ГОЛОГРАФИЯ

Перейти к: навигация, поиск

Голография (греч. holos весь, полный + grapho писать, изображать) — метод получения объемного изображения объекта. Голография основана на регистрации и последующем восстановлении фронта отраженной от объекта электромагнитной (оптическая Голография) или звуковой (акустическая Голография) волны.

Открытие метода Голографии связано с именем английского физика Габора (D. Gabor, 1948). Однако технически реализовать метод в то время было чрезвычайно сложно, и Г. не получила распространения. Первые голограммы были получены в начале 60-х гг. амер. физиками Лэйтом (Е. Leith) и Упатниексом (I. Upatnieks) и советским физиком Ю. М. Денисюком в связи с появлением лазеров (см.). При этом открылись многочисленные возможности практического использования Г. в радиоэлектронике, физике, оптике, различных областях техники, искусства и в медицине.

В медицине оптическая Голография особенно перспективна в микроскопии и эндоскопии. Применение метода позволит достигнуть высокой разрешающей способности микроскопов благодаря использованию для регистрации объекта излучения с малой длиной волны (напр., рентгеновского), а для восстановления изображения — излучения с большей длиной волны (видимый свет). Благодаря свойству звуковых волн проникать в оптически непрозрачные среды акустическая Г. позволит получить информацию о внутренних структурах объекта. В связи с этим она может оказаться перспективной при неразрушающем исследовании головного мозга, сердца и других органов и крупных кровеносных сосудов, при определении физ.-хим. свойств крови и динамики различных изменений в ее составе, при контроле функциональных характеристик кровообращения.

Рис. 1. Схема установки для получения голограммы: оптический квантовый генератор (1) через систему линз (2 и 3) направляет опорный пучок света (4) на зеркало (5) и исследуемый объект (6); отразившись от зеркала, опорный пучок попадает на фотопластинку (8), куда попадает и рассеянная световая волна (7), отразившаяся от объекта, фиксируя голограмму на фотопластинке.
Рис. 1. Схема установки для получения голограммы: оптический квантовый генератор (1) через систему линз (2 и 3) направляет опорный пучок света (4) на зеркало (5) и исследуемый объект (6); отразившись от зеркала, опорный пучок попадает на фотопластинку (8), куда попадает и рассеянная световая волна (7), отразившаяся от объекта, фиксируя голограмму на фотопластинке.
Рис. 2. Схема установки для восстановления голограммы: опорный пучок света (4) от оптического квантового генератора (1) через систему линз (2 и 3), отразившись от зеркала (5), освещает голограмму на фотопластинке (б); глаз наблюдателя (7) видит мнимое изображение объекта (М) за голограммой; глаз наблюдателя с другой точки (8) видит действительное изображение объекта (Д) перед голограммой.
Рис. 2. Схема установки для восстановления голограммы: опорный пучок света (4) от оптического квантового генератора (1) через систему линз (2 и 3), отразившись от зеркала (5), освещает голограмму на фотопластинке (б); глаз наблюдателя (7) видит мнимое изображение объекта (М) за голограммой; глаз наблюдателя с другой точки (8) видит действительное изображение объекта (Д) перед голограммой.

Голография осуществляется в два этапа: получение голограммы (запись всего фронта электромагнитной или звуковой волны, отраженной от объекта) и восстановление изображения объекта на голограмме. Принципы получения электромагнитной и акустической голограммы идентичны. В обоих случаях применяют когерентные (одинаковые) источники, только вместо изменения интенсивности света вследствие наложения волн при оптической Г. в случае использования акустического метода регистрируют изменение акустического давления. Сначала фотографируют дифракционную картину (или картину изменения акустического давления), данную объектом, вместе с когерентным фоном. Затем голограмму освещают параллельным монохроматическим пучком света и вследствие его дифракции на голограмме получают изображение объекта. Для цветной Г. используют трехмерные голограммы: объект фотографируют в свете трех волн разной длины на толстую пластинку. Рельефное цветное изображение получается после освещений трехмерной голограммы белым светом. В установках для получения и восстановления голограммы (рис. 1 и 2) в качестве источника света используют оптический квантовый генератор. Объект освещают светом, полученным от оптического квантового генератора. Отраженная от объекта рассеянная световая волна попадает на фотопластинку, на к-рую падает также опорный пучок света, создаваемый при помощи того же генератора и зеркала, и т. о. фиксируется изображение объекта (голограмма). Для восстановления изображения объекта голограмму освещают монохроматическим светом и рассматривают на просвет мнимое изображение. Действительное изображение висит перед голограммой, увидеть его невооруженным глазом довольно трудно. Наблюдая и фотографируя мнимое изображение объекта (напр., внутренней стенки мочевого пузыря или желудка), можно в зависимости от местоположения аппарата и его фокусировки зафиксировать этот объект с разных сторон в нескольких снимках. Изучение снимков и просмотр голограммы позволяют получить полное представление об исследуемом участке слизистой оболочки благодаря объемности изображения.

При акустической Г. восстановление волнового фронта осуществляется при непосредственном взаимодействии света со звуковой волной. В качестве зондирующего излучения наиболее эффективен ультразвук (см.), т. к. он вполне отвечает основным требованиям мед. диагностики: способен проникать сквозь органические ткани, обеспечивает контрастность границ различных органических тканей, в применяемой дозе (1 мвт/см2) существенно не влияет на течение физиологических процессов и структуру изучаемых тканей. Ультразвуковые диагностические приборы обладают достаточно высокой разрешающей способностью. На характер взаимодействия ультразвука с веществом оказывают влияние не столько параметры самой сплошной среды (как при рентгеновском излучении), сколько границы сред, обладающие различными акустическими свойствами (контрастность и прозрачность).

Величину контраста (α) между двумя различными средами и прозрачность слоя (β) можно определить по формулам:

α = (W'-W)/W и β = W'/W0 ,

где W и W' — доли энергии, прошедшей через среды, W0 —энергия падающего излучения.

Вариабельность значений коэффициентов для ультразвука особенно велика по сравнению с рентгеновским излучением. Напр., при использовании ультразвука (частота 1 Мгц) величина контраста сред кость — мышца, кровь — мышца и кровь — кость при толщине слоя 1 см (контактная среда вода) составляет соответственно 71, 20 и 91%; величина контраста тех же сред при использовании рентгеновского излучения (длина волны 0,1 нм, энергия пучка 0,01 мэв, контактная среда воздух) соответственно 15; 0 и 15%. Значение этих коэффициентов свидетельствует о возможности получения при помощи ультразвуковой Голографии послойного изображения внутренней структуры исследуемого объекта.


Библиография Бабин Л. В. и Ковалев О. А. Проблемы применения акустической голографии для исследования внутренних органов и системы кровообращения, Науч. труды Ленингр, ин-та усовершенств. врачей, в. 105, ч. 1, с. 141, Л., 1971, библиогр.; Вьено Ж.-Ш., Смигильский П. и Руайе А. Оптическая голография, Развитие и применение, пер. с франц., М., 1973, библиогр.; Островский Ю. И. Голография, Л., 1970, библиогр.; Франсон М. Голография, пер. с франц., М., 1972, библиогр.; Acoustical holography, в кн.: Proc, of the intern, symposium on acoustical holography, v. 1— 2, California, 1969, N. Y.— L., 1969—1970; Brenden В. B. Acoustical holography as a tool for nondestructive testing, Materials evolution, v. 27, p. 140, 1969, bibliogr.


Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание

Рекомендуемые статьи