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1、,信息记录材料及应用,第一章 绪论,第一节 信息的形式及载体,一. 信息的形式,1. 模拟量信息 彩色、密度、图像、图形 2. 数字式信息 0100100001110100101 3. 文字/字母/符号信息 a , b , c.,二. 信息的载体,1. 能量信息载体(Energy Information Carrier) 光 波长，强度 音 频率，强度 电 电压，电流，频率，强度，静电荷， 电子束 磁 磁强度 粒子束 强度 力 强度,界面物性 附着性，润湿，吸附性，粘着性 化学物性 反应性，染色性，稳定性 力学物性 硬度，粘弹性，膨胀性，收缩性， 破坏性 形态物性 凹凸性，孔的有无，平滑度,第
2、二节 信息的记录,一. 信息记录的基本过程,原信息 载体转换 能量吸收 材料内部转换 后处理 记录信息,二. 信息载体的转换,1. 能量 能量 2. 能量 物性 3. 物性 能量 4. 物性 物性,三. 信息记录材料,信息记录、储存、传输和再现的工具。 主体：影像信息 获取：光、热、磁、电 材料：银盐感光材料、非银盐感光材料、 磁记录材料,第三节 信息记录材料的分类,一. 按记录信息的特点分类,1. 非重复性记录技术(Non-rewritable Marking Technology) 只能进行一次信息写入的记录技术，所记录的信息在常规条件下能稳定存在，不随时间和空间的变化而变化。银盐记录技术
3、、光(X射线，电子束，离子束)微刻技术、硬拷贝技术等等都属于这个范畴。,2. 可重复性记录技术(Re-writable Marking Technology) 信息可以多次重复写入和擦除的记录技术，所记录的信息在所记录的信息在常规条件下能稳定存在，不随时间和空间的变化而变化，但在适当外部物理刺激下可以被擦除，记录媒介回到其初始状态。磁记录技术、光致变色技术、可逆热敏记录技术等等都属于这个范畴。,3. 显示技术(Display Technology) 靠特定不间断物理刺激维持的“记录”技术，所“记录”的信息随物理刺激强弱的变化而变化，不存在上述两种系统的时空稳定性。激光显示、荧光屏/液晶/霓虹灯
4、显示等等都属于这个范畴。,二. 按材料内部转换模式分类,1. 光敏记录系统(Photosensitive Systems ) 1-1. 光化学记录系统(Photochemical Systems) (1)银盐照相(Silver Halide Photography) (2)非银盐照相(Non-silver Halide Photography) 1-2. 光物理记录系统(Photophysical Systems) (1)静电照相 (ElectoePhotography/Xerography) (2)光致热敏记录(Photo-induced Thermal Recording),2. 热敏记录
5、系统(Thermal Sensitive Systems) 2-1. 不可逆热敏系统(Non-reversible Thermal Systems) (1)热物质转移(Thermal Transfer Systems) a. 热蜡转移(Thermal Wax Transfer) b. 染料热升华(Day Sublimation Process) (2)热刻蚀系统(Thermal Ablaze System) (3)热致化学反应(Thermal Chemical Process) 2-2. 可逆热敏系统(Reversible Thermal Systems),3. 静电记录系统(Electros
6、tatic Recording Systems ) 3-1. 放电破坏(Electrostatic Destructive Process) 3-2. 电荷沉积(Charge Deposition Process) 3-3. 电解成像(Electrolysis Imaging),4. 喷墨记录系统(Ink Jet System) 5.磁记录系统(Magnetic Recording Systems ) 6. 压敏记录系统(Pressure Sensitive Systems),7. 其它高密记录/存储系统 7-1. 光化学烧空(PHB. Photochemical Hole Burning)
7、7-2. 光致变色(Photochromism) 7-3. 光磁盘(Photo-magnetic Disk) 7-4. 光盘(Laser Disk),第四节 信息记录材料的应用领域,印刷、电影、电视、照相、涂料、医疗、工业.,第二章 信息记录材料 的科学基础,第一节 光化学过程的基本原理,一. 光化学反应的基本原理,光化学：研究电子激发态的原子、分子的 结构及其物理化学性质的科学。 光化学反应：物质由于光的作用引起的化 学反应。,Grotthus-Draper定律：只有被分子吸收的 光才可以引起光化 学变化。 Stark-Einstein定律：一个分子在吸收一个 光子后即生成电子激 发态。 特
8、点：电子分布发生变化，即激发态分子,过程： 1. 激发过程：分子吸收光能，电子从基 态向高能级跃迁，成为激 发态。 2. 化学反应：激发态分子向其它分子转 移能量或产生各种活性中 间体而发生化学反应。,光化学一次过程,光化学二次过程,二. 光的特性,1. 光能 光：光是一种物质，由物体内部向外辐射 的能量，以电磁波的形式进行传播。 特点：波粒二象性 能量：E=h=hC/,2. 光吸收定律 Lambert-Beer 定律 log(I0/I)=cl or I=I0 10-cl 只与吸光物质及光的波长有关,三 . 电子的跃迁和激发态,1. 分子轨道 分子轨道：构成分子的原子价壳层的原子 轨道线性组合
9、形成的。,分子轨道类型： 未成键电子轨道：n 成键电子轨道：、 反键电子轨道：*、*,3. 激发态,激发态的衰减 无辐射跃迁：Sn Sn-1 S1 S0 Tn Tn-1 T1 S0 辐射跃迁： S1 S0 （荧光） T1 S0 （磷光） 分子间能量转移：D*AD A * 即： D*(S1)A(S0)D (S0) A *(S1) D*(T1)A(S0)D (S0) A *(T1),第二节 光物理过程的基本原理,光电子 光 转换系统 光电 光热,一. 能带结构,二. 光电子过程,三. 光电过程,四. 光热过程,热致化学反应 光 热 热致物质转移 热致相变化,第三节 信息记录质量的评价参数,信息记录
10、密度/信息容量 记录速度/敏感度 记录可靠性 杂音/信噪比 记录信息的稳定性 记录信息的可识别性 记录系统的操作性 成本/价格性能比 对消耗材料的技术要求 记录系统对环境是否造成污染,第三章 银盐感光材料及应用,第一节 银盐感光材料的发展及演变,1727年 发现AgCl具有感光性 1800年 AgNO3制成成像材料，影像不 固定 AgCl取代AgNO3 1835年 NaCl定影 1839年 海波(Na2S2O3)定影 感光材料的诞生,光敏物质: AgX X Cl、Br、I,1873年 染料引入 全色感光材料 1887年 片基代替玻璃 胶片,1920 彩色感光材料出现 1. 染印法 黑白感光材料
11、分色成像，C、M、Y三色染料染色，叠加得到彩色影像。 2.多层片：1935年Kodak 1936年Agfa 3.一步成像：Polar 4.银漂法：Ciba,第二节 银盐感光材料的基本结构和成像过程,一. 感光材料的基本结构,. 乳剂层,照相过程进行的部位：曝光、显影加工、 影像 厚度：525m,1. AgX晶体,AgX：均匀分散于明胶溶液中 照相性能：大小、形状、分散度 大小：0.52m 印刷胶片：1m,2. 照相明胶,各种氨基酸组成的高分子蛋白质,H2NgelCOOH,照相明胶的结构, 照相明胶的物化性质及作用, 明胶的等电点, 明胶的凝聚作用 明胶溶液中加入某些无机盐或有机物，明胶会凝聚沉
12、降, 明胶的吸水膨胀 明胶的凝固和熔化 明胶的保护作用 明胶的坚膜作用, 明胶中微量活性杂质的作用, 无机硫化物 Na2S2O3：Ag2S、增感 Na2SO3：Ag、增感，灰雾增大 有机硫化物 胱氨酸、半胱氨酸：减感 醛类 生成Ag 核酸及降解产物 抑制AgX颗粒的生长,3. 补加剂 完善感光材料的照相性能与物理机械性能 化学增感剂、光谱增感剂、坚膜剂、稳定剂、防灰雾剂, 照相乳剂制备,1. 配液,AgNO3水溶液 卤化物水溶液 照相明胶水溶液,2. 乳化,将AgNO3水溶液、卤化物水溶液、照相明胶水溶液混合，生成AgX明胶水溶液的过程。,目的：确定乳剂的基本照相性能 AgX颗粒大小、分布,过
13、程：AgX晶核的形成和晶体的初步成长,3. 物理成熟,AgX晶体成长的过程 小颗粒的溶解，大颗粒的长大 颗粒的聚集、再结晶 决定感光乳剂最终的照相性能,4. 水洗,终止物理成熟 除去杂质离子,5. 化学成熟,目的：照相性能达到使用要求 方法：化学增感，在AgX晶体表面发生化 学反应生成感光中心 感光中心：Ag2S、Ag、Au质点,硫增感：Na2S2O3 感光中心： Ag2S 还原增感： Na2SO3 感光中心： Ag 金增感：AuCl3NH4CNS 感光中心： Au,6. 光谱增感,增加感光乳剂的光谱敏感范围 方法：光谱增感剂（菁染料） 吸附于AgX晶体表面 种类：感绿增感染料、感红增感染料、
14、 红外增感染料,增感机理,电子传递机理,能量传递机理,7. 成色剂（彩色感光材料）, 支持体,种类: 片基 胶片 高分子薄膜，醋酸片基、涤纶片基 纸基 相纸 玻璃 照相干版, 辅助层,完善感光材料的物理化学性能 底层、防卷曲层、防静电层、防光晕 层、保护层； 滤色层、隔层（彩色感光材料）,1. 底层 粘接乳剂层和支持体 片基 明胶、高分子树脂 纸基 黑白：钡底，BaSO4+明胶彩色：涂塑，TiO2+聚乙烯 玻璃 蛋白、明胶,2. 防卷曲层 保持感光材料的平整度,3. 防静电层 防止静电荷的积累 材料：电解质,4. 防光晕层 防止光晕的产生,组成：吸光物质、明胶 吸光物质：胶态银、碳黑、防光晕染
15、料 染料颜色选择：乳剂对什么光敏感，染 料对该色光吸收。,5. 保护层 保护乳剂层 组成：明胶 彩色：紫外吸收剂,彩色感光材料 6. 滤色层 吸收蓝光 7. 隔层 防止显影剂氧化产物窜层,二. 成像过程,1. 黑白感光材料,曝光,显影,定影,除去未曝光的AgX,曝光,显影,2. 彩色感光材料,定影,除去未曝光的AgX,漂白,除去生成的Ag影像,得到染料影像,曝光,显影,感蓝层,感绿层,感红层,原稿,漂白,定影,影像,彩色影像色调失真的校正,造成有害吸收,马斯克成色剂技术（带色成色剂）,结果：使有害吸收成为恒定值,DIR成色剂（显影抑制成色剂）,D,lgH,MDye,YDye,MDye吸收蓝光产生的黄密度,总的黄密度,结果：消除有害吸收,印片校正,减色法原理：照片偏什么颜色，则光路中 加该色滤色片，或减去该色 光补色滤色片。 滤色片：Y、M、C,第三节 潜影形成理论,一. AgX晶体的结构和性质,1. AgX晶体的结构 点阵结构：质子按照一定规律
