О строении фотопленки и об образовании изображения на ней

В фотопленке световая энергия превращается в энергию химической реакции, при этом происходит изменение внутреннего строения светочувствительного вещества. Светочувствительными веществами в фотографии называются вещества, в которых под действием света происходят необратимые химические изменения. Светочувствительными веществами, используемыми в фотографии, являются галогениды серебра AgHal: AgCl, AgI, AgBr. Они имеют кристаллическую решетку, в которой отрицательно заряженные ионы Br ^- чередуются с положительно заряженными ионами Ag ⁺.

Светочувствительное вещество сосредоточено в так называемом эмульсионном слое фотоматериала в виде взвешенных в желатине микрокристаллов (зерен) галогенида серебра размером 0,2-2мкм. Эмульсионный слой имеет небольшую толщину (от 5 до 25 мкм) и нанесен на прозрачную или непрозрачную подложку (основу) – триацетатные и лавсановые пленки, специальные сорта бумаги, стеклянные пластинки.

Галогенид серебра в чистом виде имеет очень маленькую светочувствительность. Светочувствительность микрокристалла существенно увеличивается при наличии на его поверхности каких-либо дефектов кристаллической решетки, которые называют центрами светочувствительности. Наиболее важные центры светочувствительности образованы примесями в виде атомарного металлического серебра и сернистого серебра.

Содержание фотохимического процесса состоит в следующем.

Квант света, энергия которого равна hv, падая на поверхность кристаллической решетки галогенида серебра, поглощается ионом Br ^-, в результате один электрон e ^- срывается с внешней орбиты иона и становится свободным:

Br ^- + hv = Br + e ^- , где

h – постоянная Планка, v – частота электромагнитного колебания. Свободный электрон поступает к центру светочувствительности и создает на нем отрицательный заряд. Эту стадию называют электронной стадией, протекает она за 1^—14 – 1^—15 с.

На следующей, ионной стадии фотохимического процесса, появившиеся свободные ионы серебра Ag⁺ мигрируют по кристаллической решетке и под действием электростатических сил притягиваются к отрицательно заряженному центру светочувствительности, после чего нейтрализуются и превращаются в атомы серебра:

Ag⁺ + e ^- = Ag^o

Таким образом, в результате действия света на светочувствительный слой, центры светочувствительности постепенно увеличиваются в размере, превращаясь после прекращения действия света в скрытое изображение, состоящее из нескольких атомов металлического серебра Ag^o. Скрытым его называют потому, что эти несколько атомов Ag^o не могут быть обнаружены без очень сильного электронного микроскопа, но их присутствие необходимо для получения видимого изображения при дальнейшей химической обработке. Так как ионы серебра обладают значительно большей, чем электрон, массой, эта стадия протекает значительно медленнее и полностью заканчивается через 10-15 минут после прекращения экспонирования.

Процесс экспонирования необходимо рассматривать статистически. Так, чем больше квантов света поступит на светочувствительный слой, тем больше вероятность образования скрытого изображения. Если зерна фотоэмульсии неодинаковы по размеру, то более крупные микрокристаллы будут содержать большее число поверхностных центров чувствительности и, следовательно, при равных количествах освещения засвечивание крупных зерен галоидного серебра оказывается более вероятным.

После съемки экспонированный фотоматериал подвергают специальной химико-фотографической обработке для преобразования скрытого изображения в видимое. Основной этап – проявление, осуществляется в растворах некоторых химических веществ, главное из которых - проявляющее вещество - оказывает восстановительное действие на микрокристаллы экспонированного галоидного серебра. При проявлении ионы серебра восстанавливаются до атома серебра, а проявляющее вещество окисляется, таким образом, происходит окислительно-восстановительная химическая реакция.

Механизм реакции проявления заключается в следующем. Молекулы кислот, оснований и солей при растворении в воде частично диссоциируют (распадаются) на + и – заряженные ионы. При этом они начинают проводить ток. В результате диссоциации молекул проявляющего вещества в водном растворе образуются ионы проявляющего вещества Red-. Они диффундируют в эмульсионный слой к микрокристаллам галоидного серебра. Поверхность эмульсионных зерен отрицательно заряжена из-за адсорбции на ней избыточных ионов Br ^-, отсутствующих лишь на металлических частицах скрытого изображения. Поэтому восстановительный процесс начинается со скрытого изображения, которое, обладая электрической проводимостью, передаёт полученные от ионов проявляющего вещества электроны ионам серебра в микрокристалле:

Ag ⁺ + Red = Ag + Ox, где

Ох – окисленная форма проявляющего вещества. Процесс проявления начинается на поверхности и по мере диффузии ионов проявляющего вещества постепенно распространяется в глубину эмульсионного слоя. Таким образом, временем проявления можно регулировать количество восстанавливаемых зерен AgBr.

Не восстановленные при проявлении микрокристаллы AgBr удаляются при последующей обработке фотоматериала в фиксирующем растворе.

Таким образом, под действием света и последующей фотохимической обработки в фотоэмульсии остаются непрозрачные зерна металлического серебра, образующие видимое глазом фотографическое почернение. Степень почернения фотоматериала находится в прямой зависимости от подействовавшей на него экспозиции: большему количеству освещения соответствует большая степень почернения. Но как именно количественно описать эту зависимость?

Поиск по сайту: