Диссертация (Методы и оптико-электронные приборы для контроля качества защитных голограмм)

2СОДЕРЖАНИЕСтр.Список сокращений и обозначений…………………………………………..6Введение………………………………………………………………………..7Глава 1. Обзор методов контроля качества защитных голограмм ипостановка задачи исследований…………………………………………….131.1. Особенности защитных голограмм как носителей оптическихизображений…………………………………………………………...131.2. Особенности технологии изготовления защитных голограмм……..151.3. Задачи контроля при изготовлении защитных голограмм…………171.4. Обзор методов и аппаратуры контроля качества защитныхголограмм………………………………………………………………1.4.1.

Классификацияметодовконтролякачества19защитныхголограмм………………………………………………………..191.4.2. Методы контроля защитных голограмм на основе прямыхизмерений параметров микрорельефа…………………………201.4.3. Методы контроля защитных голограмм на основе анализапараметров распределения интенсивности дифракционногополя………………………………………………………………211.4.4. Объективные и субъективные методы контроля защитныхголограмм…………………………………………………………231.5. Обзор аппаратуры для контроля защитных голограмм на основепрямых измерений параметров микрорельефа………………………1.5.1.

Контрольмикрорельефадифракционныхрешётокатомно-силовыми микроскопами………………………………1.5.2. Контрольмикрорельефадифракционных2424решётокконфокальными микроскопами………………………………...261.6. Обзор аппаратуры для контроля защитных голограмм на основекосвенных измерений параметров микрорельефа……………………283Стр.1.7. Постановка задачи исследований диссертационной работы………...331.7.1. Обоснование актуальности темы диссертации………………...331.7.2. Цель и задачи диссертационной работы………………………..34Глава 2. Методика контроля качества защитных голограмм………………352.1.

Постановказадачиисследованийприразработке методикиконтроля качества защитных голограмм ……………………………..2.2. Исследованиевлиянияпараметровмикрорельефанараспределение интенсивности в дифракционной картине…………..2.2.1. Математическоеописаниедифракциина3540отражающейфазовой дифракционной решётке………………………………402.2.2. Анализ зависимости распределения интенсивности в главныхмаксимумахдифракционнойкартиныотпараметровмикрорельефа…………………………………………………….2.3.

Исследованиевлиянияслучайныхискажений43микрорельефадифракционных решёток на распределение интенсивности вдифракционной картине………………………………………………..2.3.1. Математическоеописаниеявлениядифракции48наотражающей фазовой дифракционной решётке с учётомслучайных искажений микрорельефа…………………………..492.3.2. Оценка влияния случайных искажений микрорельефа нараспределение интенсивности в дифракционной картине……582.4. Методика контроля формы и параметров микрорельефа наоснове прямых измерений……………………………………………...622.4.1. Методика определения параметров микрорельефа на основерезультатов прямых измерений…………………………………622.4.2.

Оценка параметров реальных микрорельефов защитныхголограмм………………………………………………………...2.4.3. Оценкаизмененияпараметровмикрорельефарабочих774Стр.матриц в процессе выпуска тиражей защитных голограмм…..2.5. Методконтроля качества защитныхголограмм на основекосвенных измерений…………………………………………………..2.5.1. Оценкапараметров81дифракционныхрешёток88ссинусоидальным рельефом на основе косвенных измерений...882.5.2. Анализ дифракционного распределения на фазовых решёткахс синусоидальным профилем на основе векторной теории…...932.5.3.

Оценка глубины микрорельефа дифракционных решёток снесинусоидальным микрорельефом на основе косвенныхизмерений………………………………………………………...962.5.4. Анализ влияния случайных искажений микрорельефа наоценкуглубинымикрорельефанаосновекосвенныхизмерений………………………………………………………...1012.6. Основные положения методики объективного контроля качествазащитных голограмм…………………………………………………...116Выводы по главе 2…………………………………………………………….. 118Глава 3. Методика проектирования оптико-электронных приборовконтролякачествазащитныхголограммиэкспериментальноеподтверждение основных положений диссертации………………………...3.1. Функциональныесхемыоптико-электронныхприборов122дляконтроля качества защитных голограмм……………………………...1223.1.1. Функциональная схема оптико-электронного прибора дляобнаружения локальных дефектов защитных голограмм……..

1223.1.2. Функциональная схема оптико-электронного прибора дляконтроля качества защитных голограмм на основе косвенныхизмерений………………………………………………………...3.2. Методика проектирования оптико-электронных приборов дляконтроля качества ЗГ и мастер-матриц ЗГ на основе косвенных1255Стр.измерений………………………………………………………………1293.2.1. Постановка задачи проектирования оптико-электронныхприборов контроля качества ЗГ и мастер-матриц ЗГ наоснове косвенных измерений…………………………………...1293.2.2. Определение конструктивных параметров составных частейОЭП……………………………………………………………...1313.3. Экспериментальные исследования…………………………………...1383.3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований……………1383.3.2.

Методика экспериментальных исследований………………...1393.3.3. Описание макетного образца оптико-электронного прибораконтроля качества защитных голограмм……………………...1393.4. Результаты экспериментальных исследований……………………...1443.4.1. Экспериментальная проверка адекватности математическогоописания явления дифракции с учётом случайных искажениймикрорельефа…………………………………………………….3.4.2. Оценкапогрешностимакетногообразца144ОЭП,предназначенного для контроля качества ЗГ на основекосвенных измерений……………………………………………151Выводы по главе 3…………………………………………………………….. 155Общие выводы и заключение………………………………………………… 156Список литературы……………………………………………………………1586СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙЗГ – защитная голограммаДР – дифракционная решёткаАСМ – атомно-силовой микроскопКФМ – конфокальный микроскопЛСКМ – лазерный сканирующий конфокальный микроскопУФ – ультрафиолетовыйИК – инфракрасный3D – трёхмерныйСКО – среднеквадратическое отклонениеТВ – телевизионныйФПО – фурье-преобразующийОЭП – оптико-электронный приборПЗС – прибор с зарядовой связьюЛПЗС – линейка приборов с зарядовой связью7ВВЕДЕНИЕАктуальность работы.

В настоящее время для защиты продукции идокументов от подделки во всем мире широко используются защитныеголограммы (ЗГ), представляющие собой рельефно-фазовые голограммы,выполненные на тонкопленочном полимерном носителе. ЗГ формируют приестественном или искусственном освещении голографические изображения сособыми оптическими эффектами объёмности, движения, изменения цвета идр.

Технология производства ЗГ очень сложна и требует использованияспециального дорогостоящего оборудования. Но наличие этого оборудованияне гарантирует отсутствия брака. Из-за сложности и несовершенствасовременногоуровнятехнологииизготовленияреальныепараметрымикрорельефа ЗГ в той или иной степени отличаются от расчётных значений.В процессе тиражирования профиль микрорельефа дифракционных решёток(ДР)защитныхголограмм,являющихсяэлементами,формирующимиголографическое изображение, подвергается искажениям, носящим случайныйхарактер, и отличается от идеального профиля ДР, который рассчитывается наэтапе разработки мастер-матриц ЗГ.

Это приводит к снижению качестваизображений, формируемых голограммами, и, как следствие, к снижениюзащитных свойств ЗГ. Тиражи защитных голограмм достигают сотен тысяч имиллионов штук, поэтому контроль качества изготавливаемых ЗГ являетсяважной технико-экономической задачей.На отечественных предприятиях контроль качества ЗГ осуществляетсяна основе экспертных оценок. Результаты такого контроля являютсясубъективными и не могут считаться достоверными. В настоящее время неопределены критерии, позволяющие оценить качество изготавливаемых ЗГ.Для осуществления объективного контроля необходимо ввести критерий,позволяющий оценивать качество путём сравнения значений геометрическихпараметров профиля дифракционных решёток контролируемой и эталонной8защитныхголограмм.Такимипараметрамиявляютсяглубинаипространственный период профиля ДР.Значительный вклад в исследование и разработку методов контроля ЗГвнесли русские учёные, в том числе Бессмельцев В.П., Одиноков С.Б.,Полещук А.Г., Сойфер В.А.

Среди зарубежных учёных следует отметитьБеляцкого М.А, Yeh S.I., Renesse R.I., Yamasaki M., Vu T.V.Из обзора литературных источников следует, что существуютобъективные и субъективные методы контроля ЗГ, основанные на прямых икосвенных измерениях параметров профиля дифракционных решёток ЗГ.Известные методы и аппаратура в основном предназначены для контроляподлинности, но не качества изготавливаемых защитных голограмм.