第九章感光材料

《第九章感光材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九章感光材料（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第九章 感光材料 第九章感光材料 9 1概述9 2感光材料的基本原理9 3片基 9 1 1感光材料的发展简况 1727年德国J Schulge发现了AgNO3的感光性能1839年J M Dguerre发明了银版摄像术1847年N S Victor用蛋清做感光物质的载体图与玻璃板上 开始了湿版照相1871年英国R L Maddox发明用明胶代替硝化棉制成AgBr照相干板1888第一台柯达便携式相机问世1861年麦克斯韦发现了 三色 原理 颜料三原色 红黄蓝 光的三原色 红绿蓝 1912年R Fisher发明了成色显影法 9 1 2感光材料的结构 超微粒干板由乳剂层 玻璃板 底层和防光晕层组成 照

2、相纸层由保护层乳剂层钡地层和纸基组成 所谓感光材料 系指曝光后发生化学变化经过适当的显影 定影处理 能够形成影像的材料 感光材料的基本结构是由乳剂层和支持体组成 支持体一般有纸基 片基 和玻璃三种 9 1 2感光材料的结构 黑白底片由保护层 上乳剂层 下乳剂层 底层 片基和防光晕层组成 多层彩色电影胶片由保护层 上 中 下三个乳剂层 黄色滤光层 底层 片基和防光晕层组成 9 1 2感光材料的结构 片基 感光乳剂的支持体 乳剂层 是感光层 由银盐和动物明胶质组成 银盐以溴化银为主掺有极少的碘化银 结合层 增强乳剂膜对片基的附着力 保护层 防止感光片在装卸和显影时划伤 防光晕层 防止强光在底片上形

3、成光晕 防止软片卷曲 防止静电 9 1 3感光材料的分类 感光材料分类方法很多 通常有以下几种 照相性能 高感光度 中感光度和低感光度材料 照相反差系数 高反差 中反差和低反差材料 感色性能 核磁照相材料 X光照相材料 紫外线照相材料 普通照相材料 红外线照相册材料 形成影像的性能 负性材料和正性材料 支持体的不同 照相纸 胶片和干版 色彩的不同 黑白感光材料和彩色感光材料 用途 电影胶片 民用胶片 军工胶片 9 1 3感光材料的分类 正性材料 经曝光和显影后 得到的景象其明暗和色彩都和被摄物一样 通常洗印的相纸 电影胶片就是这类感光材料 负性材料 经曝光和显影后 得到的影像其明暗正好和被摄物

4、相反 其色彩则为被摄物的互补色 9 1 4感光材料的照相性能 感光材料的照相性能主要是指感光材料的感光度 灰雾密度 最大密度 反差系数 平均斜率 宽容度 分辨率 清晰度 颗粒度 感色性和保存性等 9 1 4感光材料的照相性能 1 灰雾密度 D0 和最大密度 Dmax 灰雾密度 表示感光材料未经曝光而冲洗加工后产生的密度 用D0表示 最大密度 感光材料随曝光量增大到一定程度后 在增大曝光量其密度就再也上不去了 此时的密度及特性曲线的中D点 用Dmax表示 9 1 4感光材料的照相性能 2 感光测定感光材料的感光测定程序为 试验样片曝光 按标准要求进行冲洗加工 获得样片的影像 测量样片的密度 绘制

5、特性曲线 根据特性曲线测得感光材料的有关照相性能 9 1 4感光材料的照相性能 3 感光度 S 感光度指感光材料对光的敏感程度4 反差 反差系数 反差是指被摄体中的明亮部分和阴暗部分的差别程度 反差系数是指影像反差与被摄体反差的比值 9 1 4感光材料的照相性能 5 宽容度 L 宽容度是指感光材料所能正确容纳被摄体的亮度范围6 分辨率和清晰度分辨率是对感光材料记录最小细部能力的一种评价7 模量传递函数 MTF 模量传递函数是指感光材料记录到的信息量与投照到感光材料的光信息量之比 多用来评价感光材料的感光性能 9 1 4感光材料的照相性能 8 感色性感色性是指感光材料对不同颜色光波的感受程度9

6、保存性保存性是指感光材料的各项照相性能在一定时间内的稳定程度 9 2感光材料的基本原理 9 2 1卤化银的物化性质和晶体结构9 2 2潜影的生成 9 2 1卤化银的物化性质和晶体结构 1 物化性质卤化银是卤素和金属银生成的化合物的总称 卤化银分为氟化银 氯化银 溴化银和碘化银 除氟化银外其余三种金属都是制造感光材料的重要原料卤化银作为感光材料的特殊性质 一是难溶于水 二是在光线下分解 逐渐变黑 古人所指的毒 主要是指剧毒的砒霜 即三氧化二砷 古人称其为鹤顶红 古代的生产技术落后 致使砒霜里都伴有少量的硫和硫化物 其所含的硫与银接触 就可起化学反应 使银针的表面生成一层黑色的 硫化银 到了现代

7、生产砒霜的技术比古代要进步得多 提炼很纯净 不再参有硫和硫化物 银金属化学性质很稳定 在通常的条件下不会与砒霜起反应 可见 古人用银器验毒是受到历史与科学限制的缘故 有的物品并不含毒 但却含许多硫 比如鸡蛋黄 银针插进去也会变黑 相反 有些是很毒的物品 但却不含硫 比如毒蕈 亚硝酸盐 农药 毒鼠药 氰化物等 银针与它们接触 也不会出现黑色反应 因此 银针不能鉴别毒物 更不能用来作为验毒的工具 9 2 1卤化银的物化性质和晶体结构 9 2 1卤化银的物化性质和晶体结构 卤化银的颜色随金属性的增强而呈现暗黄色 氯化银是白色的 溴化银是淡黄色的 碘化银是黄色的 溴化银对光的作用最敏感 氯化银次之 碘

8、化银对光的感受能力最低 通常在乳剂制备中很少使用单一的卤化银 而是依乳剂的照相性能按不同比例使用所谓复合型的卤化银 9 2 1卤化银的物化性质和晶体结构 2 晶体结构 氯化银与溴化银的晶体结构相同 都是立方体结构 如左图所示 在溴化银晶体结构中 每个银离子周围有6个溴原子 每个溴原子周围有6个氯原子 碘化银的晶体结构有三种晶体结构 两种属正方体 另一种属六方体 9 2 1卤化银的物化性质和晶体结构 像溴化银晶体一样 两个相邻离子之间不仅有固定的距离 而且有固定的角度 这种有规则的空间排列在浸提化学上称作点阵结构 而这种规则的对称排列的晶体称为理想晶体 晶体的不完整性 不规则的有某些缺陷的晶体

9、产生晶体不完整性的原因 在晶体形成的过程中 离子迅速聚集 受外部诸因素的影响各晶体生长不平衡所致 9 2 2潜影的生成 潜影 在样片曝光后 乳剂层中的卤化银起光化作用 产生了肉眼看不见的影像 在摄影学上称为潜影 潜影的化学反应如下 AgBr hv Ag Br Ag e Ag潜影只有在经过随后的显影 定影等加工过程之后才能变成可见的影像 显影时 溴化银中的溴与显影剂反应 生成溴化物而进入显影液 而溴化银中的银离子被还原为黑色的银微粒 形成可见的影像 在照相乳剂制备过程中 明胶中的微量杂质和化学成熟时加入的金盐 都可使卤化银离析出微量的银 这些微量的银质点极易集中在卤化银的点阵缺陷和位错部位 形成

10、感光中心 9 2 2潜影的生成 潜影和显影中心的区别 潜影是由若干银的质点组成的不可见的影像 是指整个潜伏的影像而言 而显影中心是指卤化银在显影时起中心作用的各个银的质点 显影 使已曝光的感光材料显出可见影像的过程 显影的原理 1 感光胶片经拍摄感光 银盐发生光化学效应 记录了景物的潜影 2 由于来自景物不同部位的光强度不同 胶片上不同部位接受到的光量不同 银盐发生的光化学效应的程度也不同 经过显影 使感光的卤化银还原成金属银粒 就形成不同密度的银粒构成的景物影像 3 影像中银盐堆积得多的部位 是感光时曝光量多的部分 也就是景物中明亮部位 银盐堆积得少的部位 则是感光时曝光量少的部分 也就是景

11、物中阴暗部位 这样就得到一张用不同明暗层次记录下来的可视影像 但明暗与景物正好相反 4 因感光片上所用的银粒非常细 而银在很细的颗粒状态时是黑色的 银粒堆积的量越多 就越黑 银盐堆积的量不同 就形成了不同程度的从黑到白的过渡 把景物明暗层次表现了出来 9 3片基 片基在感光材料中起乳剂层支持体的作用 不仅直接决定着胶片的机械性能而且还影响着胶片的照相性能 因而是感光材料的基本原料 现在广泛使用的有两类 一类是纤维素酯片基 如硝酸纤维素片基和三醋酸纤维素酯片基 另一类是聚酯片基 如聚对苯二甲酸乙二醇酯片基和聚碳酸酯片基 9 3 1片基的基本结构和基本性能 下图是各类片基的结构剖面图 由基体 底层

12、和背面的辅助图层等三部分组成 片基基体为三醋酸纤维素酯或聚酯 片基底层是片基基体与照相乳剂层之间的粘结层 片基另一面对不同品种的胶片的要求 涂布一个多用途的辅助层 1 片基的结构 9 3 1片基的基本结构和基本性能 1 片基的性能 涤纶片基的物理机械性质见课本第328页表9 1 厚度见表9 2 对于片基的要求 所有片基必须不影响照相性能 9 3 2三醋酸纤维素酯片基的制造 1 主要原料 1 部分水解三醋酸纤维素酯 纯纤维素上的三个羟基与醋酐反应后生成的酯即为三醋酸纤维素酯 三个羟基完全被酯化的酯化率为62 5 用这种完全被酯化的三醋酸纤维素制造的片基脆性大 没有柔性 因此实际上采用的酯化率为6

13、0 61 部分水解的纤维素 2 溶剂 因为三醋酸片基是通过棉胶流延法制造的 因此必须用溶剂将纤维素酯溶解 制成有一定黏度的溶液 常用的溶剂二氯甲烷 甲醇和丁醇 9 3 2三醋酸纤维素酯片基的制造 3 增塑剂 由于片基很脆 因此加入增塑剂 适量的加入增塑剂 能改善片基的柔性和抗寒性能 对增塑剂的要求 必须能与醋酸纤维素有很好的互溶性 不析出 不挥发 不分解 对乳剂的照相性能不产生影响 常用的增塑剂有如下几种 磷酸三苯酯 邻苯二甲酸二丁酯 邻苯二甲酸二辛脂和磷酸三甲苯酯以上增塑剂可以混合使用 9 3 2三醋酸纤维素酯片基的制造 2 片基成型工艺 三醋酸纤维素酯片基制造主要有两个工艺完成 一个是棉胶

14、液的制备 另一个是流涎成型 9 3 3涤纶片基的制造 1 涤纶片基原料 涤纶树脂 涤纶树脂的结构如下 n表示聚合度 约为100 150 定性的表示聚合度的重要性能是黏度 用于片基的涤纶树脂的特性黏度为0 57 0 59 9 3 4附加层 涂布附加层的原因 为达到制造各种感光材料的要求 须在成型的薄膜上涂布附加层 附加层包括 底层 防光晕层 防静电层等 1 底层的作用 片基的表面是憎水性的 不能与亲水的乳剂层很好的粘接 涂底层的目的就是使乳剂层能牢固地黏附在片基上 防止在涂布乳剂和显影加工时乳剂层从片基上脱落 涂布底层的目的 2 底层的类型 底层有胶底层和高分子树脂层两类 一 底层 9 3 4附

15、加层 二 防光晕层 1 防光晕层的作用 为了克服感光材料在曝光时所产生的光晕和光渗现象 因此在片基背面涂防光晕层 使该层最大限度地吸收透过乳剂层和片基的散射光及直射光 以防止这些光的反射和折射 降低出现光晕和光渗现象的可能性 2 防光晕层的要求 a 能吸收一定光谱范围的光线 在显影液中能迅速溶解 b 对乳剂的感光性能不产生有害影响 9 3 4附加层 三 防静电层 1 产生静电的坏处 静电积累多了 会产生放电现象 这种放电会引起感光材料的曝光 使显影后的胶片有树枝状或毛绒状的线痕 胶片就失去了使用价值 2 产生静电的原因 片基中的材料都是绝缘体 摩擦产生的静电不能自行导失 静电积累多了就会产生放电 3 消除静电的方法 最有效的方法是向涂层或者树脂中加入防静电剂 还可以增加空气湿度 电离空气 加强设备的导电性 增加生产系统的电容量