Устройство для регистрации и восстановления интерферограмм фазовых объектов

(5 6 01 В 9/02 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРОО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСА ЗОБРЕТЕНИЯЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Гинзбург В.М., Кузнецова Е.А., Семенов Э.Г., Степанов В.М., "Трехракурсный голографический микроскоп МГЪ", ИТЭ В 5, 260, 1980.2. Авторское свидетельство СССР Ф 1031283, кл. С 01 В 9/021, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ Ъ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЪНТЕРФЕРОГРАММ ФАЗОВЫХ ОБЪЕКТОВ, содержащее источник когерентКто излучения, оптически связанные с источником через светоделитель системы формирования сигнальных и опорного потоков излучения включающие отражающие эле)менты и расширители светового потока, причем точка пересечения оптических осей систем формирования сигнальных потоков совпадает с областью размещения регистрируемого итещее покр К АВТОРСКОМУ С объекта, и регистратор, выполненный в виде подложки с нанесенным на нее светочувствительным слоем, при этом оси систем формирования сигнальных и опорных потоков иэлучейия совмещены на регистраторе, о т л,ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса исследуемых объектов при повьзпении точности регистрации, в него введены экраны которые расположены между расшир ляли светового потока в системах . формирования сигнального потока и регистратором с возможностью перемещенияф и зеркала, которые размещены относительно расширителей светового потока,так что каждому расширителю соотнесено зеркало, угол между нормалью которого к плоскости регистратора и оптической осью расширителя равен углу между нормалью к плоскости регистратора и направлением на центр зеркала, а в регистраторе между подложкой и светочувстЬвительным слоем выполнено отражаю 1 1Изобретение относится к голографической интерферометрии и может найти применение при использовании различных состояний фазовых микро- объектов.Известно устройство дня регистрации голографических интерферограмм фазовых микрообъектов - голографический трехракурсный микроскоп,содержащее источник когерентного излучения, систему формирования пред - метных и опорных потоков излучения, систему проецирующих элементов и регистрирующие элементы Я .Недостатком данного устройства является необходимость размещения проецирующих элементов (микрообъективов) на рабочих расстояниях (1-2 мм) от объекта, т.е. невозможность регистрацни микрообъектов, размещенных в камерах, полостях и т.п.Наиболее близким по техническойсущности к предложенному является устройство для регистрации и восстановления интерферограмм фазовых объектов, содержащее источник когерентного излучения, оптически связанные с источником через светоделитель системы формирования сигнальных и опорного потоков излучения, включающие отражающие элементы и расширители светового потока, причем точка пересечения оптических осей систем формирования сигнальных потоков совпадает с областью размещения регистрируемого объекта, и регистратор, выполненный в виде подложки с нанесенным на нее светочувствительным слоем, при этом оси систем формирования сигнальных и опорных потоков излучения совмещены на регистраторе. Описанное устройство не позволяет регистрировать много- ракурсные интерферограммы фазовых микрообъектов 2.1Целью изобретения является расширение класса исследуемых объектов при повышении точности регистрации.1Для достижения поставленной цели в устройство для регистрации и восстановления интерферограмм фазовых объектов, содержащее источник когерентного,излучения, оптически связанные с источником через свето- делитель системы формирования сигнальных и опорного потоков излучения, включающие отражающие элементы 140533 2и расширители светового потока,причем точка пересечения оптическихосей систем формирования сигнальныхпотоков совпадает с областью размещения регистрируемого объекта, ирегистратор, выполненный в виде подложки с нанесенным на нее светочувствительным слоем, при этом осисистем формирования сигнального и10 опорного потоков излучения совмещены на регистраторе, введены экраны, расположенные между расцярителями светового потока и регистраторомс воэможностью перемещения, и эерка 15 ла, которые размещены относительнорасширителей светового потока такимобразом, что каждому расширителю сис 1йтемы соотнесено зеркало, угол между нормалью которого к плоскости20 регистратора и оптической осью расширителя равен углу между нормальюк плоскости регистратора и направлением на центр зеркала, в регистраторе между подложкой и светочувст 25 вительным слоем выполнено отражающее покрытие,На чертеже приведена оптическаясхема устройства для регистрациифазовых микрообъектов,(для упрощения30 понимания на схеме изображены элементы, обеспечивающие лишь четыренаправления просвечивания объектов),Устройство содержит источниккогерентного излучения 1, светоде 35 литель 2, систему, формирования сигнальных потоков излучения, выполненную в виде наборов отражающих элементов 3-4, 5-6, 7-8, 9-10 и расширителей светового потока 11-14,сис 40 тему формирования опорного потока,выполненную в виде отражающего элемента 15 и расширителя светового потока 16, системуплоских зеркал17-20 с коэффициентами отражения,45 близкими к 1007, систему экранов 2124 и регистратор 25. Причем отражающие элементы 3, 5, 7, 9 системыформирования сигнальных потоков излучения расположены таким образом,50 что отраженные от них нерасширенныепотоки когерентного излученияпересекаются в точке, совпадающей собластью размещения исследуемогообъекта, расширители 11-14 и 1655 систем формирования сигнальных иопорного потоков излучения размещены позади отражателей 4,6,8,10,15 соответственно таким образом,что5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 их оптические оси пересекаются водной точке в плоскости регистратора 25, система плоских зеркал17-20 и система экранов 21-24 размещены между расширителями световогопотока 11-14 и регистратором 25,при этом каждый из экранов 21-24может перемещаться по окружности сцентром в точке пересечения оптических осей расширителей световогопотока 11-14. Система плоских зеркал 17-20 размещена относительносистемы расширителей световогопотока 11-14 таким образом, чтокаждому расширителю системы 11-14соотнесено зеркало системы 17-20,при этом углы между нормалью к плос. кости регистратора 25 и оптическими осями каждого из расширителей11-14 равны углам между нормальюк плоскости регистратора и направлениями на центр каждого из соответствующих зеркал системы 17-20.Регистратор снабжен со стороны,противоположной направлению падения на него сигнальных и опорногопотоков, отражательным покрытиемс коэффициентом отражения, близкимк 1007,Устройство работает следующимобразом.Поток когерентного излучениялазера 1 делят светоделителем 2 насигнальные и опорный потоки, которые направляют соответственно наотражающие элементы 3, 5, 7, 9 и15, обеспечивающие заданные направления распространения этих потоков,при этом нерасширенные сигнальныепотоки пересекают под заданнымиуглами область размещения фазовогомикрообъекта, после чего их направляют отражательными элементами 4,6, 8, 10 в расширителе световогопотока 11-14, а затем совмещают на,регистраторе 25. Нерасширенный опорный поток с помощью отражательного элемента 15 направляют в расширитель светового потока 16, и затемсовмещают с сигнальными потоками нарегистраторе 25. На регистраторе25 записывают .голограммы фазового.микрообъекта, соответствующие заданным направлениям ецио просвечивания. На стадии восстановления голограмм каждый из экранов 21-24 располагают между регистратором 25 исоответствующим расширителем системы 11-14 перпендикулярно его оптической оси, Освещают регистратор 25 потоком, сформированным расширителем 16, т,е. идентичным опорному потоку при записи, и восстанавливают голограммы, соответствующие каждому из направлений просвечивания фазового микрообъекта, т.е. каждому из сигнальных потоков, сформированных расширителями 11-14. При этом для каждого из направлений, задаваемых расширителями 11-14, восстанавливаются два иэображения: мнимое - с помощью волнового фронта, сформированного расширителем 16, и действительное - с помощью непродифрагировавшей на голограмме части этого волнового фронта, отраженной от нанесенного на регистратор отражательного слоя. При этом восстановленный поток, формирующий мнимое изображение, отражается от отражательного слоя регистратора 25 и направляется на расположенное перпендикулярно к направлению его распространения соответствующее зеркало системы зеркал 17-20.После этого отраженный от зеркала и вновь отраженный от отражательного слоя регистратора поток попадает на соответствующий экран системы 21-24. Восстановленный сопряженный поток,формирующий действительное изображение, попадает на тот же экран системы 21-24. Таким образом, в направлении регистратор-экран распространяются два сопряженных, интерферирукпцих между собой волновых фронта, и на экране наблюдают увеличенную интерференционную картину фазового микрообъекта с удвоенным по сравнению с обычной интерферограммой сдвигом полос. Допустимо многократное увеличение чувствительности измерений по описанному принципу при ис.пользовании на стадии восстановления сопряженных волн высших порядков дифракции. На системе экранов 21-24 наблюдают увеличенные интерферограммы исследуемого микрообъекта с повышенной чувствительностью, соответствующие различным направлениям его просвечивания.Известными устройствами не представляется возможным регистрировать многоракурсные увеличенные интерферограммы фазовых микрообъектов, в том числе размещенных в камерах, смотровых кюветах, и т.п., так как в та1140533 тель О. НиколаичеваА.Бабинец Коррек Соста Техред яско актор С, Титов ж 651рственногообретений иЖ, Раушс з 4469/ Подписиомитета СССРоткрытий Тира ВНИИПИ Госуда по делам из 035, Москва, д. 4 ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 ких устройствах для получения увеличенных изображений необходимо раз- .мещать проецирующие элементы наблизких (фокусных) расстояниях отисследуемого микрообъекта, и кроме 5того, в них не предусмотрена возможность повышения чувствительностиполучаемых интерферограмм. Решитьэту техническую задачу позволяетзаявленное устройство эа счет введения системы расширителей светового потока, каждый из которых рас,положен в соответствующей ему системе формирования сигнального потокаи в системе формирования опорного 15потока за областью размещения регистрируемого микрообъекта, чтообеспечивает регистрацию голограммувеличенных изображений волновыхфронтов, прошедших через микрообъект, а также за счет введенияэкранов и блока плоских зеркал, расположенных между расширителямисветового потока и регистраторомс нанесенным между подложкой и свето-.Ичувствительным слоем отражательнымслоем, обеспечивающих совмещение восстановленных сопряженных волновых фронтов первого или высших порядков дифракции и визуализацию интерференционных изображений с повышенной чувствительностью.Таким образом, при освещении фазовой неоднородности нерасширенным потоком когерентного излучения удается увеличить расстояние от объекта до проецирующих элемен,тов и тем самым расширить класс исследуемых объектов. Совмещение восстановленных сопряженных волновых фронтов приводит к повышению чувствительности, что повышает точность регистрации и дополнительно расширяет класс исследуемых объектов.Изобретение может найти применение при измерениях физических параметров прозрачных микрообъектов,в том числе расположенных внутри экспериментальных камер, смотровых кювет большого размера, таких как стекловолокна, биологические объекты, плазма, микровзрывы в жидкости или газе,