一种全息干板及其制备方法和应用

本发明涉及激光全息照相。更具体地，涉及一种全息干板及其制备方法和应用。

背景技术：

1、全息摄影是指一种记录被摄物体反射波的振幅和位相等全部信息的新型摄影技术。普通摄影是记录物体面上的光强分布，它不能记录物体反射光的位相信息，因而失去了立体感。全息摄影采用激光作为照明光源，并将光源发出的光分为两束，一束直接射向感光片，另一束经被摄物的反射后再射向全息干板。两束光在全息干板上叠加产生干涉，全息干板上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的位相关系而不同。所以全息摄影不仅记录了物体上的反光强度，也记录了位相信息。光学全息技术有望在立体电影、电视、展览、显微术、干涉度量学、投影光刻、水下探测、金属内部探测、保存珍贵的历史文物、艺术品、信息存储、遥感，研究和记录物理状态变化极快的瞬时现象、瞬时过程(如爆炸和燃烧)等方面获得广泛应用。其中，为了记录变化极快的瞬时现象，全息干板是极其重要的，需要对纳秒甚至皮秒有快速响应，并具有高分辨率才能获得被照物体的瞬时状态。现有技术中，比如，天津诺雷信达科技有限公司产品紫外ⅰ型ⅱ型的全息干板，其卤化银晶体颗粒很细且均匀，感光范围在蓝紫外区域2500a-5000a，。天津伟有仪器有限公司的卤化银全息干板，其感光灵敏波长为632.8nm，分辨率大于等于3000条/mm；电子部第十一研究所公开的一种“超微粒”干板制备工艺，该感光板采用氯溴化银混合晶体制备“超微粒”干板，其解像力用激光干涉法测定为＞3300条线/mm。美国shipley公司生产的光致抗蚀剂型记录材料，适合于he-cd激光器的441.6nm。美国波拉公司开发的dmp系列产品，可以分别对于蓝(441.6nm)、绿(514.5nm)、红(632.8nm)光敏感；立陶宛slavich公司生产的632.8nm和532nm的激光干涉记录材料。但是以上全息干板，均未说明其在皮秒激光曝光下的分辨率，更没有实现对355nm亚纳秒至皮秒的响应。因此，提供一种在皮秒激光曝光下具有高分辨率的全息干板具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的在于提供一种全息干板，该全息干板具有高分辨率、355nm亚纳秒至皮秒响应，且将该全息干板用于激光干涉成像领域时，形成的图像分辨率高、成像密度高。

2、本发明的第二个目的在于提供一种全息干板的制备方法。

3、本发明的第三个目的在于提供一种全息干板的应用。

4、为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

5、第一方面，本发明提供了一种全息干板，所述全息干板包含基底、底层以及卤化银感光层，所述卤化银感光层通过所述底层黏附在所述基底上，所述基底和所述底层都是亲水的；所述卤化银感光层是由过渡金属掺杂的卤化银的乳胶剂形成的。

6、其中，所述基底对所述卤化银感光层起到支撑作用，此外，本发明发现，由过渡金属掺杂的卤化银的乳胶剂形成的卤化银感光层，可以利用过渡金属掺杂到卤化银晶格中，形成不同能级的浅电子陷阱，与卤化银的协同作用，提高全息干板对皮秒的响应灵敏度。

7、进一步，所述过渡金属选自铬、锰、钴、镍、铜、锌、钇、锆、钌、铑、钯、镉、锇、铱、铂中的一种或多种。

8、优选地，所述过渡金属选自铱、铑和锇中的一种或几种。更优选地，所述过渡金属为铱、铑和锇。其中，这三种过渡金属在卤化银晶格中能形成不同能级的陷阱，可以有更优的协同作用。

9、根据本发明的具体实施方式，所述基底是经亲水处理的玻璃片或胶片，所述亲水处理可以是通过紫外灯或者等离子体处理等方式，使其表面亲水性增强。

10、进一步，所述过渡金属掺杂的卤化银的乳胶剂中，过渡金属与卤化银的摩尔比为10-6-10-1:1。优选地，所述过渡金属掺杂的卤化银的乳胶剂中，过渡金属与卤化银的摩尔比为10-6-10-3:1。

11、进一步，所述卤化银感光层的厚度为1-10μm。若卤化银感光层超出该厚度范围，全息干板的分辨率将会下降。

12、第二方面，本发明提供一种上述全息干板的制备方法，包括以下步骤：

13、1)在明胶水溶液中加入硅烷偶联剂和坚膜剂，然后采用挤压涂布方式，在基底的一个表面均匀涂敷，获得黏附于基底上的底层；

14、2)将银盐溶液、含有过渡金属离子的氯溴碘溶液和含表面活性剂的明胶溶液混合，得混合液，然后进行乳化反应，之后在0-4℃条件下静置，获得粗乳胶；

15、3)将所述粗乳胶进行洗涤除杂，获得净化后的乳胶；

16、4)将所述净化后的乳胶进行化学增感处理，然后加入表面活性剂，涂覆在黏附于基底上的底层表面，即得。

17、其中，根据制备方法制得的全息干板中的卤化银感光层的微观结构是颗粒状的，其颗粒的粒径为10-100nm，若超出该粒径范围，全息干板的分辨率将会下降。

18、进一步，在上述方法中，步骤2)中，所述银盐溶液的质量浓度为1％-20％。

19、步骤2)中，所述含有过渡金属离子的氯溴碘溶液中，氯离子、溴离子与碘离子的摩尔比为20-80:15-55:5。

20、步骤2)中，所述混合液中银离子、过渡金属离子与溴离子的摩尔比为1:10-6-10-1:0.5-10。

21、步骤1)中，所述明胶水溶液，本发明原则上对所述明胶水溶液的加入量没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况、全息干板的要求进行选择和调整，本发明为更好的保证全息干板的机械性能；优选为，所述明胶水溶液的质量浓度为：0.1％-10％。

22、步骤1)中，所述硅烷偶联剂，本发明原则上对其加入量没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况、全息干板的要求进行选择和调整，本发明为更好的保证全息干板的机械性能；优选为，所述硅烷偶联剂的加入量为明胶水溶液质量的0.01％-1％。

23、步骤1)中，所述坚膜剂选自乙烯类或者醛类。其中，本发明原则上对其加入量没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况、全息干板的要求进行选择和调整，本发明为更好的保证全息干板的机械性能；优选为，所述坚膜剂的加入量为：0.1％-10％。

24、步骤2)或步骤4)中，所述表面活性剂为氟碳表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。优选地，所述表面活性剂包括氟碳203、丁二酸二异辛酯磺酸钠或聚乙烯吡络烷酮。

25、步骤2)中，所述乳化反应的时间为0.5min-30min。

26、步骤4)中，所述化学增感处理，包括如下步骤：

27、调节所述净化后的乳胶的ph至4-8，然后加入化学增感剂，在40-60℃条件下进行反应；其中，所述化学增感剂选自na2s2o3、haucl4和nh4scn中的一种或几种。

28、第三方面，本发明提供一种上述的全息干板在激光干涉成像领域中的应用。

29、另外，如无特殊说明，本发明中所用原料均可通过市售商购获得，本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。所述百分比如无特殊说明均为质量百分比，所述溶液若无特殊说明均为水溶液。

30、本发明的有益效果如下：

31、本发明提供的全息干板的感光层利用过渡金属元素掺杂的感光乳剂形成，该感光层提高了全息干板对皮秒的响应灵敏度，充分发挥了卤化银和过渡金属的协同作用，使全息干板获得了突出的成像性能，解决了高照度互易律失效问题，提高了材料对355nm激光皮秒响应；在355nm激光干涉成像中分辨率达到2500lp/mm。

32、本发明提供的全息干板的制备方法，工艺简单，成本低，可大规模生产，具有广阔的应用前景。