Войти
A Скрытое изображение - это невидимое изображение, создаваемое воздействием света светочувствительного материала, например фотопленка. Когда фотопленка проявлена , экспонированная область темнеет и образует видимое изображение. На заре фотографии природа невидимого изменения кристаллов галогенида серебра пленки эмульсии покрытия была неизвестна, поэтому изображение считалось «скрытым» до пленка была обработана фотографическим проявителем.
Говоря более физически, скрытое изображение представляет собой небольшой кластер металлических серебра атомов, образованных в кристалле галогенида серебра или на нем из-за восстановление межузельных ионов серебра фотоэлектронами (кластер серебра). Если интенсивное воздействие продолжается, такие фотолитические кластеры серебра вырастают до видимых размеров. Это называется распечаткой изображения. С другой стороны, формирование видимого изображения под действием фотографического проявителя называется проявлением изображения.
«Распечатанное» изображение на 35-миллиметровой черно-белой пленке, переэкспонированное примерно на 24 ступени (около двух дней выдержки при f / 2), без какой-либо химической обработки, показывая, что кластеры серебра могут вырастать до видимых размеров без проявления. Размер кластера серебра на скрытом изображении может составлять всего несколько атомов серебра. Однако для того, чтобы действовать как эффективный центр скрытого изображения, необходимы по крайней мере четыре атома серебра. С другой стороны, развитое серебряное зерно может содержать миллиарды атомов серебра. Поэтому фотографический проявитель, воздействующий на скрытое изображение, представляет собой химический усилитель с коэффициентом усиления до нескольких миллиардов. Система проявки была самой важной технологией, которая увеличила фотографическую чувствительность в истории фотографии.
Воздействие света на зерна галогенида серебра внутри эмульсии приводит к образованию участков металлического серебра в зернах. Основной механизм, с помощью которого это происходит, был впервые предложен RW Gurney и NF Mott в 1938 году. Входящий фотон высвобождает электрон, называется фотоэлектроном, из кристалла галогенида серебра. Фотоэлектроны мигрируют в мелкую зону захвата электронов (зону чувствительности), где электроны восстанавливают ионы серебра с образованием металлической серебряной точки. Также должно быть создано положительное отверстие, но оно в основном игнорируется. Последующие работы немного изменили эту картину, так что также учитывается ловушка «дырки» (Mitchell, 1957). С тех пор понимание механизма чувствительности и формирования скрытого изображения значительно улучшилось.
Одним из очень важных способов увеличения фотографической чувствительности является управление ловушками электронов в каждом кристалле. Чистый бездефектный кристалл демонстрирует плохую фотографическую чувствительность, так как в нем отсутствует мелкая электронная ловушка, облегчающая формирование скрытого изображения. В таком случае многие фотоэлектроны рекомбинируют с кристаллом галогенида серебра и расходуются впустую. Мелкие электронные ловушки создаются путем сенсибилизации серой, введения кристаллического дефекта (краевой дислокации) и включения следовых количеств несеребряной соли в качестве допанта. Расположение, вид и количество мелких ловушек имеют огромное влияние на эффективность, с которой фотоэлектроны создают центры скрытых изображений, и, следовательно, на фотографическую чувствительность.
Еще один важный способ повысить фотографическую чувствительность - уменьшить пороговый размер проявляющихся скрытых изображений. При сенсибилизации Козловского золотом на поверхности кристалла образуются пятна металлического золота, которые сами по себе не делают кристалл развивающимся. Когда вокруг золотой точки формируется скрытое изображение, известно, что присутствие золота снижает количество атомов металлического серебра, необходимых для проявления кристалла.
Еще одна важная концепция повышения фотографической чувствительности - отделение фотоотверстий от фотоэлектронов и участков чувствительности. Это должно снизить вероятность рекомбинации. Снижение сенсибилизации - одна из возможных реализаций этой концепции. Недавняя технология сенсибилизации двумя электронами построена на этой концепции. Однако научное понимание поведения фотоотверстий более ограничено, чем у фотоэлектронов.
С другой стороны, глубокая ловушка для электронов или место, облегчающее рекомбинацию, будут конкурировать за фотоэлектроны и, следовательно, уменьшать чувствительность. Однако эти манипуляции используются, например, для усиления контрастности эмульсии.
Нарушение закона взаимности - это явление, при котором одна и та же величина экспозиции (освещенность, умноженная на продолжительность экспозиции) дает разную плотность изображения, когда освещенность (и, следовательно, продолжительность) изменяется.
Есть два вида нарушения взаимности. Оба они связаны с низкой эффективностью использования фотоэлектронов для создания центров скрытых изображений.
Нарушение взаимности высокой интенсивности (HIRF) является обычным явлением, когда кристалл освещается интенсивным, но коротким светом, например импульсной лампой. Это снижает скорость фотографирования и контраст. Это обычное дело для эмульсий, оптимизированных для максимальной чувствительности при длительной выдержке с использованием старой эмульсионной технологии.
HIRF возникает из-за создания множества скрытых подизображений, которые невозможно развернуть из-за небольшого размера. Из-за кратковременной и интенсивной экспозиции одновременно создается много фотоэлектронов. Они создают много скрытых подизображений (которые не могут сделать кристалл развивающимся), а не одно или несколько скрытых изображений (которые могут).
HIRF можно улучшить, добавив легирующие добавки, которые создают временные глубокие ловушки для электронов, оптимизируют степень сенсибилизации серы, вводя кристаллические дефекты (краевые дислокации).
В последние годы многие фотоотпечатки изготавливаются путем сканирования лазерной экспозицией. Каждое место на фотобумаге экспонируется очень коротким, но интенсивным лазером. Проблемы, связанные с HIRF, были основной технической проблемой при разработке таких продуктов. Цветная фотобумага обычно изготавливается с очень высоким содержанием хлорида серебра (около 99%), а остальное - бромид и / или йодид. Эмульсии хлоридов имеют особенно плохую HIRF и обычно страдают от LIRF. Производители бумаги используют легирующие добавки и точный контроль мест дислокаций для улучшения (практически устранения) HIRF для этого нового приложения.
Нарушение взаимности низкой интенсивности (LIRF) происходит, когда кристалл экспонируется слабым светом в течение длительного времени, например, в астрономической фотографии.
LIRF возникает из-за неэффективности формирования скрытого изображения, и это снижает скорость фотографирования, но увеличивает контраст. Из-за низкого уровня освещенности (интенсивности) экспонирования монокристаллу может потребоваться значительное время между поглощением достаточного количества фотонов. В процессе создания стабильного центра скрытого изображения создается меньшая и менее стабильная серебряная точка. Дальнейшая генерация фотоэлектронов необходима, чтобы вырастить это маленькое пятнышко до более крупного, стабильного, скрытого изображения. Существует конечная вероятность того, что это промежуточное нестабильное пятнышко распадется до того, как следующие доступные фотоэлектроны смогут его стабилизировать. Эта вероятность увеличивается с уменьшением уровня освещенности.
LIRF можно улучшить, оптимизируя стабильность скрытого фрагмента изображения, оптимизируя сенсибилизацию серой и вводя кристаллические дефекты (краевые дислокации).
В зависимости от кристалла галогенида серебра скрытое изображение может формироваться внутри или снаружи кристалла. В зависимости от того, где формируется LI, меняются фотографические свойства и реакция на проявитель. Современная эмульсионная технология позволяет очень точно управлять этим фактором несколькими способами.
Каждая эмульсия имеет место внутри каждого кристалла, где предпочтительно образуются LI. Их называют «центрами чувствительности». Эмульсии, которые образуют LI внутри, называются внутренне чувствительными эмульсиями, а эмульсии, которые образуют LI на поверхности, называются поверхностно-чувствительными эмульсиями. Тип чувствительности в значительной степени отражает расположение очень мелких электронных ловушек, которые эффективно формируют скрытые изображения.
Большинство, если не все, эмульсии негативных пленок старой технологии имели много непреднамеренно созданных мест краевых дислокаций (и других кристаллических дефектов) внутри, и сенсибилизация серой проводилась на поверхности кристалла. Поскольку присутствует несколько центров чувствительности, эмульсия имела как внутреннюю, так и поверхностную чувствительность. То есть фотоэлектроны могут мигрировать в один из многих центров чувствительности. Чтобы использовать максимальную чувствительность таких эмульсий, обычно считается, что проявитель должен обладать некоторым действием растворителя галогенида серебра, чтобы сделать внутренние участки скрытого изображения доступными. Многие современные отрицательные эмульсии создают слой непосредственно под поверхностью кристалла, где намеренно создается достаточное количество краевых дислокаций, сохраняя при этом большую часть внутренней части кристалла без дефектов. На поверхность наносится химическая сенсибилизация (например, сенсибилизация серой и золотом). В результате фотоэлектроны концентрируются в нескольких местах чувствительности на поверхности кристалла или в непосредственной близости от нее, что значительно повышает эффективность создания скрытого изображения.
Эмульсии с различными структурами были изготовлены для других применений, например, для эмульсий прямого положительного воздействия. Прямая положительная эмульсия имеет центры тумана, встроенные в ядро эмульсии, которое обесцвечивается световыми отверстиями, возникающими при экспонировании. Этот тип эмульсии дает положительное изображение при проявлении в обычном проявителе без реверсивной обработки.
A раствор проявителя превращает кристаллы галогенида серебра в зерна металлического серебра, но действует только на те, которые имеют центры скрытого изображения. (Раствор, который преобразует все кристаллы галогенида серебра в зерна металлического серебра, называется затуманивающим проявителем, и такой раствор используется во втором проявителе обработки обращением.) Это преобразование происходит из-за электрохимического восстановления, при котором скрытое изображение центры действуют как катализаторы.
Раствор проявителя должен иметь потенциал восстановления, достаточно сильный для проявления достаточно экспонированных кристаллов галогенида серебра, имеющих центр скрытого изображения. В то же время проявитель должен иметь достаточно слабый восстанавливающий потенциал, чтобы не восстанавливать неэкспонированные кристаллы галогенида серебра.
В проявителе подходящей рецептуры электроны инжектируются в кристаллы галогенида серебра только через серебряную пятнышку (скрытое изображение). Поэтому очень важно, чтобы потенциал химического восстановления раствора проявителя (а не стандартный потенциал восстановления проявляющего агента) был где-то выше, чем уровень энергии Ферми небольших кластеров металлического серебра (то есть скрытое изображение), но хорошо ниже зоны проводимости неэкспонированных кристаллов галогенида серебра.
Обычно слабо экспонированные кристаллы содержат кластеры серебра меньшего размера. Кластеры серебра меньшего размера имеют более высокий уровень Ферми, и поэтому появляется больше кристаллов по мере увеличения потенциала восстановления проявителем. Однако, опять же, потенциал проявителя должен быть значительно ниже зоны проводимости кристалла галогенида серебра. Таким образом, есть предел в увеличении фотографической скорости системы за счет повышения потенциала разработчика; если восстановительный потенциал раствора установлен достаточно высоким для использования меньшего кластера серебра, в какой-то момент раствор начинает восстанавливать кристаллы галогенида серебра независимо от воздействия. Это называется туман, который представляет собой металлическое серебро, полученное в результате восстановления кристаллов галогенида серебра без изменения изображения (неспецифического экспонирования). Было также обнаружено, что, когда раствор проявителя оптимально сформулирован, максимальная скорость фотографирования довольно нечувствительна к выбору проявляющего агента (Джеймс 1945), и существует ограничение на размер кластера серебра, который может быть проявлен.
Один из способов решить эту проблему - использовать технику Козловского сенсибилизации золотом. Небольшой кластер металлического золота, уровень Ферми которого достаточно высок, чтобы предотвратить проявление кристалла, используется для уменьшения порогового размера кластера металлического серебра, который может сделать кристалл развивающимся.
Для дальнейшего обсуждения см. Tani 1995 и Hamilton 1988.
В нормальных условиях скрытое изображение, которое может быть всего лишь несколькими атомами металлического серебра на каждом зерне галогенида, стабильна в течение многих месяцев. Последующее проявление может показать видимое металлическое изображение.
Знаменитым примером стабильности скрытого изображения являются фотографии, сделанные Нильсом Стриндбергом, фотографом в. Фотографии экспедиции и брошенного на лед воздушного шара были обнаружены и обработаны лишь 33 года спустя.
