірів голографічного реєструючого середовища, об'єктів дослідження. Висота всіх елементів, які закріплені на оптичному столі не перевищувала 50 мм. Але в загальному випадку геометричні розміри оптичного столу і всіх елементів можуть бути зменшені, що тільки покращить захист інтерферометру від вібрацій. Захист установки від вібрацій досягається низьким положенням центра ваги, завдяки відсутності довгих рейтерів, жорстким закріпленням усіх елементів на оптичному столі, малим шляхом оптичних променів. Приклад 1. В якості модельного об'єкта використовується кювета, яка наповнюється водою. В нижній частині кювети поміщено електричний опір для підігріву води внаслідок пропускання через опір електричного струму. Реєструється голограма кювети і за допомогою відеокамери ведеться спостереження за станом кювети з водою. Далі вмикається електрична напруга, яка прикладається до опору в середині кювети. При цьому нагрів води в кюветі не перевищує декілька градусів. У зображенні кювети, яке фіксується відеокамерою, появляються світлі і темні інтерференційні смуги, які відображають конвекційні потоки води в кюветі. На фіг.3 показано зображення кювети з водою до включення електричної напруги (ліва частина фігури) і при включеній напрузі (права частина фігури). Зображення кювети в нижній частині рисунка подібне тому, яке отримували раніше з використанням інтерферометра-корелятоара [3]. Після вимкнення електричної напруги інтерференційні смуги зникають. Приклад 2. В якості модельного об'єкта використовується стеаринова свічка, яка розміщується перед голографічним фототермопластичним середовищем. Реєструється голограма частини простору над свічкою і за допомогою відеокамери ведеться спостереження за станом середовища навколо свічки. Гніт підпалюється і навколо полум'я в зображенні свічки спостерігаються світлі і темні інтерференційні смуги, які виникають внаслідок теплових потоків повітря навколо полум'я. На фіг.4 показано зображення простору над свічкою без полум'я (ліва частина фігури) і з полум'ям (права частина фігури). Приклад 3. В якості модельного об'єкта використовується фарфорова (керамічна, або з іншого твердого матеріалу) чашка. Реєструється голограма чашки і за допомогою відеокамери ведеться спостереження за станом поверхні чашки. На дно чашки опускають декілька капель гарячої води. При цьому в зображенні поверхні чашки з'являються світлі і темні інтерференційні смуги, які характеризують зміну лінійних розмірів чашки внаслідок розповсюдження тепла в її стінках. На фіг.5 показано зо 5 браження чашки до опускання капель гарячої води (ліва частина фігури) і одразу після такої процедури (права частина фігури). З часом Інтерференційні смуги зникають, що свідчить про вирівнювання температури чашки до кімнатної. З використанням інтерферометра-корелятоара [3] такі зображення отримати неможливо. Приклад 4. В якості модельного об'єкта використовується п'єзоелектричний динамік. Реєструється голограма дифузора динаміка і за допомогою відеокамери ведеться спостереження за станом поверхні динаміка. До контактів динаміка подається постійна електрична напруга. В зображенні поверхні дифузора динаміка з'являються концентричні світлі і темні інтерференційні смуги, які свідчать про вигинання дифузору. Просторова частота інтерференційних смуг (їх кількість) зростає при збільшенні електричної напруги, яка подається на динамік. На фіг.6 показано зображення динаміка до ввімкнення електричної напруги (ліва частина фігури) і при ввімкненій електричній напрузі (права частина фігури). Після вимкнення електричної напруги інтерференційні смуги відразу зникають. З використанням інтерферометра-корелятоара [3] такі зображення отримати неможливо. Приклад 5. В якості модельного об'єкта використовується Г-подібна металева пластина, яка закріплена у вертикальному положенні відносно оптичного сто 64198 6 лу. Реєструється голограма плоскої поверхні пластини і за допомогою відеокамери ведеться спостереження за станом її поверхні. На верхню частину Г-подібної металевої пластини встановлюються гирі, вагою 1-5 грам. В зображенні поверхні пластини з'являються світлі і темні інтерференційні смуги, які свідчать про вигинання пластини під вагою гир. Просторова частота інтерференційних смуг (їх кількість) зростає при збільшенні ваги гир. На фіг.6 показано зображення пластини до встановлення гир (ліва частина фігури) і після встановлення гир (права частина фігури). Після зняття гир з верхньої частини пластини інтерференційні смуги відразу зникають. З використанням інтерферометра-корелятоара [3] такі зображення отримати неможливо. Джерела інформації: 1. Бабенко В. А. Возможность визуализации фазовых оптических неоднородностей в объеме. // Научное приборостроение, 2009, т. 19, №3, с.7982 2.http://www.media-security.ru/lasers/Vbkreg.htm (A.F.Ioffe Phisico-Technical Institute Russian Academy of Science). 3. Бабенко В. А, Гуревич С. Б., Константинов В. Б., Левушкин В. М., Малый А. Ф. Голографический интерферометр-коррелятор, работающий в режиме реального времени. // Письма в Журнал технической физики, 2003, т. 29, №12, с.83-88. 7 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 64198 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601