Фотографические материалы

ФОТОГРАФИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ (фотоматериалы), светочувствит. материалы, предназначенные для получения фотографич. изображения. Различают галогеносеребряные Ф. м., в к-рых светочувствит. элементом является галогенид Ag, и несеребряные (светочувствит. элемент - соед. Fe, Cr, соли диазония и др.; см. Репрография).

Наиб, распространены галогеносеребряные Ф. м., к-рые, в свою очередь, классифицируют: по назначению- общего назначения (для профессиональной и любительской художественной и хроникальной фотографии), для профессиональной и любительской кинематографии, спец. назначения (для пром. и научных целей - фототехн. работ, радиографии, аэрофотосъемки, астрофотографии, репродуцирования, голографии, микрофильмирования и др.); по воспроизведению цвета объекта съемки - на черно-белые, цветные и монохроматические (с однотонным окрашенным изображением); по способу применения - на негативные (для съемки), позитивные (для печати с негативов), обращаемые (для прямого получения позитивного изображения); по виду под ложки-на гибкой полимерной основе (фото- и кинопленки), на жесткой основе (фотопластинки, чаще всего из стекла, реже керамики, металла и др.), на бумаге (фотобумага), без основы (бесподложечные слои для регистрации заряженных частиц высоких энергий); по формату- на листовые и рулонные (перфорированные и неперфорированные).

Ф. м. характеризуются сенситометрическими (общая и эффективная светочувствительность, коэф. контрастности, фотографич. широта, оптич. плотность вуали, макс. оптич. плотность изображения и др.), структурнорезкостными (разрешающая способность, среднеквадратич. гранулярность, фнция передачи модуляции и др.) и физ.-мех. (термостойкость, мех. прочность слоев, влагоемкость, скручиваемость, уд. поверхностное электрич. сопротивление и др.) показателями. Сенситометрические и структурнорезкостные показатели зависят в осн. от размеров, формы и состава микрокристаллов AgHal, а также условий их хим. или спектральной сенсибилизации.

Осн. сенситометрич. характеристики Ф. м. определяют по эксперим. характеристич. кривой (сенситограмме, рис. 1), выражающей зависимость между логарифмом экспозиции lg H и оптич. плотностью D почернения (образованного металлич. Ag) или цветного потемнения (образованного красителями). Экспозицию H вычисляют по ф-ле: H= Et, где E -освещенность, t - время экспонирования (вьщержка). Оптич. плотность участков фотографич. слоя, не подвергавшихся действию света, наз. оптич. плотностью фотографич. вуали D₀; она не зависит от экспозиции и определяется св-вами самого Ф. м. и условиями его обработки. Принятая в фотографии величина миним. оптич. плотности представляет собой сумму значений оптич. плотности вуали и оптич. плотности подложки. Наиб. оптич. плотность почернения (потемнения) Ф.м., т.е. плотность в высшей точке характеристич. кривой, наз. макс. плотностью D_макс.

Сенситометрич. испытания Ф.м. проводят в стандартных условиях, при к-рых важнейшим фактором является цветовая температура источника света - величина, характеризующая спектральный состав излучения источника света. Цветовая т-ра определяется т-рой абсолютно черного тела, при к-рой его излучение имеет такой же спектральный состав и такое же распределение энергии по спектру, что и излучение данного источника; выражается в Кельвинах. В сенситометрич. измерениях обычно используют три цветовые т-ры: 2850 К - при испытании фотобумаг; 3200 К - для позитивных кинопленок; 6500 К - для негативных Ф. м.

Рис. 1. Характеристическая кривая зависимости оптической плотности от экспозиции (пояснение в тексте).

Светочувствительность S - способность Ф.м. регистрировать световое излучение и образовывать в фоточув-ствит. слое материала почернение (потемнение). Различают общую (к действию непрерывного излучения в видимой области спектра) и эффективную (к действию красного, оранжевого или желтого света) светочувствительность. Светочувствительность (см²/Дж) рассчитывается как величина, обратно пропорциональная экспозиции: S=1/Et=I/H (см. Фотография черно-белая). При характеристике Ф. м. светочувствительность измеряют, как правило, в относит, единицах - числах светочувствительности - по ф-ле S = k/Н_кр, где H_кр - экспозиция, необходимая для получения определенной оптич. плотности потемнения D_кp (критерий светочувствительности); k - коэф. пропорциональности, имеющий определенное принятое значение для каждого из видов Ф. м. Для черно-белых негативных Ф. м. общего назначения за критерий светочувствительности приняты оптич. плотность D_кp = D₀ + 0,l и коэф. пропорциональности . Ниже приводятся примерные соотношения чисел светочувствительности Ф.м. в разл. сенситометрич. системах, принятых в мире,- единицах ГОСТ, или ISO - International Standarts Organization, а также градусах DIN - Deutsche Industrie Nor-men (Германия):

Строгого эквивалента между светочувствительностью Ф. м. и числами светочувствительности не существует; приблизительно считают, что 1 единица ГОСТ эквивалента 10⁶ см²/Дж.

Коэф. контрастности - градиент прямолинейного участка характеристич. кривой - характеризует способность Ф. м. передавать различие яркости объекта съемки по различию оптич. плотностей потемнении. Определяется как тангенс угла наклона прямолинейного участка кривой к оси абсцисс:

Фотографическая широта L определяется как интервал яркостей объектов съемки, передаваемых на изображении с одинаковым коэф. контрастности; на характеристич. кривой соответствует диапазону логарифмов экспозиций: L = lgH₂ - lgH₁. Интервал экспозиций, ограниченных верх, и ниж. пределами потемнении, наз. полным интервалом экспозиции L_макс или полной фотографии, широтой.

Разрешающая способность R-способностьФ.м. раздельно передавать мелкие детали (участки) объекта фотографирования; выражается кол-вом разрешаемых линий на 1 мм в фотографии, изображении спец. тест-объекта (т. наз. резольвометрич. миры).

Гранулярность - флуктуации оптич. плотности равномерно экспонированного и проявленного Ф. м.; численная оценка микронеоднородности (зернистой структуры) фото-графич. изображения определяется среднеквадратич. гранулярностью.

Собственная спектральная чувствительность галогенидов Ag высока только для излучения с длиной волны, меньшей или равной 500 нм. Применение сенсибилизирующих красителей (см. Сенсибилизация оптическая)позволяет создать Ф. м., чувствительные ко всей видимой и ближней ИК области спектра с длиной волны до 1500 нм. В зависимости от спектральной чувствительности Ф. м. делят на несенсибилизированные (обычно позитивные и рентгенографические) - чувствительные к синим и более коротким лучам света и жесткому излучению; ортохроматические и изоортохроматические- чувствительные к синим и желто-зеленым лучам; панхроматические и изо-панхроматические- чувствительные ко всему видимому спектру; инфрахроматические- чувствительные к синим лучам и ИК излучению.

Строение фотоматериалов. Все галогеносеребряные Ф. м. состоят из светочувствит. (эмульсионных) и дополнит. (вспо-могат.) слоев, нанесенных на подложку (рис. 2-4).

Основой всех Ф.м.является светочувствительный слой толщиной 3-30 мкм, к-рый представляет собой суспензию микрокристаллов AgHal (см. Фотографические эмульсии). Поверхностная концентрация AgHal (в пересчете на Ag) от 0,1 г/м² в малочувствит. Ф. м. до 5-10 г/м² в высокочувст-вит. негативных Ф. м. и до 10-35 г/м² - в радиографич. материалах. В светочувствит. слое Ф. м. содержится до 40-60% AgHal (в нек-рых случаях, напр. в т. наз. ядерных эмульсиях, до 90%), 30-50% желатина и 5-10% влаги.

Подложкой для разл. Ф.м. могут служить стеклянные пластинки толщиной 0,8-5 мм (и более), гибкие полимерные пленки из триацетата целлюлозы толщиной 60-220 мкм или полиэтилентерефталата толщиной 25-175 мкм, а также ме-таллич. и керамич. пластинки. Основа фотобумаги - гл. обр. бумага, картон, иногда ткань (см. Бумага фотографическая).

Для придания Ф. м. высоких физ.-мех., противоореольных, антистатич. и др. св-в на подложку и светочувствит. слои обычно наносят вспомогат. и дополнит. слои - подслой, защитный, противоореольный, противоскручивающий, антистатический, фильтровый, промежуточный, восковый и др.

Подслой- вспомогат. слой толщиной 0,5-1 мкм, нанесенный на подложку в целях обеспечения прочного сцепления (адгезии) светочувствит. слоя с подложкой. Подслой для фото- и кинопленок содержит коллоидный р-р желатины в воде, орг. р-ритель, растворяющий полимер подложки, и орг. к-ту, стабилизирующую коллоидный р-р желатина; подслой для фотопластинок содержит, кроме того, жидкое стекло, подслой для фотобумаги - баритовый слой.

Защитный слой представляет собой слой сильно за-дубленного желатина с добавкой синтетич. полимера (напр., латекса) толщиной 0,5-1,5 мкм; наносится на пов-сть эмульсионного слоя фотопленки или фотобумаги и предохраняет его от мех. повреждений и воздействия окружающей среды.

Для уменьшения ореолов отражения при съемке яркосве-тящихся объектов в негативных кино- и фотопленках и фотопластинках под светочувствит. слой или на обратную сторону подложки наносят противоореольный лаковый или желатиновый слой, содержащий пленкообразующее в-во и краситель или пигмент (напр., золь Ag, сажу), к-рые обесцвечиваются или вымываются в процессе обработки Ф. м. В ряде негативных пленок роль противо-ореольной защиты выполняет прокрашенная в массе основа. Желатиновый противоореольный слой, нанесенный на обратную сторону подложки, служит также и противоскручиваю-щим слоем.

Противоскручивающий слой (контрслой) - лаковый слой из синтетич. полимеров, наносимый на обратную сторону подложки для улучшения плоскостности пленки, а в ряде случаев и для придания пленке глянца и улучшения антистатич. св-в.

Антистатич. слой- вспомогат. слой толщиной 0,5-1 мкм; представляет собой слои полимеров с добавками электролитов, электропроводящих наполнителей (высокодисперсные сажа, графит и др.), ПАВ и др. соед., способных поглощать из воздуха заряженные частицы, нейтрализующие заряд Ф.м., или влагу, повышающую его поверхностную проводимость.

Фильтровый слой служит для поглощения нежелательных лучей света, действующих на лежащие под ним светочувствит. слои. В цветных негативных Ф. м. применяют желтый фильтровый слой, поглощающий синие лучи и состоящий обычно из коллоидных частиц Ag, равномерно распределенных в желатине. Цветные пленки с недиффундирующими цветными компонентами имеют три эмульсионных слоя, фильтровый (цветоделительный) слой и зеленый или черный противоореольный слой на обратной стороне основы. Верхний эмульсионный слой чувствителен только к синей зоне спектра, и при цветном проявлении в нем образуется изображение из желтого красителя. Средний слой чувствителен к зеленой части спектра, и при проявлении в нем образуется пурпурный краситель. Нижний слой чувствителен к красной части спектра, и в нем образуется голубой краситель. Фильтровый слой помещается между верхним синечувствит. и средним зеленочувствит. эмульсионными слоями, защищая нижележащие слои от действия на них синих лучей; тем самым выполняется одно из условий правильного цветоделения при съемке. При обработке на стадиях отбеливания и фиксирования происходит обесцвечивание фильтрового слоя.

В цветных многослойных Ф. м. между эмульсионными слоями наносят промежуточные желатиновые слои толщиной 0,5-1 мкм, уменьшающие межслойные эффекты.

Виды фотоматериалов. Негативные фотопленки общего назначения применяют для фотосъемок при дневном и искусств. освещении в художественной, репортаж-ной, любительской и профессиональной фотографии. Выпускаются черно-белые, монохроматические или цветные Ф. м. малой, средней и высокой светочувствительности. По спектральной чувствительности черно-белые фотопленки обычно панхроматические; цветные негативные пленки выпускают разл. видов: для съемки при дневном свете - сбалансированные к цветовой т-ре 5500 К (индекс :Д:), для съемки при искусств, освещении - сбалансированные к цветовой т-ре 3200 К (индекс :Л:); для съемки при любом освещении -сбалансированные к цветовой т-ре 4200 К.

Выпускают фотопленки гл. обр. на основе триацетата целлюлозы с противоореольным и противоскручивающим слоями в виде листов или рулонов. Ширина листов до 40 см, рулонов - 16, 35 или 61,5 мм при длине до 1,65 м.

Позитивные черно-белые фотопленки предназначены для любительской фотографии и репродукционных работ. Характеризуются высокой резкостью и глубоким черным тоном получаемого мелкозернистого изображения, повышенной мех. прочностью и термостойкостью фотогра-фич. слоя. Выпускается в виде рулонов и листов.

Обращаемые фотопленки используют для получения черно-белого или цветного изображения - диапозитивов (слайдов). Характеризуются небольшой фотографич. широтой и требуют точной экспозиции при съемке.

Фотографические материалы для промышленных и научных целей по своим сенсито-метрич., структурно-резкостным и физ.-хим. св-вам подразделяются на фототехн. пленки и пластинки, радиографические, астрономич. пленки, Ф.м. для аэрофотосъемки, микрофильмирования и голографии. Характеризуются, как правило, высокой чувствительностью, контрастностью, могут иметь разл. спектральную сенсибилизацию и быть негативными или позитивными.

Фототехн. черно-белые пленки и пластинки предназначены для репродукционных и копировальных работ в полиграфии, радиоэлектронике и электротехнике. Изготовляются на полиэтилентерефталатной (толщина 65-175 мкм) или триацетат-целлюлозной (100-200 мкм) подложках; м.б. несенсибилизированными, ортохроматическими и изопанхроматическими.

Радиографич. пленки предназначены для мед. рентгеновских и флюорографич. съемок, дозиметрич. контроля степени облучения живых организмов, наличия ионизирующих излучений, дефектоскопии, рентгеновского структурного анализа и рентгеновской спектроскопии. Характеризуются большой поверхностной концентрацией AgHal в эмульсионном слое, высоким коэф. контрастности, имеют обычно два эмульсионных слоя, нанесенных на обе стороны подложки. Различают мед., техн. и дозиметрич. радиографич. Ф. м. Выпускаются на бесцв. или окрашенной в голубой цвет подложке из триацетата целлюлозы или полиэтилентерефггалата толщиной 160-220 мкм (для форматных пленок) и 135-150 мкм (для рулонных флюорографич. пленок).

Астрономич. фотопленки и пластинки предназначены для регистрации малоконтрастных объектов небольшой угловой протяженности при астрономич. наблюдениях; позволяют получать данные о спектре излучения, скорости движения, положении в пространстве и структуре небесных тел. Характеризуются высокой контрастностью, высокой разрешающей способностью; для повышения чувствительности нек-рые астрономич. пленки подвергают гиперсенсибилизации.

Аэрофотопленки - негативные рулонные Ф. м. на гибкой полимерной подложке, предназначенные для аэросъемок. Характеризуются повышенной контрастностью; подразделяются на низкочувствит. высокоразрешающие, среднечувствит. и высокочувствит. черно-белые, спектрозональные и цветные. Черно-белые аэрофотопленки по спектральной чувствительности м. б. изопанхроматическими, ортохроматическими, ин-фрахроматическими или многозональными (имеют максимум спектральной чувствительности в неск. зонах излучения от УФ до ИК). Спектрозональные пленки характеризуются высокой чувствительностью как в видимой, так и ИК зонах спектра; изображение на них формируется из красителей в условных цветах. Имеют обычно два или три эмульсионных слоя, чувствительных в разл. зонах спектра; верх. слой обычно инфрахроматический, нижний - ортохроматический или панхроматический; в состав этих слоев помимо AgHaI и др. составляющих входят цветообразующие компоненты, превращающиеся при цветном проявлении в красители. Выпускаются аэрофотопленки на полиэтилентерефталатной или триацетатцеллюлозной бесцветной или прокрашенной подложке разл. толщины в виде рулонов.

Фотопленки для микрофильмирования (типа "Микрат") предназначены для съемки и копирования чертежно-конструкторской документации, научно-техн. информации. Характеризуются высокой разрешающей способностью и контрастностью изображения; различаются величиной светочувствительности и разрешающей способности, областью спектральной чувствительности, типом противооре-ольного слоя. Выпускаются в виде листов или рулонов на полиэтилентерефталатной и триацетатцеллюлозной подложке.

Фотопленки для голографии предназначены для записи голографич. изображения в сходящихся и встречных лучах лазерного излучения, для регистрации быстропротека-ющих процессов, неразрушающего контроля разл. изделий, в качестве элементов памяти голографич. запоминающих устройств, в медицине для голографич. съемки внутр. органов, в искусстве для съемки художеств. и историч. объектов, портретов и т.п. Характеризуются низкой светочувствительностью, повышенной контрастностью, высокой разрешающей способностью; обычно имеют панхроматич. спектральную сенсибилизацию.

Инфрахроматические фотопленки предназначены для спектрального анализа и фотосъемки в ИК лучах в лазерной и полупроводниковой технике, астрономии, криминалистике и др. Различаются по величине светочувствительности и дополнит, спектральной чувствительности в интервале 810-1360 нм. Выпускаются на бесцв. полимерной подложке на основе триацетата целлюлозы или полиэтилен-терефталата толщиной 140 мкм; очень чувствительны к действию повышенных т-р, поэтому хранятся обычно при отрицат. т-ре.

Фототкани- позитивные Ф.м., предназначенные для получения черно-белых и цветных фотоотпечатков с негативов контактным и проекционными способами печати; по фотографич. св-вам близки к фотобумагам. Подложка в таких Ф. м.- аппретированные ткани из синтетич. и искусств, волокон или хл.-бум. ткани типа бязи.

Кинопленки для профессиональной и любительской кинематографии предназначены для разл. видов киносъемок и печати фильмов, записи и воспроизведения звука. Разделяются на черно-белые и цветные. Выпускают кинопленки след. типов: негативные, позитивные, обращаемые, контратипные (для получения дубль-негатива или дубль-позитива), фонограммные для записи звука, гидротипные (для получения цветных отпечатков). Кинопленки состоят практически из тех же слоев и характеризуются теми же показателями, что и фотопленки (рис. 2, 3 и табл.).

Выпускают кинопленки на гибкой триацетатцеллюлозной (реже полиэтилентерефталатной) подложке в виде полос (лент) разл. ширины в рулонах, на бобинах, сердечниках, катушках. По размерам м.б. шириной 8, 16, 35 и 70 мм с одно- или двусторонней перфорацией, длиной от 10 до 300 м.

Кинопленки для пром. и научных целейгл. обр. черно-белые Инфрахроматические; предназначены для съемки в ИК области света при спектроскопич. анализе газов, жидкостей и твердых тел, регистрации лазерного излучения и тепловых полей, в атомном эмиссионном анализе, телефотографии, рентгенодиагностике. Характеризуются повышенной контрастностью, различаются по величине светочувствительности в диапазоне видимого и ИК излучения от 600 до 980 нм.

ОСНОВНЫЕ ФОТОГРАФИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ФОТОМАТЕРИАЛОВ