Голографические методы регистрации объемных изображений имеют особое значение в микроскопической технике. Так как микроскоп с большим увеличением имеет очень небольшую глубину поля зрения, с его помощью можно одновременно наблюдать только небольшие участ­ки сцены, которые находятся в непосредственной близости от фокаль­ной плоскости микроскопа. Для наблюдения всей сцены по глубине необходимо производить перефокусировку микроскопа. Если предметом изучения являются движущиеся микрообъекты, например живые ор­ганизмы в некотором объеме жидкости, то за время перефокусировки микроскопа микроорганизмы могут переместиться в пределах сцены, что может создать искаженное представление об изучаемых объектах , и их количестве. Техника голографии позволяет преодолеть эту трудность. Для .этого необходимо произвести голографирование изучаемой области через объектив микроскопа, имеющий сравнительно большую глубину резкости, с помощью импульсного источника излучения либо с помощью скоростной кинокамеры при непрерывном излучений.

7

Полученные объемные изображения следует затем рассматривать через окуляр микроскопа, который можно фокусировать на различ­ные плоскости полученной объемной картины «застывших микроорганизмов». С помощью этого метода можно наблюдать жизнедеятельность; различных простейших организмов, деление живых клеток и изучать свойства жидкостей и газоз, содержащих примеси микроскопических частиц и др. Голографическая интерферометрия имеет ряд преимуществ посравнению с обычной интерферометрией. В голографическом интерферометре благодаря возможности регистрации волновых фронтов в различные моменты времени используется, как правило, один и тот же оптический тракт. Это позволяет производить сравнение волновых фронтов от от реальных объектов с волновыми фронтами, восстановленными с заранее полученных голограмм образцовых объектов, либо сравнением волновых фронтов от одного и того же объекта, полученных в различные моменты времени.

В классических интерферометрах используются два точно вырав­ненных оптических тракта, так как здесь интерференционная картина возникает только при одновременном существовании обоих сравнивае­мых изображений. Голографический интерферометр не только обладает всеми возможностями обычного интерферометра, но имеет ряд новых. Так, например, методами голографической интерферометрии в отличие от классической можно изучать деформации отражающих трехмерных объектов сложной формы и объемные распределения различных физических параметров внутри преломляющих (фазовых) объектов.

Для получения толографических интерферограмм используются в основном два метода: метод двойной экспозиции и метод наблюдения интерферограмм в реальном масштабе времени.

8

В методе двойной экспозиции на одной фотопластинке при неиз­менном опорном пучке регистрируются две голограммы объекта: одна до приложения возмущающих сил или до начала процесса и вторая через некоторый интервал времени после приложения сил или начала процесса. Очевидно, что волновые фронты от участков объектов, в ко­торых не произошли изменения за время между экспозициями (на­пример, в неподвижных стенках сосуда), не создадут интерференцион­ных полос в восстановленном изображении объекта. Поэтому качество голографических интерферограммы отличие от классической не зависит от качества прозрачных стенок, за которыми происходит изучае­мый процесс. Метод двойной экспозиции в основном используется при изучении быстропротекающих процессов.

Метод наблюдения интерферограмм в реальном масштабе времени используется в большинстве случаев при наблюдении сравнительно медленных процессов либо при контроле с помощью одной голограммы серии стационарных объектов.

Способы реализации этого метода различны для двух типов объектов.

Дли непрозрачных (отражающих) объектов на фотопластинке регистрируют голограмму начального состояния отражающего объекта. Фотопластинка при этом обрабатывается на месте экспонирования. Если при тех же опорном и синальном лучах наблюдать тот же отражающий объект через голограмму, то при изменении формы объекта (от сжатия, нагрева и т. п.) наблюдатель увидит интерференционную картину, возникающую в результате суперпозиции восстановленного с голограммы волнового поля, формирующего мнимое изображение объекта, и поля отражённого от реального объекта. По полученной интерференционной картине можно вычислить распределение деформаций на поверхности тракта, вызванных приложенными возмущающими силами.

9

Для прозрачных (преломляющих) объектов сначала голографируется ‹‹пустая» сцена (без объекта), например: столик, освещенный сзади рассеянным светом от матового стекла, кювета с водой и т. п. Фотопластинка, на которой регистрируется поле сигнальной и опорной волны, появляется так же, как и в первом случае, на месте экспонирования. Если теперь поставить на столик прозрачный объект (например, стекляную плоскопараллельную пластинку) либо в кювету с водой бросить кристалл соли, то через проявленную голограмму можно наблюдать интерференционную картину, возникающую на фоне матового стекла. Эта картина образуется в результате суперпозиции волнового поля, восстановленного с голограммы и преломленного реальным объектом. По полученной интерференционной картине можно вычислить распре­деление показателя преломления внутри объекта. В наших примерах это позволяет оценить качество (однородность) стеклянной пластинки либо пространственное распределение плотности раствора в процессе растворения кристалла соли в воде.

Оба метода голографической интерферометрии находят широкое применение: при измерениях пространственных распределений элек­тронов, ионов и нейтральных частиц в плазме, давления в струе газа или жидкости, в области взрыва, распределения конвекцион­ных потоков в жидкости при местном ее нагреве, плотности при переме­шивании различных жидкостей и явлении электролиза, распреде­ления плотности вещества в светящемся пламени и др.

С помощью указанных методов голографической интерферометрии можно также создать новые объективные методы неразрушающего кон­троля качества изделий и выявления скрытых дефектов. Так, например, фирма Optronics применила голографическую интерферо­метрию для выявления незначительных дефектов внутри автомо­бильной шины.

10

Способ контроля основан на методе последователь­ных экспозиций на одну голограмму двух состояний автомобильной покрышки — первого в нормальном состоянии и второго при ее под­качке слегка нагретым воздухом. Этот способ контроля позволяет обнаруживать участки некачественной склейки резины на глубине в 20 слоев от поверхности покрышки.

Та же фирма сконструировала голографическую установку массой более 10 т для контроля качества швов крыльев самолета и сварки металлических листов с сотовыми конст­рукциями размером до 2 м2. Этот же метод используется для контроля лопаток турбин, сложных структур типа резина-металл, проверки металлических цилиндров, для исследования деформаций, вызванных различиыми механическими факторами (давлением или изгибом), и др.