درباره هولوگرام

درباره هولوگرام

  هولوگرام یک تصویر سه بعدی است که توسط اشعه لیزر ایجاد می‌شود. واژه هولوگرام از دو کلمه یونانی(Holo)  به معنای کامل وGraph)  )به معنای نگارش به وجود آمده است. تمام نگاری (هولوگرافی ) یک تکنیک انقلابی است که عکسبرداری سه بعدی (یعنی کامل) از یک جسم و یا یک صحنه را ممکن می‌سازد. این تکنیک در سال ۱۹۴۸ توسط گابور ابداع شد (در آن زمان به منظور بهتر کردن توان تفکیک، میکروسکوپ الکترونیکی پیشنهاد شد) و به صورت یک پیشنهاد علمی در آمد اما قابلیت واقعی این تکنیک پس از اختراع لیزر در سال ۱۹۶۰ نشان داده شد. اولین هولوگرام‌های سه بعدی نور داده شده با لیزر در سال ۱۹۶۴ توسط (Leith) و (Upatnieks) در میشیگان ساخته شد.   هولوگرام چگونه ساخته می‌شود؟ هولوگرام به دو روش دستی (Manual) و دیجیتال یا (Dotmatrix) تهیه می‌شود.   روش دستی‌ بعد از اختراع لیزر انواع هولوگرام‌ها قابل ساختن شدند. اولین هولوگرام‌ها که با نور لیزر قابل رویت بود، هولوگرام‌های Transparent (شفاف) نام داشتند. در سال ۱۹۶۸ هولوگرام Rainbow یا انعکاسی (Reflection) به وجود آمد. ساختار این نوع هولوگرام‌ها به گونه‌ای است که زیر نور سفید قابل دیدن هستند.  اگر بیننده حالت خود را نسبت به یک هولوگرام انعکاسی تغییر دهد، می‌تواند طیف‌های مختلف رنگ را ببیند. این‌که ما می‌توانیم یک هولوگرام را به صورت سه بعدی، برجسته و رنگارنگ ببینیم ناشی از خطای دید است. بهترین روش فهمیدن هولوگرام، مقایسه آن با عکاسی است. در عکاسی، نقطه به نقطه یک عکس سیاه و سفید توسط شدت اشعه نور ساخته می‌شود که هر نقطه روی عکس بسته به شدت موج نور، تنها یک یا چند چیز را ضبط و آشکار می‌سازد. اما باید توجه داشت نوری که یک منظره واقعی را می‌سازد فقط توسط دامنه و طول موج نور تعیین نمی‌شود بلکه فاز نقش عمده‌ای را نیز ایفا می‌کند. در عکاسی، فاز نوری از منظره اصلی منحرف می‌شود بنابراین در عکاسی، تصاویر سه بعدی نخواهیم داشت. اما در هولوگرافی علاوه بر شدت نور (دامنه و طول موج)، فاز نیز روی صفحه حساس به نور ثبت می‌شود. برای به‌ دست آوردن فاز در هولوگرافی، از یک اشعه مرجع (Refrence beam) استفاده می‌شود. به این صورت که اشعه مرجع با اشعه شی که هر دو هم فاز هستند ترکیب شده و اشعه جدید با موج و دامنه بیشتر می‌سازند. این اشعه شامل یک سری از خطوط باریک و روشنی است که می‌تواند روی سطح حساس نگاشته شود. اشعه مرجع و اشعه شی جایی در نزدیکی سطح حساس به نور با هم تداخل پیدا می‌کنند. اشعه‌های هم فاز روشنی‌ها وغیر هم فاز خطوط تیره را ایجاد می‌کنند که در نتیجه این خطوط باریک و روشن شبکه پراش (Diffraction grating) تولید می‌شود. این توری‌پرانی مجموعه‌ای از خطوط موازی است که خطای دید ایجاد شده را روی فیلم شکل می‌ دهد و به این ترتیب هولوگرام به وجود می‌آید. این خطوط باریک و روشن روی هولوگرام به طور مستقیم معرف نقاط به هم پیوسته در فضای یک منظره نیستند (قادر به نشان دادن تمام جزئیات منظره اصلی  نیستند) بلکه تنها چیزی که هولوگرام نمایانگر آن می‌باشد پرسپکتیو نقاط است. هولوگرام به‌ دست آمده به صورت عبوری است و برای بازسازی موج‌های آن به یک نور هم فاز احتیاج داریم که این نور باید کاملا شبیه به نوری باشد که هولوگرام توسط آن به وجود آمده تا بتواند شرایط هنگام عکسبرداری را برای ما بازسازی کند. بهترین نور هم فازی که می‌تواند در هولوگرافی، چه در مرحله عکسبرداری و چه در هنگام بازسازی، مورد استفاده قرار گیرد، نور لیزر است. برای این‌که از هولوگرام عبوری یک هولوگرام انعکاسی ساخته شود، نور لیزر را با عبور از مسیر اولیه به نام ۱H (که خاصیت عبوری داشته و تنها با نور لیزر قابل باز خوانی است) به سطح حساس دیگری می‌تابانند. این سطح حساس پس از ظهور و ثبوت تبدیل به هولوگرام انعکاسی می‌شود که ۲H نامیده می‌شود. این هولوگرام قابل دیدن زیر نور سفید است. اگر سوژه‌ ای که می‌خواهیم از آن هولوگرام تهیه شود به صورت فایل دیجیتال باشد، در این صورت بهتر است تصاویر در برنامه‌هایVector مانندIllustrator  وCorel آماده شود. پس از این‌که تفکیک رنگی انجام گرفت، توسط ایمیج ستر از فایل، خروجی می‌گیرند که این فیلم‌ها به صورت شفاف است و به جای سوژه سه بعدی استفاده می‌شود. بسته به این‌که هر کدام از این فیلم‌ها باید چه عمقی در هولوگرام داشته باشند، به ترتیب و در فاصله‌های متفاوت در معرض نوردهی قرار می‌گیرند. زاویه نوردهی  این فیلم‌ها برای ایجاد رنگ‌های متفاوت فرق می‌کند. در اینجا هم اشعه مرجع و اشعه سوژه با هم تداخل پیدا کرده و طرح مورد نظر روی سطح حساس به نور، شکل می‌گیرد. ممکن است تصویر دارای برجستگی یا فرورفتگی‌هایی باشد که در این موارد به صورت معکوس روی هولوگرام ثبت می‌شود. یعنی اگر تصویر دارای برجستگی باشد، در هولوگرام به صورت فرورفته منتقل می‌شود. برای حل این مشکل از آینه‌ها و عدسی‌های Optical Phase Conjugation استفاده می‌شود.   ‌روش دیجیتال / دات ماتریکس Dot matrix در اینجا تولید هولوگرام کاملا به صورت دیجیتال می‌باشد. تصویر به صورت دیجیتال برای ماشین دات ماتریکس تعریف شده و سطح حساس به نور با فرمان کامپیوتر توسط نور لیزر (که از نوع هلیوم کادمیوم است) نگاشته می‌شود. در این شیوه سطح هولوگرام به صورت نقاط فرورفته ظاهر می‌شود که این فرورفتگی‌ها در حد میکرون است و در زیر نور معمولی و با چشم غیر مسلح قابل دیدن نیست. بسته به میزان عمق این نقاط، شکست نور متفاوت بوده و سطح هولوگرام به صورت رنگی دیده می‌شود. حال برای ایجاد عمق و شکست نور در سطح حساس، این سطح در راستای‌ X وYحرکت می‌کند و منبع تابش ثابت است یا زاویه تابش لیزر تغیر کرده و سطح حساس به نور ثابت می‌ماند. از خصوصیات هولوگرام این است که اگر دو هولوگرام یکسان در دو زمان متفاوت به وجود آید، با بررسی‌های جزیی معلوم خواهد شد که بین دو نسخه یکسان، تفاوت‌های دقیق و ماهرانه‌ای وجود دارد که همین ویژگی کپی برداری از هولوگرام را غیر ممکن می‌سازد. نوع نوری که هولوگرام با آن دیده می‌شود نقش مهمی در پی بردن به کیفیت هولوگرام ایجاد می‌کند. برای دیدن هولوگرام یک لامپ ۱۲ ولت، ۷۵-۵۰ وات و یک لامپ هالوژن دارای خاصیت پیزو الکتریکی ۱۶MR- استفاده می‌شود. منبع نور باید بالا و در فاصله کمتر از ۱۰۰ سانتی‌متر نسبت به هولوگرام و در زاویه تقریبی ۴۵ درجه قرار گیرد.   تولید انبوه‌ هولوگرام اصلی به روش برجسته کاری تکثیر می‌شود. هولوگرام‌ها به صورت برجسته روی سطح فتورزیست یا فتوترموپلاستیک ثبت می‌شود. در اولین مرحله فرآیند برجسته‌کاری، تصویر هولوگرام به روی صفحه فلزی از جنس نیکل منتقل می‌شود. قبل از تهیه فرم نیکلی، توسط دستگاهی با عبور جریان برق و فشار تک‌ هولوگرام اصلی را در کنار هم قرار داده و بعد از روی آن فرم نیکلی تهیه می‌شود. انتقال تصویر به فرم نیکلی در حوضچه‌های محلول آبی صورت می‌گیرد به این ترتیب که ابتدا سطح فتورزیست به‌وسیله نقره هادی شده و سپس با استفاده از انتقال‌دهنده‌های شیمیایی ذرات اتم نیکل به سطح هولوگرام می‌چسبد و در فرورفتگی‌های هولوگرام می‌نشیند. هولوگرام اصلی از سطح فرم نیکلی جدا شده و هولوگرام اصلی دیگر قابل استفاده نیست. فرم نیکلی که شیم Shim  نام دارد برای تولید انبوه مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فرم ناخواناست و وقتی روی فیلم متالایز شده منتقل می‌شود به صورت خوانا در می‌آید. این فرایند Electroforming نام دارد. شیم روی سیلندر Main cylinder در دستگاه Embosser نصب می‌شود. طرح روی شیم به روی سطح خیلی نازک رول فیلم متالایز شده و با فشار و حرارت منتقل می‌شود. دو نوع ماشین Hard embosser و Soft embosser وجود دارد. در Hard embosser، سیلندر فرم یک بار در تماس با سیلندر فشار اولیه قرار گرفته و تصویر منتقل می‌شود. بعد از رسیدن سیلندر فشار به گپ سیلندر فرم، سیلندر فشار دوم با سیلندر فرم در ارتباط است. به این شکل تصویر هولوگرام به صورت پیوسته روی رول منتقل می‌شود. در نوع Soft embosser، جنس سیلندر فشار از لاستیک است و قابلیت برجسته کاری روی کاغذ را داراست. در این شیوه قبل از این‌که فیلم متالایز شود، Emboss شده که کیفیتی بالاتر را به دنبال دارد.   چسبدار کردن‌ رول برجسته شده به طور پیوسته در دستگاه سلفون‌ کشی حرکت می‌کند و پشت آن به چسب‌های پایه آبی یا پایه حلالی آغشته می‌شود و سپس یک کاغذ با پوشش سیلیکونی روی آن کشیده می‌شود. یکی دیگر از روش‌های چسبدار کردن هولوگرام، هات استمپ (Hot stamping) است. در این روش تمام آب اضافه چسب پشت هولوگرام، تبخیر شده و حالت چسبناکی خود را از دست می‌دهد. سپس این نوع هولوگرام با استفاده از فشار، حرارت و قالب‌های انتقال روی سطح مورد نظر می‌نشیند و دیگر قابلیت کنده شدن  وجابه‌ جایی را ندارد و به طور دایم روی سطح باقی می‌ماند. در هنگام انتقال فقط آلومینیوم بدون فیلم منتقل می‌شود. هولوگرام هات استمپ به عنوان یک وسیله فوق امنیتی به شمار می‌رود چرا که بعد از استفاده اولیه غیر قابل برداشت از روی سطح است.   ‌خط وتیغ زنی‌ بعد از لمینیت کردن رول هولوگرام، در شکل و اندازه‌های مورد نیاز مشتری به صورت ورقی بریده شده و بسته‌ بندی می‌شود. بر روی فرم نیکلی علایمی به عنوان رجیستر ثبت می‌شود که این رجیستر‌ها توسط چشم الکتریکی ماشین دایکات خوانده و سپس عملیات خط و برش انجام می‌شود.   شماره گذاری‌ هولوگرام‌ها را می‌توان با استفاده از روش‌های متفاوت مانند Inkjet ،UV لیزری و حرارتی کد گذاری کرد که این اعداد به صورت دایمی روی سطح هولوگرام باقی می‌ماند.   ‌مواد مصرفی برای نگاشت هولوگرام (سطح حساس به نور) این امکان وجود دارد که توری پرانی‌های سازنده یک هولوگرام، به صورت شبکه‌های فازی (Phase grating) یا دامنه‌ای (Amplitude grating) ذخیره شوند. شبکه‌های دامنه‌ای در جذب طیف نور دچار نوسان شده و بهره‌وری کمتری نسبت به هولوگرام‌های فازی دارند. بنابراین به طور کمتری مورد استفاده قرار می‌گیرد. اکثر موادی که برای هولوگرام‌های فازی مورد استفاده قرار می‌گیرد، به یک تئوری بهره‌وری انکسار رسیده‌اند که برای هولوگرام‌های ضخیم، نوع Bragg این بهره‌وری ۱۰۰% است. در نوع Bragg بلورهایی به کار رفته که با برخورد اشعه‌های هم فاز به آنها بیشترین باز تابش را خواهیم داشت. فیلم‌های هولوگرامی هستند که معمولا ضخامت آنها به میلی میکرون می‌رسد.