3.2. Физико-химические изменения в копировальных слоях при световом воздействии

3.2.1. Общие сведения

Фотохимические реакции, обеспечивая регистрацию изображе­ния, представляют собой процессы двух видов:

• прямое получение изображений;

• Излучение >.2

  мм

  

  Экспонирование

  получение изображений с усилением первичного эффекта.

В первом случае изображение возникает непосредственно под действием светового излучения, во втором — первоначально фор­мируется «скрытое» изображение, которое усиливается при после­дующей обработке. Если в первом случае возможности фотохимиче­ских процессов ограничены квантовым выходом, то для процессов второго типа усиление результата первоначального эффекта от дей­ствия излучения возможно при обработке в химических растворах, под действием тепла, а также в результате какого-то другого воздей­ствия, позволяющего значительно усилить первичный эффект.

При копировании под действием УФ-излучения происходят про­цессы второго типа, сопровождающиеся изменением физико- химических свойств полимерных пленок. Фотохимический процесс может быть представлен в виде следующих стадий:

• поглощение кванта света, которое приводит к образованию элек- тронно-возбужденного состояния молекул;

• первичный фотохимический процесс, связанный с образованием при участии этих молекул промежуточного продукта;

• вторичная реакция образовавшихся промежуточных продуктов.

Причиной изменения свойств копировального слоя может слу­жить неупорядоченный разрыв связей (например, в результате фото­деструкции), поперечное или пространственное сшивание макромоле­кул и другие процессы. Так, увеличение растворимости вызывается разрушением светочувствительного ингибитора, входящего в состав слоя. Снижение растворимости иногда обусловлено модификацией фотоактивного компонента слоя с последующим взаимодействием его с пленкообразующим полимером. Нерастворимость возникает из-за увеличения молекулярного веса, вследствие полимеризации или по­перечной сшивки и изменения полярности. Эти процессы происходят в результате образования, например, менее полярных функциональ­ных групп, изменения степени окисления иона или стабильной иони­зации комплекса с переносом заряда.

В процессах копирования используются светочувствительные слои, в которых происходят физико-химические превращения в ре­зультате нескольких типов фотохимических реакций: фотодиссо­циации и фотополимеризации.

Реакция фотодиссоциации — это фотохимическая реакция, ко­торая сопровождается разрывом (диссоциацией) какой-либо связи в молекуле с образованием свободных радикалов или ионов. В свето­чувствительных слоях, в которых протекает реакция фотодиссоциа­ции, изменение растворимости может происходить либо в резуль­тате химического сшивания полимерного слоя образовавшимися свободными радикалами, либо в результате образования в процессе реакции соединений, растворимость которых отличается от раство­римости исходного соединения. Реакции фотодиссоциации происхо­дят в копировальных слоях, в состав которых входят диазосоедине- ния и азиды.

Реакция фотополимеризаци — это индуцированная светом реак­ция роста полимерной цепи за счет вхождения молекул мономера (олигомера) в состав полимера. Физико-химические процессы, про­исходящие под действием УФ-излучения и сопровождаемые фото­полимеризацией, приводят к химическим превращениям в активиро­ванных излучением молекулах и начинаются в большинстве случаев с образования первичных радикалов. Различают фотополимериза­цию фотоинициированную и прямую.

В случае фотоинициированной радикальной полимеризации УФ- излучение переводит фотоинициатор в электронно-возбужденное состояние с образованием первичных радикалов. Этот процесс реа­лизуется в том случае, если поглощенный квант излучения вызывает многократно повторяющийся цепной процесс роста молекул поли­меров.

При прямой фотополимеризации свободные радикалы непосред­ственно образуются из молекул мономеров под действием УФ- излучения. Каждый поглощенный квант вызывает присоединение не более одной молекулы.

Протекание реакции фотополимеризации по тому или иному ти­пу определяется составом фотополимеризуемой композиции. При­чем независимо от типа протекающий реакции, наблюдается преоб­разование мономеров или олигомеров в высокомолекулярные со­единения с последующей перестройкой структуры исходных поли­меров и изменением их свойств.