Является предметом дискуссии вопрос, связанный с природой центров светочувствительности фотографических материалов на основе галогенидов серебра. Для выяснения причин фотографической чувствительности, прежде всего, важно установить химическую природу примесных нарушений кристаллической решетки эмульсионных зерен, а затем их влияние на фотографические свойства эмульсий.
Многочисленные исследования указывают на то, что сернистые соединения являются причиной фотографической активности желатин. Целью данной работы является выяснение наличия сернистых соединений в фотографических желатинах в зависимости от фракции и их влияние на чувствительность микрокристаллов галогенидов серебра.
Количество сернистых соединений определялось с помощью спектрометра рентгеновского сканирующего кристалл-дифракционного «Спектроскан МАКС – GV». Анализ спектрограмм выявил наличие в желатинах значительного количества серы, повышающей светочувствительность фотоэмульсий. Это связано с химической природой примесных нарушений кристаллической решетки эмульсионных зерен и их влиянием на поверхность микрокристаллов галогенидов серебра. Наблюдаемые различия низкотемпературного свечения объясняются как присутствием активных соединений, так и различной длиной полимерных цепей.
ISO
галогенид серебра
фотографический желатин
чувствительность микрокристаллов
сернистые соединения
1. Абазехов М.М., Азизов И.К., Картужанский А.Л., Лиев А.Х. О собственных полосах фотолюминесценции микрокристаллов AgBr фотографических эмульсий // Оптика и спектроскопия. – 1982. – Т. 52, № 2. – С. 286.
2. Азизов И.К., Картужинский А.Л., Лиев А.Х. О структуре ИК-полосы свечения сульфидосеребряных центров на микрокристаллах AgBr // Оптика и спектроскопия. – 1984. – Т. 57, № 5. – С. 938–939.
3. Азизов И.К., Лиев А.Х., Хоконов Х.Б. Оптические явления в плоских микрокристаллах галогенидов серебра AgBr // Кристаллография. – 2003. – Т. 48, № 2. – С. 346.
4. Азизов И.К., Лиев А.Х.. Хоконов Х.Б. Оптические явления в плоских МК галогенидов серебра // Кристаллография. – 2002. – № 6. – С. 346.
5. Азизов И.К., Белимготов Б.А. Люминесценция галогенидов серебра при комнатной температуре // Вестник Дагестанкого научного центра РАН. – 2001. – № 12. – С. 42.
6. Азизов И.К., Ципинова А.Х. Механизм фотолиза в микрокристаллах галогенида серебра // Вестник Дагестанского научного центра РАН. – 2002. – № 1. – С. 37.
7. Азизов И.К. Особенности люминесценции галогенидосеребряных эмульсий с фотографически активными добавками // Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. – Нальчик, 2002.
8. Азизов И.К., Белимготов Б.А., Карданова З.И., Ципинова А.Х. Наноразмерные эффекты в фоточувствительных кристаллах галогенидов серебра // Известия Кабардино-Балкарского государственного университета. – 2011. – Т. 1, № 3. – С. 9–12.
9. Картужанский А.Л., Азизов И.К. Спектральные и кинетические различия люминесценции фотографических желатин разных типов // Журнал прикладной спектроскопии. – 1973. – Т. 19, № 5. – С. 872.
Светочувствительность (ISO). Основы фотографии. Урок 26.
10. Лиев А.Х., Картужанский А.Л., Азизов И.К. О структуре ИК-полосы свечения сульфидосеребряных центров на микрокристаллах AgBr // Оптика и спектроскопия. – 1984. – Т. 57. – С. 938.
11. Лиев А.Х., Ципинова А.Х., Пачев О.М., Азизов И.К. Люминесцентные исследования механизма спектральной сенсибилизации галогенидов серебра красителями // Вестник Кабардино-Балкарского государственного университета. – 1996. – № 1. – С. 201.
12. Ципинова А.Х., Азизов И.К., Карданова З.И. Потери энергии фотоэлектронов на возбуждение фотонных степеней свободы в кристаллах галогенида серебра // Известия Кабардино-Балкарского государственного университета. – 2013. – Т. 3, № 1. – С. 13–15.
13. Azizov I.K., Belimgotov B.A., Kardanova Z.I., Khokonov Kh.B. Mechanical Deformation of Flat Silver Bromide Microcrystals under Illumination // Crystallography Reports. – 2012. – T. 57, № 7. – Р. 920–922.
14. Kartuzhanskii A.L., Azizov I.K. Spectral and Kinetic Differences in the Luminescence of Photographic Gelatins of Different Types // Journal of Applied Spectroscopy. – 1973. – T. 19, № 5. – Р. 1466.
15. Liev A.Kh., Kartuzhanskii A.L., Azizov I.K. Structure of the IR Emission Band of Silver Sulfide Centers in Ag Br Microcrystals // Optics and Spectroscopy. – 1984. – T. 57, № 5. – Р. 572.
При изготовлении всех видов фотографических материалов значительную роль играет желатина [2, 3, 9]. Обладая рядом уникальных свойств, она играет столь сложную и важную роль, что отдельные стороны ее остаются и до настоящего времени не вполне выявленными. Эта среда столь благоприятна и универсальна, что ей пока не найден равноценный синтетический заменитель. К уникальным свойствам желатины можно отнести защитную роль, предотвращающую слипание микрокристаллов галогенидов серебра, возникновение неправильных форм микрокристаллов, возникновение резких различий в размерах между отдельными микрокристаллами, при которых неизбежны существенные различия по светочувствительности.
При химическом созревании, выдерживании образовавшихся взвесей микрокристаллов в желатине в течение определенного времени при повышенной температуре происходит значительное повышение светочувствительности (иногда и вуали)- фотоэмульсии, при ее прогреве, причем только с желатиной. Так выявилась еще одна важнейшая функция желатины, для объяснения которой возникло предположение, что желатина содержит в своем составе микропримеси, способные к реакции с галогенидом серебра. В дальнейшем выяснилось, что различные образцы желатины сильно различаются по активности в реакциях с галогенидом серебра в эмульсиях [1, 4, 5, 10].
Многочисленные исследования [5–7, 12, 12] указывают на особую роль сернистых соединений в фотографической активности желатин. Кроме сернистых соединений, в химическом созревании часто принимают участие некоторые соли золота, а иногда и других металлов, в частности VIII группы периодической системы (иридий, родий, палладий) [6, 11]. При так называемом физическом созревании (выдерживание эмульсии при повышенной температуре) происходит выравнивание микрокристаллов по размерам, в том числе благодаря росту более крупных за счет растворения более мелких.
Целью данной работы является определение количества и качества микропримесей, содержащихся в различных фотографических желатинах, и их влияние на светочувствительность микрокристаллов галогенидов серебра в желатиновой матрице.
Материалы и методы исследования
Для выяснения наличия в инертных желатинах тех или иных примесей нами проведены исследования инертных желатин двух типов: первый тип – инертная желатина, в которой нет определяемых анализами примесей. Второй тип – малоактивная желатина, максимально очищенная от примесей. Исследования проводились с помощью спектрометра рентгеновского сканирующего кристалл – дифракционного «Спектроскан МАКС – GV» (рис. 1), предназначенного для элементного анализа химического состава веществ, в нашем случае – образцов фотографических желатин в зависимости от слива (фракции).
Принцип действия спектpометpа основан на последовательном выделении кристаллом хаpактеpистических линий флуоресцентного излучения исследуемого образца, возбуждаемого излучением остpофокусной рентгеновской трубки, pегистpации интенсивности этих линий и пересчете их в концентрации соответствующих элементов.
После загрузки в спектрометр испытуемых проб желатин обоих типов проводилось включение прибора, при котором образцы попадали под первичное излучение рентгеновской трубки. После этого измерялись интенсивности вторичного флуоресцентного излучения образцов желатин на длинах волн, соответствующих определяемым элементам с последующим расчетом массовой доли этих элементов по предварительно построенной градуировочной характеристике, представляющей собой зависимость содержания определяемого элемента от измеренной интенсивности.
Результаты исследования и их обсуждение
На рис. 2–5 показаны рентгеновские спектрограммы образцов исследуемых желатин, где по вертикальной оси показано количество содержимого вещества в образце в относительных единицах, а по горизонтали – длины волн спектрограмм в миллиангстремах.
Рис. 1. Блок-схема рентгенооптического сканирующего кристалл-дифракционного спектрометра «Спектроскан МАКС – GV»
Рис. 2. Результаты анализа инертной желатины. Образец № 3 (слив 3)
Рис. 3. Результаты анализа малоактивной желатины. Образец № 8 (фракция 3)
Рис. 4. Результаты анализа инертной желатины. Образец № 4 (слив 4)
Рис. 5. Результаты анализа малоактивной желатины (фракция 4)
Говоря о природе центров светочувствительности, важно установить химическую природу примесных нарушений кристаллической решетки эмульсионных зерен, а затем их влияние на фотографические свойства эмульсий. При этом можно назвать две основные причины появления мелких уровней, суть которых состоит в следующем.
В процессе вываривания бульона желатина экстрагируется в несколько приемов, причем каждый последующий экстракт (слив, фракция) уступает предыдущему по активности, т.е. по содержанию соединений лабильной серы. При этом, однако, различия желатин в последовательных экстрактах состоят не только в концентрации активных соединений, но и в степени деструкции полимерных цепей, так как каждый следующий экстракт отличается от предыдущего также временем нахождения при высокой температуре.
Поэтому наблюдаемые различия низкотемпературного свечения [5] можно приписать как присутствию активных соединений, так и различной длине полимерных цепей. Если наблюдаемое нами свечение относится к радикалолюминесценции, то роль серосодержащих соединений, вероятно, сводится к взаимодействию с радикалами, в результате которого часть из них прекращает свое существование и не участвует в фосфоресценции.
Если же предполагать в желатине зонную энергетическую структуру [7, 8, 12–15], то мелкие уровни можно относить как за счет особенностей строения самой макромолекулы желатины, так и за счет следовых количеств Fe, Cu, и Mn, а возможно, и других микроэлементов, преимущественно – из числа переходных металлов. Тогда соединениям двухвалентной серы следует приписать создание электронодонорных уровней, облегчающих переход электрона к Ag Hal, поскольку в силу изложенного выше уровни самой желатины или ее микропримеси должны быть электроноакцепторными.
Рецензенты:
Ахкубеков А.А., д.ф.-м.н., профессор, ученый секретарь Совета по защите диссертаций ФБГОУ КБГУ, г. Нальчик;
Мустафаев Г.А., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой компьютерных технологий и интегральных схем ФБГОУ КБГУ, г. Нальчик.
Работа поступила в редакцию 15.04.2015.
Источник: fundamental-research.ru
1.Описание галогенидосеребряной фотографии [1,2]
Предистория исследований фоточувствительных свойств тонкопленочной композитной системы AgCl-Ag уходит в весьма отдаленные времена. Дело в том, что галогениды серебра (AgBr, AgCl, AgI — AgHal) очень давно, примерно с середины 19 века, используются в галогенидосеребряной фотографии.
Бурное развитие фотографии произошло в прошлом веке – она явилась главным способом регистрации изображений и, в частности, определила развитие кинематографии. В начале 20 века преобладала черно-белая фотография, но развивалась и цветная фотография за счет использования в фотослоях органических красителей, выполняющих роль светофильтров. Особенно широкое распространение цветная фотография имела в 90-е годы и в начале нынешнего века. В настоящее время практически уже произошло вытеснение традиционной фотографии за счет развития методов электронной цифровой фотографии, однако галогенидосеребряная фотография все таки сохраняет свое значение в ряде важных практических применений.
Галогенидосеребряные фотографические материалы по сравнению с фоточувствительными матрицами цифровой фотографии пока что имеют более высокую разрешающую способность и чувствительность, могут иметь большую площадь, обладают свойством накапливать световое воздействие и получать изображения от очень слабых источников за счет большого времени экспозиции, которое может составлять десятки часов. Фотоматериалы реагируют на экспозицию , которая равна :
(1.1)
здесь 
— световой поток (энергия проходящая через площадку
в единицу времени
, другими словами – мощность (Вт) через эту площадку) ;
— интенсивность (
). Экспозиция
имеет размерность [
]. Из (1.1) видно, что при малой интенсивности можно зарегистрировать эту интенсивность, используя большие времена экспозиции
Отмеченные свойства фотографических материалов особенно важны в голографии и в астрономических наблюдениях. Например, голограмма какого либо объекта представляет собой зарегистрированную на фотопластинке интерференционную картину, которая содержит информацию о фазе и амплитуде световых волн рассеянных этим объектом.
Голограмму можно сохранять в нормальных условиях сколь угодно долго. Воспроизведение изображения объекта получают за счет дифракции считывающей световой волны на голограмме. Часто это делают в проходящем свете и в этом случае важна прозрачность голограммы. При дифракции света на голограмме дифрагированные волны создают в том месте пространства, где находился объект, его изображение.
В астрономии часто приходится регистрировать объекты, интенсивность света от которых очень мала и в этом случае используют большие времена экспозиции (часы, десятки часов). Еще один пример важности традиционной фотографии относится к области исскуства – до сих пор сохраняет значение художественная фотография не только в цветном, но и в черно-белом варианте. Причем считается, что черно-белая фотография обладает рядом особых художественных достоинств.
Светочувствительность фотоматериала
Критерий светочувствительности — выбранная в сенситометрической системе для определения светочувствительности величина фотографического эффекта. В 1870-х использовался единственный критерий — 1890 года за основу оценки светочувствительности была взята RGB) фотоматериала и его последующей обработки. Измеряется по получаемой оптической плотности фотоматриала, или, для электронных устройств, по величине выходного сигнала устройства. Также называется интегральной или фотографической чувствительностью. Для краткости именно общая светочувствительность обычно называется светочувствительностью или чувствительностью фотоматериала.
Спектральная светочувствительность — такая же количественная мера, измеренная при экспонировании монохроматическим светом определённой длины волны. Также это наименование применяется к графику зависимости спектральной светочувствительности от длины волны (или частоты) электромагнитного излучения.
Чувствительность большинства плёнок не является строго равномерной по всему диапазону видимого света с резким обрывом на границе. Для цветных фотоматериалов (фотопленок, фотобумаги др.) при сенситометрии используется цветное изображение, которое формируется тремя красителями в трёх эмульсионных слоях при их проявлении.
На экране в получаемом цветном изображении происходит наложеие цветов этих слоев (Например, аддитивный или субтрактивный синтез цвета). Численные величины сенситометрических параметров получают для каждого слоя в отдельности — это при аналитической оценке. А при необходимости проводят сенситомерию единого целого оптического изображения. Проводится интегралная аттестация, т.е. оценки единого целого цветного оптического изображения, полученного на базе трех отдельны цветовых слоев. При этом используется фотопечать на стандартной цветной фотобумаге с последущей визуальной оценкой.
Эффективная светочувствительность — применяется при съёмке через светофильтр.
Светочувствительности число — количественное выражение общей светочувствительности, которым маркируется фотоматериал. Это число и измеренное значение яркости или освещённости снимаемых объектов служат для нахождения или установки экспозиции.
Светочувствительности шкала — принятая в конкретной сенситометрической системе последовательность чисел, означающих величину общей светочувствительности материала. Наносится на калькуляторы 2 ≈ 1 , 4 >approx 1,4> , реже 2 3 ≈ 1 , 26 ]>approx 1,26> . Этот коэффициент является константой [2] .
Светочувствительность фотоплёнок [ ]
Стандарт светочувствительности [ ]
Найти экспозицию, на которой оптическая плотность плёнки (после проявления по стандартизованному процессу) превышает плотность незасвеченной плёнки на 0,1. После деления 0,8 на это число получаем чувствительность в линейных единицах ISO.
Для чёрно-белых плёнок «стандартным процессом» является проявление в стандартном метоловом проявителе; для цветных — проявка по соответствующему характеристической кривой. Началом принимается точка D0+0,1, окончанием — точка с экспозицией в 20 раз большей (в логарифмических единицах 1,3). Увеличение плотности почернения на этом участке должно составлять 0,8±0,05.
Заметим, что, в зависимости от режима проявки, светочувствительность плёнки может увеличиваться и уменьшаться. В частности, существуют способы поднять светочувствительность чёрно-белой плёнки в несколько раз по сравнению с метоловым проявителем.
Фотоматериалы, которые не могут удовлетворить описанным требованиям, не маркируются числом светочувствительности. Для них используется «индекс экспозиции», обозначаемый как E.I. и приблизительно соответствующий (по числовому значению) светочувствительности ISO, которое можно использовать при экспонометрии. [3]
Завышение светочувствительности плёнки производителем [ ]
У некоторых плёнок высокой чувствительности «штатным» режимом проявки является проявка с увеличением светочувствительности. Например, в стандартном проявителе получается чувствительность 1000, в рекомендуемом — 3200. Для них указывается именно завышенная чувствительность.
Светочувствительность после обработкой при экспонировании [ ]
Любой из применяемых методов, эффективный для чёрно-белой плёнки, имеет ограниченное применение для цветных фотоматериалов, так как приводит к существенному изменению цветового баланса.
- Пуш-ап (англ.push-up ) — изменение условий проявления фотографического материала для повышения эффективной чувствительности:
- Время проявления — удвоение времени проявления по сравнению со стандартным для данного материала приводит к увеличению эффективной чувствительности в 1.4-1.7 раза, в зависимости от кинетики конкретных веществ, и к увеличению коэффициента контраста в 1.1-1.3 раза. Одновременно с этим растёт плотность вуали;
- Концентрация проявляющего вещества — ;
- Температура проявителя — ;
Методы повышения светочувствительности до экспонирования [ ]
Эти основные свойства ограничивают применение гиперсенсибилизации. Долгое время гиперсенсибилизацию массово применяли для повышения чувствительности инфракрасных плёнок. Однако, по мере развития электронных светочувствительных элементов, были достигнуты лучшие результаты в этой области спектра.
Светочувствительность позитивных фотоплёнок [ ]
Для позитивных фотоплёнок применяется стандартный позитивный проявитель.
Светочувствительность фотоэмульсионного слоя [ ]
Основная статья: Фотоэмульсионный слой
Основу фотоэмульсионного слоя составляет конгломерат светочувствительных микрокристаллов («зерен») галогенидов (хлорида, бромида и иодида) серебра в Спектральная сенсибилизация [ ]
Основная статья: Светочувствительность фотосенсоров цифровых фотоаппаратов [ ]
Основная статья: Основная статья: Матрица (фото)
Основная статья: Сенситометрия
Основной элемент матрица (фото) состоит из фотодиодов — (пикселей) — отдельных светочувствительных элементов, реагирующих на электромагнитное излучение (в том числе световое). В отдельном ее элементе (пикселе) под действием падающего луча света генерируется электрический заряд. Таким образом, светочувствительность матрицы складывается из светочувствительности всех её фотодиодов — (пикселей) и в целом зависит от:
- интегральной светочувствительности, представляющей собой отношение величины фотоэффекта (в миллиамперах) к световому потоку (в люменах) от источника излучения, спектральный состав которого соответствует вольфрамовой лампе накаливания (этот параметр позволяет оценить светочувствительность фотоэффекта к величине световой энергии излучения (в миллиэлектронвольтах), соответствующей определённой длине волны;
Сенситометрия фотосенсоров [ ]
Основная статья: Сенситометрия
Каждый светочувствительный материал имеет свой диапазон значений выходного сигнала, который определяет фотографическую широту. Мы измеряем и в дальнейшем используем именно выходной сигнал с учетом возможности получения его в зоне прямого участка (ХК) (см. Рис.1). Это и ограничивает его влияяния на получаемое значение фотографической широты. В зависимости от выбора величины Ссылки [ ]
- ↑http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/100/255.htm
- ↑ Фотокинотехника. Энциклопедия. Гл.ред. Е. А. Иофис, М., «Советская Энциклопедия», 1981.
- ↑http://www.zenitcamera.com/qa/qa-filmspeeds.html
- ↑ БСЭ, статья «Фотографические эффекты»
- ↑ БСЭ. статья «Гиперсенсибилизация»
См. также [ ]
- Фотоматериалы
- Фотоплёнка
- Фотоэмульсионный слой
- Матрица (фото)
- Сенситометрия
fr:Sensibilité ISO#Détermination de la sensibilité ISO gl:Sensibilidade da película fotográfica id:Kecepatan film it:Velocità della pellicola
Источник: science.fandom.com