Современные голографические методы регистрации и восстановления трехмерной структуры объектов в сочетании с компьютерной обработкой позволяют изучать внутреннюю структуру объектов в широком диапазоне длин волн зондирующего излучения, включая рентгеновский диапазон, позволяя, например, синтезировать трехмерные изображения атомов в приповерхностной области или внутренней структуры образцов при ограничениях на угол просвечивания за счет регистрации как амплитудной так и фазовой информации, переносимой излучением, в отличие от вычислительной томографии, где регистрируется только амплитудная информация. Для практической реализации метода построения трехмерного изображения в полях коротковолнового излучения при ограничениях на угол просвечивания будет решаться задача разработки принципов создания коротковолнового источника излучения с параметрами обеспечивающими запись голограмм, задача вычислительной обработки зарегистрированной голограммы и задача отображения трехмерной структуры объекта с использованием синтезированных по исходным данным голограмм, записываемых на жидкокристаллических или фототермопластических носителях, позволяющих затем восстанавливать трехмерные изображения.

Голографические принципы получения трехмерного изображения на основе достижений в области рентгеновской голографии с атомным разрешением, принципов получения трехмерного изображения при передаче сигнала по каналу с ограниченной полосой пропускания и принципов синтеза трехмерного изображения по голограмме, синтезированной вычислительными методами с использованием управляемых пространственных модуляторов света обладают преимуществом многоканальности голографического способа записи. Коррелированность каналов при этом обеспечит принципиально высокую точность воспроизведения объемного изображения. В настоящее время такой подход трудно реализовать из-за отсутствия подходящих для практического использования когерентных источников рентгеновского излучения. В работе будет исследован новый метод обеспечения когерентности путем применения специальных масок, разделяющих излучение источника на “n” источников, создающих соответственно “n” каналов записи голограмм. Подобная процедура позволит сформировать “n” некогерентно складывающихся голограмм. Регистрация будет осуществляться с помощью рентгеночувствительного приемника. Регистрируемый сигнал после обработки позволит вычислить синтезированную голограмму. Объемное изображение с синтезированной голограммы может быть отображено на экране монитора или воспроизведено в пространстве с использованием управляемого пространственного модулятора света на основе высокоразрешающих структур типа фотопроводник - жидкий кристалл или фототермопластик.

1. Теоретическое и экспериментальное исследование возможности создания рентгеновского источника с параметрами, необходимыми для осуществления регистрации голограмм.

2. Изучение возможности использования существующих рентгеночувствительных устройств для записи голограмм и определение требований к таким устройствам для практической реализации метода.

3. Исследование возможности регистрации голограмм объектов при использовании матричного источника излучения и разработку схем регистрации и восстановления голограмм.

4. Разработка устройств регистрации голограмм в рентгеновском диапазоне.

5. Теоретическое рассмотрение вопроса записи и воспроизведения голограмм электронными волнами и нового подхода к интерпретации картин Кикучи, наблюдаемых при регистрации полных пространственных распределений электронов средних энергий, отраженных от тонкого приповерхностного слоя кристалла, как голограммы трехмерной структуры кристалла.

6. Разработка оптимальных алгоритмов компьютерной обработки регистрируемых интерференционных полей голограммы.

7. Поиск и разработка пространственного модулятора света для записи рассчитанной на компьютере голограммы с последующим восстановлением трехмерного изображения в видимой области спектра.

8. Разработка и изготовление лабораторного макета системы построения трехмерного изображения в полях рентгеновского излучения. Модельные эксперименты будут проводиться в видимой области спектра и для случая электронных волн.

По предлагаемому проекту существует научный и практический задел: - рассмотрены оригинальные принципы, оптические схемы и проведены экспериментальные исследования по использованию некогерентных источников излучения для регистрации голограмм в оптическом диапазоне; - подготовлен обзор по голографическим запоминающим устройствам, - проведены исследования точности и эффективности методов голографической интерферометрии для измерения оптических характеристик прозрачных объектов; - подобран печатный материал по вопросам возможности записи и считывания информации с использованием методов сканирующей туннельной микроскопии, - освоены созданные оригинальные алгоритмы цифровой обработки изображений интерференционных полей.

Результаты работы позволят приблизиться к решению проблемы извлечения полной информации об объектах в полях коротковолнового излучения при ограничениях на угол просвечивания. Проект позволит провести исследование возможности использования голографических принципов в системе со сверхплотной информационной емкостью при считывании коротковолновым излучением.