Мои эксперименты с голографией

Мои эксперименты с голографией

Дракон

Дракон видео 5 Mbyte

(Реально голограммы выглядят очень качественно. Но фотографировать их ПОКА не получается из за большого динамического диапазона, который не укладывается в диапазон цифровых фотоаппаратов. Проще говоря - голограммы получаются очень яркие и на фото видны блики.)

В интернете есть множество сайтов где обьясняется процесс и рекомендуются фотоматериалы и химикаты для домашней голографии.
НО, несмотря на свободную продажу лазерных указок и Наборов Юного Голографера, домашняя голография не становится популярной.
Просмотрев десятки сайтов по голографии, я нашел несколько причин, обламывающих домашних экспериментаторов.
Основные причины это высокая стоимость серебросодержащих материалов и трудоемкость процесса.

Обычно так кратко описывают процесс изготовления голограмм:

- Покупаете лазер (или отбираете лазерный диод и изготавливаете стабилизированный блок питания) линзы, зеркала, держатели.
- Изготавливаете специальный стол (могильная плита, плавающая в ртутной ванне на автомобильных камерах считается идеальным случаем).
- Покупаете у "Славича" фотопластинки и химикаты.
- Приготавливаете растворы в дистиллированной воде и поддерживаете температуру строго 20 градусов плюс минус полградуса!
- Закрепляете (очень жестко) лазер, линзы, зеркала, обьект и фотопластинку.
- Светите лазером так, чтобы свет падал и на обьект и на фотопластинку. В темном помещении, в ночное время, за городом, в подвале, поубивав всех...
- Проявка, промывка, закрепление, промывка, отбеливание, промывка, купание в трех растворах спирта, сушка.
- Освещаете голограмму и любуетесь.

Но на вышеупомянутых сайтах, постепенно, в форумах, выясняется, что первые пункты займут у вас ВСЁ время и деньги, и испортят ВСЕ нервы (вам и окружающим), а последний пункт будет только у самых упёрнутых.

В чем же отличие моей технологии от известных? Моя гораздо проще и дешевле!

	Обычный серебряный процесс	Моя технология
	-----------------------	---------------------
1	Допустимые смещения во время съемки не более 50 нанометров (НАНОМЕТРОВ!!! А не микрометров. Вы знаете сколько это?!).	Как при обычной фотографии - делаешь и не беспокоишься.
2	Процесс "мокрый" - нужны проявитель, закрепитель, отбеливатель, три раствора спирта и сушка голограммы.	Процесс "сухой" - после экспонирования фотопластинки голограмма готова к "употреблению".
3	Нужно приобретать дорогие и дефицитные фотопластинки.	Ингредиенты эмульсии дешевые, относительно распространенные.
4	Критично время экспонирования.	Нет.
5	Критична температура растворов и фотоматериала.	Нет.
6	Требуется строгий отбор лазеров.	Нет.
7	Нужен специальный стабилизатор тока и напряжения лазера.	Нет.
8	Критичны углы Брюстера и Брегга.	Нет.
9	Нужны высококачественные линзы и зеркала.	Нет.
10	Стоимость одной фотопластинки примерно 100 руб. И еще неизвестно сколько уйдет в брак, а еще спирт, а еще дистиллированная вода!	Почти бесплатно.

Вот мой алгоритм:

- Вытаскиваю диод из дохлого DVD-RW.
- Покупаю хим.реактивы.
- Реактивы растворяю в простой воде, поливаю эмульсию на стекло и сушу.
- Обьект кладу на фотопластинку.
- Регулирую ток, чтоб были полосы на бумажном экране при отражении луча от DVD (тест на когерентность).
- Свечу лазером так, чтобы свет падал и на обьект и на фотопластинку (Экспозиция).
- Тащусь.

Разьясню подробнее...
Любой голографический процесс (технология) содержит Электрическую, Оптическую, Механическую, Химическую части.
Электрическая часть у меня проста: лазерный диод питается от нестабилизированного блока питания 8-15 вольт через простой защитный фильтр из пары резисторов и пары конденсаторов. Также на конденсаторе прилеплен защитный диод от обратного выброса.

Блок питания, защитный фильтр, резисторы регулировки тока, лазерный диод, прижатый к радиатору (любая железка (медяшка, алюмишка, уранишка), бОльшая диода в несколько раз, будет вполне достаточна, чтоб диод не сгорал. Нужно только обеспечить хороший тепловой контакт. Ну и ток не превышать естественно более 100 ма - на фото виден тестер!).

Оптическая схема: Обьект находится перед фотопластинкой (лежит прямо на ней). Лазерный диод (без линзы, то есть естественно расходящимся пучком) освещает обьект и фотопластинку одновременно под большим углом.
Если опытный голографер вспомнит все основные опубликованные схемы, то он заметит, что у Денисюка, Лейта и Упатниекса и иже с ними, расположение чуть другое. Именно поэтому при рассматривании готовой голограммы, выполненной по моей технологии, светить фонариком приходится сзади, и почти в плоскости голограммы. В то время как в традиционных схемах, подсветка выполняется либо на просвет, либо на отражение. Итак у меня получилась разновидность голограммы Просветной, Но Под Большим Углом близким к 180.

Механическая часть:

Например, лазерная указка (без линзы) прикреплена магнитом к настольной лампе и может легко поворачиваться во все стороны, а также двигаться по вертикали. И НИКАКИХ СУПЕРДОРОГИХ ОПТИЧЕСКИХ ШТАТИВОВ. 1.01.2010.
(но если вы хотите использовать самую дешевую указку мощностью 1-5 мВт нужно понимать, что при расширении пучка яркость падает по квадратичному закону и этой мощи хватит для изготовления голограммы размером в сантиметр. А для голограммы 6х9 нужно все таки не менее 40 мВт - эмульсия малочувствительна.)

Или же радиатор с диодом просто стоит на столе (и я его двигаю вдоль экспонируемой фотопластинки или поворачиваю на угол 10-15 градусов, если нужна большая голограмма). 1.01.2011.

Для голограмм, сделанных по моему способу, источник света можно располагать как спереди голограммы "на отражение" (но нужен черный фон) так и за голограммой сбоку или снизу\сверху ("на просвет") под углом градусов 5-15, чтобы прямой свет от фонаря не бил в глаза. Яркость голограммы "на отражение" меньше в 2-3 раза, чем "на просвет".
- Один час+20 часов уходит на эмульсию: Один час на отмеривание химикалий, нагрев, растворение, охлаждение, подготовку стекол, полив эмульсии (примерно 10 минут) примерно 200 грамм на 1 кв.метр (40 стекол 6х9 или 20 стекол 10х15).
- Малая чувствительность эмульсии позволяет поливать ее при слабом обычном свете. Сушка происходит в темноте в обычном деревянном шкафу, где полки выровнены по горизонтали с точностью не менее 0.25 мм на метр.
- Через 20-24 часа сушки в шкафу при комнатной температуре, пластинки сухие. Впрочем для первых экспериментов время можно чуть сократить, если сушить с легким нагревом. Но помните - сушка толстых эмульсий очень трудно ускоряется (я просмотрел массу литературы и патентов - и это - проблема. Потому что когда пытаешься ускоренно вывести воду из толстой пленки, то она идет волнами, короче портится.)
- Экспозиция определяется так: ручной крысе Кусе нужно чесать животик носом (СВОИМ) и когда она крякнет, значит готово.(Практически в зависимости от состава - от нескольких секунд до минуты.)
- Сразу после экспонирования голограммы получаются видимыми (и сухими).

Важное замечание:
Перед экспонированием необходимо убедиться, что на листе белой бумаги видны контрастные интерференционные полосы при отражении от DVD. Иначе - подрегулировать ток лазера резисторами (на фото видны три переменных резистора, включенных последовательно, с номиналами 10, 100 и 1000 Ом для тонкой и грубой регулировки). Если используется нестабилизированный источник питания, то за время экспонирования данные полосы могут сместиться и тогда на голограмме будут полосы, яркость голограммы, а также глубина сцены резко упадут или вообще не получится голограмма. При начальных экспериментах рекомендую, чтобы часть пучка падала еще и на кусочек DVD и отражалась на специальный кусок белой бумаги. Тогда вы точно будете знать, почему голограмма не получилась, если заметите, что интерференционный узор ползет или пропал вообще.
Если полос нет вообще или слабые, поверните лазер так, чтобы пучок был расширен в вертикальном направлении.

Насчет подбора диода: из десяти купленных мной по 100 рублей ДОХЛЫХ DVD-RW у восьми оказались исправные, подходящие диоды.
Кроме того, я заказал в Китае и получил по почте несколько таких же диодов. (Теперь я точно знаю их тип и производителя. Могу дать адрес и тип и помочь в заказе, хотя уверяю, что дешевле будет выдрать из дохлого DVD-RW.)

Это я к тому, что для небольших голограмм подходят любые корпусные диоды. А вот в лазерных указках и в некоторых дешевых DVD-RW стоят бескорпусные диоды - они фиговые.

Химический процесс у меня ОСОБЕННЫЙ, и ИМЕННО ЭТО дает множество остальных упрощений.

(я нашел подобные рецепты (на базе Акриламида) в инете всё таки, но в целом такой технологии пока не нашёл.)

Достоинства и Недостатки моей технологии:

Главные достоинства - простота и доступность:
- Освещаешь обьект и пластинку лазерным светом и голограмма готова!

- Процесс "сухой", то есть НЕ нужны проявитель, закрепитель, отбеливатель, три раствора спирта. После экспонирования голограмма готова к "употреблению". "Сухость" процесса означает, что Вы достаете фотопластинку из коробки, экспонируете ее и сразу же получаете изображение.

- Стоимость компонентов моей эмульсии гораздо дешевле суммарной стоимости серебряной эмульсии с химикатами. (Когда нибудь я точнее сосчитаю, но пока вот так: 1 кг химикатов обходится примерно в 1000 рублей. Значит 1 грамм = 1 рубль. А на один квадратный метр полива их уходит 100 мГ, то есть 10 копеек. На одну пластинку 6х9 см итого уходит химии на ... в общем мало. Вода используется обычная, а не дистиллированная.

(А у Славича вы платите примерно 100 руб за 1 пластинку 10x15 cм., включая химию.)

- Я не совсем корректно писал раньше, что "вибрации допустимы доли милиметра, как при обычной фотографии".
Конечно же такие ВИБРАЦИИ НЕДОПУСТИМЫ взаимно между обьектом и фотопластинкой...
Но почему при обычном голографическом процессе относительное смещение оптических элементов схемы, лазера, обьекта, фотопластинки не должно превышать 50 нанометров, а в моих экспериментах я спокойно перемещаю лазер рукой прямо во время сьемки, ничего не закреплено, стиральная машина вибрирует, соседи вибрируют, какие то бесконечные дети топают головой где то через этаж под нами, так что бедная крыса вздрагивает, но голограмма все равно получается?!

Краткий ответ: моя фотоэмульсия гораздо толще и оптическая схема используется для создания Пропускающих голограмм. Таким образом слои дифракционных решеток образуются не параллельно поверхности стекла, а перпендикулярно.

Интересный способ определения длительности экспозиции родился сегодня (13.02.2011). Смотрю когда фотопластинка начинает мерцать в месте пересечения опорного и предметного пучков - это значит пора поворачивать лазер. Мерцание начинается, когда голограмма сформировалась и, так как стол постоянно дрожжит от вибраций всего дома, то эти вибрации модулируют отраженный от решеток световой поток. Куся отдыхает.

Это было замечено именно на больших стеклах 10х15 см толщиной 1.8 мм. Маленькие стекла 6х9 см х 5 мм у меня не мерцали.

Это я к тому, что некоторые люди пишут, что взаимные вибрации между обьектом и стеклом не дадут сделать голограмму, но при таком методе освещения (который я не скрываю, на фото же все видно) эти сдвиги получаются ПЕРПЕНДИКУЛЯРНО поверхности стекла, то есть ВДОЛЬ полос голографической решетки. Угол обзора голограммы получается конечно при этом более узкий (20-30 градусов), чем при традиционной (отражательной) технологии освещения. Но для первых экспериментов вполне пойдет.

Есть еще несколько преимуществ моей технологии над существующими, не включенных в вышеприведенную таблицу, так как они не влияют на сам процесс получения голограммы:

- Цвета яркие, чистые (радужные).

- Теоретическая дифракционная эффективность (яркость голограммы) по моему процессу около 100% (значение взято из диссертаций, а практически мне удавалось получить 90%), а не 30-40%, как у серебряных сред.

- Не нужно хранить фотопластинки в холодильнике и бояться вуали. Хотя, при желании, можете и хранить и бояться. Три дня они легко хранятся в обычном шкафу. Может быть и больше...
Подчеркну, что самостоятельный полив эмульсии имеет преимущества перед покупкой фотопластинок: любые фотопластинки трудно хранить, а голографические особенно. А если вы сами их делаете, то нет такой проблемы - полили, высушили, отэкспонировали сразу же.

- Для получения голограммы большого размера (в длину), можно экспонировать ее по частям, сдвигая или поворачивая лазер прямо во время экспозиции. Причем никаких стыков при этом сдвиге незаметно.

Недостатки моего процесса:

- Необходимо самому приготавливать эмульсию, поливать и сушить. Но, во первых, это оказалось не очень сложно. А во вторых, это является огромным преимуществом перед тем фактом, что я заказал бы десяток пластинок у Славича и трясся над ними. А сейчас я захочу - полью 50 пластинок, а захочу, да хоть 100, и могу спокойно подбирать разные режимы экспонирования, а испорчу, так смою и снова полью на те же стекла, без особых финансовых затрат. А вот в случае покупных пластинок, львиная доля денег уходит на доставку тяжелых стеклянных пластин. Так что это не cовсем недостаток.

- Неэкспонированные фотопластинки долго не хранятся. (если они оптимизированы для высокой ДЭ)

- Цвет обьекта зависит от точки зрения\освещения при рассматривании. Является ли это недостатком? Точная информация о цвете теряется в любой технологии голографии. МНЕ больше нравится, когда обьект переливается разными цветами, чем безжизненно желто-красно-зеленоватый цвет.
Есть упёрнутые люди, которым нужно непременно всё в одном тоне или полноцветная голограмма "иначе они не играют". Ну чёрт с ними.

Подробнее: цвет обьекта зависит от угла зрения при просмотре голограммы или же от угла наклона фонарика при ее подсветке. Практически это означает, что если Вы держите голограмму вертикально перед собой, а сзади ее освещаете фонариком, держа его горизонтально, то цвет обьекта плавно изменяется от фиолетового до красного, пробегая весь спектр при повороте голограммы вокруг вертикальной оси либо при повороте фонарика по дуге в горизонтальной плоскости. Если же фонарик или голограмма находятся немного под углом, то различные части обьекта раскрашены в разные цвета и это придает некоторую живость изображению, в отличие от однотонной обычной голограммы.

Большие голограммы ПОКА не получаются - 20х30 см МАХ при размере статуетки 25х6 см. Глубина сцены (толщина обьекта) не более 4-6 см. Это связано с низкой длиной когерентности используемых лазеров (от резаков) и не относится к изобретенной химической технологии.

Замечание к приготовлению голоэмульсии, поливке и сушке фотопластинок.
Один известный голографер предупреждал в форуме, что приготовление голоэмульсии, полив и сушка это очень сложные процессы и их дома невозможно осуществить, раз даже у завода иногда не получается.

Все правильно, если дело касается той хим.технологии, которой пользуется завод Славич и которая была изобретена давным давно.

Кроме того - завод в основном поставляет фотоматериалы не для развлечений, а для сверхточных измерений, а нам (вам) нужно всего лишь получить небольшое обьемное изображение, пусть даже не идеальное, но своё!

Поэтому у меня используется своя технология. Не скажу, что она перспективна или принесет стабильный доход бизнесменам. Но она доставит начинающим требуемое удовольствие.

Добавлено 26.06.2014:
В письмах меня часто спрашивали: Сколько голограмма держится? Какой полупериод распада? (Время при котором в два раза падает Дифракционная Эффективность). Недавно я вытащил нераздаренные голограммы, на которых была проставлена дата и убедился, что те голограммы, которые были сделаны "наспех" (намеренно без задубливания) конечно же обесцветились в 0. То есть молекулы ползли, ползли и уползли. Те же голограммы, которые после экспонирования были задублены (прогревом в печке при 150 градусах в течение 10 минут.) остались примерно такими же как и были, ну может процентов на 30-40 упала яркость, но не в 10 раз. Итак, 4 года не пердел!

Добавлено 19.05.2015: Нашел недавно одну свою большую голограмму (в смысле подаренную) - хаха - она видна и яркость вроде такая же! Так что уже 5.5 лет прошло...

История разработки технологии.

Калейдоскоп чей то просто так...

На главную страницу моего сайта www.mimiwaxer.narod.ru