DE2126886A1

DE2126886A1 - Verfahren zur Herstellung einer Phasen aufzeichnung

Info

Publication number: DE2126886A1
Application number: DE19712126886
Authority: DE
Inventors: John Sanford Carmel Laming Frank Paul Poughkeepsie Pennington Keith Samuel Somers NY Harper (V St A )
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-06-01
Filing date: 1971-05-29
Publication date: 1971-12-16
Also published as: FR2109578A5; GB1330729A; JPS512386B1

Description

Böblingen, den 21. Mai 1971 pr-ba

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: Docket YO 970 014

Verfahren zur Herstellung einer Phasenaufzeichnung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Phasenaufzeichnung mittels einer eine Silberverbindung enthaltenden, zur Bildung einer aus in Gelatine abgelagertem Silber bestehenden Aufzeichnung belichteten und entwickelten lichtempfindlichen Emulsion.

Auf vielen Gebieten der Photographic, insbesondere bei der Herstellung und Verarbeitung von Phasenhologrammen werden Aufzeichnungen verwendet/ die ausschließlich auf die Phase der sie durchsetzenden Strahlung einwirken. Es ist bekannt, photographische Aufzeichnungen aus Silberhalogenidemulsionen herzustellen, die . in einem beizenden Entwickler entwickelt werden. Zwischen dem Entwickler und dem Silber findet eine chemische Reaktion statt, deren Nebenprodukte die Gelatine in der Umgebung des Silbers chemisch härten. Als Ergebnis dieser Verfahren entsteht eine durch ein Relief dargestellte Abbildung, deren Profil von der räumlichen Dichteverteilung des Silbers im Aufzeichnungsträger abhängt. Es können auch beizende Bleichmittel" verwendet werden, die das Silber in Silberhalogenide umwandeln und chemische Substanzen erzeugen, die die Gelatine in unmittelbarer Nachbarschaft der SiI-

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berhalogenide härten. Auch mit diesem Verfahren entsteht ein Reliefbild. In der US-Patentschrift 2 532 930 wird ein derartiger beizender Entwickler angegeben.

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von der oben angegebenen Literaturstelle dadurch, daß kein beizender Entwickler und kein Bleichbad verwendet und daß kein Reliefbild erzeugt wird. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Aufzeichnung besteht aus gehärteter Gelatine und enthält kein SiI-ber und keine Silbersalze. ·

Weiterhin sind photographische Aufzeichnungen bekannt, die mit Hilfe von Gelatinefilmen hergestellt werden. Die Gelatine wird vor der Aufzeichnung des Bildes mit einem Diehromat behandelt. Die Behandlung mit dem Dichromat wird durchgeführt, damit der Film nach der Belichtung mit Wasser gewaschen werden kann, ohne daß die Gelatine aufgelöst wird. Durch das Wasser quillt die Gelatine durch Absorption auf. Das Ausmaß des Aufquellens bzw. der Ausdehnung ist umgekehrt proportional der Belichtung. Diese Verfahren werden beispielsweise in der Literaturstelle "Hologram Formation in Hardened Dichromated Gelatine Films" von L. H. Lin, Applied Optics, Vol. 8, Nr. 5, Mai 1969, Seiten 963 bis 966 beschrieben. Die vorliegende Erfindung verwendet anstelle eines Gelatinefilms eine Silberhalogenidemulsion. Außerdem wird keine Vorhärtung zur Vermeidung der Absorption von Wasser vorgenommen. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Stande der Technik bestehen in einer wesentlich höheren Empfindlichkeit und in einem sehr guten panchromatischen Verhalten, das insbesondere bei der Mehrfarben-Aufzeichnung nützlich ist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf die Herstellung beliebiger Phasenaufzeichnungen., d. h. Aufzeichnungen, die nicht auf die Amplitude sondern auf die Phase der sie beaufschlagenden Strahlung einwirken. Im folgenden wird vorwiegend auf die Verwendung im Rahmen der Holographie eingegangen. Zur Zeit sind im wesentlichen zwei Verfahren zur Herstellung

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von Hologrammen mit hohem Wirkungsgrad bekannt. Das erste Verfahren bezieht sich auf die Herstellung von ebenen Phasenhologrammen, wobei die Wellenformen als eine netzartige Verformung der Oberfläche einer geeigneten Substanz, beispielsweise einer photographischen Emulsion, aufgezeichnet werden. Das zweite Verfahren bezieht sich auf die Bildung von sogenannten Volumenphasenhologrammen, wobei die Information durch Änderungen des Brechungsindexes in der Tiefe des aufzeichnenden Mediums gespeichert wird. Die vorliegende Erfindung gibt ein Verfahren zur Herstellung von Volumen-Phasen-Hologrammen an, wobei zur Erzielung einer hohen Empfindlicnkeit eine Silberhalogenidemulsion verwendet und anschließend in einem besonderen Verfahrensschritt gehärtet wird, damit das Hologramm mit eineMßSÜMiensiven, im blau-ultravioletten Bereich liegenden Strahlung belichtet werden kann. Es ist bekannt, daß nach dem bekannten Verfahren unter Verwendung von Silberhalogenideraulsionen und durch Bleichen hergestellte Hologramme nachdunkeln und lichtabsorbierend werden, wenn sie einer intensiven, im blau-ultravioletten Bereich liegenden Strahlung ausgesetzt werden. Eine zur Herstellung von Hologrammen geeignete Gelatinemasse ist wesentlich weniger lichtempfindlich als die bekannten Silberhalogenidemulsionen. Darüber hinaus sind sie nur zur Belichtung mit einer im blau-ultravioletten Bereich liegenden Strahlung geeignet. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Hologramme können sehr schnell aufgezeichnet werden und eignen sich zur Aufzeichnung von mehreren Farben. Darüber hinaus dunkeln sie nicht nach und werden nicht absorbierend, wenn sie einer intensiven, im sichtbaren Bereich oder im ultravioletten Bereich liegenden Strahlung ausgesetzt werden.

Die für ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschriebenen Verfahrensschritte können auch in einer zum Teil anderen Rei- ■ henfolge'durchgeführt werden. Für ein Verfahren mit abgeänderter Reihenfolge der einzelnen Verfahrensschritte wird ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben.

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OBtGINAL INSPECTEO

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Silberhalogenidemulsion verwendet, die durch die gewünschten Wellenfronten belichtet und anschließend entwickelt und fixiert wurde. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bestimmte vor diesen Verfahrensschritten durchgeführten Maßnahmen, die im folgenden mit Großbuchstaben bezeichnet werden, die Ergebnisse verbessern können. Das im folgenden beschriebene Ausführungsbeispiel schließt diese Maßnahmen ein:

Verfahrensschritt A:

Die Silberhalogenidemulsion wird zur Befreiung von mechanischen Spannungen in eine Atmosphäre mit hohem Feuchtigkeitsgehalt gebracht. Ohne diesen Verfahrensschritt würden die mechanischen Spannungen in der Silberhalogenidemulsion erst während des Entwickelns nach der Belichtung unschädlich gemacht, so daß Störungen in die aufgezeichnete Wellenfront eingeführt würden.

Verfahrensschritt B:

Nach einem Trocknungsvorgang wird die Silberhalogenidemulsion mit den von dem gewünschten Objekt ausgehenden Strahlen belichtet.

Verfahrensschritt C;

Vorhärtung durch ein an sich bekanntes Vorhärtungsbad.

Verfahrensschritt D:

Entwickeln in einem an sich bekannten photographischen Entwickler.

Verfahrensschritt E:

Behandlung durch ein Unterbrechungsbad.

Verfahrensschritt Ft Behandlung durch ein Fixierbad.

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Nach diesem Schritt sind die belichteten Silberhalogenide in Silber timgewandelt worden, während die unbelichteten Silberhalogenide entfernt wurden, so daß nur Gelatine übrigbleibt.

Nach diesen, dem eigentlichen Verfahren vorhergehenden Schritten werden folgende Verfahrensschritte durchgeführt:

Verfahrensschritt 1;

Die Emulsion wird in eine Ferri-, Kupfer-, Chromat- oder eine andere geeignete Bleiche, beispielsweise eine Kupferhalogenidbleiche getaucht. Durch den Bleichvorgang wird, bei Verwendung einer Kupferhalogenidbleiche, das Silber in den belichteten Bereichen in Silberhalogenid oder andere durchsichtige metallische Salze umgewandelt, während in den nicht belichteten Bereichen nur Gelatine vorliegt.

Verfahrensschritt 2:

Die Emulsion wird für einen Zeitraum von 4 bis 5 Minuten in eine Dichromat-Lösung, beispielsweise eine 4 bis 18 %ige Ammoniumdichromatlösung eingetaucht.

Verfahrensschritt 3:

Nach dem Trocknen wird die Emulsion einer Lichtstrahlung ausgesetzt, die beispielsweise eine Wellenlänge von 4880 8 aufweist. Es können auch andere im Blau-Ultraviolett-Bereich liegende Wellenlängen verwendet werden. Die Emulsion wird dieser Bestrahlung bis zum Eintreten der gewünschten Härtung ausgesetzt, beispielsweise bis zu dent Zeitpunkt, in dem etwa 30 bis 40 % der einfallenden Strahlung durchgelassen werden. Die Bestrahlung härtet die durchsichtigen, aus Gelatine bestehenden Bereiche der Emulsion, ohne jedoch die Silberhalogenid enthaltenden Bereiche zu beeinflussen. Die Verfahrensschritte 2 und 3 dienen zum Härten des aus Gelatine bestehenden Teiles der Emulsion.

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Verfahrensschritt 4;

Die Emulsion wird zur Entfernung des Dichromats in eine doppelschwefelsaure Lösung eingetaucht.

Verfahrensschritt 5:

Die Emulsion wird in ein Fixierbad eingetaucht, durch das die Silberhalogenide oder Silbersalze entfernt werden, so daß in den den belichteten Teilen entsprechenden Bereichen des Gelatines unbe- ^ setzte Stellen entstehen. .

Das Ergebnis der bisherigen Verfahrensschritte ist eine aus Gelatine bestehende Aufzeichnung in der die ursprünglich durch die Wellenfronten belichteten Teile durch unbesetzte bzw, frei Bereiche definiert sind. Der Brechungsindex der die Abbildung darstellenden freien Bereiche ist vom Brechungsindex der Gelatine verschieden. Die Änderungen des Brechungsindexes finden in der Tiefe der Aufzeichnung statt, die ein Volumenphasenholograiran darstellt, durch das eine Abbildung des aufgenommenen Objektes möglich ist.

t In einem zweite Ausführungsbeispiel werden die oben beschriebenen Verfahrensschritte in einer anderen Reihenfolge durchgeführt. Die Verfahrensschritte A bis P werden in der ursprünglichen Reihenfolge durchgeführt! ihnen schließen sich die übrigen Verfahrensschritte an,

Verfahrensschritt It

Eintauchen der Emulsion in eine Dichromatlösung, beispielsweise in eine 4 bis 18 %ige Ammoniumdichxomatolösung für einen Zeitraum von 4 bis 5 Minuten. ,

Verfahrensschritt 2:

Nach dem Trocknen wird die Emulsion zum Härten einer beispielsweise eine Wellenlänge von 4880 8 oder andere im Blau-ültravio- * 109851/1631

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lett-Bereich liegende Wellenlängen aufweisenden Strahlung ausgesetzt. Es hat sich herausgestellt, daß eine Bestrahlung der Emulsion unter einem dem Bragg'sehen Winkel ähnlichen Winkel besonders vorteilhaft ist und die Eigenschaften des sich ergebenden Hologramms verbessert.

Verfahrensschritt 3:

Eintauchen der Emulsion in eine doppelschwefelsaure Lösung zur Entfernung des Dichromats.

Verfahrensschritt 4:

Bleichen der Emulsion in einem Ferrit-, Kupfer-, Dichromat- oder einem anderen geeigneten Bleicher zur Oxydation des Silbers und dessen umwandlung in Silberhalogenide oder andere durchsichtige Salze.

Verfahrensschritt 5:

Eintauchen der Emulsion in ein Fixierbad, zur Entfernung der Silberhalogenide und anderer Silberverbindungen, so daß freie Bereiche innerhalb des gehärteten Gelatines entstehen, die den belichteten Bereichen entsprechen.

Nach einem anderen Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens kann das Härten der Gelatine in einem einzigen Verfahrensschritt durch Bestrahlung der Emulsion mit einer Wellenlänge erfolgen, die kürzer als die Wellenlängen des blau-ultravioletten Bereiches ist; Beispielsweise kann die Emulsion einer ultravioletten Strahlung mit einer Wellenlänge in der Größenordnung von 2537 X ausgesetzt werden, durch die die Gelatine durch die hohe Photonenenergie, gehärter wird. Das heißt, im ersten Ausführungsbeispiel kann die Bestrahlung der Emulsion durch ultraviolettes Licht die Verfahrensschxifcte 2, 3 und 4 und im zweiten Ausführungsbeispiel die Verfahrenssckritte 1,2 und 3 ersetzen.

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Außer den bereits ausgeführten Verfahrensschritten können noch weitere Verfahrensschritte verwendet werden, durch die die Qualität der sich ergebenen Hologramme verbessert wird. So kann es beispielsweise nach den Verfahrensschritten C, F, 1, 4, und 5, beider Ausführungsbeispiele vorteilhaft sein, die Aufzeichnung in rinnendem, entionisierten Wasser zu waschen. Ebenso kann nach dem Verfahrensschritt 5 die Gelatineaufzeichnung in eine Igepallösung oder in einer anderen geeigneten benetzenden Substanz und dann in drei Alkoholbädern wachsender Konzentration behandelt werden um eine einheitliche schnelle Trocknung zu erreichen und den Wirkungsgrad der Beugung am entstandenen Hologramms zu verbessern.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform des Verfahrens kann die im ersten Verfahrensschritt verwendete Kupferhalogenidbleiche aus 40 g Kupferbromidkristallen, 100 g Zitronensäure, die mit Monohydraten und entionisiertem Wasser zu einem Liter aufgefüllt werden, bestehen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Volumenphasenaufzeichnungen, beispielsweise Volumenphasenhologramme mit Hilfe einer Silberhalogenidemulsion hergestellt werden, wobei die erzielte Aufzeichnung aus Gelatine besteht, in der die aufgezeichnete Abbildung durch freie Bereiche innerhalb der Gelatine besteht. Weiterhin wird die Gelatine ohne irgendeine chemische Reaktion zwischem dem Entwickler und dem Silber oder zwischen der Bleiche und dem Silberhalogenid gehärtet. Das auf diese Weise erzeugte Hologramm hat einen hohen Wirkungsgrad und kann auch im Mehrfarbenverfahren angewendet werden. Da das erzeugte Hologramm auch bei Verwendung intensiver, in blau-ultraviolettem Bereich liegenden Strahlung nicht nachdunkelt und nicht absorbiert , ist es insbesondere als Speicheranordnung besonders vorteilhaft zu verwenden .

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Claims

PATENT ANSPRÜCHE Verfahren zur Herstellung einer Phasenaufzeichnung mittels einer eine Silberverbindung enthaltenden, zur Bildung einer aus in Gelatine abgelagerten Silber bestehenden Aufzeichnung belichteten und entwickelten lichtempfindlichen Emulsion, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

1. Umwandlung des in den belichteten Teilen der Aufzeichnung befindlichen Silbers in Silbersalze

2. Härten der aus Gelatine bestehenden Teile der Aufzeichnung.

3. Entfernung der Silbersalze aus der Aufzeichnung, so daß die den belichteten Teilen entsprechenden Bereiche ausgespart werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Emulsion aus einem Silberhalogenid besteht und daß der erste Verfahrensschritt zur Umwandlung des Silbers im Bleichen der Aufzeichnung in einem Bleichbad zur Umwandlung des Silbers in Silbersalze besteht.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verfahrensschritt im Eintauchen der Aufzeichnung in eine Dichromatlösung und/oder in einer anschließenden Bestrahlung mit einer im Blau-UV-Bereich oder in einem kürzeren Bereich liegenden Wellenlänge besteht.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich-

net, daß der dritte Verfahrensschritt im Eintauchen der Auf- *- zeichnung in ein Fixierbad zur Entfernung der Silbersalze C ·' besteht. ^

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5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung durch Eintauchen in ein Alkoholbad dehydriert und anschließend getrocknet wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleichbad aus einer Chrom-, Kupfer-, oder Ferri-Lösung besteht, die das Silber der belichteten Teile in Silbersalze umwandelt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufzeichnung nach der Bestrahlung in eine doppe !schwefelsaure Lösung zur Entfernung des Dichromats getaucht wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion nach dem Härten zur Entfernung des Dichromats in eine doppelschwefelsaure Lösung getaucht wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleichen nach dem Eintauchen in eine doppelschwefelsaure Lösung erfolgt.

10. Verfahren zur Herstellung einer Phasenaufzeichnung, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

1. Spannungsbefreiung durch Einführung in eine feuchte Atmosphäre ;

2. Belichten der lichtempfindlichen Emulsion mit der von dem aufzuzeichnenden Objekt ausgehenden Strahlung;

3. Behandlung der Emulsion in einem photographischen Entwickler, einem Unterbrechungsbad und einem Fixierbad, wobei eine Abbildung aus in der Gelatine verteiltem Silber entsteht;

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4. Bleichen der Aufzeichnung in einer Lösung aus Ferri-, Kupfer-, Chromat oder einer entsprechenden Substanz zur Umwandlung des Silbers in den belichteten Bereichen der Aufzeichnung in Silbersalze;

5. Eintauchen der Aufzeichnung in eine Dichromat-Lösung;

6. Nach dem Trocknen Bestrahlung mit einer im Blau-Ultraviolett-Bereich liegenden Wellenlängen enthaltenden Strahlung, durch die die Gelatineteile der Aufzeichnung 'gehärtet werden;

7. Eintauchen der Aufzeichnung zur Entfernung des Dichromats in eine doppelschwefelsaure Lösung;

8. Eintauchen der Aufzeichnung zur Entfernung der Silbersalze in ein photographisches Fixierbad, so daß im Gelatine freie Stellen entstehen?

9. Dehydrierung der Aufzeichnung durch Eintauchen in mehrere Alkoholbäder steigender Konzentration und Trocknen der Aufzeichnung.

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