Работа рассчитана на 1 занятие, 4 часа

Цель работы состоит в определении студентами основных характеристик фотоматериалов различного назначения и изучении их зависимости от гранулометрических характеристик микрокристаллов галогенидов серебра, входящих в эти слои.

К основным характеристикам кинофотоматериалов относятся:

• светочувствительность (S);

• коэффициент контрастности (γ);

• оптическая плотность вуали (D₀);

• максимальная оптическая плотность (D_мах);

• фотографическая широта (l);

• разрешающая способность (R).

Все фотографические характеристики фотоматериалов, в том числе и S, , l, D_мах и D₀ определяют по характеристическим кривым, полученным после их экспонирования и последующей химико-фотографической обработки. Вид характеристической кривой зависит от физических свойств материала в целом и от свойств микрокристаллов, находящихся в нём:

• от показателя поглощения AgHal;

• от среднего размера микрокристаллов;

• от полидисперсности эмульсии;

• от наноса серебра на единицу площади слоя;

• от коэффициента отражения слоя и др.

Светочувствительность эмульсионных слоёв прямо пропорционально зависит от размера кристалла:

S = a^{3 / 2}  K / P, (3)

где a - средняя площадь проекции;

Р - фотометрический эквивалент;

К - константа, зависящая от химической и спектральной сенсибилизации эмульсии.

Прямолинейная зависимость светочувствительности от размера кристалла, определяемая по данной формуле, сохраняется только до размеров кристаллов, не превышающих 1 мкм² . При больших размерах кристаллов рост светочувствительности значительно снижается (рис.8). Причём это ещё зависит от желатина, используемого при химической сенсибилизации: высокоактивный желатин (марка А) даёт сохранение прямолинейной зависимости до а = 1 мкм², низкоактивный желатин (марка Б) – только до а ≈ 0,9 мкм², а инертный желатин ещё более ограничивает область прямолинейности а ‹ 0,9 мкм².

S

׀

1,0 a, мкм ²

Рис.8 Зависимость светочувствительности эмульсионных слоёв от среднего размера микрокристаллов

Крупные кристаллы обычно более чувствительны, чем мелкие, так как они поглощают больше излучения и имеют на своей поверхности больше центров светочувствительности, которые, однако, при избыточном их количестве начинают конкурировать между собой за фотоэлектроны.

Эмульсионные слои содержат совокупность различных по размерам микрокристаллов. Если разброс, или однородность, по размерам (который характеризуется величиной С_v – коэффициентом вариации) составляет 30 ÷ 40 % и более, то такие эмульсии называют полидисперсными, если разброс по размерам составляет менее 15 % , то такие эмульсии называют монодисперсными.

От однородности кристаллов по размерам зависит коэффициент контрастности эмульсии . У монодисперсных эмульсий  высокий, у полидисперсных – низкий (рис.9 и 10).

Полидисперсными являются эмульсии, предназначенные для получения негативного изображения; монодисперсными – для получения позитивного изображения, а также аэро-фотоэмульсии и эмульсии для голографии.

Коэффициент контрастности эмульсии зависит от размера кристалла следующим образом: чем больше размер кристалла, тем меньше коэффициент контрастности (рис.11).

Коэффициент контрастности является мерой однородности кристаллов по светочувствительности: так как разные по размерам кристаллы имеют разную светочувствительность, то чем более полидисперсна система, тем больше разброс кристаллов по светочувствительности и тем, соответственно, ниже коэффициент контрастности.

Коэффициент контрастности получаемого изображения  зависит также от длины волны излучения:

• в интервале длин волн 250 – 400 нм  уменьшается из-за сильного поглощения ультрафиолетового излучения микрокристаллами галогенидов серебра;

• в интервале длин волн короче 250 нм  ещё сильнее уменьшается из-за поглощения желатином в этой области спектра (рис.12).

N D 1

1

2

2

a,мкм² lgH

Рис.9. Кривая распределения микрокристаллов по размерам 1 – монодисперсная эмульсия, 2 – полидисперсная эмульсия

Рис. 10. Характеристическая кривая: 1 – монодисперсная эмульсия, 2 – полидисперсная эмульсия



1,0 ­

׀ ׀ ׀

0,5 1,0 2,0 а, мкм

Рис.11. Зависимость коэффициента контрастности от размера микрокристаллов при С_v = const



2,0 -

1,0 -

250 500 λ, нм

Рис.12 Зависимость коэффициента контрастности от длины волны действующего света.

Коэффициент контрастности  зависит также от светочувствительности эмульсионных слоёв: чем выше светочувствительность, тем ниже коэффициент контрастности (рис.13).

γ

2,0 -

1,0 -

| | |

100 300 500 S, ед. ГОСТ

Рис. 13 Зависимость коэффициента контрастности от светочувствительности эмульсионных слоёв

От размеров кристаллов эмульсионного слоя зависит разрешающая способность фотоматериала R, и связанная с ней, качественная характеристика изображения - зернистость (гранулярность) G.

Чем меньше размер микрокристалла, тем больше разрешающая способность эмульсионного слоя, т. е. способность материала раздельно и чётко передавать мелкие, близко расположенные детали (рис.14), а чем больше разрешающая способность, тем меньше зернистость изображения (рис. 15).

Современные негативные фотоматериалы имеют разрешающую способность около 100 линий на мм (мм^-1), позитивные – около 150 ÷200 мм^-1, высокоразрешающие – до 3000 мм^-1.

R, мм^-1 G

-100 20 -

-50 10 -

׀ ׀ ׀ ׀ ׀ ׀ ׀

^{0,1 0,2 0,5 а, мкм2 50 100 200 R, мм}-1

Рис.14 Зависимость разрешающей способности от размера микрокристаллов а, мкм 2

Рис.15 Зависимость зернистости от разрешающей способности фотоматериалов, проявленных до γ = const.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Какие по размерам микрокристаллы используются в светочувствительных материалах разного назначения?

2. Чем определяется вид характеристической кривой светочувствительного слоя?

3. Почему светочувствительность эмульсии растёт с увеличением размера микрокристаллов?

4. Каким образом зависит коэффициент контрастности от размера кристалла?

5. Что такое разрешающая способность слоя, гранулярность и зернистость изображения?

6. Каким образом гранулярность изображения связана со светочувствительностью слоя и его разрешающей способностью?

ХОД РАБОТЫ

1. Студенты получают по 3 пластинки (или плёнки) с эмульсионными слоями различного назначения: позитивную, негативную и высокого разрешения. Ниже в таблице приведены гранулометрические характеристики исследуемых эмульсий.

Гранулометрические характеристики исследуемых эмульсий

.

Тип эмульсии	Средний диаметр МК а, мкм	Коэффициент вариации Cv, %
Эмульсия ВР	0,04	15
Позитивная Эмульсия МЗ – 3	0,45	40
Негативная Эмульсия НК - 3	0,95	60

2. Полученные пластинки (плёнки) проэкспонировать на сенситометре

ФСР – 41 с разной экспозицией:

• пластинки с эмульсией высокого разрешения (ВР) – без светофильтра, с выдержкой τ – 2 мин

• пластинки с позитивной эмульсией – за фильтром Т_с = 3200 К, с τ – 4/20 сек.

• пластинки с негативной эмульсией – за фильтром Т_с = 5500 К, с τ – 1/20 сек.

3. Провести химико–фотографическую обработку экспонированных пластинок (плёнок):

• пластинку ВР проявить в проявителе Д – 19 в течение 8 мин.;

• негативную пластинку проявить в проявителе №2 в течение 8 мин.;

• позитивную пластинку проявить в проявителе №1 в течение 6 мин.;

Далее пластинки промыть, отфиксировать (7 – 10 мин.), ещё раз промыть и высушить.

4. Измерить оптические плотности на денситометре СР – 25 М и по полученным данным построить характеристические кривые.

5. Определить по характеристическим кривым значения S, D₀ и γ.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА

1. Цель работы.

2. Ход работы.

3. Экспериментальные данные (измеренные значения оптических плотностей).

4. Характеристические кривые, построенные по полученным данным

5. Таблица следующего вида:

Гранулометрические и сенситометрические характеристики

исследуемых эмульсий.

Тип эмульсии	Средний Диаметр МК D, мкм	Коэффициент вариации Cv, %	Сенситометрические Характеристики
			S	γ	D0
Эмульсия ВР	0,04	15
Позитивная эмульсия МЗ–3	0,45	40
Негативная эмульсия НК-3	0,95	60

6.. Выводы по работе.

Лабораторная работа № 3

«Определение поверхностной и глубинной светочувствительности

микрокристаллов галогенида серебра в эмульсионных слоях»