МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ
Н.Т.Савруков
Рассматриваются методы расчета производительности голографической техники и оборудования для выпуска голограмм.
Если требуется получить большое число голограмм одной и той же цены, то можно либо сделать много копий с одного оригинала, либо изготовить много оригинальных голограмм. Копии могут потребоваться для архивных или коммерческих целей, для научных исследований, например, когда изучаемый объект имеет слишком короткое время жизни, а по голографическим копиям его можно изучать в любое время.
Копирование более удобно, так как объект требуется только для получения одной оригинальной голограммы и при этом можно использовать нелазерный источник света и очень простые оптические схемы. Установки для копирования не нуждаются в стабилизированных массивных оптических столах. Соответствующие методы позволяют получать копии, которые восстанавливают изображения, мало отличающиеся от тех, которые дает оригинальная голограмма.
Следует различать непосредственное копирование, под которым мы понимаем процесс, близкий к контактной печати, от получения вторичной голограммы, когда волна, восстановленная оригинальной голограммой, интерферирует с независимо направленной волной.
Копирование плоских голограмм можно осуществить путем контактной печати с оригинальной голограммы на другую фоточувствительную поверхность. Для идеальной контактной печати расстояние от фотослоя оригинальной голограммы до фотослоя копии должно быть не более длины волны. В одном случае для освещения исходной голограммы и экспонирования копии можно использовать обычный
свет. Полученная копия является негативом исходной голограммы, но изображение является позитивным и идентично изображению, восстанавливаемому оригиналом.
На практике нелегко добиться того, чтобы расстояние между фотослоями оригинала и копии по всей их площади не превосходило длины волны. В случае, если расстояние больше дайны волны, то необходимо рассматривать дифра1щионыде эффекты и когерентные свойства освещающего оригинала.
Что касается контактной печати, для плоских фазовых голограмм она непригодна, т.к. для печати требуется вариация интенсивности. Для копирования фазовых голограмм с поверхностным рельефом больше приемлемы не оптические, а механические способы. Прижимая деформируемую пластиковую пленку к поверхности оригинальной голограммы или к более прочному металлическому шаблону, изготовленному по оригинальной голограмме, можно получать копии таким же методом, как грамофонные пластинки. Данный способ копирования
в больших масштабах является весьма эффективным. Поскольку сырье для получения винила очень дешевое, стоимость копий оказывается невысокой.
В случае, когда голограмма-оригинал является толстой, при восстановлении изображения возможно проявление брэгговской (угловой) селективности. При этом возможно приблизительно контактное копирование без получения двойного восстановленного изображения, даже если промежуток между оригиналом и копией составляет несколько миллиметров. Следует заметить, что при копировании толстых голограмм голограмма-оригинал должна освещаться волной, аналогичной исходной опорной волне. Если это не выполняется, то разрешение и поле зрения восстановленного изображения могут уменьшиться. Изменение длины волны также приводит к плохому восстановлению изображения с голограммы-оригинала, а следовательно, и к плохой копии /1,2/.
При разработке и внедрении современной ГТ в различные области применения необходимо анализировать различные варианта технических решений, оказывающих влияние на экономические показатели. Одним из основных показателей для этой, техники является производительность. В литературе не имеется данных и методик расчета
этого показателя, и поэтому предпринята попытка рассчитать показатель производительности голографической техники и предложены формулы расчета для различных случаев использования дайной техники.
Производительность ГТ измеряется количеством голограмм, копий голограмм, изготовленных в единицу времени (час, смена, сутки, год и т.д.). Для голографической техники следует различать потенциальную и реальную производительности.
Максимальное количество копий голограмм, которое может быть изготовлено на данной технике при непрерывном копировании, определяет потенциальную производительность ГГ. Часовая потенциальная производительность ГТ определяется так:
q
ч.п. = 3600/tH.K. копий/ч
где t
H.K. - время, необходимое для изготовления одной копии голограммы при непрерывном копировании, мин/копия или с/копия.
Тогда годовая потенциальная производительность ГТ рассчитывается следующим образом:
q
П.П. = qч.п.·Т
п копий/год
где Тп - эффективный годовой фонд времени использования данной ГТ, в свою очередь, определяется по формуле:
T
П = (1 - b
р/100)[tсм(Д
К - Д
М) - tcДс]Ксм
где b
р - доля времени, приходящаяся на простой ГТ в планово-предупредительных ремонтах, %; tсм - продолжительность рабочей смены, ч; ДК - количество дней в году; t
c - время, на которое сокращается смена в предпраздничный день; Дс - количество предпраздничных, сокращенных рабочих дней; Ксм - количество рабочих смен в сутки.
Реальная производительность ГТ характеризуется таким объемом копий, который может быть получен в конкретных условиях ее использования. Определяющее значение при этом имеет полезный фонд времени использования ГТ и тиражность копируемых оригиналов.
Специфика расчета реальной производительности ГТ зависит и
от того, для каких целей она используется: копирования голограмм, и следовательских и голографических объектов..
В первом случае норма времени на одну копию
tK находится в прямой зависимости от тиражности L: tK = tK(L), то есть эта норма будет разной при изготовлении с оригинала одной, двух, трех копий и т.д. Поэтому тиражность является определяющий фактором при расчете реальной производительности ГТ.
На практике реальную производительность ГT можно определить долей от его потенциальной производительности:
q
г.р. = qч.п.·a
Н
где a
Н - коэффициент, отражающий степень использования потенциальной годовой производительности ГТ.
Следующий способ представляет попытку определения среднего времени получения копии на определенной ГТ:
t
СР = [tср.экс + t1 + (ℓср - 1)t2 + t3.ор]/ℓср
где tср.экс - время экспозиции; t1 - время изготовления первой копии; t2 - время на изготовление второй копии (время на копию при непрерывном копировании); t3.op - среднее время замены оригинала; tср - средняя тиражность копий, получаемых с одного оригинала голограммы объекта. В данном случае не учитывалось время, необходимое для изготовления копии с учетом аналогичной обработки при изготовлении голограммы-оригинала.
По аналогии с расчетом потенциальной производительности рассчитываются часовая и годовая реальные производительности ГТ. При этом учитывается не только та, но и сменные потери времени. И применение данных методов может оправдано только при достаточной обоснованности исходных величин t3.ор и ℓср. Необходимо следует отметить, что степень использования потенциальных возможностей ГТ в настоящее время не изучается и, как нам представляется, очень мала не только у нас, но и за рубежом.
Мы вкратце рассмотрели расчет среднего времени изготовления копии, но требуется рассмотреть время изготовления голограммы-оригинала. В случае, если голограмма-оригинал получены на высокоразрешающем фотоматериале, то обработка готовых голограмм может быть подразделена на три вида /3/:
- предварительная обработка (до голографирования);
- обычная (нормальная) и специфическая обработка;
- обработка готовых голограмм.
Также требуется учитывать время экспозиции голограммы, которое зависит от вида материала и вида источника излучения и стабильности схемы.
Предварительная обработка осуществляется для повышения светочувствительности, и она зависит от вида материала, например, при гиперсенсибилизации в растворах триптаноламина (TЭA).
Обычная и специфическая обработка предназначена для уменьшения усадки эмульсионного слоя после обработки. Влияние усадки эмульсионного слоя после обработки и равномерность его сушки на качество восстанавливаемого изображения особенно сильно оказывается при получении голограмм во встречных пучках и это вызывает смещение цвета изображения из красного в зеленый, что недопустимо не только при цветном голографировании, но и в обычном голографировании во встречных пучках.
Обработка готовых голограмм преследует улучшение их качества и эксплуатационных характеристик.
Исходя из вышеизложенного среднее время изготовления голограммы-оригинала составит
tcp = t
экс + tпр.об + tо.с.об. + tоб.г.гол, лин/мм
где tэкс - время экспозиции голодании, зависящее от мощности излучения света, материала для регистрации и стабильности голографической схемы; tпр.об - время, необходимое для предварительной обработки; tо.с.об - время, необходимое для обычной и специфической обработки, tоб.г.гол - время, необходимое для обработки готовой голограммы.
В зависимости от того, для каких целей используется ГТ, следует рассчитать часовую и годовую реальную производительность. И на основе этих данных обосновывается экономическая эффективность применения той или другой голографической техники в различных областях применения.
Литература
1. Милер И. Голография (теория, эксперимент, применение). Л., Машиностроение, 1979, с.152-153.
2. Оптическая голография. В 2-х томах. Под ред. Г.Колфилда. М., Мир, 1982, т.2, с.406-413.
3. Регистрирующие среды для голографии. Под ред. Н.И.Кириллова, В.А. Барачевского. Л., Наука, 1975, с.5-25.
