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Blitzlichtvorrichtung zur Bilderzeugung in der Bilderzeu-
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gungsebene eines Films mit einer Schicht eines durch Energie dispergierbaren,
bilderzeugenden Materials
Blitzlichtvorrichtung zur Bilderzeugung
in der Bilderzeugungscbene eines Films mit einer Schicht eines durch Energie dispergierbaren,
bilderzeuyenden Materials Dic Erfindung bezieht sich auf eine Blitzlichtvorrichtung
zur Bilderzeugung auf einem trockenverarbeitbaren Film.
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In der US-PS 3 966 317 ist eine Einrichtung zur Blitzlichtbilderzeugung
auf einem Film, der auf einer Oberfläche eine Schicht aus einem durch Energie dispergierbaren
bilderzeugenden Material trägt, im Trockenverfahren angegeben. Diese Linrichtung
umfaßt eine Bildübertragungsstation, in der ein ein /<Iiier i3ildbereich eines
Mikroformatfilms auf einem elit Mikrobild aufweisenden Bildbereich eines Maskenfilmstreifens
der über einem Clasfenster positioniert ist, angeordnet wird.
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Lin oberhalb eines Schwellenwerts liegender kurzer Energieimpuls,
der von einer Xenon-Blitzröhre abgegeben wird, durchsetzt das Glasfenster und den
ein Mikrobild aufweisenden Bereich des Maskenfilmstreifens und trifft auf den Bildbereich
des Mikroformatfilms, der bevorzugt in Form einer Mikrofiche
oder
Mikroformatkarte ausgebildet ist. Der von der Xenoii -Blitzröhre abgegebene Energieimpuls
wird von den undurchmassigen Bereichen des ein Mikrobild aufweisenden Bildbereichs
des Maskenfilmstreifens absorbiert und zerstreut, so daß er die entsprechenden Bereiche
des durch Energie dispergierbaren Materials des darüberliegenden Bildbereichs des
Mikroformatfilms nicht wirksam erreichen kann. Der kurze Energieimpuls durchsetzt
jedoch ohne weiteres die im wesentlichen lichtdurchlässigen Bereiche des ein Mikrobild
trdgenden Bildbereichs des Maskenfilmstreifens und gelangt auf die entsprechenden
darüberliegenden Bereiche des durch 1 Inergie disper(Jierbarer) Materials des Mikroformatfilms,
wo der Energieimpuls absorbiert wird. Aufgrund der Absorption des Energieimpulses
durch diese Bereiche wird das durch die Energie dispergierbare Material erwärmt,
so daß es zumindest erweicht oder geschmolzen wird, woraufhin die ununterbrochene
Schicht des durch Energie dispergierbaren Materials an diesen Bereichen aufgebrochen
und in kleine und relativ weit voneinander beabstandete Kügelchen zerstreut wird,
so daß diese Bereiche im wesentlichen durchsichtig werden. Die Dispergicrung des
Materials an den erwärmten Bereichen wird hauptsächlich durch die Oberflächenspannung
des erwärmten Materials hervorgerufen, durch die das erwärmte Material die kleinen
und weit beabstandeten Kügelchen bildet. Nachdem die Kügelchen somit durch den kurzen,
von der Xenon-Blitzröhrc abgegcbenen Energieimpuls gebildet sind, kühlen sie schnell
db und verbleiben in dem Kügelchen-Zustand, so daß in dem Bildbereich des Mikroformatfilms
im wesentlichen durchsichtige Bereiche gebi oder sind Der Energiesammel-Wirkungsgrad
der Linrichtung nach der US-PS 3 966 317 beträgt etwa 40 %. D. h., daß etwa 60 %
der von der verwendeten Xenon-Blitzröhre abgegebenen tricrgio verlorengeht. Infolgedessen
muß eine längere Impulsdauer bci
höherer Betriebsspannung vorgesehen
werden, um in der Filmcbene eine ausreichende Energieintensität zu erzielen, so
daß das durch Energie dispergierbare bilderzeugende Material auf dem Film auch wirklich
dispergiert wird. Die Notwendigkeit, längere Impulsdauern und höhere Betriebsspannungen
zu verwenden, hat nicht nur eine Verkürzung der Lebensdauer der Xenon-Blitzröhre
zur Folge, sondern wirkt sich auch nachteilig auf die Energiekosten der Einrichtung
und die Abbildungsschärfe der erzeugten Wiedergaben aus.
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Durch die Erfindung wird eine Bilderzeugungsvorrichtung angegeben,
die die von einer Energiequelle, z. B. einer Xenon-Blitzröhre, abgegebene Energie
in solcher Weise sammelt, richtet, kollimiert und formt, daß eine maximale Nutzung
und optimale Verteilung der Energie in der Filmebene möglich ist, wodurch eine im
wesentlichen gleichmäßige und sofortige Verteilung des durch Energie dispergierbaren
bi iderzeugenden Materials auf dem Film erzielbar ist. Der Lnergiesammel-Wirkungsgrad
der Vorrichtung liegt oberhalb 80 %, was etwa einer Verdoppelung des Wirkungsgrads
der Einrichtung nach der US-PS 3 966 317 entspricht. Der besonders hohe Wirkungsgrad
der Vorrichtung bietet bedeutende wirtschaftliche Vorteile, dd bei Einsatz einer
Xenon-Blitzröhre als Energiequelle eine kürzere Impulsdauer bei niedrigerer Betriebsspannung
einsetzbar ist, so daß einerseits die Energiekosten stark vermindert und andererseits
die Lebensdauer der Xenon-Blitzröhre mehr als verdoppelt wird. Cleichzeitig werden
auf dem Film Bildwiedergaben mit besonders hohem Auflösungsvermögen hergestellt.
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Die Bilderzeugungsvorrichtung nach der Erfindung umfaßt ein tnergie-Übertragungselement,
das vorteilhafterweise als pyramidenstumpfförmiges massives längliches prismenähnlichcs
element ausgebildet ist, mit einer Energie-Eintrittsfläche
und
einer Energie-Austrittsfläche sowie mit Seitenflächen, die relativ zur Längsachse
des Elements geneigt sind. Der Flächenbereich der Eintrittsfläche ist kleiner als
derjenige des Austrittsfläche, und aneinandergrenzende Seitenflächen sind jeweils
unter verschiendenen Winkeln relativ zur Längsachse des prismenähnlichen Elements
geneigt. Die Flächenbereiche der Eintritts- und der Austrittsfläche sowie Länge
und Neigungsgrad der Seitenflächen sind so bemessen, dats von dem prismenähnlichen
Element gesammelte Energie in der Weise gerichtet, kollimiert und geformt wird,
daß sie in der an dcr Energie-Austrittsfläche befindlichen Filmebene maximal nutzbar
und im wesentlichen optimal verteilbar ist. In bevorzugter Ausbildung der Vorrichtung
ist das prismenähnlichc Element nahe einer Energiequelle, z. B. einer Xenon-BliLzröhre,
gehaltert, die zumindest teilweise von Energ ieauf fang-und -refiexionselementen
umgeben ist. Bevorzugt umfassen dicse halbkugelige Elemente mit jeweils verschiedenem
Krümmungsmittelpunkt. Die halbkugeligen Elemente sind vorteilhafterweise in einem
Gehäuse gehaltert und dienen zum Auffangen und Reflektieren der von der Energiequelle
abgegebenen Energie in die Eintrittsfläche des prismenähnlichen Elements. An der
Austrittsfläche des prismenähnlichen Elements ist eine Abbildungsmaske vorgesehen
und liegt zwischen der Austrittsfläche und dem mit einer Wiedergabe zu versehenden
Film oder einer Mikrofiche, so daß der Film mit Energie in einem vorgewählten Muster
beaufschlagbar ist. Die Vorrichtung hell geringes Gewicht und räumlich gedrängten
Aufbau und eignet sich besonders zur Verwendung mit der Einrichtung nach der US-PS
3 966 317.
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Durch die Erfindung wird also eine Blitzlichtvorrichtung zur Bilderzeugung
durch eine Abbildungsmaske auf eine Bilderzeugungsebene eines trockenverarbeitbaren
Films mit einer Schicht eines durch Energie dispergierbaren bilderzeugenden
Materials
auf einer Filmoberfläche angegeben. Die Vorrichtung umfaßt ein massives, elektromagnetische
Energie übertragendes Element, vorteilhafterweise in Form eines Quarzprismas mit
im wesentlichen Pyramidenstumpfform. Das Übertragungselement wirkt mit einer elektromagnetischen
Energiequelle zusammen und bewirkt ein Sammeln, Richten, Kollimieren und Formen
der von der Energiequelle abgegebenen Energie in solcher Weise, daß die Energie
in der Bilderzeugungsebene des Films maximal nutzbar und optimal verteilbar ist.
Die Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Blitzlicht-Bildcrzcugung auf Mikrofiches,
die vorgeformte Bildbereiche eines durch Energie dispergierbaren bilderzeugenden
Materials aufweisen; mit der Vorrichtung ist es möglich, daß die elektromagnetische
Energiequelle, z. B. eine Xenon-Blitzröhre, für kürzere Zeitdauern bei niedrigerer
Betriebsspannung arbeiten kann, wodurch die Energiekosten stark vermindert, die
Lebensdauer der Blitzröhre beträchtlich verlängert und gleichzeitig ein sehr gutes
Bild-Auflösungsvermögen in allen Richtungen auf dem Film erzielt werden.
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbei spiels der Vorrichtung
nach der Erfindung; iig. 1A teilweise im Schnitt eine größere Teilansicht, die die
Abbildungsmaske und die Mikrofiche in Kontakt miteinander während der Bilderzeugurtg
durch die Vorrichtung zeigt; lig. 2 eine SclriittarisichL 2-2 rtaelt 1 i9. 1; Fig.
3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung; Fig. 3A Ansichten der Unterseite bzw. der
Seitenbis 3C fläche bzw. der Oberseite des Energie-Übertragungselements nach den
Fig. 1 und 2; und
Fig. 4 eine teilweise Draufsicht von oben auf
die Abbildungsmaske, die bei der Bilderzeugung auf einem Bildbereich einer Mikrofichc
verwendet wird, in ihrer Lage relativ zu der Energie-Austrittsfläche des Übertragungselements.
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Die Bilderzeugungsvorrichtung 10 nach den Fig. 1 und 2 umfaßt ein
Übertragungselement 12 für elektromagnetische Incrgie, eine elektromagnetische Energiequelle
14 sowie Energieauffang- und -reflexionsmittel 16. Lin Gehäuse 18 mit eitter Bdsis
20 und einer Abdeckung 22 haltert die Bauteile der Vorrichtung 10 in den relativ
zueinander erforderlichen Uetriebsstellungen.
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Das Übertragungselement 12 für elektromagnetische Energie ist vorteilhafterweise
ein pyramidenstumpfförmiges prismenähnlichcs Element aus ei rtem im wesentlichen
lichtdurchlässigen massiven Energieübertragungsmaterial. Das Element 12 kann zwar
aus verschiedenen Werkstoffen bestehen, ein besonders geeigneter Werkstoff ist jedoch
ein hochreiner Quarz, der unter dem Handelsnamen Amersil, Supercil, Grade T-2 im
Handel erhältlich ist. Das Übertragungselement 12 umfaßt eine Energie-Eintrittsfläche
12a, eine Energie-Austrittsfläche 12b und zwei Paare von geneigten Seitenflächen
12c und 12d. Die Energie-Eintrittsfläche 12a hat Seitenränder mit im weseittlichen
gleicher Länge, so daß sie quadratisch ist. Die einander benachbarten Seitenränder
der Austrittsfläche 12b haben ungleiche Länge, so daß die Austrittsfläche 12b rechteckig
ist. Die Eintrittsfläche 12a hat einen kleineren @lächenbereich als die Austrittsfläche
12b, und jede fläche 125 und 12b liegt in einer Ebene, die zur Längsachse des Übertragungselements
12 im wesentlichen senkrecht verläuft, und die Ebenene beider Flächen 12a und 12b
verlaufen im wesentlichen
parallel zueinander. Die Seitenflächen
12c und 12d des Übertragungselements 12 verlaufen jeweils unter einem Neigungswinkel
zur Längsachse des Übertragungselements 12, und jedes Paar von Seitenflächen 12c
und 12d ist in bezug auf diese Achse unter einem anderen Winkel als das jeweils
andere Seitenflächenpaar geneigt.
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Der ilächenbereich der Eintrittsfläche 12a und der Austrittsfläche
12b, die Länge der Seitenflächen 12c und 12d sowie die Neigungswinkel der Seitenflächen
relativ zur Längsachse des Übertragungselements 12 sind so vorbestimmt, daß aus
der Energiequelle 14 abgegebene Energie von dem Übertragungselement 12 in solcher
Weise gesammelt, gerichtet, kollimiert und geformt wird, daß sich eine maximale
Ausnutzung und eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Energie in der Filmcbene
ergibt. Z. B. hätte ein Energie-Übertragungselement, das in einer Einrichtung nach
der US-PS 3 966 317 verwendbar ist und die eingangs genannten Aufgaben erfüllen
kann, eine Eintrittsfläche mit Seitenrändern, die eine Länge von ca. 8,99 mm haben,
und eine Austrittsfläche mit Seitenrändern, die - gemessen an der Oberseite der
abgeschrägten Kanten der Austrittsfläche 12b - eine Breite von ca. 10 mm und eine
Länge von ca. 12,49 mm haben. Die Länge des Elements 12 entlang seiner Längsachse
beträgt dabei ca. 24 mm. Der Neigungswinkel der schmaleren Seitenflächen 12d der
beiden SeitellRldcherlpadre relativ zur Längsachse des Elements 12 ist ca. 1 30'55",
wogegen der entsprechende Neigungswinkel der breiteren Seitenflächen 12c ca. 4 28'39"
ist.
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Bei der Bilderzeugungsvorrichtung 10 nach den Fig. 1-3 ist das Übertragungselement
12 an der Abdeckung 22 des Gehäuses 18 durch eine darin gebildete Öffnung 22a gehaltert.
Die Austrittsfläche 12b des Übertragungselements 12 ist mit der Oberfläche der Abdeckung
22 im wesenti ichen bündig, wahr(lld
die Eintrittsfläche 12a im
Abstand von der Energiequelle 14 gehalten ist. Die Energiequelle 14 gleicht derjenigen
nach der US-PS 3 966 317 und umfaßt eine Xenon-Blitzröhre (z. B. ein Modell Nr.
FX-33C-15 der EG & G Company). Die Xcnon-Blitzröhre hat eine elektrische Eingangsleistung
von maximal ca. 50 3. Sie ist bevorzugt eine Breitband-Blitzröhre mit einem zwischen
UV-Licht und Infrarotlicht liegenden Bereich mit Wellenlängen von ca. 2000 bis ca.
10 000 Die Enden der Blitzröhre 14 sind an Federklemmen 24 gehaltert, die an der
Basis 20 des Gehäuses 18 gesichert sind. Cinc mit einer Spannungsver sorgung (nicht
gezeigt) verbundene Auslöse-oder Zündspule 26 ist auf der Außenfläche der Blitzröhre
14 angeordnet und zündet die Blitzröhre.
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Die Energieauffang- und -reflexionsmittel 16 der Bilderzcugungsvorrichtung
10 sind halbkugelige Reflektoren 16a und 16b, deren jeder einen anderen Krümmungsmittelpunkt
(vgl. die Pfeile 30 bzw. 32) hat. Die Reflektoren 16a und 16b können aus jedem geeigneten
energiereflektierenden Werkstoff, z. U.
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Glasspiegeln, Metall oder Kunststoff, hergestellt sein. Bei der angegebenen
Ausführungsform bestehen sie vorteilhafterweise aus einem Kunststoff wie Plexiglas,
dessen Vorderfläche aluminiumbeschichtet ist. Der Reflektor 16a ist an der Basis
20 des Gehäuses 18 gelaucrt, utod scin KrümmungsmitLeiputtkt liegt art einer Stcllc
geritog unter dem Mittelpunkt der | itttrittsflachc 12a des Übertragungselements
12 an der Oberseite der Blitzröhre 14. Der Reflektor 16b ist an der Abdeckung 22
des Gehäuses 18 gehaltert, und sein Krümmungsmittelpunkt liegt unmittelbar unter
dem Krümmungsmittclpunkt des Reflektors 16a auf der Längsachse der Blitzröhre 14.
Der Radius jedes Reflektors 16a und 16b ist ausreichend lang, um eine Dispergierung
der reflektierenden Aluminiumbeschichtung auf den Reflektoroberflächen durch die
von der Ulit7röhre 14
abgegebene Hochleistungsenergie zu verhindern.
Bei der angegebenen Vorrichtung beträgt der Radius jedes Reflektors ca. 20,6 mm.
Der Krümmungsmittelpunkt jedes Reflektors 16a und 16b ist in der erläuterten Weise
versetzt, damit von der Blitzröhre 14 ausgehende reflektierte Energie um die Blitzröhre
14 herum in die Eintrittsfläche 12a des Übertragungselements 12 gelangen kann. Der
Versetzungsgrad beträgt dabei ca. 3 mm. Die Seitenränder 16c der Reflektoren 16a
und 16b liegen aneinander, und somit bilden die Reflektoren eine Kammer 34 für die
Eintrittsfläche 12a des Übertragungselements 12 und die Blitzröhre 14. Zu diesem
Zweck hat der Reflektor 16b an seinem Pol eine Öffnung 36 für das Element 12, und
der Reflektor 16a weist gegenüberliegende Öffnungen 38 an den Lenden seiner Neigungsachse
für die Aufnahme der Blitzröhre 14 auf.
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Wie erwähnt, ist die Bilderzeugungsvorrichtung 10 besonders zur Verwendung
mit einer Einrichtung nach der US-PS 3 966 317 geeignet. Somit wird ein Mikroformatfilm,
bevorzugt in Form einer Mikrofiche 40, die die Normalabmessungen von 101,6 152,4
mm hat und bis zu 96 Mikrobilder mit einem 24fachen Verkleinerungsverhältnis aufnehmen
kann, zur Bilderzeugung mit der Vorrichtung verwendet. Die Mikrofiche 40 weist ein
biegsames und im wesentlichen lichtdurchlässiges Kunststoffsubstrat aus z. B. Mylar
(Wz) (Polyäthylenglykol-Lcrcphthalat) auf, das eine Dickc zwischen ca. 177,8 und
3Sl/um hat. Das Substrat ist bevorzugt durch-Aufdampfen im Vakuum mit einer dünnen
ununterbrochenen festen Schicht eines durch Energie dispergierbaren Bilderzeugungsmaterials
wie Wismut oder einer Wismuthlegierung beschichtet, die eine Dicke zwischen ca.
1000 R und ca. 2000 A hat. Die Schicht dieses durch Energie dispergierbaren Bilderzeugungsmaterials
kann Wärme absorbieren und hat im Fall von Wismuth einen Schmelzpunkt von ca. 271
OC. Auf diese Schicht ist vorteilhafterweise
eine Schutzschicht
aufgebracht. Die Schutzschicht ist bevorzugt ein im wesentlichen lichtdurchlässiger
Kurtststoffilm aus Saran (Wz), Polyurethan od. dgl. und hat eitoe Dicke von ca.
1 /Um.
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Bei Vc r wc nd u n der Bilderzeugungsvorrichtung t0 zum Erzeugen it
eines Bildes auf einem Bildbereich 40a der Mikrofiche 40 wird zwischen der Austrittsfläche
12b des Übertragungsclcments 12 und dem Bildbereich 40a der Mikrofiche 40 ein Mikrobilder
tragender Maskenfilmstreifen 44 entsprechend der vorgenannten US-PS positioniert
(vgl. Fig. 4). Der Bildbereich 40a der Mikrofiche 40 wird mit dem Maskenfilmstreifen
44 in Kontakt gebracht und während der Bilderzeugung in dieser Lage durch einen
beweglichen Stempel 46 gehalten. Dann wird die Xenon-Blitzröhre 14 aezündet und
liefert einen kurzen Impuls elektromagnetischer oder Strahlungsenergie. Der von
der Blitzröhre 14 erzeugte kurze Energie impuls liegt im Uereich von ca. 1 ms bis
ca. 40 /us, bevorzugt bei ca. 100 µs.
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Durch den kombinierten hohen Energiesammel-Wirkungsgrad des Übertragungselements
12 und der Reflektoren 16a und 16b ist der Gasentladungs-Impuls um ca. 40-50 % kürzer,
als dies sonst möglich ist. Gleichzeitig kann das Zünden der Blitzröhre 14 mit einer
niedrigeren Betriebsspannung erfolgen.
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Diese Faktoren wirken dahingehend zusammen, daß die Lebensdauer der
Blitzröhre 14 wesentlich verlängert wird, so daß bis zu 100 000 oder mehr Gasentladungen
von einer einzigen Xenon-Blitzröhre der vorher erläuterten Größe erzeugt werden
können.
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Der von der Blitzröhre 14 abgegebene kurze Energie impuls wird an
der Eintrittsfläche 12a des Übertragungselements 12 gesammelt und in die Eintrittsfläche
12a reflektiert. Während die Energie das Übertragungselement 12 durchsetzt, wird
sie in größtmöglichem Maß kollimiert und zur Austrittsfläche 12b
gerichtet,
wo sie mit einer solchen Form austritt, daß die maximale Ausnutzung und eine optimale
Verteilung der Energie in der Filmebene erzielbar ist. Dabei ist die aus der Austrittsfläche
12b des Übertragungselements 12 austretende kollimierte Energie so geformt, daß
sie, wenn an die Austrittsfläche 12b ein Gitter angelegt würde, aus dem Gitter in
Form kleinster umgekehrter Kegel austreten würde, wobei die Vertikal- oder Längsachse
jedes dieser Kegel zur Oberfläche der Austrittsfläche im wesentlichen senkrecht
verläuft.
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Wenig die Energie aus der Austrittsfläche 12b austritt, durchsetzt
sie die lichtdurchlässigen Bereiche des Mdskenfilmstreifens 44 und trifft duf die
Schicht aus durch Energie dispergierbarem Material im Bildbereich 40a der Mikrofiche
40 auf, wo die Energie absorbiert wird. Diese Energieabsorp-Liott durch das dispergierbare
Material in diesen Bildberciretten hat zur Folge, daß das durch Energie dispergierbare
Maserial crweicht oder geschmolzen wird, wodurch die ununterbrochene feste Schicht
dieses Materials an den Bereichen des Uildbereichs 40a, in denen die Energie absorbiert
wird, aufgebrochen und in kleinste und weit voneinander beabstandete Kügelchen verteilt
wird, so daß diese Bereiche im wesentlichen durchsichtig werden. Die Zerstreuung
des durch Energie dispergierbaren Materials an der energieabsrbierenden Bereichert
ist hduptsächlich durch die Oberflächenspannung des erwärmten Materials hervorgerufen,
wodurch die kleinen und weit voneinander beabstandeten Kügelchen gebildet werden.
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Infolge der kombinierten hochwirksamen Energiesammel-Fähigkeit des
Übertragungselements 12 und der Reflektoren 16a und 16b sowie der Fähigkeit des
Übertragungselements 12, die Energie zur Ebene der Mikrofiche 40 zu kollimieren
und zu richten, erfolgt die Zerstreuung des durch Energie dispergierbaren Materials
in denjenigen Bereichen, in denen eine Enerie.sbsorption erfolgt, und damit findet
die Bildauflösung im
wesentlichen gleichmäßig über den gesamten
Bildbereich 40a statt. Nach Bildung der Kügelchen durch den kurzen Energieimpuls
aus der Blitzröhre 14 kühlen die Kügelchen öraktisch sofort ab und behalten ihren
Zustand, so daß ein scharfes Mikrobild mit hohem Auflösungsvermögen entsprechend
dem Mikrobild auf dem Maskenfilmstreifen 44 erhalten wird.