Proses Membuat Hologram

Cara membuat hologram.

Lebih mudah untuk membuat hologram 3D dari yang Anda pikirkan . Bahkan , ribuan setiap tahun dari penggemar , mahasiswa, dan guru membuat hologram di rumah dan sekolah. Untuk membuat hologram , Anda akan memerlukan beberapa perlengkapan holografi dasar dan alat rumah tangga (anggaran sekitar $ 100), ruangan yang tenang dan gelap, dan sekitar 30 menit.

1. Kumpulkan holografi Anda persediaan dan bahan rumah tangga yang tercantum dalam " apa yang Anda butuhkan " di bawah .
2. Tentukan ruang laboratorium Anda. Pilih meja yang kokoh atau counter di ruangan gelap yang bebas dari kebisingan, getaran, arus udara, dan gerakan-gerakan kecil ( lantai berderit , dll) . Jika Anda tidak memiliki meja yang kokoh , lantai basement beton bekerja dengan baik.
3. Siapkan subjek hologram Anda dengan menempatkan subjek aman di meja yang kokoh. Jika Anda memiliki pad mouse komputer atau baki pasir, menempatkan subjek di atas itu . Hal ini membantu meminimalkan getaran.

 

4. Siapkan dioda laser Anda ( atau laser pointer) sekitar 30cm diri subjek oleh bracing itu dengan jepitan (Inggris pakaian pasak ) dan kemudian menempel jepitan ke dalam cangkir garam atau gula.

Catatan :

a.     Jika dioda laser Anda memiliki lensa disesuaikan , melepas bahwa lensa dan posisi laser sehingga sinar yang menyebar horizontal dalam bentuk elips (terlihat mirip dengan sepotong roti ).

b.     Jika laser Anda tidak memiliki lensa disesuaikan , mengamankan lensa divergen optik ke jepitan dan cangkir garam sehingga sinar laser bersinar melalui itu untuk menyebarkan cahaya.

5. Posisi laser sampai subjek sepenuhnya menyala.

6. Matikan semua lampu. Anda dapat menggunakan lampu malam ditempatkan di bawah meja atau bahkan sedikit membuka pintu untuk melihat dalam ruangan gelap . Memblokir setiap cahaya langsung dari mencapai sistem holografi . Ruangan harus cukup gelap bahwa seseorang tidak dapat membaca.
7. Menghalangi sinar laser dari mencapai subjek dengan buku. Buku ini akan melayani seperti rana kamera.

8. Hapus satu plat film holografik dari kotak di bagian paling gelap dari ruangan, dan hati-hati bersandar itu terhadap objek. Tunggu 10-20 detik untuk membiarkan piring puas terhadap objek.

9. Perlahan angkat " rana " sedikit dari meja setengah inci ( 1 cm ) saat masih menghalangi sinar laser dari mencapai setiap bagian dari piring, dan tunggu beberapa detik untuk setiap getaran mereda
10. Angkat rana sepanjang jalan sampai untuk mengekspos piring holografik dan objek sekitar 10 detik.

11. Menghalangi sinar laser lagi dengan menempatkan kembali buku di atas meja.
12. Proses pelat sesuai dengan instruksi yang menyertai kit pengolahan holografi . Proses ini memakan waktu sekitar 3-5 menit total. Untuk membuat hologram dasar, proses pengembangan sebenarnya cukup sederhana:

a.     Campur bubuk photochemicals kering dengan air botol suling untuk membentuk dua solusi: pengembang dan pemutih

b.     Dip dan plat menggoyangkan dalam pengembang selama 20 detik

c.     Bilas dalam air selama 30 detik

d.     Dip dan plat menggoyangkan di pemutih selama 20 detik

e.     Bilas dalam air selama 30 detik

f.      Keringkan dengan hair dryer

Para photochemicals kimia kering bubuk dapat secara individual disatukan dengan pergi ke photochemist , tapi lebih mahal karena hanya 1 gram beberapa bahan kimia yang dibutuhkan, dan beberapa photochemists menjual dalam jumlah kecil seperti itu. Kit JD -4 yang direkomendasikan dalam artikel ini menempatkan semua bahan kimia ke dalam kit dan akan terjadi pada kit -satunya yang tersedia. Hal ini lebih disukai oleh pemula.

13. Keringkan lempeng holografik vertikal. Cara mudah untuk melakukannya adalah dengan menempatkan piring pada handuk kertas dan bersandar itu dinding. Jika waktu terbatas, Anda hati-hati dapat meniup udara panas di piringan holografik menggunakan pengering rambut dari setidaknya kaki (30 cm ) jauhnya. Hindari panas tinggi.
14. Lihat hologram Anda setelah benar-benar dikeringkan dengan sumber titik seperti yang dari proyektor , lampu senter , lampu sorot , lampu LED putih, atau matahari. Menyoroti dari sudut yang sama Anda sinar laser bersinar di piring saat terpapar . Anda tidak dapat menggunakan sumber cahaya menyebar seperti buram lampu dan lampu neon.

Tips :

1. Sadarilah bahwa getaran dan gerakan mikroskopis bahkan 1 juta meter dapat merusak hologram. Jadi, saat terpapar , cobalah untuk diam dan memelihara keheningan absolut. Matikan juga sistem ventilasi dan menghindari draft silang.
2. Perhatikan bahwa tidak semua laser atau laser pointer dapat digunakan untuk membuat hologram . Lebih baik untuk memilih laser yang telah pra- diuji untuk memenuhi spesifikasi yang dibutuhkan ( koherensi panjang , stabilitas , polarisasi, dan kekuasaan) . Untuk petunjuk di atas dan bahan direkomendasikan di bawah ini, merah Integraf holografi dioda laser dengan lensa disesuaikan diasumsikan .
3. Jika Anda tidak yakin jika permukaan Anda bebas dari getaran atau tidak menempatkan botol plastik bening air di permukaan , dan bersinar bentuk cahaya melalui botol sehingga air layer'of atas ' tercermin ke permukaan dekat-oleh . Mari refleksi ' puas ' . Anda sekarang dapat melihat apa tingkat gerakan bergetar permukaan karena hal ini akan ditunjukkan dalam pantulan air. Metode ini sangat tepat karena dapat mengukur bahkan perubahan terkecil di udara di sekitar botol.

Perhatian :

1. Bacalah dengan cermat dan mengikuti semua petunjuk untuk menggunakan laser. Jangan melihat langsung ke dalam setiap sinar laser.
2. Pastikan untuk membaca secara menyeluruh dan mengikuti semua petunjuk dan peringatan yang datang dengan kit pengolahan. Dalam bentuk larutan diencerkan mereka bahan kimia umumnya lebih lembam daripada pembersih rumah tangga yang paling. Tapi, dalam bentuk kering terkonsentrasi mereka, mereka dapat menjadi racun. Pengawasan orang dewasa sangat dianjurkan.

Apa yang Anda butuhkan

1. holografi Kebutuhan

a.     Catatan: Anggaran adalah sekitar $ 100

b.     PFG - 03M profesional pelat film holografik

c.     Merah holografi laser. Petunjuk di atas mengasumsikan penggunaan Integraf Holografi Laser ( 4mW , 650nm ) , karena memiliki lensa disesuaikan. Jika laser Anda tidak memiliki lensa disesuaikan , Anda akan perlu untuk mendapatkan lensa eksternal ( penyebar balok ).

d.     JD -4 Holografi Pengolahan Kit

e.     PhotoFlo pembasahan agen ( opsional)

2. Rumah Tangga Bahan ( Bahan-bahan )

a.     Sebuah benda keras terang , logam sebaiknya kokoh , koin yaitu , logam mobil mainan (untuk menjadi subjek hologram Anda)

b.     Satu buku hardcover datar 6 " x8 " ( 150x200mm ) atau lebih besar ( untuk melayani sebagai sebuah rana ).

c.     Enam 1- liter botol (1,5 galon) air suling ( untuk mempersiapkan bahan-bahan kimia pengolahan)

d.     Tiga nampan kecil dengan dasar datar 3 " x3" atau lebih besar ( untuk melayani sebagai nampan pengembang)

e.     Tiga besar nampan (atau mangkuk ) dengan 4in.x5in dasar datar. atau lebih baik lebih besar ( untuk melayani sebagai bilas nampan)

f.      Satu dapur sarung tangan karet atau penjepit (untuk menangani lempeng holografik sementara berkembang)

3. Opsional

a.     Sebuah lampu malam dasar yang tersedia di supermarket atau safelight hijau ( untuk mudah melihat di ruang gelap)

b.     Sebuah mouse komputer pad atau nampan pasir (atau garam atau gula) dengan lebar , panjang, dan tinggi sangat kasar 6 " x8 " x2 "( 15x20x5cm ) atau lebih besar ( untuk melayani sebagai sistem isolasi getaran )

c.     Sebuah cangkir kecil berisi pasir (untuk memegang laser )- garam atau gula juga bekerja.

Hologram Sederhana

Cara termudah untuk Buat Hologram

Dengan TH Jeong , Raymond Ro, Riley Aumiller ( Lake Forest College)

dan Misashi Iwasaki ( Kyoto Institute of Technology)

dengan kontribusi dari Jeff Blythe (Universitas Cambridge)

Diedit oleh Alec Jeong

Diterjemahkan oleh Oding Sholekhuddin

1. Pendahuluan

" Semuanya harus dibuat sesederhana mungkin, tetapi tidak sederhana " - Albert Einstein

Kami mencoba untuk mengikuti diktum ini sehingga Anda dapat membuat hologram dengan mudah. Prosedur kami mengusulkan di sini adalah yang sederhana karena secara fisik mungkin. Dalam proses ini , kami membuat holografi tidak hanya sesederhana mungkin , tapi lebih aman, lebih murah, dan lebih mudah diakses kaum muda.

Sebagian besar barang-barang penting yang dijelaskan dalam artikel ini dapat ditemukan dalam kit holografi Integraf atau tersedia secara terpisah . Kit menyediakan bahan bagi Anda untuk membuat berbagai jenis hologram, termasuk hologram hologram refleksi dan transmisi.

2. Laser Atas

Gambar di bawah menunjukkan laser dioda Kelas IIIa dengan output 3 sampai 4 mW ketika dioperasikan sebesar 3,0 v dc. Jika daya yang dipasok oleh baterai, lampu merah panjang gelombang 650 nm mencapai panjang koherensi melebihi 1 m setelah periode pemanasan dari beberapa menit. Laser helium -neon tradisional, di sisi lain , beroperasi pada tegangan tinggi yang berbahaya , adalah rentan terhadap kerusakan, memiliki umur simpan lebih pendek, dan panjang koherensi sekitar 30 cm.

Tidak seperti dioda laser banyak dan laser pointer , laser ditunjukkan di bawah ini dan dalam katalog kami memiliki output frekuensi stabil (suatu keharusan untuk holografi ), panjang koherensi yang baik ( juga harus) , dan lensa collimating dilepas. Dengan lensa collimating pegas dipasang pada laser , sinar output dapat disesuaikan untuk fokus pada jarak sewenang-wenang.

Catatan : Untuk membuat hologram , kami benar-benar akan melepas lensa collimating . . . bersinar ini murni balok tepat ke piring holografik dan objek.

Untuk membuat hologram , kami benar-benar akan melepas lensa collimating . Tanpa lensa, output langsung dari laser menyebar dengan profil elips yang sangat eksentrik. Sejak balok menemukan tidak ada elemen optik eksternal , cahaya tidak memiliki pola belang-belang yang disebabkan oleh interferensi dan difraksi , dan tampaknya benar bersih . Dengan kata lain, kita akan bersinar ini murni balok tepat ke piring holografik dan objek.

Orang tua bertanggung jawab atau guru disarankan untuk menghapus lensa dan musim semi ketegangan kecil sebelum mengizinkan siswa untuk menggunakan laser. Dengan cara ini, rapat daya yang diterima oleh mata manusia tidak akan melebihi yang menerima ketika melihat pemindai laser yang toko kelontong biasa. Ketika laser tidak digunakan , menggantikan lensa collimating (dengan atau tanpa musim semi ketegangan). Hal ini membantu memastikan bahwa Anda tidak akan kehilangan lensa dan , yang lebih penting , akan membantu menjaga debu dari laser.

Jika Anda menggunakan sendiri " laser pointer " untuk membuat hologram, tahu laser pointer banyak dan dioda tidak memiliki sirkuit frekuensi menstabilkan ( seperti di atas ), yang diperlukan untuk holografi . Selain itu, karena laser pointer paling tidak memiliki lensa collimating dilepas, Anda harus membeli lensa optik khusus untuk menyebarkan balok. Dengan dua lensa (empat permukaan lensa) melalui mana sinar laser harus bersinar , mungkin ada pola pantas banyak pada balok yang dihasilkan karena empat permukaan lensa dan kotoran pada mereka.

3. STABLE DUKUNGAN UNTUK LASER

Sebuah dukungan yang sangat baik untuk seperti laser kecil adalah jepitan kayu , seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Untuk stabilitas mekanik dan manuver, yang memegang jepitan laser terjebak ke dalam secangkir pasir , garam, atau gula (bukan lada !) . Di sisi lain , untuk sekolah dengan hardware laboratorium tersedia, jepitan yang dapat menempel pada batang dan terpasang pada berdiri laboratorium dengan penjepit kanan sudut.

Para jepitan kayu menawarkan keuntungan lain . Itu menjadi isolator termal , laser akan mencapai stabilitas termal, listrik , dan frekuensi beberapa menit setelah dihidupkan , baterai dengan asumsi yang digunakan sebagai sumber kekuatannya. Sebuah dukungan alternatif akan menjadi karet berujung pemegang termometer .

4. REFLEKSI HOLOGRAM DENGAN METODE " KONTAK COPY "

"Cahaya hologram refleksi putih" adalah yang paling sederhana untuk membuat. Kami menganjurkan "kontak salinan " metode, dimana Anda bersandar lempeng holografik ( holoplate ) secara langsung terhadap objek saat terpapar . Selama tidak ada gerakan relatif antara obyek dan piring , tidak ada isolasi getaran diperlukan.

4.1.         Supplies

Anda akan membutuhkan dioda laser dibahas di atas, pasokan Slavich PFG - 03M 2,5 x 2,5 piring inci ( 63mm x 63mm ), dan kit JD -4 pemrosesan (atau PFG -01 piring dengan JD -2). Semua item termasuk dalam Kit Holografi HOLOKITTM yang dapat dibeli dari katalog Integraf , dan akan membuat kedua refleksi dan hologram transmisi. Instruksi lengkap menemani kit.

Meskipun sedikit rumit , kita juga dapat menggunakan PFG -01 lembar film yang holografik terjepit dan dijepit di antara dua pelat kaca daripada menggunakan piring hologram. Mengembangkan dengan JD -2. Untuk petunjuk di bawah ini , menggantikan lembaran film benar terjepit untuk pelat kaca holografik. Lihat artikel kami tentang cara menggunakan lembaran film yang holografik untuk detail yang penting.

4.2.         Persiapan object

Pemilihan dan persiapan objek adalah penting: (1) itu harus dibuat dari bahan padat seperti seperempat atau sepeser pun (tidak berbulu atau kain ) , (2) itu harus muncul terang ketika diterangi dengan sinar laser merah , dan (3) tidak harus bergerak atau berubah bentuk .

Jika ini pertama kalinya Anda membuat hologram , cobalah untuk menghindari memilih obyek yang kain atau marah (misalnya boneka beruang ) karena benda-benda berubah bentuk dengan mudah. Juga hindari benda plastik besar karena mereka cenderung untuk memperluas dan kontrak dengan perubahan sekecil apapun dalam suhu (bahkan dari panasnya jari Anda!) . Untuk hasil terbaik , cobalah logam atau porselen benda yang dapat dengan mudah diterangi dengan sinar laser dan tidak lebih besar dari ukuran holoplate , seperti koin.

Jika ada keraguan tentang gerakan potensi , Anda bisa lem objek untuk kayu stabil atau platform logam di mana hologram akan dibuat. Gambar di bawah menunjukkan cara yang lebih rumit , tapi opsional, pemasangan objek. Tujuannya adalah terpaku pada platform kecil dan diadakan dari belakang oleh sebuah blok logam untuk mencegah objek dari bersandar . Platform ini memiliki tiga berkepala bundar sekrup dari bagian bawah untuk tiga poin dukungan. Bagian atas dari dua sekrup dapat digunakan sebagai berhenti ketika lempeng holografik ditempatkan di depan dari objek untuk eksposur , mencegah selip.

Catatan tips hologram :

Jika objek atau plat film holografik bergerak bahkan 1/1000th dari satu inci saat terpapar , hologram Anda tidak akan mungkin berubah . Jadi menghindari berbicara , musik, kebisingan, berjalan-jalan, udara arus, berderit lantai, benda lunak, suhu perubahan objek. . . . Apa hal-hal lain dapat Anda memikirkan yang mungkin menyebabkan gerakan kecil atau getaran ?

Cara lain untuk mengurangi gerakan atau getaran adalah dengan menempatkan objek pada mousepad komputer, atau bahkan lebih baik, nampan pasir , garam , gula (atau bahkan kitty litter ).

Siapkan solusi pengolahan kimia dan tata letak nampan pengolahan seperti yang diarahkan oleh petunjuk yang menyertai JD -4 ( atau JD -2) kit. Meskipun bahan kimia kami solusi ini disebut non-volatile , bahan kimia menguap dari waktu ke waktu dan dapat menyebabkan iritasi hidung dan tenggorokan. Gunakan bahan kimia di daerah berventilasi .

Hal ini tidak perlu memiliki sebuah ruangan yang gelap. Namun , ruangan harus cukup gelap sehingga orang tidak dapat membaca di dalamnya. Gunakan standar lampu malam jika perlu sehingga Anda dapat bergerak dengan aman. Memblokir setiap cahaya langsung dari mencapai sistem holografi .

4.3.         Pembuatan hologram refleksi

Hati-hati ikuti langkah-langkah untuk menyelaraskan dan mengekspos hologram untuk laser:

a.       Menyesuaikan laser pada dudukannya sehingga sinar menyebar keluar horizontal.

b.     Tempatkan obyek pada jarak 35 sampai 40 cm dari laser.

c.     Tempatkan kartu putih di belakang obyek dan menyesuaikan laser sambil melihat bayangan pada kartu. Sesuaikan posisi laser sampai objek tersebut secara optimal menyala. Kemudian keluarkan kartu putih.

d.     Tempatkan kardus buram dekat laser untuk memblokir cahaya dari mencapai objek. Ini akan berfungsi seperti rana kamera.

e.       Hapus piring hologram dari wadah ( di bagian paling gelap dari ruangan) , lalu tutup wadah.

f.      Bersandar lempeng holografik pada objek , memastikan tidak akan slip atau bergerak; emulsi (sisi lengket) harus menyentuh objek.

g.     Biarkan 10 detik untuk objek untuk menyelesaikan, dan memberitahu semua orang di ruangan untuk diam.

h.     Sekarang , angkat " rana " sedikit dari meja sementara masih menghalangi sinar laser, dan tunggu 2 detik untuk getaran mereda.

i.      Kemudian , angkat rana sepanjang jalan sampai untuk mengekspos piring holografik dan objek selama 10 detik (5 detik minimum, lagi OK hingga 40 detik). Kemudian, memblokir cahaya lagi.

j.      Akhirnya , proses piring hologram terkena sesuai dengan instruksi yang menyertai JD -4 ( atau JD -2 jika Anda menggunakan PFG -01 pelat atau lembaran film).

k.     Secara opsional , tempatkan piring hologram Anda dalam larutan Photoflo selama 20 sampai 30 detik. Photoflo adalah agen pembasahan yang membantu hologram ternyata lebih bersih dan lebih jelas. Mengurangi garis-garis dan mempromosikan lebih seragam dan pengeringan lebih cepat. Sementara PhotoFlo tidak diperlukan untuk membuat hologram , itu membantu mereka terlihat lebih baik.

Setelah hologram sepenuhnya dikeringkan , dapat dilihat dengan titik sumber cahaya pijar seperti yang dari proyektor , lampu senter, atau matahari. Anda tidak dapat menggunakan sumber cahaya menyebar seperti buram lampu dan lampu neon . Untuk hasil terbaik , semprot cat emulsi ( lengket) sisi dengan cat hitam menyebar. Ini melindungi emulsi dan memberikan latar belakang yang gelap untuk meningkatkan visibilitas gambar.

5. MEMBUAT HOLOGRAM TRANSMISI PANORAMIK

Pembuatan hologram transmisi hanya semudah membuat hologram refleksi. Satu-satunya perbedaan adalah benar-benar di set awal Anda sampai posisi laser, plat film , dan objek.

Hologram transmisi menawarkan banyak keuntungan dibandingkan hologram refleksi. Sebagai contoh: (1) objek atau adegan bisa jauh lebih besar dari lempeng holografik , (2) ketika diterangi dengan laser dioda, gambar virtual seluruh tajam , (3) gambar riil dapat diproyeksikan ke layar menggunakan laser pointer , (4) lebih toleran terhadap getaran selama perekaman , sehingga film, bukan piring lebih mahal, dapat digunakan; dan (5) dua atau lebih "channel" gambar independen dapat direkam pada pelat yang sama atau film. Misalnya, setelah pemaparan pertama , putar plat atau film terbalik dan eksposur lagi dengan objek yang berbeda . Setiap paparan harus setengah durasi satu paparan penuh.

Gambar di bawah menunjukkan sebuah " sandbox " sistem diatur untuk merekam hologram transmisi panorama pada strip film dengan dimensi perkiraan 4 " x5 " ( 102mm x 127mm ). Film ini Slavich PFG -01 ( yang harus diproses dengan JD -2 atau JD -3) dan dapat dipotong ( dalam ruangan yang gelap , tentu saja) ke dalam setiap ukuran yang lebih kecil menggunakan gunting atau cutter kertas. Satu juga dapat menggunakan piring hologram. PFG -01 dan PFG - 03M baik membuat hologram besar, tetapi PFG -01 sangat baik untuk hologram transmisi.

Film ini dijepit antara dua pelat kaca yang lebih besar dan terjebak ke pasir. Satu sisi dari sinar menyebar berfungsi sebagai balok referensi dan sisanya menerangi objek ( s) . Karena udara terjebak di dalam piring kaca dan lolos perlahan, sandwich film akan memiliki gerakan lebih beberapa menit. Disarankan untuk menekan udara dengan menekan sandwich antara dua permukaan datar. Atau, tempatkan dalam posisi sandwich dan tunggu 5 sampai 10 menit sebelum paparan . Tutup film dan simpan semua cahaya menyimpang dari fogging itu selama ini.

Waktu bukaan adalah sekitar 30 sampai 60 detik ( PFG -01) . Prosedur pengolahan untuk film , menggunakan JD -2 atau JD -3, sesuai dengan instruksi yang menyertai kit.

Untuk lebih detail tentang membuat hologram transmisi , lihat artikel kami "Cara Membuat Hologram Transmisi ".

6. Kesimpulan

Kami telah menyajikan metode yang paling sederhana dan paling murah untuk membuat hologram. Jenis proyek dapat diajarkan sebagai seni , kerajinan ilmu pengetahuan, atau dan teknologi di sekolah dasar , sebelum siswa telah memutuskan pada pekerjaan masa depan mereka. Setelah tertarik, siswa akan didorong untuk mempelajari semua prinsip-prinsip dasar optik dan Photonics : refleksi , refraksi , interferensi , difraksi , polarisasi , koherensi , dan hamburan .

7. Informasi Tambahan

a.     Penggunaan Karton Putih

Karton putih ditempatkan di belakang objek adalah untuk mengamati siluet untuk memastikan bahwa objek diterangi secara merata mungkin. Dengan asumsi bahwa kardus ini adalah buram, Anda dapat menggunakannya sebagai " rana " dengan berpindah ke posisi antara laser dan objek (lihat langkah 4 dalam Bagian 4.3).

b.     Persiapan Laser

Pastikan laser telah menghangat selama minimal 5 menit sebelum hologram yang terkena. Meminimalkan gangguan terhadap laser (jangan menyentuhnya atau bahkan memungkinkan udara bergerak melintasi itu) yang dapat menyebabkan output menjadi tidak stabil.

c.     CARA OBSERVASI GAMBAR DI hologram JADI :

Untuk melihat hologram Anda, Anda perlu memastikan bahwa Anda menggunakan sumber cahaya yang benar dari sudut yang sesuai. Lihat artikel kami " Cara Lihat Hologram Pertama Anda " untuk rincian.

d.     SETTING UP A LAB SEDERHANA DI KELAS A

Saat membuat laboratorium Anda di ruang kelas untuk siswa satu, anda mungkin ingin mempertimbangkan beberapa pertimbangan praktis seperti bagaimana Anda mengatur Anda " perakitan " untuk siswa untuk mengekspos dan mengembangkan hologram mereka. Lihat artikel kami " Holografi Mengajar di Kelas " untuk rincian.

Formula Visible Infrared Inks :

1. 1. Pigment, silicon (IV) 2,3-naphthalocyanine
   300 mg
   bis(trihexyl-silyoxide), powder (Aldrich)
   2. Solvent, Cyclohexanone (Crescent)
   0.25 ml
   3. Additive, Linseed oil (Penta)
   0.25 ml
   4. Vehicle, Offset Basic Pentone Tint Base
   20 ml
   (Beacon)

Keterangan :

Pigmen tersebut dicampur dan digiling dengan pelarut selama 5 menit, dan minyak biji rami kemudian ditambahkan ke dalam larutan pewarna . Campuran ini kemudian tanah selama sepuluh menit. Akhirnya , basis tinta ditambahkan , dan paste diaduk selama lima belas menit. Semua langkah dilakukan pada suhu 30 ° C.

Sebuah pasta tinta hijau tua berwarna diproduksi. Namun , tinta tidak terlihat ketika dicetak di atas kertas putih di lapisan tipis. Pasta tinta jadi memiliki viskositas yang dekat dengan yang ada pada basis tinta (kendaraan ) karena jumlah yang relatif kecil pigmen, pelarut dan aditif dalam pasta tinta. Sifat tinta lainnya diperiksa , termasuk dispersi, ketebalan, refleksi, dan penyerapan, seperti yang dilaporkan di bawah ini.

dispersi Properti

Luasnya penyebaran tinta ditentukan dengan mikroskop optik. Dengan ukuran partikel minimum terdeteksi hingga 0,5 mikron, distribusi ukuran diperoleh dengan menempatkan setetes tinta sisipkan pada slide kaca yang jelas, dan menggunakan dispersi standar sebagai referensi. Di bawah mikroskop optik dispersi diperoleh dengan metoda ini diamati untuk menjadi cukup baik. Kemudian tinta siap digunakan untuk mencetak kode yang terdiri dari titik-titik kecil dan besar pada berbagai jenis kertas dan slide transparan untuk mesin fotokopi , printer pada sheet-fed offset. Koran-koran dikodekan dan slide transparan terbentuk titik-titik termasuk yang berada persegi berbentuk, dengan tiap sisi sama dengan sekitar 150 mikron untuk titik-titik kecil dan sekitar 450 mikron untuk yang lebih besar. Jarak pandang berkurang dengan menggunakan kertas berwarna hijau, jika menggunakan bahan lain dalam jumlah kecil, dan dengan mencampur sejumlah dikendalikan dari pigmen putih buram seperti titanium oksida atau oksida seng untuk pasta tinta. Penggunaan pigmen putih buram berkurang kontras dalam proses membaca oleh radiasi inframerah karena juga mencerminkan dekat -IR cahaya. Dengan demikian, kebutuhan. Tinta yang diperiksa dengan silikon ( IV) 2,3- naphthalocyanine bis ( trihexyl - silyloxide ) dan pigmen titanium dioksida , dan cetakan jauh lebih terlihat.

Ketebalan

Ketebalan , d, dari film dicetak ditentukan dengan melewatkan cahaya melalui film diletakkan di atas slide transparan tipis. Spektrum transmisi transparansi meliputi karakteristik gangguan pola film sangat tipis. Jika ada pinggiran n berkisar Δv dari bilangan gelombang , ketebalan , d, dari film ini diberikan oleh d = n / ( 2Δv ).

Ketebalan dihitung dari teknik ini adalah 3,5 mm. Ini menentukan jumlah pigmen yang diperlukan untuk kebutuhan transmisi yang diberikan.

Refleksi

Refleksi dari tinta ini ditentukan dengan melewatkan cahaya dari lampu tungsten , disaring melalui monokromator , tercermin dari kertas cetak, dan dideteksi oleh detektor silikon melalui amplifier lock-in sebagai fungsi dari panjang gelombang. Minimum refleksi diamati pada 790 nm. Hal ini dikonfirmasi dengan mengulang percobaan yang sama dengan slide transparan dicetak dalam mode transmisi , dalam hal maksimum penyerapan dalam film tipis diamati pada 790 nm. Penyerapan maksimum merah bergeser dan jauh diperluas dalam film tipis dibandingkan dengan solusi.

Koran-koran dikodekan ini kemudian diuji dengan " pena" optik, seperti yang dijelaskan dalam co -pending Ser aplikasi paten AS. No 08/ 273, 396, diajukan 11 Juli 1994 , dan 08 / 338, 025 , diajukan bersamaan dengan ini , yang keduanya tergabung disini sebagai referensi, dengan pencahayaan oleh 790 nm LED , tersedia sebagai nomor produk IRED HE7601SG dari Hitachi Amerika Ltd, Brisbane , California kode hampir tidak terlihat adalah sangat mudah dibaca .

Penyerapan

Tinta ini diserap dengan baik dan dipatuhi dengan baik untuk berbagai jenis kertas diuji. Para tahan luntur cahaya dari tinta ini sangat baik, dan pembacaan kertas dicetak tidak terpengaruh setelah terpapar terus menerus untuk cahaya yang kuat selama beberapa jam.

Spektrum penyerapan tinta ini dievaluasi dalam bentuk larutan menggunakan pelarut yang berbeda, dan sifat penyerapan dan refleksi dari film tipis dari pigmen pada basis tinta juga diuji . Film-film tipis disusun oleh pencetakan litograf di atas kertas halus mengimbangi muncul dan pada film transparansi untuk mesin fotokopi kertas biasa.

Spektrum pigmen menunjukkan puncak serapan kuat dalam aktivitas dekat -IR dan rendah dalam rentang panjang gelombang terlihat. Spektrum dalam pelarut lainnya berbagai mirip , menunjukkan pergeseran kecil dari panjang gelombang serapan puncak dari pelarut ke pelarut yang dapat dijelaskan atas dasar semi- empiris model dalam hal indeks bias dan konstanta dielektrik dari pelarut ( seperti yang dijelaskan dalam CONTOH II). Dapat disimpulkan dari spektra dari pigmen hadir pada slide kaca bahwa senyawa tersebut secara kimiawi stabil terhadap bahan dasar tinta hadir karena mempertahankan sifat optik.

Koefisien serapan molar pada puncak terkuat penyerapan Q -band dihitung dari spektrum ini menjadi 8,5 × 105 liter mol -1 cm -1. Dari konsentrasi larutan dapat ditentukan yang memungkinkan persentase tertentu dari cahaya insiden melewati ketebalan tertentu sampel dan menyerap sisanya dengan menggunakan hubungan berikut berasal dari hukum Beer : ρ = - ( 1/εL ) ln ( T)

dimana ρ adalah konsentrasi dalam mol liter -1 ( konsentrasi dalam mg / ml akan dilambangkan dengan huruf c ), ε adalah koefisien serap molar dalam liter mol -1 cm -1, L adalah ketebalan sampel, dan T adalah transmisi di single pass. Misalnya, jika ε = 8,5 × 105 liter mol -1 cm -1 , L = 3 m, dan T = 10 % maka c = 11,7 mg / ml. Konsentrasi 15 mg / ml digunakan dalam percobaan pencetakan.

2. Tabel 1 : Posisi Puncak Penyerapan tertinggi di Q -Band (nm) λ maks Pelarut (± .05 nm)

hexane 764
tetrachloroethylene772
toluene 774
trichloroethylene772
phenetol 774
chlorobenzene 774
cyclohexanol 774
pyridine 778
cyclohexanone 774
methylethyl ketone770
acetone 770
dimethyl formamide776
ethanol 768

Keterangan :

Pengaruh pelarut berbagai posisi dari band dekat -IR Q -band penyerapan elektronik silikon ( IV) 2,3- naphthalocyanine bis ( trihexyl - silyloxide ) diperiksa. Posisi puncak penyerapan terkuat dari Q -band dicatat sebagai dijelaskan di bawah . Prosedur yang digunakan untuk mengetahui pengaruh berbagai pelarut pada pigmen dijelaskan sebagai berikut . Cahaya dari lampu tungsten diarahkan pada sampel melalui helikopter. Cahaya yang ditransmisikan difokuskan seperti yang melewati monokromator dan terdeteksi oleh satu elemen Si- detektor. Detektor mengubah energi radiasi menjadi keluaran sinyal listrik. Output dari detektor kemudian dilewatkan melalui amplifier lock-in yang bersama-sama dengan helikopter, meningkatkan rasio signal- to noise dan menyediakan amplifikasi yang dibutuhkan. Sebuah kisi cekung hologram dengan 1200 alur / mm digunakan dalam monokromator , yang memberikan berbagai spektrum 300-850 nm. Kisi ini dirintis pada 450 nm urutan kedua . Keakuratan panjang gelombang 1 nm. Monokromator ini dioperasikan oleh motor stepper dikontrol melalui komputer. Si -detektor memiliki respon cukup datar di wilayah spektral bunga.

Sampel solusi dibuat seperti yang dijelaskan dalam Contoh I, dan ditempatkan di cuvettes kaca optik dengan panjang jalur 1 mm. Sebuah film tipis padat dibentuk dengan mekanisme pencetakan offset. Tinta diaplikasikan dengan sebuah printer offset untuk mencetak 1 " x 1 " spot persegi pada kertas glossy untuk mengimbangi evaluasi refleksi , dan pada transparansi fotokopi untuk evaluasi transmisinya. Percobaan refleksi dilakukan dengan menempatkan kertas pada output monokromator pada 45 ° dan mendeteksi cahaya yang dipantulkan .

Seperti disebutkan di atas , spektrum adalah khas dari pigmen dalam semua pelarut dievaluasi kecuali pergeseran secara keseluruhan dalam skala frekuensi antara pelarut. Posisi puncak penyerapan tertinggi dari band Q- dalam berbagai pelarut dievaluasi ditabulasikan dalam Tabel 1.

Ketergantungan pelarut dari pergeseran dalam pita absorpsi ( solvatochromism ) adalah disebabkan perubahan dalam distribusi elektronik, yaitu, momen dipol , dari keadaan dasar ke bersemangat. negara dari molekul menyerap . Untuk zat terlarut nonpolar (seperti pigmen sekarang) dalam pelarut nonpolar , gaya dispersi saja ( juga dikenal sebagai pasukan London ) yang aktif. Hal ini menyebabkan pergeseran merah kecil dari pita absorpsi dalam pelarut n indeks bias, sebanding dengan ( n2 -1) / ( 2n2 +1) , dalam jumlah gelombang. Dalam pelarut polar , bagaimanapun , di samping gaya-gaya dispersi , efek Stark pelarut memberikan kontribusi signifikan terhadap solvatochromism . Pergeseran bilangan gelombang diusulkan menjadi sebanding dengan ( ε -1) ( 2ε +1) / ε , dimana ε adalah cortstant dielektrik dari pelarut . Pergeseran ini diukur terhadap penyerapan fase uap yang tidak tersedia untuk pigmen ini. Posisi Q- band di fasa uap dan proporsionalitas konstan untuk pelarut nonpolar kemudian dihitung dari spektra eksperimental dalam heksana dan toluena. Konstanta proporsionalitas untuk efek Stark adalah 4252,0 , dan berasal dari spektrum dalam aseton . Hasil berikut diperoleh yang kemudian digunakan untuk menghitung pergeseran dalam pelarut lain sebagai ditabulasikan dalam Tabel 2.

3. Tabel 2 : Eksperimental dan spektral yang dihitung Pergeseran Frekuensi Puncak Q -Band Penyerapan ( Wavenumbers ) Δv Δv kalk . Δ kalk . Pelarut n ε (exp. ) Dispersi Stark

hexane 1.38 1.88 800 799 6.7
tetrachloroethylene
1.51 2.3 935.1 978.9 6.3
toluene 1.5 2.38 969 965 6.7
trichloroethylene
1.48 3.42 935.1 940.7 11.1
phenetol 1.51 4.22 968.6 978.9 14.4
chlorobenzene
1.53 5.62 968.6 1,003.5 20.1
cyclohexanol
1.47 9.0 968.6 927.5 33.8
pyridine 1.51 12.4 1,035 978.9 47.5
cyclohexanone
1.45 18.3 969 900.6 71.1
methylethyl ketone
1.38 18.5 902 799.7 71.9
acetone 1.36 20.7 902 768.7 80.7
dimethyl formamide
1.43 37.0 1,002 872.9 145.9
ethanol 1.36 24.6 867.7 768.7 96.3

Keterangan :

Posisi puncak penyerapan tertinggi dari Q -band dalam fase uap pada 720 nm (dengan proporsionalitas konstan sebesar 4.252,0 ) dihitung sebagai berikut:

Untuk pelarut nonpolar : Δv = 4252 ( n2 -1) / ( 2n2 +1 ) (1)

Untuk pelarut polar : Δv = 4252 ( n2 -1) / ( 2n2 +1) +2 ( ε -1) ( 2ε +1) / ε (2)

Pelarut memiliki dielektrik kecil konstan ( nonpolar ) menunjukkan efek Stark kecil atau dapat diabaikan , sedangkan pelarut polar memiliki efek yang cukup. Sebagaimana terlihat dari Tabel 2 , korelasi antara nilai-nilai pergeseran eksperimental dan dihitung yang baik, mengkonfirmasikan validitas teori yang digunakan untuk memprediksi perubahan dalam pelarut .

Pergeseran solvatochromic , dan posisi puncak penyerapan tertinggi transisi Q -band elektronik untuk silikon 2,3- naphthalocyanine bis ( trihexyl - silyloxide ) dalam pelarut berbagai menggambarkan bahwa pergeseran dalam pelarut nonpolar adalah karena gaya dispersi dan tergantung pada indeks bias pelarut. Dalam pelarut polar , selain efek dispersi , efek Stark ( yang tergantung pada konstanta dielektrik dari pelarut ) menyumbang shift.

Meskipun perwujudan tertentu dari penemuan ini telah dijelaskan secara rinci untuk tujuan ilustrasi, berbagai modifikasi dapat dibuat tanpa meninggalkan semangat dan lingkup penemuan ini. Pertimbangan desain dapat mengubah metode pembuatan tinta inframerah ini, atau jenis dan / atau rasio aditif pigmen untuk mengoptimalkan efisiensi aplikasi tertentu dan meminimalkan biaya yang terkait dengan produksi dan penggunaan tinta . Dengan demikian , penemuan ini tidak dibatasi kecuali oleh klaim terlampir