Latentes Bild

A latentes Bild ist ein unsichtbares Bild, das durch die Exposition erzeugt wird hell eines photosensitiven Materials wie z. fotografischen Film. Wenn fotografischer Film ist aufgetreten, der Bereich, der freigelegt wurde, verdunkelt und bildet ein sichtbares Bild. In den frühen Tagen der Fotografie die Art der unsichtbaren Veränderung in der Silberhalogenid Kristalle des Films des Films Emulsion Die Beschichtung war unbekannt, daher soll das Bild "latent" sein, bis der Film behandelt wurde fotografischer Entwickler.

In physikalischer Hinsicht ist ein latentes Bild ein kleiner Metallic -Cluster Silber- Atome gebildet in oder auf einem Silberhalogenidkristall aufgrund von die Ermäßigung von interstitiellen Silberionen von Photoelektronen (ein photolytischer Silbercluster). Wenn die intensive Exposition fortgesetzt wird, wachsen solche photolytischen Silbercluster zu sichtbaren Größen. Das nennt man ausdrucken das Bild. Andererseits wird die Bildung eines sichtbaren Bildes durch die Wirkung des fotografischen Entwicklers genannt sich entwickeln das Bild.

"Ausgedruckt" Bild auf einem 35 -mm -B & W -Film, überbelichtet von ungefähr 24 Stopps (etwa zwei Tage Exposition bei 1: 2), ohne chemische Verarbeitung, was zeigt, dass die Silbercluster sich ohne Entwicklung bis zu sichtbaren Größen wachsen können.

Die Größe eines Silberclusters im latenten Bild kann so klein sein wie ein paar Silberatome. Um jedoch als effektives latentes Imagezentrum zu fungieren, sind jedoch mindestens vier Silberatome erforderlich. Andererseits kann ein entwickeltes Silberkorn Milliarden Silberatome haben. Daher ist ein fotografischer Entwickler, der auf das latente Bild wirkt, ein chemischer Verstärker mit einem Gewinnfaktor von bis zu mehreren Milliarden. Das Entwicklungssystem war die wichtigste Technologie, die die fotografische Empfindlichkeit in der Geschichte der Fotografie erhöhte.

Bildungsmechanismus

Die Wirkung des Lichts auf die Silberhalogenid Körner innerhalb der Emulsion bilden Stellen aus metallischem Silber in den Körnern. Der Grundmechanismus, durch den dies geschieht R W Gurney und N f mott im Jahr 1938. das eingehende Photon befreit ein Elektron, als Photoelektron genannt, aus einem silbernen Halogenidkristall. Die Photoelektronen wandern zu einer flachen Elektronenfalle (eine Empfindlichkeitsstelle), wo die Elektronen Silberionen zu einem metallischen Silberfleck bilden. Ein positives Loch muss ebenfalls erzeugt werden, aber es wird weitgehend ignoriert. Nachfolgende Arbeiten haben dieses Bild leicht modifiziert, so dass auch das „Loch“ -Fangen berücksichtigt wird (Mitchell, 1957). Seitdem wurde das Verständnis des Empfindlichkeitsmechanismus und der latenten Bildbildung erheblich verbessert.

Fotografische Empfindlichkeit

Eine sehr wichtige Möglichkeit, die fotografische Empfindlichkeit zu erhöhen, besteht darin, die Elektronenfallen in jedem Kristall zu manipulieren. Ein reiner, fehlerfreier Kristall zeigt eine schlechte fotografische Empfindlichkeit, da ihm eine flache Elektronenfalle fehlt, die die Bildung eines latenten Bildes erleichtert. In einem solchen Fall werden viele der Photoelektronen mit dem Silberhalogenidkristall rekombinieren und verschwendet. Flache Elektronenfallen werden durch Schwefelsensibilisierung, Einführung eines kristallinen Defekts (Kantenverletzung) und ein Spuren von Nicht-Silbersalz als Dotiermittel erzeugt. Der Ort, die Art und die Anzahl der flachen Fallen haben einen großen Einfluss auf die Effizienz, durch die die Photoelektronen latente Bildzentren und folglich auf die fotografische Empfindlichkeit erzeugen.

Eine weitere wichtige Möglichkeit, die fotografische Empfindlichkeit zu erhöhen, besteht darin, die Schwellengröße von sich entwickelbaren latenten Bildern zu verringern. Die Goldsensibilisierung von Koslowski erzeugt metallische Goldflecken auf der Kristalloberfläche, die das Kristall an sich nicht entwickelt. Wenn sich um den Goldfleck um ein latentes Bild bildet, verringert bekannt, dass das Vorhandensein von Gold die Anzahl der metallischen Silberatome verringert, die erforderlich sind, um den Kristall entwickeln zu werden.

Ein weiteres wichtiges Konzept für die zunehmende fotografische Empfindlichkeit besteht darin, die Fotolöcher von Photoelektronen und Sensitivitätsstellen abzutrennen. Dies sollte die Wahrscheinlichkeit einer Rekombination verringern. Die Sensibilisierung der Reduktion ist eine mögliche Implementierung dieses Konzepts. Die jüngste 2-Elektronen-Sensibilisierungstechnik basiert auf diesem Konzept. Das wissenschaftliche Verständnis des Verhaltens von Fotolöten ist jedoch begrenzter als das von Photoelektronen.

Andererseits wird eine tiefe Elektronenfalle oder eine Stelle, die die Rekombination erleichtert, um Photoelektronen konkurriert und daher die Empfindlichkeit verringert. Diese Manipulationen werden jedoch zum Beispiel verwendet, um den Kontrast der Emulsion zu verbessern.

Reziprozitätsgesetz Misserfolg

Das Versagen des Gegenseitigkeitsgesetzes ist ein Phänomen, bei dem die gleiche Expositionsmenge (Bestrahlungsstrahlung multipliziert mit der Dauer der Exposition) eine unterschiedliche Bilddichte erzeugt, wenn die Bestrahlungsstärke (und damit die Dauer) variiert.

Es gibt zwei Arten von Gegenseitigkeitsfehlern. Sie beziehen sich beide mit einer schlechten Effizienz bei der Verwendung von Photoelektronen, um latente Bildzentren zu erstellen.

Reziprozitätsausfall mit hoher Intensität (HIRF)

Das Reziprozitätsausfall mit hoher Intensität (HIRF) ist häufig, wenn der Kristall durch intensives, aber kurzes Licht wie Blitzrohr ausgesetzt ist. Dies reduziert die fotografische Geschwindigkeit und den fotografischen Kontrast. Dies ist häufig bei Emulsionen, die für die höchste Empfindlichkeit mit langer Exposition unter Verwendung der alten Emulsionstechnologie optimiert sind.

HIRF ist auf die Schaffung vieler latenter Unterhändler zurückzuführen, die aufgrund kleiner Größe nicht entwickelbar sind. Aufgrund der kurzen und intensiven Belichtung werden gleichzeitig viele Photoelektronen erstellt. Sie machen viele latente Unterimages (die das Kristall nicht entwickelnswert machen können) und nicht eine oder einige latente Bilder (das kann).

HIRF kann verbessert werden, indem Dotiermittel einbezogen werden, die vorübergehende tiefe Elektronenfallen erzeugen, wodurch der Grad der Schwefelsensibilisierung optimiert und kristalline Defekte eingeführt wird (Kantenverletzung).

In den letzten Jahren werden viele fotografische Drucke durch Scannen der Laserbelichtung hergestellt. Jeder Ort auf einem fotografischen Papier wird durch einen sehr kurzen, aber intensiven Laser ausgesetzt. Probleme aufgrund von HIRF waren die größte technische Herausforderung bei der Entwicklung solcher Produkte. Farbfotografiepapiere werden normalerweise mit einem sehr hohen Prozentsatz von hergestellt Silberchlorid (ca. 99%) und der Rest ist Bromid und/oder Jodid. Chloridemulsionen haben besonders schlechtes HIRF und leiden normalerweise unter LIRF. Papierhersteller verwenden Dotiermittel und eine präzise Kontrolle der Versetzungsstellen, um Hirf für diese neue Anwendung zu verbessern (um virtuell zu eliminieren).

Reziprozitätsausfall mit geringer Intensität (LIRF)

Reziprozitätsausfall (LIRF) mit geringer Intensität tritt auf, wenn der Kristall mit schwachem Licht der langen Dauer ausgesetzt ist, wie beispielsweise in der astronomischen Fotografie.

LIRF ist auf die Ineffizienz der Bildung eines latenten Bildes zurückzuführen, und dies verringert die fotografische Geschwindigkeit, erhöht sich jedoch den Kontrast. Aufgrund der geringen Expositionsbestrahlung (Intensität) muss ein einzelner Kristall möglicherweise eine erhebliche Zeit zwischen der Absorption der ausreichenden Anzahl von Photonen warten. Während der Herstellung eines stabilen latenten Image -Centers wird ein kleinerer und weniger stabiler Silberfleck hergestellt. Eine weitere Generation von Photoelektronen ist erforderlich, um diesen Fleck auf ein größeres, stabiles, latentes Bild zu erweitern. Es besteht eine begrenzte Wahrscheinlichkeit, dass sich dieses intermediäre instabile Speck zersetzt, bevor die nächsten verfügbaren Photoelektronen ihn stabilisieren können. Diese Wahrscheinlichkeit nimmt mit abnehmender Bestrahlungsstärke zu.

LIRF kann verbessert werden, indem die Stabilität des latenten Subimage, die Optimierung der Schwefelsensibilisierung und die Einführung von kristallinen Defekten (Kantenverletzung) optimiert werden.

Ort des latenten Bildes

Abhängig vom Silberhalogenidkristall kann das latente Bild innerhalb oder außerhalb des Kristalls gebildet werden. Abhängig davon, wo sich das Li gebildet hat, variieren die fotografischen Eigenschaften und die Reaktion auf den Entwickler. Die aktuelle Emulsionstechnologie ermöglicht eine sehr präzise Manipulation dieses Faktors in vielerlei Hinsicht.

Jede Emulsion hat einen Platz in jedem Kristall, an dem sich LIS bevorzugt gebildet wird. Sie werden als "Sensibilitätszentren" bezeichnet. Emulsionen, die im Innenraum LIS bilden, werden als interne (ly-) empfindliche Emulsionen bezeichnet, und solche, die auf der Oberfläche Li bilden, werden als oberflächenempfindliche Emulsionen bezeichnet. Der Empfindlichkeitstyp spiegelt weitgehend die Stelle sehr flacher Elektronenfallen wider, die latente Bilder effektiv bilden.

Die meisten, wenn nicht alle alten technologischen negativen Filmemulsionen hatten viele ungewollte Konditionen (und andere kristalline Defekte) in internem und die Schwefelsensibilisierung auf der Oberfläche des Kristalls durchgeführt. Da mehrere Empfindlichkeitszentren vorhanden sind, hatte die Emulsion sowohl die innere und Oberflächenempfindlichkeit. Das heißt, Photoelektronen können in eine von vielen Empfindlichkeitszentren wandern. Um die maximale Empfindlichkeit solcher Emulsionen auszunutzen, wird allgemein angenommen, dass der Entwickler eine Silberhalogenid -Lösungsmittelwirkung haben muss, um die internen latenten Bildstellen zugänglich zu machen. Viele moderne negative Emulsionen führen eine Schicht direkt unter der Kristalloberfläche ein, auf der absichtlich eine ausreichende Anzahl von Kantenversetzen erzeugt wird, während der Großteil des kristallischen Innenarchitals frei bleibt. Die chemische Sensibilisierung (z. B. Schwefel plus Goldempfindung) wird auf der Oberfläche angewendet. Infolgedessen sind die Photoelektronen auf einige Empfindlichkeitsstellen auf oder sehr nahe der Kristalloberfläche konzentriert, wodurch die Effizienz, mit der das latente Bild erzeugt wird, erheblich verbessert.

Emulsionen mit unterschiedlichen Strukturen wurden für andere Anwendungen wie direkte positive Emulsionen durchgeführt. Direkte positive Emulsion hat Nebelzentren, die in den Kern der Emulsion eingebaut sind, was durch Fotolöcher gebleicht wird, die bei Exposition erzeugt werden. Diese Art von Emulsion erzeugt ein positives Bild bei der Entwicklung bei einem konventionellen Entwickler ohne Umkehrverarbeitung.

Entwicklung von Silberhalogenidkristallen

A Entwicklerlösung Konvertiert Silberhalogenidkristalle in metallische Silberkörner, wirkt jedoch nur auf diejenigen, die latente Bildzentren haben. (Eine Lösung, die konvertiert alle Silberhalogenid -Kristalle zu Metallic Silberkörnern heißt Nebel Entwickler und eine solche Lösung wird im zweiten Entwickler der Umkehrverarbeitung verwendet.) Diese Umwandlung ist auf die elektrochemische Reduktion zurückzuführen, wobei die latenten Bildzentren als Katalysator wirken.

Reduktionspotential des Entwicklers

Eine Entwicklerlösung muss ein Reduktionspotential haben, das stark genug ist, um ausreichend exponierte Silberhalogenidkristalle mit einem latenten Image -Zentrum zu entwickeln. Gleichzeitig muss der Entwickler ein Reduktionspotential haben, das schwach genug ist, um nicht exponierte Silberhalogenid -Kristalle zu reduzieren.

In einem geeignet formulierten Entwickler werden Elektronen nur durch Silberfleck (latentes Bild) in die Silberhalogenidkristalle injiziert. Daher ist es für das chemische Reduktionspotential des Entwicklers sehr wichtig Lösung (Nicht das Standard -Reduktionspotential des Entwicklungsmittels) ist höher als der Fermi -Energieniveau der kleinen metallischen Silbercluster (dh das latente Bild), aber weit unter dem Leitungsband von nicht exponierten Silberhalogenidkristallen.

Im Allgemeinen haben schwach exponierte Kristalle kleinere Silbercluster. Silbercluster kleinerer Größen haben einen höheren Fermi -Wert, und daher werden mehr Kristalle entwickelt, wenn das Reduktionspotential des Entwicklers erhöht wird. Das Entwicklerpotential muss jedoch weit unter dem Leitungsband von Silberhalogenidkristall liegen. Somit ist eine Grenze bei der Erhöhung der fotografischen Geschwindigkeit des Systems durch Steigerung des Entwicklerpotentials. Wenn das Reduktionspotential der Lösung hoch genug ist, um einen kleineren Silbercluster auszunutzen, beginnt die Lösung irgendwann, Silberhalogenidkristalle unabhängig von der Exposition zu reduzieren. Das nennt man Nebel, das metallische Silber aus nicht imsistentem (expositionierenden Nonspezifischen) Reduktion von Silberhalogenidkristallen. Es wurde auch festgestellt, dass die maximale fotografische Geschwindigkeit, wenn die Entwicklerlösung optimal formuliert ist, eher unempfindlich gegenüber der Wahl des Entwicklungsmittels (James 1945) ist, und es gibt eine Grenze für die Größe des Silberclusters, der entwickelt werden kann.

Eine Möglichkeit, dieses Problem zu verbessern, ist die Verwendung der Goldsensibilisierungstechnik von Koslowski. Ein kleiner metallischer Goldcluster, dessen Fermi -Spiegel hoch genug ist, um die Entwicklung des Kristalls zu verhindern, wird verwendet, um die Schwellengröße des metallischen Silberclusters zu verringern, der den Kristall entwickelt werden kann.

Weitere Diskussionen finden Sie in Tani 1995 und Hamilton 1988.

Stabilität des latenten Bildes

Unter normalen Bedingungen ist das latente Bild, das auf jedem Halogenidkorn ein paar Atome von metallischem Silber sein kann, viele Monate stabil. Die anschließende Entwicklung kann dann ein sichtbares metallisches Bild zeigen.

Eine berühmte Instanz der Latent-Image-Stabilität sind die Bilder von Nils Strindberg, der Fotograf in S. A. Andrées unglückliche Arktische Ballon-Expedition von 1897. Die Bilder der Expedition und des auf dem Eis gestrandeten Ballons wurden erst etwa 33 Jahre später entdeckt und entwickelt.

Siehe auch

Verweise

  • Coe, Brian, 1976, Die Geburt der Fotografie, Asche & Grant.
  • Mitchell, J. W., 1957, Fotografische Empfindlichkeit, Rep. Prog. Phys., Vol. 20, S. 433–515.
  • Tani, T., 1995, Fotografische Empfindlichkeit, Oxford University Press., S. 31–32, 84-85, 89-91.
  • Mitchell, J. W., 1999, Entwicklung der Konzepte der fotografischen Sensibilität, J. Imag. Sci. Tech., 43, 38-48.
  • James, T. H., 1945, Maximale Emulsionsgeschwindigkeit in Bezug auf den Entwicklungsmittel, J. Franklin Inst., 239, 41-50.