14(8) 8. Красители в фотографическом процессе

8. Красители в фотографическом процессе

8.1. Принципы получения фотографического изображения

Несмотря на впечатляющие успехи химических методов получения фотографи­ческого изображения с помощью органических соединений, в настоящее время, как и столетие, тому назад, по-прежнему самыми массовыми остаются фотографические материалы, в которых используется светочувс­твительность галогенидов серебра.

В более чувст­вительных фотоматериалах (фотопленка) применяется AgBrс добавкойAgJ, менее чувствительные фотоматериалы (фотобумага) содержат смесьAgBrиAgCl.

Светочувствительная эмульсия представляет собой однородную суспензию микроскопических кристаллов галогенида серебра диаметром 0.01-1.0 мкм и специальных добавок в водном растворе желатины. С помощью специального устройства такую жидкую эмульсию равномерно наносят на твердую подложку, дают студню застыть и для защиты от механических повреждений затвердевший светочувствительный слой толщиной до 20 микрон покрывают синтетическим полимером толщиной около одного микрона. В зависимости от типа подложки различают фото- и кинопленку (на прозрачной и гибкой полимерной основе), фотопластинки (на силикатном или органическом стекле) и фотобумагу (проклеенная бумага со слоем сульфата бария).

Желатина, которая широко применяется при изготовлении всех видов фотоматериалов, представляет собой полипептид с молекулярной массой около 7000. Её получают гидролизом и фракционированием животного белкаколлагена. Желатина играет важную роль на всех стадиях фотографического процесса, выполняя следующие фун­к­ции:

• равномерно диспергирует кристаллы бромистого серебра (~ 10¹²в 1см³) и химических добавок;

• обеспечивает необратимость фотохимического восстановления AgBr;

• набухшая желатина обеспечивает проникновение и выведение из фотослоя водных растворов химикатов для обработки экспонированных фотоматериалов;

• задубленная желатина служит гибким и достаточно прочным носителем конечного изображения.

При кратковременном облучении (экспонировании) фотоматериала световым по­током, отраженным от фотографируемого объекта, в каждом засвеченном мик­рокристалле бромистого серебра происходит фотохимическая реакция: совершается отрыв электрона от бром-аниона и его перенос на катион серебра.

Атомы брома рекомбинируют (2Br^o Br₂) и молекулярный бром связывается желатиной; тем самым исключается возможность обратной реакции с фотолитическим сереб­ром.

(Ag Br)_m + nh  nAg^о (AgBr)*_m-n + ( n/2Br₂желатина )

Атомы металлического серебра (их образуется всего 5-10 атомов) отлагаются в крис­таллической решетке микрокристалла (AgBr)*, образуя центры «скрытого изображения». Такие микрокристаллы бромистого серебра отличаются от не активированных светом кристаллов меньшим потенциалом восстановления, что обнаруживается в процессе проявления.

«Скрытое изображение» превращают в видимое глазом изображение обработкой фотоматериала в проявляющем растворе, который составляют из фотографического проявителя, сульфита натрия и щелочного реагента для поддержания слабо-щелочной среды. В качестве проявителей используют некоторыеорто- ипара-дизамещенные бензола, которые содержат гидрокси- и аминогруппы и обладают свойствами умеренныхвосстановителей.

В черно-белой фотографии чаще всего используют гидрохинон, метол, глицин, амидол и другие соединения, которые различаются восстановительным потенциалом.

Для проявления цветных фотопленок применяют N,N-диэтил-пара-фенилен­диамин, цветные обратимые фотопленки и цветные фотобумаги проявляют с помощьюN-(2-гидроксиэтил)-N-этил-пара-фенилендиамина.

Присутствие в засвеченных микрокристаллах образо­вавшихся фотохимически атомов серебра служит катализатором восстановления всего микрокристалла.

При действии проявляющего раствора на фотографический слой катионы серебра восстанавливаются в металлическое серебро черного цвета, но этот процесс идет с различной скоростью.

Частицы экспонированногоAgBr*превращаются в металлическое серебро гораздо быстрее обычных, не засвеченных микрокристаллов (AgBr)_m, и в процессе проявления скрытое изображение многократно усиливается и становится видимым. Это объясняется тем, что на экспонированных участках эмульсионные зерна уже содержат атомыфотолитическогосеребраnAg^о (AgBr)*_m-n(центры «скрытого изображения»), которые выполняют функцию катализатора восстановления.

Образование металлического серебра под действием проявителя начинается от центров скрытого изображения и с увеличивающейся скоростью (автокаталитически) распространяется на всё зерно. При этом степень "почернения" будет пропорциональна количеству экспонированных зерен и, следовательно, количеству света попавшего на данный участок фотоматериала.

Вместе с тем за нормальное время проявления фотоматериала неэкспонированные микрокристаллы (AgBr)_mв нем остаются практически непроявленными, поскольку их восстановление проходит на доли процента. Такой фотоматериал уже несёт видимое глазом изображение, но содержит и светочувствительные кристаллы бромистого серебра, и поэтому еще не может быть выставлен на дневной свет.

Чтобы завершить получение стабильного видимого изображения в прозрачном слое желатины проявленныйфотоматериалподвергаютфиксации. Его обрабатывают в водном растворе фик­сажа. Не восстановленное бромистое серебро (AgBr)реагирует с тиосульфатом натрия и образует растворимую в воде комплексную соль серебра, которая удаляется из фотоэмульсии при заключительной промывке водой.

AgBr + 2 Na₂S₂O₃  NaBr + Na₃ Ag (S₂O₃)₂

Однако на фотопленке изображение получается негативным, светлые участки фотографируемого объекта, которые отражают большую часть света, будут выглядеть черными или темно-серыми, и, наоборот, темные участки объекта, которые мало отражают световые лучи или вообще их поглощают, будут выглядеть светло-серыми или бесцветными. Нормальное, позитивное фотографическое изображение объекта получается при экспозиции другого фотоматериала (фотопленки или фотобумаги), когда световой поток пропускают через ранее полученный негатив, что позволяет обратить ахроматические цвета.