{"id":438,"date":"2016-06-20T13:23:04","date_gmt":"2016-06-20T13:23:04","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fizyka.umk.pl\/~erihs\/?page_id=438"},"modified":"2026-01-22T15:06:08","modified_gmt":"2026-01-22T15:06:08","slug":"interferometria-plamkowa","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.e-rihs.pl\/index.php\/interferometria-plamkowa\/","title":{"rendered":"Interferometria plamkowa"},"content":{"rendered":"

Dysponent<\/strong>: Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni im. Jerzego Habera PAN<\/p>\n

Kontakt:<\/strong>\u00a0prof. dr hab. \u0141ukasz Bratasz\"koperta\"<\/a><\/p>\n

Opis metody<\/h2>\n

Interferometria plamkowa wyznacza rozk\u0142ad odkszta\u0142ce\u0144 na badanej powierzchni na podstawie analizy pr\u0105\u017ck\u00f3w interferencyjnych (interferogram\u00f3w) powsta\u0142ych poprzez interferencj\u0119 dw\u00f3ch wi\u0105zek \u015bwiat\u0142a laserowego. Metod\u0119 t\u0119 stosuje si\u0119 do badania obiekt\u00f3w o matowej powierzchni, poniewa\u017c wskutek rozproszenia koherentnego \u015bwiat\u0142a na takiej powierzchni powstaj\u0105 charakterystyczne plamki (tzw. spekle). Interesuj\u0105ce nas pr\u0105\u017cki interferencyjne powstaj\u0105 w wyniku nak\u0142adania si\u0119 wi\u0105zki laserowej odbitej od powierzchni obiektu i cz\u0119\u015bci tej samej wi\u0105zki skierowanej bezpo\u015brednio z lasera (tzw. referencja). Interferogramy\u00a0b\u0119d\u0105ce wynikiem odejmowania w czasie rejestrowanych obraz\u00f3w po ponownym ich z\u0142o\u017ceniu z obu wi\u0105zek na matrycy kamery CCD nie s\u0105 widoczne go\u0142ym okiem i wymagaj\u0105 obr\u00f3bki cyfrowej w celu wydobycia informacji. St\u0105d pe\u0142na nazwa metody to DSPI (Digital Speckle Pattern Interferometry).<\/p>\n

Interferometria plamkowa w podstawowym wariancie oferuje pe\u0142nopolowy pomiar rozk\u0142adu odkszta\u0142ce\u0144 powierzchni i dlatego nasuwa skojarzenie z metod\u0105 cyfrowej korelacji obrazu (DIC) daj\u0105c\u0105 analogiczny rodzaj informacji. Por\u00f3wnuj\u0105c te dwie metody nale\u017cy podkre\u015bli\u0107, \u017ce DSPI jest o wiele dok\u0142adniejsza. Osi\u0105gana dok\u0142adno\u015b\u0107 wynosi kilka nanometr\u00f3w i nie zale\u017cy od wielko\u015bci kadru, st\u0105d r\u00f3\u017cnica dok\u0142adno\u015bci ro\u015bnie na korzy\u015b\u0107 DSPI wraz ze wzrostem mierzonego obszaru. DSPI jest r\u00f3wnie\u017c du\u017co mniej kosztowna obliczeniowo w stosunku do DIC i dlatego mo\u017cliwa jest obserwacja wynik\u00f3w w czasie rzeczywistym. Ta dok\u0142adno\u015b\u0107 i szybko\u015b\u0107 maj\u0105 swoj\u0105 cen\u0119 \u2013 do tego \u017ceby metoda dzia\u0142a\u0142a poprawnie potrzebne s\u0105 bardzo stabilne warunki zw\u0142aszcza je\u015bli chodzi o drgania w otoczeniu mierzonego obiektu.<\/p>\n

Zastosowanie<\/h2>\n

Podstawowym zastosowaniem DSPI jest stworzenie mapy odspoje\u0144 warstwy malarskiej lub innej warstwy dekoracyjnej \u00a0od pod\u0142o\u017ca, kt\u00f3re odkszta\u0142caj\u0105 si\u0119 inaczej pod wp\u0142ywem zastosowanego bod\u017aca (nieznaczne podgrzanie powierzchni, wzbudzenie drgania fal\u0105 d\u017awi\u0119kow\u0105, czy dotyk) ni\u017c warstwa nieodspojona. Zazwyczaj mapa anomalnego odkszta\u0142cenia pokrywa si\u0119 z odspojonym obszarem, dlatego za pomoc\u0105 DSPI mo\u017cna dok\u0142adnie wyznaczy\u0107 wielko\u015b\u0107 odspojenia, a powtarzaj\u0105c pomiar co pewien czas \u015bledzi\u0107 jego rozw\u00f3j i okre\u015bli\u0107 zmian\u0119 tego obszaru. Jest to szczeg\u00f3lnie przydatne w przypadku sprawdzania skuteczno\u015bci zabiegu konserwatorskiego stabilizuj\u0105cego odspojenia, kiedy por\u00f3wnuje si\u0119 pole odkszta\u0142ce\u0144 powierzchni sprzed i po konserwacji. W celu sprawdzenia trwa\u0142o\u015bci konsolidacji mo\u017cna te\u017c por\u00f3wna\u0107 wielko\u015b\u0107 odspojenia zaraz po zako\u0144czeniu prac konserwatorskich i na przyk\u0142ad po up\u0142ywie roku.<\/p>\n

Instrument<\/h2>\n

Pomiary prowadzimy instrumentem w\u0142asnej konstrukcji. \u0179r\u00f3d\u0142em \u015bwiat\u0142a jest laser o mocy 300 mW i d\u0142ugo\u015bci fali 532 nm, a obraz rejestrowany jest kamer\u0105 o rozdzielczo\u015bci 6,6 MPix. Uk\u0142ad pomiarowy mo\u017cna stosowa\u0107 w kilku wariantach, ale w podstawowej wersji mierzone s\u0105 odkszta\u0142cenia prostopad\u0142e do p\u0142aszczyzny obrazowej.<\/p>\n

Opr\u00f3cz tego mo\u017cliwy jest pomiar w trybie \u201eshearing interferometry\u201d, gdzie obie wi\u0105zki \u201eobiektowa\u201d i \u201ereferencyjna\u201d odbijaj\u0105 si\u0119 od badanego obiektu. Taka konfiguracja powoduje znaczne zmniejszenie czu\u0142o\u015bci uk\u0142adu na zak\u0142\u00f3cenia \u015brodowiskowe, jak drgania czy turbulencje powietrza, ale znacznie utrudnia analiz\u0119 wynik\u00f3w (ka\u017cdy obszar uszkodzony wida\u0107 podw\u00f3jnie). W praktyce nadaje si\u0119 do badania odizolowanego odspojenia niewielkiej wielko\u015bci.<\/p>\n

Warunki badania<\/h2>\n

Badania na obiektach zabytkowych mo\u017cna przeprowadza\u0107 poza laboratorium (Rys.\u00a01). Wa\u017cne jest jednak zapewnienie stabilnych warunk\u00f3w w czasie pomiaru. Najlepiej \u017ceby obiekt znajdowa\u0142 si\u0119 jak najbli\u017cej pod\u0142ogi. Ponadto pod\u0142oga powinna by\u0107 stabilna (betonowa jest du\u017co lepsza ni\u017c drewniany parkiet na legarach)<\/p>\n

Najlepsze do bada\u0144 s\u0105 obiekty matowe i jasne, ale uda\u0142o si\u0119 r\u00f3wnie\u017c przeprowadzi\u0107 badania na czarnej lace japo\u0144skiej (kosztem zmniejszenia pola widzenia).<\/p>\n

\"Rys.

Rys. 1. Badania stanu zachowania powierzchni tryptyku S\u0105d Ostateczny, Hans Memling, Muzeum Narodowe w Gda\u0144sku.<\/p><\/div>\n

Format wynik\u00f3w pomiar\u00f3w<\/h2>\n

W przypadku diagnozowania powierzchni obiekt\u00f3w zabytkowych, wynikiem pomiaru jest inwentaryzacja odspoje\u0144 warstwy powierzchniowej. Dodatkowo wyniki zawieraj\u0105 informacj\u0119 o amplitudzie drga\u0144 badanego odspojenia po wzbudzeniu powierzchni d\u017awi\u0119kiem (Rys. 2).<\/p>\n

\"Rys.

Rys. 2. Badanie odspojenia na powierzchni przy pomocy \u201eshearing interferometry\u201d przy wzbudzeniu d\u017awi\u0119kowym, \u015bw. Anna, malowid\u0142o z katedry w Faras, Sudan, IX wiek, Muzeum Narodowe w Warszawie, a) obiekt, b) pr\u0105\u017cki interferencyjne (podw\u00f3jny obraz wynika ze specyfiku uk\u0142adu pomiarowego) c) i d) amplituda pola odkszta\u0142ce\u0144.<\/p><\/div>\n

Bibliografia<\/h2>\n

Krzemien, L. i Lukomski, M., 2012. Algorithm for automated analysis of surface vibrations using time-averaged digital speckle pattern interferometry. Applied Optics, <\/em>51(4), pp. 5154-5160.<\/p>\n

Krzemie\u0144, L., \u0141ukomski, M., Kijowska, A. i Mierzejewska, B., 2014. Combining digital speckle pattern interferometry with shearography in a new instrument to characterize surface delamination in museum artefacts. Journal of Cultural Heritage, <\/em>16(4), pp. 544 \u2013 550.<\/p>\n

Krzemie\u0144, L. i inni, 2015. Dynamic response of earlywood and latewood within annual growth ring structure of Scots pine subjected to changing relative humidity. Holzforschung, <\/em>69(5), p. 555\u2013561.<\/p>\n

Lukomski, M. i Krzemien, L., 2013. Automated analysis of art object surfaces using time-averaged digital speckle pattern interferometry. <\/em>Munich, p. 87900Y.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Dysponent: Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni im. Jerzego Habera PAN Kontakt:\u00a0prof. dr hab. \u0141ukasz Bratasz Opis metody Interferometria plamkowa wyznacza rozk\u0142ad odkszta\u0142ce\u0144 na badanej powierzchni na podstawie analizy pr\u0105\u017ck\u00f3w interferencyjnych (interferogram\u00f3w) powsta\u0142ych poprzez interferencj\u0119 dw\u00f3ch wi\u0105zek \u015bwiat\u0142a laserowego. Metod\u0119 t\u0119 … Czytaj dalej →<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"footnotes":""},"class_list":["post-438","page","type-page","status-publish","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.e-rihs.pl\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/438","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.e-rihs.pl\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.e-rihs.pl\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.e-rihs.pl\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.e-rihs.pl\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=438"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.e-rihs.pl\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/438\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3318,"href":"https:\/\/www.e-rihs.pl\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/438\/revisions\/3318"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.e-rihs.pl\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=438"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}