увеличение чувствительности голографических материалов в

УВЕЛИЧЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ
МАТЕРИАЛОВ В ИНФРАКРАСНОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА
Р.В,Рябова*, А.Н.Пономарев *, Н.Д, Ворзобова**
*Российский научный центр «Курчатовский институт», Москва
**Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет
информационных технологий, механики и оптики, Санкт-Петербург, Россия
[email protected], [email protected]
Рассмотрены способы увеличения чувствительности высокоразрешающих материалов
в спектральном диапазоне 1.06 - 1.3 мкм. Получено увеличение чувствительности до
104 раз, а также расширение диапазона спектральной чувствительности до 1.7 мкм.
Голографические методы исследования находят применение в различных
областях науки и техники.
Большой практический интерес представляют
исследования, проводимые в ИК-области спектра - голографическая интерферометрия,
в том числе, диагностика плазмы, дефектоскопия, визуализация изображений. При
большом разнообразии голографических регистрирующих сред (галогенсеребряные
материалы, фотополимеры, фоторезисты, слои на основе бихромированной желатины,
халькогенидные материалы) наиболее эффективными для ИК-диапазона являются
материалы на основе солей галоидного серебра вследствие их более высокой
чувствительности при достаточных для решения практических задач голографических
характеристиках.
Целью данной работы являлась разработка способа увеличения чувствительности
высокоразрешающих эмульсий на основе солей галоидного серебра для голографии в
ИК- диапазоне до длины волны 1.3 мкм.
В качестве исходной эмульсии использовалась высокоразрешающая эмульсия,
разработанная ранее в РНЦ
«Курчатовский институт», с размерами
светочувствительных кристаллов 45-50 нм и разрешающей способностью не менее
2500 лин./мм. В эмульсию вводили оптический сенсибилизатор на длину волны 1.06
мкм и поливали на стекло. Для определения чувствительности материалы
экспонировали излучением лампы накаливания ОП-33-03 монохроматора ФСР-4 со
спектральным диапазоном 0.4 -1.7 мкм при размере щели 2 мм. Изменение
чувствительности определяли по изменению длительности экспонирования до
получения одинаковых оптических плотностей. Пластинки экспонировали, в основном,
до плотности 2. Для исходной эмульсии с сенсибилизацией к длине волны 1.06 мкм
(при экспонировании на данной длине волны) плотность 2.02 получена при
экспонировании при комнатной температуре в течение 8 часов. Для длины волны 1.32
мкм при той же длительности экспозиции оптическая плотность достигает значения
0.8.
Для увеличения чувствительности был использован метод гиперсенсибилизации
триэтаноламином [1]. Перед экспонированием пластинки обрабатывали в 0.5%
растворе триэтаноламина (ТЭА) в течение 5 мин, ополаскивали в дистиллированной
воде и сушили под вентилятором. После сушки пластинки экспонировали.
В таблице 1 приведены результаты экспонирования в спектральном диапазоне
1.06-1.32 мкм фотопластинок, обработанных триэтаноламином - значения оптической
плотности и соответствующие длительности экспозиции.
Из таблицы следует, что обработка триэтаноламином увеличивает
чувствительность материала более, чем в 103 раз для длины волны 1.06 мкм
(длительность экспозиции для получения оптической плотности 2.02 составляет 15 сек,
232
в то время, как на пластинках, не обработанных ТЭА, та же плотность получена при
экспонировании в течение 8 часов). Для длины волны 1.32 мкм получено увеличение
чувствительности в 16 раз (без обработки ТЭА плотность 0.8 получена за 8 часов
экспонирования, а в результате гиперсенсибилизации – за 30 мин.).
Таблица 1- Результаты экспонирования после обработки триэтаноламином.
Длина волны, мкм
Длительность экспозиции, Оптическая плотность
сек
1.060
15
2.02
1.075
20
1.96
1.100
20
2.00
1.125
25
1.95
1.150
40
1.90
1.200
90
1.90
1.225
150
1.90
1.250
240
1.10
1. 275
300
0.72
1.300
1800
1.40
1.320
1800
0.82
Для дальнейшего увеличения чувствительности был использован термический
способ,
разработанный
нами
ранее
применительно
к
оптически
не
сенсибилизированным галоидосеребряным материалам и показавший хорошие
результаты [2]. Фотопластинки на основе эмульсии, сенсибилизированной к длине
волны 1.06 мкм, обработанные предварительно триэтаноламином, прогревали при
температуре 750С в течение 30 сек и экспонировали нагретый материал. Температура
750С является оптимальной – увеличение температуры приводит к росту вуали, а более
низкие температуры не дают значительного эффекта в повышении чувствительности.
В таблице 2 приведены результаты экспонирования пластинок, предварительно
обработанных ТЭА и нагретых до температуры 750С.
Таблица 2 - Результаты экспонирования при температуре 750С.
Длина волны, мкм
Длительность
Оптическая плотность
экспонирования, сек
1.060
1
1.94
1.075
1
1.92
1.100
2
1.90
1.125
2
2.00
1.150
4
1.92
1.175
4
2.10
1.200
30
1.90
1.225
30
1.90
1.250
60
1.90
1.275
90
1.90
1.300
105
2.00
1.320
150
1.90
1.350
240
1.64
1.375
240
1.16
1.500
900
0.78
1700
1800
1.12
233
Результаты, приведенные в таблице, показывают, что экспонирование нагретого
материала (предварительно обработанного ТЭА) дает дополнительное увеличение
чувствительности более, чем на порядок. Так для длины волны 1.06 мкм термический
способ дает дополнительный прирост чувствительности в 15 раз (практически та же
плотность получена при длительности экспозиции - 1 сек). Для длины волны 1.32 мкм
чувствительность увеличивается в 12 раз (относительно обработки в ТЭА). Общее
увеличение чувствительности в результате суммарного действия гиперсенсибилизации
и нагрева составляет 3.104 раз для длины волны 1.06 мкм и длины волны 1.32 мкм –
1.9.102 раз. Кроме того, получена достаточно высокая чувствительность
в
спектральной области до 1.7 мкм (табл.2).
Таким
образом,
предложен
способ
повышения
чувствительности
высокоразрешающих галогенсеребряных материалов в ИК диапазоне спектра,
заключающийся в обработке фотоматериала триэтаноламином, его последующем
нагреве до температуры 750С и экспонировании нагретого материала, позволяющий
увеличить чувствительность более чем на четыре порядка для длины волны 1.06 мкм,
более, чем на два порядка в области 1.3 мкм, а также расширить спектральный
диапазон чувствительности до 1.7 мкм без введения дополнительных спектральных
сенсибилизаторов.
Литература
1. Д.М.Самойлович, Р.В.Рябова. Электроноо-микроскопическое исследование
действия триэтаноламина на кристаллы галоидного серебра. //Журн. научн. и прикл.
фотогр. и кинематогр., т.13, №2, с.109, 1968.
2. B.U.Barshchevskii and R.V.Ryabova. Temperature dependenceof the spead of
unsensitized photographic materials and photomaterials containing heavy-metal compounds.
Sci. Appl. Photo., v.40(1). p.p. 55-68, 1998/
234