Регистрирующая среда для записи трехмерной голограммы и способ ее получения

 

Изобретение относится к регистрирующим средам для записи трехмерных голограмм и способам их получения и может быть использовано для разработки и изготовления элементов галограммной оптики. Цель изобретения - сокращение времени обработки голограмм в гетерогенных регистрирующих средах на основе пористого силикатного стекла. Цель достигается формированием капиллярной структуры носителя информации. Светочувствительная композиция изготовлена в виде оболочки на поверхности внутренних плоскостей пористого каркаса так, что значительная часть объема пор остается свободной, способствуя быстрой диффузии проявляющих реагентов. Особенностью изготовления светочувствительной композиции на основе галогенидов серебра является то, что синтез и кристаллизацию галоидного серебра проводят во внутреннем объеме пор в присутствии защитного коллоида. Изготовление варианта среды на основе хромированного коллоида включает ультразвуковую стимуляцию при введении композиции в стекло с последующим удалением растворителя.

Изобретение относится к голографии, точнее к регистрирующим средам для записи трехмерных голограмм и способам их получения, и может быть использовано для разработки и изготовления элементов голограммной оптики. Целью изобретения является сокращение времени постэкспозиционной обработки голограмм, зарегистрированных в носителях информации, состоящих из пористой силикатной матрицы с введенными в нее иммерсионным наполнителем и светочувствительными компонентами. Существо изобретения заключается в том, что светочувствительная композиция выполнена в виде оболочки на внутренней поверхности пористого кварцоидного каркаса, образуя материал с капиллярной структурой, а не заполняет гомогенно свободный объем внутренних плоскостей. Создание пористой структуры гетерогенной регистрирующей среды способствует быстрой диффузии проявляющих реагентов не только в газообразном, но и в жидком состоянии. Так, например, при определении проницаемости образца предлагаемой регистрирующей среды, включающей оболочки из суспензии микрокристаллов галогенида серебра в желатине, было установлено, что среднее время прохождения компонента проявляющего раствора составляет для образца толщиной 1 мм величину порядка 10-15 мин, что сопоставимо со временем проявления тонкослойных галогенидосеребряных фотоматериалов для голографии толщиной 10-15 мкм. Структура пористого каркаса с размером пор, сопоставимым с минимальным средним размером термодинамически устойчивых микрокристаллов галогенида серебра в желатине, предопределяет способ изготовления предлагаемой регистрирующей среды, сущность которого заключается в том, что синтез и кристаллизацию галоидного серебра проводят в объеме внутренних полостей пористого стекла в присутствии предварительно введенного коллоида. Это приводит к высокой прозрачности неэкспонированного слоя и селективному поглощению экспонированного и проявленного материала, характерному для коллоидных частиц металлического серебра. Селективный характер спектров ослабления проявленных образцов обусловливает регистрацию амплитудно-фазовых голограмм с высокой дифракционной эффективностью, причем их среднее поглощение падает с ростом длины волны. В предложенной регистрирующей среде (пористое стекло хромированный коллоид) развитая активная поверхность кварцоидного каркаса стимулирует активную хемосорбцию коллоида, способствуя при этом повышению конформационной однородности за счет формирования на стенках каркаса практически мономолекулярной оболочки полимера. После удаления растворителя около 80% объема пор остается свободным. Это обстоятельство способствует быстрой диффузии реагентов и равномерному проявлению всего объема образца предлагаемого варианта регистрирующей среды, что выгодно отличает его от слоев хромированных коллоидов на подложке, молекулярная и надмолекулярная структура которых оказывается стратифицированной вследствие ориентирующего влияния подложки, а также неравномерности студенения и сушки слоя в процессе его приготовления. При этом поскольку светочувствительный субтрат оказывается жестко связанным со стенками внутренних плоскостей, а характерный размер пор, в которых он распределен, меньше длины световой волны, то его деформации в процессе обработки носят сугубо локальный характер и не приводят к искажению структуры голограммы или ее деградации вследствие диффузии светочувствительного вещества. Кроме того, существенным преимуществом предложенной регистрирующей среды является возможность при постэкспозиционной обработке устранить необходимое на стадии записи поглощение светочувствительного субстрата, т.е. без ущерба для уровня светочувствительности среды реализовать запись чисто фазовой голограммы с дифракционной эффективностью, приближающейся к теоретическому пределу. Пример 1. Пластину пористого силикатного стекла НК-1 толщиной 1 мм помещают в водный раствор, содержащий 4 мас. желатины, 0,228 мас. бромида калия и 0,023 мас. иодида калия. Выдерживают в течение 5 сут в термостате при 35^oC. Пропитанную пластину со снятым избытком раствора сушат в течение 12 ч в естественных условиях, затем 6 ч в термостате при 70^oC. Высушенное стекло помещают на 16 ч в 0,5%-ный раствор азотнокислого серебра при комнатной температуре, промывают в течение 1 сут в дистиллированной воде для удаления непрореагированных ионов. Образец сушат, заполняют этанолом в качестве иммерсии и экспонируют между покровными стеклами двумя когерентными пучками света излучением аргонового лазера (λ 488 нм). После удаления иммерсии образец регистрирующей среды помещают в охлажденный до 4^oC проявитель ПРГ-1 на 20 ч. Указанная температура позволяет ингибировать процесс проявления. После пропитки проявителем температуру поднимают до 18^oC, проводят проявление в течение 30 мин, затем промывают. Получены голограммы с абсолютной дифракционной эффективностью 70% на длине волны 633 нм. Пример 2. Диск из пористого стекла НК-1 толщиной 1 мм помещают в 6%-ный раствор желатины, содержащий дополнительно 3 мас. бихромата аммония от массы сухой желатины. Образец выдерживают 2 ч в термостате при 35^oC при стимуляции ультразвуком с частотой 18 кГц мощностью 250 Вт. После пропитки удаляют гель с поверхности и сушат образец регистрирующей среды при комнатной температуре в течение 1 сут. Высушенный диск из пористого стекла с введенной бихромированной желатиной подвергают термической обработке при 80^oC в течение 1 ч. Затем его заполняют иммерсией (например, октаном) и экспонируют двумя когерентными пучками света между покровными стеклами. Иммерсию удаляют, после чего образец промывают 10 мин этанолом в ультразвуковой ванне. После удаления спирта образец регистрирующей среды сушат и помещают в атмосферу 100%-ной влажности на 12 ч, после чего в подогретый до 60^oC изопропиловый спирт на 10 мин. Пластину сушат в термостате при 80^oC. Получены равномерные по глубине голограммы с абсолютной дифракционной эффективностью выше 90% Следует отметить, что предложенная регистрирующая среда является средой со скрытым изображением, проявление которого становится возможным благодаря капиллярной структуре среды. Такая среда свободна от динамических эффектов при регистрации высокоэффективных голограмм, приводящих к ограничению дифракционной эффективности и росту шумов.

Формула изобретения

1. Регистрирующая среда для записи трехмерной голограммы, состоящая из пористой силикатной матрицы с введенным в нее иммерсионным наполнителем и светочувствительными компонентами, диспергированными в матрице без возможности перемещения, отличающаяся тем, что, с целью сокращения времени обработки голограммы, светочувствительная композиция выполнена в виде твердофазной оболочки на поверхности внутренних полостей пористого силикатного каркаса. 2. Способ получения регистрирующей среды для записи трехмерной голограммы, включающий изготовление светочувствительной композиции в объеме пористой силикатной матрицы, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени обработки голограммы, светочувствительную композицию выполняют в виде твердофазной оболочки, изготовленной из суспензии микрокристаллов галоидного серебра в желатине, причем синтез и кристаллизацию галогенида серебра проводят в объеме внутренних полостей высококремнеземного пористого стекла, заполненного гелем желатины, либо из хромированного коллоида, который вводят в пористое стекло из расплава посредством ультразвуковой стимуляции.