Способ голографического контроляТРЕХМЕРНОгО фАзОВОгО Об'ЕКТА СдВуХКРАТНОй эКСпОзициЕй Советский патент 1981 года по МПК G01B9/21 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для исследования трехмерных фазовых объектов в проходящем свете и может быть использовано при проведении различного рода научных исследований связанных с изучением плазмы, газовых потоков, ударных волн и пр. Известен способ голографического контроля фазового объекта с двухкра ной экспозицией без рассеивателя, заключакмцийся в том, что освещают светочувствительную среду плоской опорной и ппоской предметной волнами при первой экспозиции, изменяют оптическую длину пути одной из волн и помещают на пут предметной волны контролируемый объект при второй экспозиции, осуществляют химикофотографическую обработку светочувст вительной среды,освоцают ее опорной водной, регистрируют интерференционную картину в виде полос и определяю контролируемый параметр О Недостатком этого способа лвляется невозможность трехмерного контроля неосесимметричного фазового объекта без его поворота, обусловленная тем, что контролируемой объект просвечивается вдоль только одного направления, совпадающего с направлением распространения предметной волны. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ голографического контроля трехмерного фазо вого объекта с двухкратной экспозицией, заключающийся в том, что освещают светочувствительную среду источником опсфной и. источником предметной волн при перв экспозиции, изменяют оптическую длину пути лучей опорной или предметной волны,, и .помещают контролируемый объект между источником щ едметной волны и светочувствительной средой при второй экс позиции, осуществляют химико-фотографическую обработку светочувствительной среды, освещают ее опорной волной, регистрируют интерференционную картину и определяют распределение показателя преломпения контролируемого объекта 23-,

Недостатком известного способа я&пяется низкая производительность контроля, обусловленная необходимостью сканирования интерференционной картины ю при ее наблюдении диафрагмой малых размеров. Кроме того, поскольку предметная волна формируется с помощью рассеивателя, то получаемая интерференционная, картина имеет ярко выра- и женнуюпятнистую структуру, что также затрудняет процесс контроля.

Цель изобретения - повышение производительности измерений.20

З, ), с)

А. и 0 - амплитуды сферических опорной и предметной волн соответственно;

9пуглы между нормалью к поверхности светочувствительной среды и отрезками Ь и E/ii, соединяющими точку светочувствительной среды и точечные источники опорной и предметной волн,соответственно;

. X - координата в плоскости

.(, 4 -2e,x&in9j -,(.(.Ц ... аЧ it2в J

где L - величина изменения оптической длины пути предметной волны; Ф(х) - искажение фазы волны,

обусловленное контролируемым объектом,

Голограмму, полученную после химико-фотографической обработки светчувствительной среды, освещают источником опорной волны. При этом в +1

,,.ne.sm9.,-;.i.X%M0(x)

Цель достигается тем, что светочувствительную среду при первой экспозиции освещают точечными источниками предметной и опорной волн, расстояние от которых до светочувствительной среды отличается в два раза, а интерференционную картину в виде колец Ньютона регистрируют в И дифракционном порядке.

Способ заключается в следующем.

Поскольку при первой экспозиции контролируемый объект отсутствует, а расстояния от точечных источников предметной и опорной волны до светочувствительной среды отличаются в два раза, то распределение интенсивности света в плоскости светочувствительной среды при первой экспозиции описывается выражением

светочувствительной среды;

1 волновое число. Поск.ольку при второй экспозиции изменяют оптическую длину пути одной из волн, например оптическую лину пути предметной волны, и помещают в ходе лучей между источником предметной волны и светочувствительной средой контролируемый фазовый объект, то распределение интенсивности света в плоскости светочувствительной среды при второй экспозиции описывается выражением

дифракционном порядке за ней возникают две волны.

Во-первых, плоская волна описываемая уравнением

,.., (,,,

во-вторых, волна с малой угловой поверхностью, описываемая уравнением Результат интерференции этих двух волн представляет собой голографическую интерферограмму контролируемого фазового объекта nxj tOof.Л,{,..Ф(Х, (5) в силу аксиальной симметрии сферических волн соотношение (5) может быть переписано для случая двухмерно светочувствительной среды, заменой Т на Т(к,), Ч на v U Ф(х) на Ф(х,) Первый член в аргументе косинуса в ражении (5) описывает кольца Ньютона, а второй - сдвиг колец Ньютона, обусловленный наличием контролируемого фазового объекта, На чертеже приведена принципиаль ная схема одного из возможных вариа тов устройств, реализующих предлагае мый способ. Устройство содержит лазер 1, свет делитель 2, плоские зеркала 3 и 4, объективы 5 и 6, фотопластинку 7 и регистратор 8 интерференционной картины. Объективы 5 и 6 установлены так, что точка пересечения их оптических осей (точка М) лежит в плоскости эмульсии фотопластинки 7, а расстояния от задних фокусов объективов 5 и 6 до точки М отличаются в два раза. Объектив 5 установлен с возможностью малых перемещений вдол по оптической оси. Способ осуществляется следующим образом. Пучок света от лазера 1 делится светоделителем 2 на две части, одна из которых после отражения от зеркал 3 поступает в объектив 5, а другая после отражения от зеркала 4 - в объ ектив 6. Объектив 5 формирует опорную сферическую волну, а объектив 6 предметную сферическую волну, резуль тат интерференции которых регистрируется фотопластинкой 7 при первой экспозиции. Затем контролируемый объ ект 9 помещаешься в ходе лучей меяду объективом 6 и фотопластинкой 7, а объектив 5 смещается вдоль по оптической оси на небольшую величину и вновь регистрируется результат интерференции опорной и предметной волн на ту же фотопластинку 7 при второй экспозиции.. После проведения химико-фотографической обработки фотопластинка (голограмма) 7 освещается только опорной сферической волной, а голографическая интерферограмма в +1 порядке дифракции фиксируется регистратором 8 интерференционной картины. Использование данного изобретения позволяет повысить производительность контроля трехмерного фазового объекта в связи с тем, что вся голографическая Интер)ферограмма регистрируется одновременно и не содержит оптических помех в видепятнистой структуры. Формула изобретения Способ голографического контроля трехмерного фазового объекта с двухкратной экспозицией, заключающийся в том, что освещают светочувствительную среду источником опорной и источником предметной волн при первой экспозиции, изменяют оптическую длину пути лучей опорной или предметной волны, и помещают контролируемый объект между источником предметной волны и светочувствительной- средой при второй экспозиции, осуществляют химико-фотографическую обработку светочувствительной среды,, освещают ее опорной волной, регистрируют интерференционную картину и определяют распределение показателя преломления контролируемого объекта, отличающийся тем, что, с целью повьшения производительности измерений, светочувствительную при первой экспозиции освещают точечными источниками предметной и опорной волн , расстояние от которых до светочувствительной среды отличается в два раза. а интерференционную картину в виде колец Ньютона регистрируют в +1 дифракционном . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I.OcTpOBCKiA Ю.И. и др. Гологра фическая интерферометрия.М., Наука ;1977 с. 153-156, 163-184. t -2. Там же, с. 156-162 (прототип).