ГОЛОГРАФИЯ (от грвч. h6los — весь, полный и ...графил), нвучно-техническое направление, занимающееся изучением методов записи, воспроизведения и преобразования волновых полей и созданием на их основе голо-графических устройств. Методы Г. позволяют эвписывать, воспроизводить и преобразовывать волновые поля разл. физ. природы: напр., эл.-магн. (видимого, ИК, радио и др. диапазонов), акустич., электронные волновые поля, что лежит в основе выделения оптич., акустич. Г., радиоголографии и др.
Оптич. Г. осн. нв использовании интерференции света для получения объёмного изображения объекте путём эаписи и восстановления волнового поля, рассеянного этим объектом. Запись волнового поля объекта осуществляется регистрацией интерференц. картины, к-рая образована волной, отражённой объектом при освещении его источником света (т. н. предметной волной), и когерентной с ней волной (т. н. опорной волной; рис. 1, а). Вос-ствновлеиие волнового поля объекта осуществляется дифракцией опорной волны нв интерференц. картине, зарегистрированной светочувствит. материвлом (рис. 1, б) (см. Оптические запоминающие среды).
Основы Г. заложены в 1946 Д. Габором (Великобритания); им же получены первые голограммы простейших объектов (напр., точечных). В 1962—63 амер. физики Э. Лейт и Ю. Упатниекс, применив в квчестве источника света лвзер, разработвли голография, схему с нвклоиным опорным пучком, а сов. физик Ю. Н. Демисюк получил объёмную (трёхслойную) голограмму (запись в трёхмерной среде). К 1965—66 созданы теоретич. и эксперим. основы Г. В последующие годы развитие Г. идёт гл. обр. по пути совершенствования её применений.
Голографич. метод получения объёмного изобрвжения объекте позволяет регистрировать ив светочувствит. материале не только интенсивность (как при фотографировании), но и фвэу световой волны. В результате взаимодействия опорной и предметной воли образуется система стоячих волн, максимумы и минимумы к-рых соответствуют зонам, в к-рых интерферирующие волны находятся соответственно в фазе и противофазе. Для точечного опорного источника О? и точечного объекта Oi поверхности максимумов и минимумов представляют собой систему гиперболоидов вращения, если опорный источник расположен на конечном расстоянии от объекта (рис. 2, в) или систему параболоидов вращения, если источник знвчительно удвлён от объекта («в бесконечность») (рис. 2, б). Светочувствит. материал, помещённый в любое место этого пространства, регистрирует распределение интерференц. поля плоскости регистрации. Получаемая после обработки светочувствит. материала голограмма представляет собой множество чередующихся тёмных и светлых полос, образующих пе-риодич. структуры (дифракц. решётки; рис. 3). Швг такой периодич. структуры (период дифракц. решётки) d свяэвн с длиной световой волны к и углом 26 между опорным и предметным лучвми соотношением d=X/2sin6. В зависимости от взаимного расположения объекта, источника света и регистрирующего светочувствит. материале рвзли-чают осн. схемы получения голограмм. В схеме Габорв опорный источник и объект расположены на оси голограммы, угол 2В близок к нулю и прострвнств. частоте периодич. структуры v (величина, обратная её периоду) минимальна. Полученная по этой схеме гологрвмма наз. также однолучевой, т. к. используется один пучок света, часть к-рого рассеивается объектом и образует предметную волиу, а др. часть — опорную волну. В схеме Лейте и Упатниекса когерентный наклонный опорный пучок света формируется отдельно (двуялучеввя голограмме). Для двухлучевых гологрвмм требуются светочувствит. мвтериалы с более высоким пространств, разрешением, чем для однолучевых. Если опорный и предметный пучки падают на светочувствит. слой с разных сторон (2В-180 ), то v мвксимальна и близка к 2/Х, а плоскости интерференц. максимумов располагаются вдоль поверхности материала в его толще. Эта схема была впервые предложена Денисюком. Поскольку при освещении такой голограммы, иапр. опорным пучком, восстановленная предметная волна рвспрострвияется навстречу освещающему пучку, твкие голограммы иногда наз. отражатель-нымн. Если толщине светочувствит. слоя 6 много больше расстояния между соседними плоскостями интерференц. максимумов d, то голограммы получаются объёмными. Если же звпись интерференц. картины происходит на поверхности слоя или 6^d, то — плоскими. Критерием перехода от двухмерных голограмм к трёхмерным является условие 6^t1,6d /к.
Для получения высококечеств. голограмм используются светочувствит. мвтериалы с достаточно высокой разрешающей способностью v. Наиболее рве прост рвнёииыми для Г. светочуяствит. материалами являются галогенсеребря-иые материалы, а также термопластики, яалькогеиидные фотохромные стёк л в, дизлектрич. и ПП кристаллы (до пуск вют миогократиое повторение цикле запись—- стирвиие), мвги. плёнки, жидкие кристаллы, фотополимеры и др.
Методы Г. позволяют получать объёмные изображения предметов (в т. ч. и цветные изображения), что используется в демонстрац. целях, при создании объёмных изо-брвжеиий произведений искусства, голографич. портретов (изобразительная Г.). Трёхмерные св-ва голографич. изобрвжений используются для исследования движущихся ч-ц (нвпр., квпель дождя или тумана), треков ядерных ч-ц и др. Объёмность изображения делает перспективным создание голографич. кино и телевидения. Широкое применение получили методы голографич. интерферометрии для изучения неоднородностей мвтеривлов (внутр. трещины, пустоты и др.), в т. ч. для исследования механич. деформаций. Методы Г. твкже используются для хранения и обработки информации. Информация об объекте, записанная в виде читерфереиц. структуры, однородно распределена на большой площвди, что обусловливвет высокую надёжность записи.
Методы Г. успешно используются для виэуализвции вкустич. полей (акустич. голография) и >л.-мвгн. полей в радиодиапазоне (радиоголография).
ГЕНЕРАТОР ИЗОБРАЖЕНИЙ, установка, предназначенная для получения увеличенного (в 5—10 раз) изображения топологии ИС на промежуточных фотооригиналах или непосредственно на полупроводниковых пластинах. В зависимости от принципа действия и конструкции различают Г. и. оптические и электронно-лучевые.
В оптич. Г. и. наиболее широко используется метод одиночного микрофотонабора, когда изображение создаваемого на стеклянной фотопластине промежуточного фотооригинала формируется последовательным проецированием и экспонированием наборных элементов (световых прямоугольников), размеры и взаимное расположение к-рых можно менять таким образом, чтобы в совокупности они образовывали нужный рисунок. Экспонирование наборных элементов осуществляется в оптико-механич. устр-ве , к-рое содержит источник света, конденсор, наборную диафрагму с двумя парами взаимно перпендикулярных подвижных заслонок (шторок), проекционный объектив и ко-ординв!ный стол. Наборным элементом является щель между шторками диафрагмы. Меняя автоматически размеры щели н поворачивая диафрагму вокруг оптич. оси объектива при соответствующем перемещении координатного стола, можно последовательным экспонированием световых прямоугольников набрать (как мозаику) практически любой требуемый рисунок. Помимо оптнко-механиц. устр-ва в состав Г. и. входит устр-во программного управления, обеспечивающее работу Г. и. в автоматич. режиме.
ГРУППИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ, преобр. эование электронного потока, модулированного по скорости ВЧ эл.-магн. полями, в модулированный по плотности поток с периодически следующими уплотнениями электронов (сгустками электронов). Используется в СВЧ приборах для обеспечения эффективного взаимодействия эл-нов с эл.-магн. полями при преобразовании кинетич. энергии электронного потока в энергию эл.-магн. поля или при обратном преобразовании в ускорителях заряженных ч-ц. Наилучшее преобразование реализуется при таком Г. э., когда плотные сгустки зл-нов с достаточно малым разбросом скоростей фазируются в оптим. тормозящем (в случае преобразования энергии потока в энергию поля) или ускоряющем (для противоположного процесса) ВЧ поле (см. Синхронизм электронов и воли).
Различают Г. э. двух типов* силовое и инерционное. При силовом Г. э. образование сгустков зл-нов происходит непосредственно под действием эл.-магн. поля одновременно с модуляцией электронного потока по скорости и энергообменом эл-нов с этим полем. Г. э. такого типв характерно для ламп бегущей волны, ламп обратной волны, магнетронов и др. СВЧ ЭВП. Инерционное Г. э. происходит в области пространства, наз. участком дрейфа, в к-рой отсутствует ВЧ поле и к-рая отделена от области, где происходят скоростная модуляция и энергообмен. Твкое Г. з. имеет место, напр., в клистронах. Возможно сочетание Г. з. обоих типов (в клистронах с распределённым взаимодействием, мазерах на циклотронном резонансе и др.).
Качество Г. э., определяющее эффективность взаимодействия электронного потока с ВЧ полем, связано с характеристиками формируемых сгустков эл-нов: кол-вом эл-нов в сгустке, плотностью сгустка, распределением скоростей. Количеств, показателями качества Г. з. являются, в частности, амплитуды «гармоник тока», равные коэффициентам разложения плотности конвекционного тока в ряд Фурье, нормированным к пост, составляющей. Образование плотного сгусткв эл-иов — нелинейный процесс, что проявляется в больших (порядка 1) значениях второй и более высоких гармоник тока (при идеальном Г. э. нормированные амплитуды всех гармоник равны 2). Поэтому Г. э. используется также для нелинейного преобразования сигнала, напр., в умножителях и преобразователях частоты.
Г. э. в фазовом пространстве — образование групп эл-нов, близких по к.-л. характеристикам движения. К такому Г. э. относятся, напр., синхронизация эл-нов во виеш. полях, к-рая имеет место в мазерах на циклотроииом резонансе и лазерах на свободных электронах.
ГРАФОПОСТРОИТЕЛЬ (от греч. grapho — пишу, рисую), устройство для автоматич. вычерчивания с большой точностью схем, рисунков, чертежей, карт и др. графич. информации иа обычной бумаге, кальке, фотопленке или к.-л. др. носителе записи. Применяется как устр-во вывода данных из ЭВМ, в ввтоматизир. системах проектирования (в частности, электронных приборов и устр-в, радиоэлектронной вппаратуры и т. п.), в информационно-измерительных системах, в метрологии и картографии и т. д.
Осн. элементы Г.: планшет илн барабан с листовым или рулонным носителем записи, пишущий узел с инструментом для вычерчивания (карандаш, шариковая ручка, тепловая головка, светооптич. система и др.), устр-во управления и блок питания.
Поступающая из ЭВМ или считываемая с промежуточных носителей данных (магн. и видеодисков, магн. лент, перфокарт) информация, подлежащая графич. отображению, вводится в устр-во управления Г., где она преобразуется в сигналы, управляющие перемещением пишущей головки и подачей (включением) вычерчивающего инструмента. Графич. информация может отображаться непрерывными линиями, штрихами, точками, символами (крестинами, кружками и т. п.) в одно- или многоцветном исполнении. Точность воспроизведения линий на бумаге достигает -t(0,01—0,5) мм, скорость вычерчивания 0,2— 5 м/с, разрешающая способность 5—20 лин./мм, размеры поля изображения могут достигать 2,5x2,5 м.
ГРАНАТОВАЯ ЭПИТАКСИАЛЬНАЯ СТРУКТУРА.
эпитаксиальная структура, состоящая из немагнитной моно-крист. подложки и одной или неск. тонких магн. плёнок со структурой гранат*. Г. э. с. применяются в ИС как носители информации в устр-вах памяти и логич. устр-ввх, в приборах СВЧ техники, в разл. магнитооптич. устр-ввх. В качестве подложек для Г. э. с используются пластины монокристаллов Gd—Ga, Sm — Ga, Nd—Ga и др. гранатов. Хим. состав материала подложки выбирается в зависимости от хим. состава осаждаемой плёнки (параметры их крист. решёток должны максимально совпадать). Магн. плёнки нарвщиваются ив подложки разл. методами эпитвксии: газотранспортным, гидротермальным или жидко-фвзным, последний наиболее эффективен. С его помощью получают Г. э. с. разл. хим. составов с толщиной маги, слоев от единиц до сотен мкм и плотностью дефектов, близкой к нулевой. Хим. состав выращиваемых ферро-гранвтовых плёнок определяется требуемыми пвраметрами Г. >. с. Для устр-в памяти на ЦМД используют Г- э. с. [напр., (YSmCa)j(FeGe)50jJ, обладающие высокой подвижностью доменной стенки, малой коэрцитивной силой, большим полем одноосной кристаллогрефич. анизотропии, превышающей собственную намагниченность нвсыщения в 2—4 реза; Г. э. с, используемые в магнитооптике (напр., феррогранатовые висмутсодержащие плёнки), имеют высокий коэф. фарадеевского вращения, мвлый коэф. поглощения и высокую магнитооптич. добротность; Г. э. с. для СВЧ техники (напр.. плёнки на основе феррогранате YiFe О >) обладают весьмв высоким уд. электрич. сопротивлением, узкой шириной линий ферромагн. резонанса и большой намагниченностью насыщения.
ГОЛОГРАФИЧЕСКОЕ КИНО, вид цветного стерео-скопич. кинематографа, в к-ром съёмка движущихся объектов на светочу ветви т. материал и воспроизведение их изображений осуществляется методом и средствами голографии Впервые голографич киносъёмка и кинопроекция выполнены в 1976 во Всесоюзном н.-и. кинофотоинституте (НИКФИ). Участникам междуивр. конгрессе Союза техн. кинематографич. ассоциаций был показан короткий (продолжительностью ок.2 мии) голографич. фильм; 4 зрителя могли одновременно видеть трёхмерное изображение человека на голографич. экране размером 0,6Х 0,8 м.
При съёмке гологрвфич. фильма в помещении (в условиях искусств, освещения) для создания предметной (объектной) и опорной волн используют 3 лазера (рис. 1), испускающие импульсы светв продолжительностью от нес к. десятков до неск сотеи ис в синей, зелёной и красной областях спектра видимого излучения с частотой повторения
импульсов ок. 25 с- . Энергия лазерного излучения в импульсе составляет ок. I Дж, дл. когерентности светв -^10— 20 м. Для регистрвции цветного изображения используется киноплёнке со светочувствит. слоем достаточно большой толщины (ок. 0,01 мм), обеспечивающвя получение ярких изображений с правильной передачей цвета- Киносъёмочный объектив даёт уменьшенное изображение объекта на киноплёнке, к-рая при съёмке перемещается кадр за кадром. При наложении предметной и опорной волн друг на друга на светочувствит. слое киноплёнки возникает иитерференц. картинв. После проявления и отбеливвиия киноплёнки нв каждом её кадре получается голограмма в виде множества тончайших прозрачных полосок, обладающих разл. значениями показателя преломления. Киносъёмка вне помещений производится при обычном (некогерентном) свете растровым методом; полученные твким обрвзом многоракурсные растровые изображения переводятся в голографич. изображения путём последующего голографич. печатания в лазерном свете.
При показе голографич. фильма голограмму освещают источником синего, зелёного или крвеного светв (нвпр., ртутно-квдмиевой лампой или лазером), создающим копию опорной волны. В результате дифракции света на иитерференц. структуре голограммы в дифрвкц. пучке восстанавливается копия предметной волны, образующей трёхмерное изображение объекта твких же размеров, как иа киноплёнке при съёмке. С помощью проекционного объектива изображение увеличивается до больших размеров, соответствующих объекту съемки. Увеличенное трёхмерное изображение отражается в гологрвфич. экране и размножается этим экраном на большое число трёхмерных изображений (9', 9", . . .), каждое из к-рых наблюдается только из своей зрительной зоны (10', 10", .. .).
Г. к. ещё не получило практич. применения (1990); оно перспективно для* использования в театрализованных представлениях, учебном процессе, для исследования быстро-протеквющих физ. процессов, неразрушающего контроля прочности вибрирующих детвлей и др.
ГОЛОГРАФИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА, устройства, действие к-рых основано на гологрвфич. методах записи и восстановления волнового поля предмете (см. Голография). Различают: гологрефич. интерферометры, голографич. микроскопы, голографич. запоминающие устр-ва, голографич. корреляторы, голографич. оптические элементы, устр-ва го л ©графического кино и телевидения и др.
Топографический интерферометр, интерферометр, в к-ром светоделитель эаменёи голограммой, что позволяет записывать сравниваемые волновые фронты предмета. Голографич. интерферометр предназначен для регистрации изменений, происходящих с предметом (напр., деформаций, изменений показателя преломления и др.). Голографич. интерферометр позволяет: регистрировать прозрачные и отрвжающие объекты сложной формы; исследовать интерференц. волны, рассеянные объектом в разных направлениях в пределах угла, охватываемого голограммой; получать интерференц. картины волн разл. длины.
Голографические запоминающие устройства предназначены для хранения информации, ввод и вывод к-рой осуществляется голографич. методами (см. Оптические запоминающие устройства).
Топографический микроскоп предназначен для записи информации о динамич. объектах при использовании лазера с повторяющимся импульсным излучением (обеспечивает регистрацию серии последовательных во времени голограмм). Различают безлинзовый и комбинир. голографич. микроскопы. В безлинзовом голографич. микроскопе увеличение достигается использованием при записи и восствновлении волн с разными значениями длин волн и кривизны волнового фронте. В комбинир. голографич. микроскопе для формирования изображения с высоким разрешением (порядка 2000 лин мм) и большого объёма применяют также обычный микроскоп.
Голографический коррелятор используется в оптич. системах распознавания образов для сравнения входной и эталонной ф-цнй или двух входных ф-ций. Различают голографич. корреляторы с частотной плоскостью, с регулировкой по масштабу, с одновременным преобразованием, с плоскостью изображения (напр., акустооптич. корреляторы), многоквнальиые одномерные корреляторы и др. Наибольшее распространение получил голографич. коррелятор с частотной плоскостью .
Голографические оптические элементы являются голограммами, осуществляющими разл. преобразования волновых полей: фокусирующие (голограммные линзы), дифрагирующие (голограммные дифракционные решётки), отрвжающие (голограммные зерквлв), фильтрующие (голограммные фильтры), поляризующие (голограммные поляризвторы) и т. д. Применяются в случаях, когда необходимые харвктеристики оптич. элементов трудно или невозможно получить с помощью обычных линз, зеркал и др.
ГОЛОГРАММА (от греч. holos — весь, полный и gramma — черта, буква, написание), зарегистрироввннвя свето-чувствит. материалом (или иной регистрирующей средой) ннтерференц. картина волнового поля, полученнвя методами гологрефии; содержит информацию об объёмном изображении объекта и позволяет при восстановлении получать это изображение. Регистрация ииформвции на Г. осуществляется изменением либо оптич. плотности среды (ам-плитудивя Г.), либо показателя преломления или т. н. оптич. толщины среды (фазовая Г.), либо обеих характеристик среды (амплитудно-фазовая Г.). Г., зарегистрированная в тонком слое носителя в виде системы интерференц. полос, наз. двумерной; Г., эарегистрироваииая в виде системы интерференц. поверхностей, — трехмерной. Восствновле-ние изображения объекта может осуществляться либо в проходящем свете (пропускающая Г.), либо в отрвжённом свете (отражательная Г.).
ГЛУБОКАЯ ОЧИСТКА МАТЕРИАЛОВ, технологический процесс удаления нежелвтельных примесей из материала или отделения материала от примесей. Совр. электроника предъявляет особенно высокие требования к чистоте применяемых материалов, т. к. именно от чистоты исходных в-в во многом зависит качество и надёжность рвботы электронных приборов. Эти требования относятся ие только к материалам, идущим на изготовление собственно электронных приборов, но и к вспомогат. материалам, широко используемым я технологии электронного приборостроения: кислотам, щелочам, солям, оргаиич. и металло-органич. соединениям, газам и др. В электронном приборостроении потребляется более 2000 видов материалов, в т. ч. ок. 500 особо чистых, не считая реактивов для хим. анализов. Многочисл. исследования показали, что истинные электрофиэ. св-ва материалов начинают проявляться при суммарном содержании в них примесей не более 10~~ —10 %. Начиная с этого уровня и ниже примеси наз. микропримесями. Отд. виды примесей оказывают иа св-ва материалов значительно более сильное влияние, чем все остальные. Такие примеси получили нвэв. лимитируемых, а требования к чистоте в-ва по этим примесям более жёсткие, чем к общей чистоте материвла. В-во (материал) наз. высокочистым, если суммарное содержание примесей в иём ие превышает 10~~4%, а содержание лимитируемых примесей находится на уровне ниже10 -6 %
До настоящего времени не существует единой классификации веществ по степени чистоты, что обусловлено специфич. и постоянно изменяющимися требованиями к иим. В зависимости от назначения (использования) в электронной технике особо чистые вещества можно подразделить на основные, вспомогат. (исходные) и материалы общего технологии, назначения.
К основным материалам относятся монокристаллич. кремний, германий, ПП соединения и др., являющиеся базой для изготовления ИС и ПП приборов. Всломогвт. (исходные) вещества включают особо чистые галогениды, гидриды и газовые смеси на их основе, металлоорганич. соединения, нек-рые элементы (Caf As, S, Se, Те и др.). Эти вещества используются для выращивания и легирования ПП и эпи-таксиальных структур. В процессе изготовления ПП приборов и ИС кристаллы ПП подвергаются резке, шлифованию, полированию, травлению, фотолитографии и др. операциям, в к-рых широко используются материалы общего технологич. назначения — химич. реактивы, органич. растворители, инертные газы, вода и др.
Широкая номенклатура применяемых в электронной технике материалов (веществ) обусловила и разнообразие используемых методов их очистки, к-рые по природе лежащего в их основе явления или эффекта можно рвзделить на хим. и физико-хим.
К хим. методвм, используемым нвиболее чвсто при глубокой очистке практически всех мвтериалов (в-в), относятся окисли те льно-восстановит. реакции, осаждеиие и со-осаж дение, хим. транспортные реакции, основанные на различии в константе равновесия или константе скорости реакции осн. в-ва и примеси с третьим компонентом.
К фиэико-хим. методам Г. о. м. относятся дистилляция, проствя перегонка, ректификация, сублимация, кристаллизация, магн. сепарация, экстракция и др. Для Г. о- м. применяют также адсорбционные (в т. ч. хромвтографи-ческие), ионообменные, электрохим., диффуз. и термо-днффуз. процессы разделения в-в. Все эти методы осн. на различии составов, св-в или концентраций оси. в-ва и примесей.
Практика показывает, что Г. о. м., как правило, невозможна при использовании только одного из указанных методов; обычно хорошие результаты получаются -ишь при применении комбинации различных методов, последовательность реализации к-рых строго определена.
Получение материалов и их очистка должны осуществляться в условиях, максимально исключающих загрязнение материале примесями из окружающей среды или в результате контакта с материалом технологич. аппаратуры- Для этого в процессе очистки используют разл. технологич. приёмы, сводящие к минимуму возможность такого загрязнения: Г. о. м. проводится в вакууме или в атмосфере, нейтрвльиой по отношению к очищаемому материалу; технологич. аппарвтуру изготовпяют из материалов.
практически не взаимодействующих с очищаемым в-вом. Кврдииальиым, ио не всегда возможным решением вопроса о загрязняющем действии аппаратуры является проведение глубокой очистки вообще без контакта очищаемого материала со стенками аппаратуры. Для Г. о. м. от взвешенных частиц микронных и субмикронных размеров используют, как прввило, ректификацию или комбинацию методов дистилляции и термодиффузии — термодистилляцию.
ГИРОКОН (от гиро... и лвт. continuus—непрерывный), усилительный электровакуумный ВЧ прибор с круговой разверткой релятивистского электронного пучка и последующим торможением электронов синхронно бегущим с ними ВЧ эл.-магн. полем, воэбуждвемым в резонаторе самим пучком. По принципу действия Г. является разновидностью клистроне с поперечным отклонением пучка- Эл-ны, пролетая через входной резонатор развёртки (рис.), под действием входной зл.-мегн. волны приобретают небольшое радиальное отклонение от оси пучка в азимутальном направлении, вращающемся с пост, угловой скоростью. С помощью магнито- или злектростатич. отклоняющей системы эл-ны увеличивают (в рвдиальных Г.) нли, наоборот, полиостью теряют (в аксиальных Г.) радиальную составляющую скорости. В выходном кольцевом резонаторе эл-ны возбуждают бегущую синхронно с ними незамедлениую эл.-магн. волну, к-рая усиливается за счёт торможения эл-нов. Г. — один нз наиболее мощных источников эл.-магн. колебаний метрового и дециметрового диапазонов, способный работать как в импульсном, так и в непрерывном режимах. Мощность Г. (в непрерывном режиме) может достигать неск. сотвн кВт, кпд — св. 90%. Предназначается в качестве питвющих устр-в для ускорителей и накопителей заряженных ч-ц.