книги из ГПНТБ / Кучко А.С. Аэрофотография. Основы и метрология

солянокислый, амидол-солянокислая соль 2,4 диаминофенола, гли­ цин и др.

Эффективность применения тех или иных проявляющих веществ обеспечивается рациональной их комбинацией. Достаточно высо­ кий коэффициент активации, характеризующийся увеличением ско­ рости проявления, получается при сочетании фенидона с гидрохи­ ноном или глицином (светочувствительность увеличивается в не­ сколько раз). Проявляющая способность различных проявляющих веществ существенно зависит от температуры раствора. Причем, некоторые проявляющие вещества, например парааминофенол и гидрохинон, в большей степени чувствительны к изменению темпе­ ратуры, чем метол. Для некоторых проявляющих веществ, напри­ мер метола и гидрохинона, эта зависимость в известных границах линейна.

Температурный коэффициент проявления апр, характеризующий изменение продолжительности проявления, необходимое для полу­ чения заданных характеристик фотослоя, при изменении темпера­ туры проявляющего раствора на 1 0 °, для различных проявляющих веществ колеблется от 1,5 до 4. Температура проявляющего рас­ твора также влияет на избирательность действия проявляющего вещества и период индукции, причем с увеличением температуры избирательность действия уменьшается, уменьшается также период индукции.

Выбор проявляющего вещества и его концентрация зависят от многих факторов, связанных с условиями работы, назначением получаемых негативов и свойствами веществ, входящих в состав проявляющего раствора.

Органические проявляющие вещества в водных растворах окис­ ляются, соединяясь с кислородом воздуха. В щелочной среде про­ цесс окисления происходит очень быстро. Для з а щ и т ы п р о я в ­ л я ю щ е г о в е щ е с т в а от окисления кислородом, растворенным в воде, в состав проявляющего раствора входит защитное вещество, чаще всего сульфит натрия Na2SC>3, реже применяется метабисуль­ фит калия K2S2O5, гидроксиламин (ЫНгОН)2 • H2SO4 (применяется только в «цветных» проявителях).

Количество сульфита натрия в проявляющем растворе зависит от ряда факторов, основные из которых:

1. Склонность проявляющего вещества к окислению. Количе­

2. Концентрация проявляющего вещества в растворе. Для раз­ бавленного раствора требуется большее количество сульфита нат­ рия, чем для концентрированного.

3: Температура, при которой хранится раствор. Так как с повы­ шением температуры скорость окисления увеличивается, то это требует большего количества сульфита натрия.

180

4. Требуемая продолжительность хранения раствора и способ проявления. Для продолжительного хранения концентрация суль­ фита натрия в проявителе увеличивается, при одноразовом прояв­ лении в кювете количество сульфита натрия может уменьшиться.

Кроме непосредственного участия в реакции восстановления галогенида серебра, сульфит натрия является еще и растворителем бромистого серебра особенно при большой концентрации, примерно равной 1 0 0 г/л безводного продукта; при частичном растворении эмульсионных зерен зернистость проявленного изображения умень­ шается. Однако излишнее количество сульфита натрия в растворе увеличивает продолжительность проявления и приводит к образо­ ванию дихроической (двухцветной) вуали.

Большинство проявляющих растворов содержит у с к о р я ю ­ ще е в е щ е с т в о — щ е л о ч ь .

Для каждого проявляющего вещества существует некоторая величина pH, начиная с которой проявляющее вещество приобре­ тает способность проявлять. Величина pH, при которой для дан­ ных условий экспонирования и проявления получается едва замет­

концентрации этих веществ в 0 , 1 моля; для метола при концентра­ ции 4 г/л рНпор = 7,2. Установлено, что с увеличением pH раствора скорость проявления возрастает, причем чувствительность различ­ ных проявляющих веществ к изменению pH раствора неодинакова.

Для получения необходимой щелочности проявляющего рас­ твора используют одно из следующих веществ: соду (карбонат нат­ рия) На2СОз, поташ (карбонат калия) К2 СО3 , буру (тетраборат натрия) ЫаДКСЬ, едкий натр NaOH или едкий калий КОН, натрий фосфорнокислый трехзамещенный ЫазРСК.

Тип выбранной щелочи и ее концентрация в проявляющем рас­ творе определяют скорость процесса проявления; при этом опре­ деляющим фактором является создаваемая величина pH раствора.

Для получения оптимальных значений рН = 10,5— 11,0, что не­ обходимо для проявляющих растворов с гидрохиноном, при нор­ мальных условиях работы потребуется углекислых солей в среднем

0 , 2 0 моля.

При выборе типа щелочи для приготовления проявляющего рас­ твора приходится учитывать различные факторы: пороговое зна­ чение pH, требуемую скорость проявления, ожидаемые свойства, стабильность и температуру растворов. Способность проявляющего раствора сохранять величину pH в процессе проявления называ­ ется к и с л о т н о - о с н о в н о й б у ф е р н о й е м к о с т ь ю или п р о с т о б у фе р ностью. Едкие щелочи диссоциируют полностью в водном растворе и дают наименьшую буферную емкость. Про­ явитель с едкой щелочью в процессе проявления быстро меняет свои свойства, для поддержания которых необходимо иметь в рас­ творе запас щелочи, что достигается введением добавок. Хорошие

181

буферные свойства проявляющего раствора достигаются примене­ нием углекислых солей — соды и поташа. Еще большая буферная емкость получается при использовании борнокислой и фосфорно­ кислой щелочей.

Для повышения избирательности действия проявляющего веще­

бромистый калий КВг; с введением КВг увеличивается количество ионов брома Вг~, которые, адсорбируясь на поверхности кристал­ лов галогенидов серебра, сообщают им отрицательный заряд, тем самым оказывают десенсибилизирующее действие и предохраняют неэкспонированные эмульсионные зерна от самопроизвольного вос­ становления проявляющим веществом, т. е. от вуалирования.

Однако бромистый калий не всегда достаточно эффективен, на­ пример, в случае проявления при повышенной температуре, если фотографические материалы хранились длительное время и т. д., тогда используют более энергичное противовуалирующее веще­ ство— бензотриазол. Бромистый калий уменьшает вуаль и в за­ висимости от концентрации снижает в той или иной степени ве­ личину светочувствительности и не влияет на коэффициент контра­ стности; введение в раствор бензотриазола при определенных усло­ виях не только снижает вуаль и тормозит процесс проявления, но и увеличивает коэффициент контрастности.

Разные проявляющие вещества по-разному реагируют на при­ бавление бромистого калия в проявляющий раствор. Наиболее чув­ ствительны к бромистому калию парафенилендиамин и гидрохинон, менее чувствителен метол, наименьшей чувствительностью к бро­ мистому калию обладают фенидон и амидол.

В зависимости от назначения и условий применения проявля­ ющего раствора в его состав входят некоторые д о б а в о ч н ы е в е щ е с т в а , как, например:

1 ) вещества, уменьшающие (бромистый калий и бензотриазол) и повышающие (гидразин, полиокс-полиэтилен-гликоль—полиокс- 1 0 0 ) светочувствительность обрабатываемого фотоматериала;

2 ) дубящие вещества, препятствующие плавлению эмульсион­ ного слоя и его сползанию с подложки при проявлении в условиях высокой температуры; чаще всего применяется сернокислый натрий Na2S0 4 , обеспечивающий временное дубление слоя и не влияющий на фотографические свойства проявителя;

3)водоумягчающие вещества, препятствующие образованию «кальциевой сетки» на негативе (выпадение солей кальция); та­ кими веществами являются гексаметафосфат натрия или динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б);

4)растворители галогенидов серебра, обеспечивающие получе­ ние сравнительно мелкозернистого изображения; чаще всего при­ меняется сульфит натрия ЫагБОз;

5)смачиватели (смачиватель СВ-1017), обеспечивающие рав­ номерное смачивание эмульсии проявителем, создавая тем самым

182

лучшие условия для диффундирования проявителя в эмульсионный слой, что особенно необходимо при проявлении сильно задубленных эмульсий.

Во д а д л я п р и г о т о в л е н и я п р о я в л я ю щ и х р а с т в о ­ ров должна быть прозрачной, без запаха; с нейтральной реакцией (pH = 7,0); без солей двууглекислого кальция и магния, обусловли­ вающих временную жесткость; без сероводорода, азотистой кис­ лоты, органических веществ и механических примесей; без замет­ ных количеств аммиака, солей железа и хлор-иона.

Для анализа и очистки воды в полевых условиях разработаны специальные приемы [54]. Применяется, например, отстаивание, кипячение, фильтрование и химическая очистка— коагуляция. Хо­ роший эффект дает использование приборов — умягчителей воды. Для устранения временной жесткости воды в проявляющий раствор вводится трилон-Б — умягчитель воды.

Рациональный рецепт проявителя для нормальных условий со­ ставляют исходя из следующего.

Как отмечалось, пороговая концентрация проявляющего веще­ ства составляет 0,05 моля. Для защиты от окисления такого ко­ личества проявляющего вещества требуется в среднем 0,05 молях Х4 = 0,20 моля сульфита натрия безводного. Для обеспечения нор­ мальной скорости проявления (pH =10,7) и достаточной буферности проявляющего раствора следует ввести 0 , 2 0 моля соды безвод­ ной или поташа. Таким образом, без учета добавок рецепт про­ явителя для нормальных условий работы будет таким:

183

В табл. 21 приведены рецепты некоторых наиболее употреби­ тельных проявляющих растворов. Написанному выше в общем виде рецепту соответствует проявитель № 1 (проявитель Чибисова).

3.Основные типы проявляющих растворов

Ваэрофотографии практическое значение имеет выбор прояв­ ляющего раствора, наилучшим образом соответствующего свойст­ вам применяемой аэрофотопленки и условиям ее экспонирования. При этом в первую очередь важно знать тип проявляющих рас­ творов, обеспечивающих максимальную чувствительность данного типа аэрофотопленки; наилучшую структуру фотографического изображения и заданных величин упр и Dmax; требуемую скорость проявления (ускоренные способы обработки рассмотрены в § 43).

При проявлении аэрофотопленок действуют противоречивые требования: с одной стороны, стремятся некоторым повышением уровня проявленности упр увеличить светочувствительность аэро­ фотопленки и улучшить воспроизводимость малоконтрастных дета­ лей, особенно при фотографировании в условиях задымленности атмосферы; с другой стороны, для получения лучшей структуры

проявленного изображения ограничивают величину упр и £>т ах, осо­ бенно при фотографировании высококонтрастного ландшафта (гор­ ного, зимнего и т. п.). На практике, как правило, проявление ве­

дут ДО Упр = Урск < Ушах-

В зависимости от получаемой величины упр проявляющие рас­ творы делятся на контрастные, которые наиболее пригодны для получения уПр~ 1 ,6 , нормальные, когда упр~ 1 ,2 , и мягкие, когда

Уп р ~ 0 ;8 .

Кконтрастным проявителям относится часто применяемый про­ явитель УП- 2 (см. табл. 2 1 ), при использовании которого обеспечи­ вается получение максимальной чувствительности большинства

аэрофотопленок. Однако этот проявитель — весьма энергичный, ухудшает структуру изображения; его рекомендуется применять при необходимости получать Smax.

К нормальным о т н о с и т с я проявитель № 1 (см. табл. 2 1 ), ко­ торый применяется для обработки аэрофотопленки, когда снимае­ мый ландшафт не имеет больших контрастов (все районы, кроме горного и степного), проявитель позволяет достаточно полно ис­ пользовать светочувствительность аэрофотопленки.

К мягким проявителям относится выравнивающий МП-1 (Д-76), который используется для обработки аэрофильмов, снятых з высо­ когорной и горной местности с глубокими тенями.

В ы р а в н и в а ю щ и м называется такой п р о я в и т е л ь , при использовании которого слабо экспонированные участки слоя про­ являются более полно по сравнению с сильно экспонированными участками. Благодаря этому коэффициент контрастности растет медленно, уменьшается интервал плотностей негатива и обеспечи­ вается хорошая проработка деталей в тенях. В настоящее время

184

разработана рецептура ряда выравнивающих проявителей: с ма­ лой кислотно-основной буферной емкостью, с малой восстанови­ тельно-окислительной буферной емкостью, двухрастворные прояви­

экспонированных кристаллов галогенида серебра. В слабо экспо­ нированных участках (тенях) процесс проявления протекает нор­ мально. Неполное проявление светов и полное проявление теней обусловливает уменьшение (выравнивание (контраста негативного изображения. Выравнивающие проявители мелкозернистые. Для получения более мелкозернистого изображения часто увеличивают концентрацию сульфита натрия. К выравнивающим проявителям относятся № 2 , № 3, разбавленный фенидон-глициновый (см. табл. 2 1 ).

4. Контроль проявления

Количественно правильность проявления оценивается величи­ ной гаммы проявления упр. Фактическое значение гаммы проявле­ ния определяют по сенситограмме, проявленной одновременно с аэрофотопленкой. Если аэрофотоаппарат имеет приспособление для впечатывания оптического клина в аэрофильм, то сенсито­ граммы получаются на каждом кадре [114, с. 219—225]. Если в аэрофотоаппарате такого приспособления нет, то используют спе­ циальный прибор, разработанный в ЦНИИГАиК [79, с. 199—220].

В зависимости от применяемых способов контроля различают проявление с визуальным контролем и проявление по времени.

Сущность п р о я в л е н и я с в и з у а л ь н ы м к о н т р о л е м за­ ключается в том, что момент окончания процесса проявления опре­ деляют на глаз. Достоинство такой методики проявления заклю­ чается в том, что можно в процессе проявления учесть ошибки экспонирования и особенность снимаемого ландшафта; недостатки способа — в субъективности, т. е. в зависимости результата от опыт­ ности фотолаборанта и возможности образования воздушной вуали вследствие вынимания негатива из раствора для рассматривания. При проявлении аэрофотопленок с визуальным контролем разли­ чают проявление с десенсибилизацией и проявление с использова­ нием для контроля приборов инфракрасной техники.

Проявление с десенсибилизацией основано на использовании

(пинакриптол желтый, пинакриптол зеленый, деноксан и др.), или десенсибилизатор вводится в проявляющий раствор (пинакриптол зеленый, деноксан). После десенсибилизации можно визуально контролировать процесс проявления при лабораторном освещении.

185

Контроль проявления при помощи приборов инфракрасной тех­ ники основан на том, что в них изображение строится инфракрас­ ными лучами, к которым панхроматическая аэрофотопленка не чув­ ствительна. Это изображение может рассматриваться визуально. Хорошая видимость получаемого изображения позволяет доста­ точно надежно установить момент окончания проявления.

При п р о я в л е н и и по в р е м е н и необходимую продолжитель­ ность обработки рассчитывают или на основе предварительного сенситометрического испытания данного фотографического матери­ ала, или по данным проявления проб.

При этом различают проявление по времени, рекомендуемому фабрикой, и проявление по времени, определенному на основе пред­ варительного сенситометрического испытания, а также по резуль­ татам обработки проб.

В первом случае используют указанную на упаковке продолжи­ тельность проявления. Однако это время относится к определен­ ному проявителю и предполагается, что фотопленка должна быть проявлена до установленного для данной пленки угтр и экспониро­ вана правильно.

При практическом применении аэрофотопленок условия фабрич­ ного сенситометрического испытания во многих случаях не выдер­

в) сенситометрические характеристики с течением времени изме­

Проявление по времени, определенному из контрольных сенси­ тометрических испытаний, дает более надежные результаты и обес­ печивает получение гаммы проявления упр, установленной для дан­ ных конкретных условий фотографирования (уПр = Урек). Искомая продолжительность проявления устанавливается по графику кине­ тики проявления. Так, например, согласно рис. 74, для получения Урек = 1,4 необходимо в тех условиях каждый участок экспониро­ ванного фотоматериала обрабатывать в проявляющем растворе 5 мин; это время определяет продолжительность так называемого к ю в е т н о г о п р о я в л е н и я гк.

Фактическое значение ущ> определяют обычным путем по ре­ зультатам измерения контрольной сенситограммы, полученной в данных условиях.

Проявление аэрофотопленок по результатам обработки проб состоит в следующем. Сперва в выбранном проявителе обрабаты­ вают в кювете пробы — куски экспонированной аэрофотопленки. Оценивая качество полученных изображений, находят оптимальное время проявления в кювете tK.

Для определения общей продолжительности проявления всего аэрофильтра Гобщ по времени проявления в кювете tK пользуются

186

экспериментально полученными формулами и номограммами, в ко­ торых учитываются тип проявляющего прибора и длина аэрофо­ топленки [54].

§ 41. Фиксирование фотографического изображения

Фиксирование производят для удаления из эмульсионного слоя невосстановленных в процессе проявления неэкспонированных кри­ сталлов галогенидов серебра. Необходимость фиксирования обус­ ловлена тем, что после проявления значительная часть галогенидов серебра (75—80%) остается в слое и сохраняет чувствительность к свету.

Фиксирование производят путем обработки проявленного слоя

в воде. Одновременно с удалением из слоя неэкспонированных кри­ сталлов галогенидов серебра.растворяется краситель противоореольного слоя фотопленки.

Известно большое количество веществ, образующих с галоге­ нидами серебра растворимые в воде комплексы; к таким веществам относятся тиосульфата, роданиды, цианиды, аммиак и др. В фото­ графической практике для фиксирования применяют тиосульфат натрия ЫагЗгОз, называемый обычно гипосульфитом.

Реакция фиксирования протекает в две стадии: вначале обра­

В процессе дальнейшей обработки фотоматериала в свежем рас­ творе тиосульфата натрия или в том же растворе, но с избытком ЫагВгОз, образуется комплексная соль серебра, хорошо раствори­ мая в воде,

Основные свойства фиксирующих растворов: продолжитель­ ность (или скорость), кислотность, дубящие свойства и истогцаемость.

Продолжительность или скорость фиксирования определяется временем, затрачиваемым на процесс удаления из слоя галогени­ дов серебра. Минимальное время фиксирования определяется удвоенным временем осветления — молочно-желтый фон, обуслов­ ленный наличием галогенида серебра, исчезает.

При установлении максимальной продолжительности фиксиро­ вания следует иметь в виду, что водный раствор тиосульфата нат­ рия, в особенности подкисленный, несколько растворяет металли­ ческое серебро изображения, ослабляя тем самым при длительном фиксировании (30 мин и более) оптические плотности, что может привести к потере деталей в тенях. Степень ослабления негатив­ ного изображения в кислом фиксирующем растворе зависит от

187

ряда факторов: величины оптической плотности, продолжительно­ сти фиксирования и др.

Установлено, что скорость фиксирования зависит от размеров эмульсионных кристаллов, скорости диффузии компонентов рас­ твора, концентрации тиосульфата натрия и температуры раствора. Мелкозернистые эмульсии, у которых суммарная поверхность зе­ рен относительно больше, фиксируются быстрее. При прочих рав­ ных условиях скорость фиксирования увеличивается при переме­ шивании раствора, что способствует лучшей диффузии. Ускорить реакцию фиксирования можно путем добавления некоторых солей. Так, например, добавление в раствор тиосульфата аммония (ЫН^ЭгОз сокращает процесс фиксирования в 2 раза.

Кислотность фиксирующего раствора необходима для оста­ новки процесса проявления, что обязательно нужно, если после проявления не применяется стоп-ванна — кислый раствор, например раствор уксусной кислоты, прекращающий проявление. Для под­ кисления фиксирующего раствора чаще всего применяются сле­ дующие способы:

а) подкисление сильной кислотой, например серной, с сульфи­ том натрия, которые дают кислую соль—бисульфит натрия

Наибольшее распространение как самый удобный нашел способ подкисления пиросульфитом калия.

Придание фиксирующему раствору дубящих свойств необхо­ димо для уменьшения набухаемости желатины при обработке в растворах, температура которых превышает +25° С. Для дубле­ ния эмульсионного слоя в фиксирующий раствор вводят хромовые или алюминиевые квасцы.

Истощаемость фиксирующего раствора—потеря им способности растворять галогениды серебра с первоначальной скоростью, что обусловлено уменьшением концентрации тиосульфата натрия вслед­ ствие разбавления водой, проявителем и в результате уноса фик­ сажа пленкой и т. д. Учитывая неизбежную истощаемость фикси­ рующих растворов, разработаны нормы, устанавливающие предел их использования: в 1 л 2 0 %-ного раствора тиосульфата натрия может быть обработано до 3 м2 экспонированной и проявленной фотопленки. На практике для обеспечения постоянного избытка тио­ сульфата натрия предел использования уменьшается наполовину.

В аэрофотографической практике широко применяется быстрый кислый дубящий фиксаж (БДФ) следующего состава (г/л): тио­ сульфат натрия кристаллический — 20, хлористый аммоний — 50, метабисульфит калия — 25, вода — до 1 л.

188

§42. Промывка и сушка аэрофильмов

1.Промывка аэрофильмов

Различают промежуточную и окончательную промывку. Проме­ жуточная промывка разделяет процессы проявления и фиксирова­ ния, ее длительность чаще всего от нескольких секунд до одной минуты; этот вид промывки называют о п о л а с к и в а н и е м .

Окончательная промывка производится после фиксирования с целью полного и быстрого удаления из эмульсионного слоя всех растворимых веществ, которые при хранении негатива могут уменьшить устойчивость фотографического изображения, при ра­ боте в полевых условиях может быть установлено требование наи­ меньшего расхода воды.

Полнота промывки определяется отсутствием в эмульсионном слое остатков тиосульфата натрия; для контроля полноты удале­ ния тиосульфата натрия применяют различные индикаторы, напри­ мер щелочной раствор марганцовокислого калия.

Скорость промывки возрастает при повышении температуры и pH раствора; ускорение промывки достигается путем предваритель­ ной обработки пленки в 3%-ном растворе хлористого натрия с по­ следующей промывкой в обыкновенной воде, а также при примене­ нии морской воды.

Скорость вымывания тиосульфата в процессе промывки не ос­ тается все время постоянной — она заметно уменьшается к концу, когда в слое постепенно остается все меньшее количество тиосуль­ фата.

2. Сушка аэрофильмов

Сушка обработанного и промытого фотографического матери­ ала — важный процесс, существенно влияющий на общую про­ должительность технологического процесса обработки экспо­ нированной аэрофотопленки, а также на измерительные свойства фотографического изображения. Однако проблема эффектив­ ной, экономически выгодной скоростной сушки еще полностью не решена.

Применяемые способы сушки аэрофотопленок относятся к кон­ векционным. В их основе лежат диффузионные процессы: из влаж­ ной эмульсии пары воды диффундируют в соприкасающийся слой воздуха, из него в следующие слои и т. д. Продолжительность сушки находится в прямой зависимости от толщины эмульсионного слоя и влажности окружающего воздуха: она сокращается с уве­ личением температуры воздуха, с увеличением скорости его отно­ сительного движения и высушиваемого слоя. Сушка значительно ускоряется (в 2—4 раза), его аэрофильм предварительно обрабо­ тать спиртом, однако спиртование вызывает значительное повыше­ ние деформаций и хрупкости аэрофильма. В исключительных

189