Latent bild - Latent image
En latent bild är en osynlig bild som produceras genom exponering för ljus av ett ljuskänsligt material såsom fotografisk film . När fotografisk film utvecklas blir det exponerade området mörkare och bildar en synlig bild. Under de tidiga fotograferingsdagarna var arten av den osynliga förändringen i silverhalogenidkristallerna i filmens emulsionsbeläggning okänd, så bilden sägs vara "latent" tills filmen behandlades med fotografisk framkallare .
I flera fysiska termer är en latent bild ett litet kluster av metalliska silveratomer bildade i eller på en silverhalogenid kristall på grund av reduktion av interstitiella silverjoner genom fotoelektroner (en fotolytisk silver kluster). Om intensiv exponering fortsätter växer sådana fotolytiska silverkluster till synliga storlekar. Detta kallas för att skriva ut bilden. Å andra sidan kallas bildandet av en synlig bild genom fotografisk framkallare att utveckla bilden.
Storleken på ett silverkluster i den latenta bilden kan vara så liten som några silveratomer. För att fungera som ett effektivt latent bildcenter är dock minst fyra silveratomer nödvändiga. Å andra sidan kan ett utvecklat silverkorn ha miljarder silveratomer. Därför är fotografisk utvecklare som verkar på den latenta bilden en kemisk förstärkare med en förstärkningsfaktor på upp till flera miljarder. Utvecklingssystemet var den viktigaste tekniken som ökade den fotografiska känsligheten i fotografiets historia.
Bildningsmekanism
Ljusets verkan på silverhalogenidkornen i emulsionen bildar platser av metalliskt silver i kornen. Den grundläggande mekanismen genom vilken detta händer föreslogs först av RW Gurney och NF Mott 1938. Den inkommande foton frigör en elektron , kallad fotoelektron, från en silverhalogenidkristall. Fotoelektroner migrerar till ett grunt elektronfällningsställe (ett känslighetsställe), där elektronerna reducerar silverjoner för att bilda en metallisk silverfläck. Ett positivt hål måste också genereras men det ignoreras till stor del. Efterföljande arbete har ändrat bilden något, så att hålfångst också övervägs (Mitchell, 1957). Sedan dess har förståelsen för mekanismen för känslighet och latent bildbildning förbättrats avsevärt.
Fotokänslighet
Ett mycket viktigt sätt att öka fotografisk känslighet är att manipulera elektronfällorna i varje kristall. En ren, felfri kristall uppvisar dålig fotografisk känslighet, eftersom den saknar en grund elektronfälla som underlättar bildandet av en latent bild. I ett sådant fall kommer många av fotoelektronerna att rekombineras med silverhalogenidkristallen och slösas bort. Grunda elektronfällor skapas genom svavelsensibilisering, införande av en kristallin defekt (kantförskjutning) och införlivande av en spårmängd av icke-silversalt som dopmedel. Platsen, typen och antalet grunda fällor har ett stort inflytande på effektiviteten genom vilken fotoelektronerna skapar latenta bildcentra och följaktligen på fotografisk känslighet.
Ett annat viktigt sätt att öka fotografisk känslighet är att minska tröskelstorleken för utvecklingsbara latenta bilder. Guldsensibilisering av Koslowski skapar metalliska guldfläckar på kristallytan, vilket i sig inte gör kristallen utvecklingsbar. När en latent bild bildas runt guldfläcken är närvaron av guld känd för att minska antalet metalliska silveratomer som är nödvändiga för att göra kristallen utvecklingsbar.
Ett annat viktigt koncept för att öka fotokänsligheten är att separera fotohål från fotoelektroner och känslighetsplatser. Detta bör minska sannolikheten för rekombination. Reduktionssensibilisering är en möjlig implementering av detta koncept. Den senaste 2-elektron sensibiliseringstekniken bygger på detta koncept. Den vetenskapliga förståelsen för fotohåls beteende är dock mer begränsad än för fotoelektroner.
Å andra sidan kommer en djup elektronfälla eller en plats som underlättar rekombination tävla om fotoelektroner och minskar därför känsligheten. Dessa manipulationer används emellertid till exempel för att förbättra emulsionens kontrast.
Ömsesidighetslagen misslyckas
Ömsesidighetslagfel är ett fenomen där samma exponeringsmängd (bestrålning multiplicerad med exponeringstid) ger olika bildtäthet när bestrålning (och därmed varaktighet) varieras.
Det finns två typer av ömsesidighetsfel. De är båda relaterade till dålig effektivitet för att använda fotoelektroner för att skapa latenta bildcenter.
Högintensitets ömsesidighetsfel (HIRF)
Högintensitetsresidensfel (HIRF) är vanligt när kristallen exponeras av intensivt men kort ljus, såsom blixtrör. Detta minskar fotografisk hastighet och kontrast. Detta är vanligt med emulsioner optimerade för högsta känslighet vid lång exponering med gammal emulsionsteknik.
HIRF beror på skapandet av många latenta delbilder som inte kan utvecklas på grund av liten storlek. På grund av kort och intensiv exponering skapas många fotoelektroner samtidigt. De gör många latenta delbilder (som inte kan göra kristallen utvecklingsbar), snarare än en eller några latenta bilder (som kan).
HIRF kan förbättras genom att inkorporera dopmedel som skapar tillfälliga djupa elektronfällor, optimera graden av svavelsensibilisering, införa kristallina defekter (kantförskjutning).
Under senare år har många fotografiska utskrifter gjorts genom att skanna laser exponering. Varje plats på ett fotopapper exponeras av en mycket kort men intensiv laser. Problem på grund av HIRF var den stora tekniska utmaningen i utvecklingen av sådana produkter. Fotopapper i färg tillverkas vanligtvis med mycket hög andel silverklorid (cirka 99%) och resten är bromid och / eller jodid. Kloridemulsioner har särskilt dålig HIRF och lider vanligtvis av LIRF. Papperstillverkare använder dopmedel och exakt kontroll av störningsplatserna för att förbättra (för att praktiskt taget eliminera) HIRF för denna nya applikation.
Låg intensitets ömsesidighetsfel (LIRF)
Löshetsfel med låg intensitet (LIRF) uppstår när kristallen exponeras med svagt ljus av lång varaktighet, såsom i astronomisk fotografering.
LIRF beror på ineffektivitet för att bilda en latent bild, och detta minskar fotohastigheten men ökar kontrasten. På grund av låg exponeringsstrålning (intensitet) kan en enda kristall behöva vänta en betydande tid mellan att absorbera tillräckligt antal fotoner. I processen att skapa ett stabilt latent bildcenter, görs en mindre och mindre stabil silverfläck. Ytterligare generation av fotoelektroner är nödvändig för att växa denna lilla fläck till en större, stabil, latent bild. Det finns en begränsad sannolikhet att denna mellanliggande instabila fläck sönderdelas innan nästa tillgängliga fotoelektroner kan stabilisera den. Denna sannolikhet ökar med minskande bestrålningsnivå.
LIRF kan förbättras genom att optimera stabiliteten för latent delbild, optimera svavelsensibilisering och införa kristallina defekter (kantförskjutning).
Plats för latent bild
Beroende på silverhalogenidkristallen kan den latenta bilden bildas inuti eller utanför kristallen. Beroende på var LI bildas varierar de fotografiska egenskaperna och svaret på utvecklaren. Nuvarande emulsionsteknik möjliggör mycket exakt manipulation av denna faktor på ett antal sätt.
Varje emulsion har en plats inom varje kristall där LI företrädesvis bildas. De kallas "känslighetscentra." Emulsioner som bildar LI i det inre kallas interna (ly) känsliga emulsioner, och de som bildar LI på ytan kallas ytskänsliga emulsioner. Känslighetstypen speglar till stor del platsen för mycket grunda elektronfällor som effektivt bildar latenta bilder.
De flesta, om inte alla, gamla tekniska negativa filmemulsioner hade många oavsiktligt skapade kantförskjutningsställen (och andra kristallina defekter) internt och svavelsensibilisering utfördes på ytan av kristallen. Eftersom flera känslighetscentra är närvarande hade emulsionen både inre och ytkänslighet. Det vill säga fotoelektroner kan migrera till ett av många känslighetscentra. För att utnyttja den maximala känsligheten hos sådana emulsioner anses det generellt att framkallaren måste ha någon silverhalogenidlösningsmedelsverkan för att göra de interna latenta bildplatserna tillgängliga. Många moderna negativa emulsioner introducerar ett skikt precis under kristallytan där ett tillräckligt antal kantförskjutningar avsiktligt skapas, samtidigt som huvuddelen av kristallens inre bibehålls felfri. Kemisk sensibilisering (t.ex. svavel plus guldsensibilisering) appliceras på ytan. Som ett resultat koncentreras fotoelektronerna till några få känslighetsställen på eller mycket nära kristallytan, varigenom effektiviteten förbättras med vilken den latenta bilden produceras.
Emulsioner med olika strukturer gjordes för andra applikationer, såsom direkt positiva emulsioner. Direkt positiv emulsion har dimcentra inbyggda i emulsionens kärna, som blekas av fotohål som genereras vid exponering. Denna typ av emulsion ger en positiv bild vid utveckling hos en konventionell framkallare utan omvänd bearbetning.
Utveckling av silverhalogenidkristaller
En utvecklarlösning omvandlar silverhalogenidkristaller till metalliska silverkorn, men den verkar endast på de som har latenta bildcentra. (En lösning som konverterar alla silverhalogenidkorn kristaller för att metalliska silverkorn kallas imma framkallare och en sådan lösning används i den andra utvecklare av återföring bearbetning.) Denna omvandling beror på elektrokemisk reduktion, varvid de latenta bildcentra fungera som en katalysator.
Minskningspotential hos utvecklaren
En utvecklarlösning måste ha en reduktionspotential som är tillräckligt stark för att utveckla tillräckligt exponerade silverhalogenidkristaller med ett latent bildcentrum. Samtidigt måste utvecklaren ha en reduktionspotential som är tillräckligt svag för att inte minska oexponerade silverhalogenidkristaller.
I en lämpligt formulerad framkallare injiceras elektroner i silverhalogenidkristallerna endast genom silverfläck (latent bild). Därför är det mycket viktigt för den kemiska reduktionspotentialen hos framkallningslösningen (inte standardreduktionspotentialen av framkallningsmedel) att vara någonstans högre än energinivån Fermi små metalliska silverkluster (det vill säga den latenta bilden) men väl under ledningsbandet för oexponerade silverhalogenidkristaller.
I allmänhet har svagt exponerade kristaller mindre silverkluster. Silverkluster i mindre storlekar har en högre Fermi-nivå och därför utvecklas fler kristaller när utvecklarens minskningspotential ökar. Återigen måste emellertid utvecklingspotentialen vara långt under ledningsbandet för silverhalogenidkristall. Således finns det en gräns för att öka systemets fotografiska hastighet genom att öka utvecklarpotentialen; om lösningens reduktionspotential är tillräckligt hög för att utnyttja mindre silverkluster, börjar lösningen någon gång att minska silverhalogenidkristaller oavsett exponering. Detta kallas dimma , som är metalliskt silver tillverkat av icke-imagewise (exponeringsspecifik) reduktion av silverhalogenidkristaller. Det konstaterades också att, när utvecklarlösningen formuleras optimalt, är den maximala fotografiska hastigheten ganska okänslig för valet av utvecklingsagent (James 1945), och det finns en gräns för storleken på silverklustret som kan utvecklas.
Ett sätt att förbättra detta problem är användningen av Koslowskis guldsensibiliseringsteknik. Ett litet metalliskt guldkluster vars Fermi-nivå är tillräckligt hög för att förhindra utveckling av kristallen används för att minska tröskelstorleken för metalliskt silverkluster som kan göra kristallen utvecklingsbar.
För ytterligare diskussion, se Tani 1995 och Hamilton 1988.
Stabilitet hos latent bild
Under normala förhållanden är den latenta bilden, som kan vara så liten som några atomer av metalliskt silver på varje halidkorn, stabil i många månader. Senare utveckling kan sedan avslöja en synlig metallisk bild.
Ett berömt exempel på latent bildstabilitet är bilderna som tagits av Nils Strindberg , fotografen i SA Andrèes misslyckade arktiska ballongekspedition 1897 . Bilderna av expeditionen och av ballongen som är strandsatta på isen upptäcktes och utvecklades inte förrän 33 år senare.
Se även
Referenser
- Coe, Brian, 1976, Födelsens födelse, Ash & Grant.
- Mitchell, JW, 1957, Photographic Sensitivity, Rep. Prog. Phys., Vol. 20, s 433–515.
- Tani, T., 1995, Photographic Sensitivity, Oxford University Press., S. 31–32, 84-85, 89-91.
- Mitchell, JW, 1999, Utvecklingen av begreppen fotografisk känslighet, J. Imag. Sci. Tech., 43, 38-48.
- James, TH, 1945, maximal emulsionshastighet i förhållande till utvecklingsmedlet, J. Franklin Inst., 239, 41-50.