Скрытое изображение - Latent image

А скрытое изображение это невидимое изображение, полученное при воздействии свет светочувствительного материала, такого как фотопленка. Когда фотопленка развитый, экспонированная область затемняется и образует видимое изображение. На заре фотографии природа невидимого изменения галогенид серебра кристаллы фильма эмульсия покрытие было неизвестно, поэтому изображение считалось «скрытым» до тех пор, пока пленка не была обработана фотографический проявитель.

Говоря более физически, скрытое изображение - это небольшой кластер металлических серебро атомы образуется в кристалле галогенида серебра или на нем из-за снижение межузельных ионов серебра фотоэлектроны (а фотолитический серебряный кластер). Если интенсивное воздействие продолжается, такие фотолитические кластеры серебра вырастают до видимых размеров. Это называется распечатка изображение. С другой стороны, формирование видимого изображения под действием фотографического проявителя называется развитие изображение.

«Распечатанное» изображение на 35-миллиметровой черно-белой пленке, переэкспонированное примерно на 24 ступени (около двух дней выдержки при f / 2), без какой-либо химической обработки, демонстрируя, что кластеры серебра могут вырастать до видимых размеров без проявления.

Размер кластера серебра на скрытом изображении может составлять всего несколько атомов серебра. Однако, чтобы действовать как эффективный центр скрытого изображения, необходимы как минимум четыре атома серебра. С другой стороны, развитое серебряное зерно может содержать миллиарды атомов серебра. Поэтому фотографический проявитель, воздействующий на скрытое изображение, представляет собой химический усилитель с коэффициентом усиления до нескольких миллиардов. Система проявления была самой важной технологией, которая увеличила фотографическую чувствительность в истории фотографии.

Механизм образования

Действие света на галогенид серебра зерна внутри эмульсии образуют участки металлического серебра в зернах. Основной механизм, с помощью которого это происходит, был впервые предложен R W Герни и N F Mott в 1938 году. фотон освобождает электрон, называемый фотоэлектроном, из кристалла галогенида серебра. Фотоэлектроны мигрируют в неглубокую зону захвата электронов (зону чувствительности), где электроны восстанавливают ионы серебра с образованием металлической серебряной точки. Также должно быть создано положительное отверстие, но оно в основном игнорируется. Последующие работы немного изменили эту картину, так что также учитывается ловушка «дырки» (Mitchell, 1957). С тех пор понимание механизма чувствительности и формирования скрытого изображения значительно улучшилось.

Фотографическая чувствительность

Один очень важный способ повысить фотографическую чувствительность - это манипулировать ловушками электронов в каждом кристалле. Чистый бездефектный кристалл демонстрирует плохую фотографическую чувствительность, так как в нем отсутствует мелкая электронная ловушка, которая облегчает формирование скрытого изображения. В таком случае многие фотоэлектроны рекомбинируют с кристаллом галогенида серебра и расходуются впустую. Мелкие ловушки для электронов создаются путем сенсибилизации серой, введения кристаллического дефекта (краевой дислокации) и включения следовых количеств несеребряной соли в качестве допанта. Расположение, вид и количество мелких ловушек имеют огромное влияние на эффективность, с которой фотоэлектроны создают центры скрытых изображений, и, следовательно, на фотографическую чувствительность.

Еще один важный способ повысить фотографическую чувствительность - уменьшить пороговый размер проявляющихся скрытых изображений. При сенсибилизации золота Козловского на поверхности кристалла образуются пятна металлического золота, которые сами по себе не делают кристалл развивающимся. Когда вокруг золотого пятна формируется скрытое изображение, известно, что присутствие золота уменьшает количество атомов металлического серебра, необходимых для проявления кристалла.

Еще одна важная концепция повышения фотографической чувствительности - разделение световых отверстий от фотоэлектронов и участков чувствительности. Это должно снизить вероятность рекомбинации. Снижение сенсибилизации - одна из возможных реализаций этой концепции. Недавняя технология сенсибилизации двумя электронами построена на этой концепции. Однако научное понимание поведения фотоотверстий более ограничено, чем у фотоэлектронов.

С другой стороны, глубокая электронная ловушка или место, облегчающее рекомбинацию, будут конкурировать за фотоэлектроны и, следовательно, уменьшать чувствительность. Однако эти манипуляции используются, например, для усиления контрастности эмульсии.

Нарушение закона взаимности

Нарушение закона взаимности - это явление, когда одинаковая величина экспозиции (освещенность, умноженная на продолжительность экспозиции) дает различную плотность изображения при изменении освещенности (и, следовательно, продолжительности).

Есть два вида неудач во взаимности. Оба они связаны с низкой эффективностью использования фотоэлектронов для создания центров скрытых изображений.

Отказ взаимности высокой интенсивности (HIRF)

Нарушение взаимности высокой интенсивности (HIRF) является обычным явлением, когда кристалл освещается интенсивным, но коротким светом, например импульсной лампой. Это снижает скорость фотографирования и контраст. Это характерно для эмульсий, оптимизированных для максимальной чувствительности при длительной выдержке с использованием старой эмульсионной технологии.

HIRF возникает из-за создания множества скрытых подизображений, которые невозможно развернуть из-за небольшого размера. Из-за кратковременной и интенсивной экспозиции одновременно создается много фотоэлектронов. Они создают множество скрытых подизображений (которые не могут сделать кристалл развивающимся), а не одно или несколько скрытых изображений (которые могут).

HIRF можно улучшить, добавив примеси, которые создают временные глубокие ловушки для электронов, оптимизируют степень сенсибилизации серы и вносят кристаллические дефекты (краевые дислокации).

В последние годы многие фотографические оттиски делаются путем сканирования лазерной экспозицией. Каждое место на фотобумаге экспонируется очень коротким, но интенсивным лазером. Проблемы, связанные с HIRF, были основной технической проблемой при разработке таких продуктов. Цветная фотобумага обычно изготавливается с очень высоким содержанием хлорид серебра (около 99%), а остальное - бромид и / или йодид. Эмульсии хлоридов имеют особенно плохую HIRF и обычно страдают от LIRF. Производители бумаги используют легирующие добавки и точный контроль мест дислокации для улучшения (практически полного устранения) HIRF в этом новом приложении.

Отказ взаимности низкой интенсивности (LIRF)

Нарушение взаимности при низкой интенсивности (LIRF) происходит, когда кристалл подвергается длительному воздействию слабого света, например, в астрономической фотографии.

LIRF возникает из-за неэффективности формирования скрытого изображения, и это снижает скорость фотографирования, но увеличивает контраст. Из-за низкого уровня освещенности (интенсивности) экспонирования монокристаллу может потребоваться значительное время между поглощением достаточного количества фотонов. В процессе создания стабильного центра скрытого изображения получается меньшее и менее устойчивое серебряное пятнышко. Дальнейшая генерация фотоэлектронов необходима, чтобы вырастить это маленькое пятнышко до более крупного, стабильного, скрытого изображения. Существует конечная вероятность того, что это промежуточное нестабильное пятнышко распадется до того, как следующие доступные фотоэлектроны смогут его стабилизировать. Эта вероятность увеличивается с уменьшением уровня освещенности.

LIRF можно улучшить, оптимизируя стабильность скрытого фрагмента изображения, оптимизируя сенсибилизацию к сере и вводя кристаллические дефекты (краевые дислокации).

Расположение скрытого изображения

В зависимости от кристалла галогенида серебра скрытое изображение может формироваться внутри или снаружи кристалла. В зависимости от того, где формируется LI, меняются фотографические свойства и реакция на проявитель. Современная эмульсионная технология позволяет очень точно управлять этим фактором несколькими способами.

Каждая эмульсия имеет место внутри каждого кристалла, где предпочтительно образуются LI. Их называют «центрами чувствительности». Эмульсии, которые образуют LI внутри, называются внутренне чувствительными эмульсиями, а эмульсии, которые образуют LI на поверхности, называются поверхностно-чувствительными эмульсиями. Тип чувствительности в значительной степени отражает расположение очень мелких электронных ловушек, которые эффективно формируют скрытые изображения.

Большинство, если не все, эмульсии негативных пленок старой технологии имели множество непреднамеренно созданных мест краевых дислокаций (и других кристаллических дефектов) внутри, и сенсибилизация серой проводилась на поверхности кристалла. Поскольку присутствует несколько центров чувствительности, эмульсия имела как внутреннюю, так и поверхностную чувствительность. То есть фотоэлектроны могут мигрировать в один из многих центров чувствительности. Чтобы использовать максимальную чувствительность таких эмульсий, обычно считается, что проявитель должен обладать действием растворителя галогенида серебра, чтобы сделать внутренние участки скрытого изображения доступными. Многие современные отрицательные эмульсии создают слой непосредственно под поверхностью кристалла, где намеренно создается достаточное количество краевых дислокаций, сохраняя при этом большую часть внутренней части кристалла без дефектов. На поверхность наносится химическая сенсибилизация (например, сенсибилизация серой и золотом). В результате фотоэлектроны концентрируются в нескольких местах чувствительности на поверхности кристалла или в непосредственной близости от нее, что значительно повышает эффективность создания скрытого изображения.

Эмульсии с различными структурами были сделаны для других применений, например, для эмульсий прямого положительного воздействия. Прямая положительная эмульсия имеет центры тумана, встроенные в ядро эмульсии, которое отбеливается световыми отверстиями, возникающими при экспонировании. Этот тип эмульсии дает положительное изображение при проявлении в обычном проявителе без реверсивной обработки.

Разработка кристаллов галогенида серебра

А решение разработчика преобразует кристаллы галогенида серебра в зерна металлического серебра, но действует только на те, которые имеют центры скрытого изображения. (Решение, преобразующее все кристаллы галогенида серебра к зернам металлического серебра называется запотевание разработчик и такое решение используется во втором проявителе обработки с обращением.) Это преобразование происходит из-за электрохимического восстановления, при котором центры скрытого изображения действуют как катализатор.

Снижающий потенциал застройщика

Раствор проявителя должен иметь потенциал восстановления, достаточно сильный для проявления достаточно экспонированных кристаллов галогенида серебра, имеющих центр скрытого изображения. В то же время проявитель должен обладать достаточно слабым восстановительным потенциалом, чтобы не восстанавливать неэкспонированные кристаллы галогенида серебра.

В проявителе подходящей формулы электроны инжектируются в кристаллы галогенида серебра только через серебряную пятнышку (скрытое изображение). Следовательно, это очень важно для потенциала химического восстановления проявителя. решение (не стандартный восстановительный потенциал проявляющего агента) должен быть где-то выше, чем уровень энергии Ферми небольших кластеров металлического серебра (то есть скрытое изображение), но значительно ниже зоны проводимости неэкспонированных кристаллов галогенида серебра.

Как правило, слабо экспонированные кристаллы имеют более мелкие кластеры серебра. Кластеры серебра меньшего размера имеют более высокий уровень Ферми, и поэтому появляется больше кристаллов по мере увеличения потенциала восстановления проявителем. Однако, опять же, потенциал проявителя должен быть значительно ниже зоны проводимости кристалла галогенида серебра. Таким образом, есть предел в увеличении фотографической скорости системы за счет повышения потенциала разработчика; если восстановительный потенциал раствора установлен достаточно высоким для использования меньшего кластера серебра, в какой-то момент раствор начинает восстанавливать кристаллы галогенида серебра независимо от воздействия. Это называется туман, который представляет собой металлическое серебро, полученное в результате восстановления кристаллов галогенида серебра без изменения изображения (без экспонирования). Было также обнаружено, что, когда раствор проявителя оптимально сформулирован, максимальная скорость фотографирования довольно нечувствительна к выбору проявляющего агента (Джеймс 1945), и существует ограничение на размер кластера серебра, который может быть проявлен.

Одним из способов решения этой проблемы является использование техники Козловского сенсибилизации к золоту. Небольшой кластер металлического золота, уровень Ферми которого достаточно высок, чтобы предотвратить развитие кристалла, используется для уменьшения порогового размера кластера металлического серебра, который может сделать кристалл развивающимся.

Для дальнейшего обсуждения обратитесь к Tani 1995 и Hamilton 1988.

Устойчивость скрытого изображения

В нормальных условиях скрытое изображение, которое может составлять всего несколько атомов металлического серебра на каждом зерне галогенида, стабильно в течение многих месяцев. Последующее проявление может показать видимое металлическое изображение.

Знаменитым примером стабильности скрытого изображения являются фотографии, сделанные Нильс Стриндберг, фотограф в Злополучная арктическая экспедиция на воздушном шаре С. А. Андре в 1897 году. Фотографии экспедиции и брошенного на лед воздушного шара были обнаружены и обработаны лишь 33 года спустя.

Смотрите также

Основа фильма