Мастера эпохи Возрождения писали свои картины на досках,
загрунтованных гипсом и клеем. Время, к сожалению, не пощадило шедевры:
на многих видны следы отслоения грунта, причем процесс разрушения
продолжается. Для успешного лечения картин важно как можно раньше
поставить диагнов. И тут на помощь реставраторам пришла голографическая
интерферометрия. Картину записывают на пленку дважды: сначала при
комнатной температуре, затем, прогрев ее струей умеренно теплого
воздуха. Прогрев вызывает деформацию красочного слоя в местах отслоения.
Поэтому при вторичной экспозиции интерферограмма несколько изменяется.
Если теперь пленку осветить опорным световым потоком, воссоздается
изображение картины, на которую наложена паутина. В местах отслоения
грунта кривизна полос резко меняется. Такой метод исследования дефектов
необычайно нагляден и, что особенно важно, он обеспечивает полную
сохранность произведений искусства* С помощью голо-графической
интерферометрии были определены оптимальные климатические условия в
Успенском соборе Московского Кремля. Как известно, толщина куполов и
барабанов собора значительно меньше толщины стен, поэтому температура и
влажность фресок неодинаковы по всей высоте
здания. Особенно это ощутимо в зимний период, в результате чего
возникают внутренние напряжения, образуются микротрещины, отслоения.
Ученые, используя метод голографической интерферометрии, подобрали
наиболее подходящие условия содержания фресок (температура + 18 °С,
относительная влажность 40... 50 %).
Дверь в новое направление голографии - голографическую интерферометрию -
открыли Ральф Вюркер и его коллеги. Будучи неразрушающим, этот метод
быстро получил признание. Он идеально подходит для обнаружения дефектов
в промышленных изделиях, даже тех, которые невозможно (или почти
невозможно) обнаружить другими методами. С помощью голографии дефекты
становятся видимыми невооруженным глазом. Применяют ее в аэродинамике,
для диагностики плазмы.
Основным приемом, которым пользуются в голографической интерферометрии,
является двойная экспозиция. Сущность ее состоит в следующем. На одну
пленку записываются две голограммы одного и того же предмета, но в
разные моменты времени: в исходном состоянии и после деформации.
Деформация может быть вызвана разными причинами, например, механическим
или тепловым воздействием, изменением давления газа или жидкости. Если
дважды экспонированную голограмму осветить опорным потоком, то
восстанавливаются два изображения объекта, которые интерферируют между
собой. В результате наблюдается замечательное зрелище - трехмерное
изображение объекта, на которое наложена система интерференционных
полос. По числу и расположению полос судят о величине и характере
изменений объекта между экспозициями.
Рассмотрим, как используют этот прием в дефектоскопии. Задача
дефектоскопии состоит в том, чтобы выявить раковины, разрывы, инородные
включения и другие дефекты в материале. С этой целью контролируемую
деталь записывают на пленку до и после нагрева. Теплопроводность
поврежденных участков и материала самого объекта, как правило,
неодинакова. Поэтому при нагревании их тепловое расширение отличается,
особенно заметна разница на границе дефекта. В местах, где
сконцентрированы дефекты, поверхность детали деформируется, и характер
интерференционных полос изменяется.
Или другой пример. Элементы электронных схем, особенно дефектные, в
процессе работы нагреваются, а плата, на которой они крепятся,
деформируется. Если сравнить интерферограмму этой платы с
интерферограммой нормально функционирующей схемы, то можно легко
обнаружить дефекты. Просто и наглядно. Более того, интерферограмма
подскажет, как наиболее оптимально разместить детали на плате с тем,
чтобы уменьшить их нагрев.
Последнее время голографическая интерферометрия заметно потеснила
традиционную интерферометрию при анализе напряжений в прозрачных
образцах. Под действием растяжения или сжатия образец деформируется, его
показатель преломления изменяется. Это изменение неодинаково по всей
толщине, оно зависит от направления и силы воздействия. Попытаемся
записать голограмму образца с помощью двойной экспозиции. Одну
экспозицию сделаем до нагружения образца, а другую - после его
деформации. Восстановленная голограмма даст наглядную картину
распределения напряжений внутри образца, укажет места возможных
разрушений материала.
С помощью голографической интерферометрии определяют также
несоответствие форм детали или структуры ее материала заданным
параметрам. Прием несколько отличается от предыдущего. С его помощью
исследуемую деталь сравнивают с эталоном. Сначала на пленку записывают
эталон, предварительно деформировав его под действием нагрузки. Затем в
тех же условиях записывают контролируемую деталь. Полученные
интерферограммы устанавливают в голографическом интерферометре (рис. 26)
и сравнивают. Если число интерференционных полос совпадает, то структура
материалов одинакова.
Еще одно достижение голографии - импульсная голографическая
интерферометрия. С ее помощью решают самые разнообразные задачи
аэродинамики. Например, изучают потоки газа или жидкости, обтекающие
неподвижное тело, или движение тела в неподвижной среде. В любом случае
суть исследований сводится к анализу распределения плотности газовой или
жидкой среды вокруг тела. Задача непростая, поскольку скорости движения
потока (в первом случае) и тела (во втором) достаточно высоки. Были
попытки решить ее с помощью теневой, интерференционной фотосъемки.
Однако полученные результаты оказались недостаточно информативными:
процесс приходилось снимать на пленку несколько раз, чтобы иметь о нем
полное представление. Голография позволяет сделать это по единственной
голограмме. Обычно записывают голограмму с помощью рубинового лазера.
Время экспозиции при этом очень мало - 10 ~9 с, а интервалы между
экспозициями 40...60 с.
