Скрытое изображение

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Скры́тое изображе́ние, лате́нтное изображе́ние — невидимое глазом изменение, возникающее в фотоэмульсии под воздействием актиничного излучения в процессе экспонирования фотоматериала. Во время проявления участки эмульсии, подвергшиеся воздействию света, темнеют и скрытое изображение преобразуется в видимое. В желатиносеребряном процессе образование скрытого изображения происходит благодаря фотохимической реакции разложения молекул галогенида серебра на атомы серебра и галогена[1].

Явление «видимого проявления» на фотоплёнке, подвергшейся экспонированию в течение двух суток. Изображение получено длительной засветкой без дальнейшей лабораторной обработки

С этой точки зрения скрытое изображение состоит из небольших групп атомов металлического серебра на поверхности или внутри микрокристаллов галогенида, образовавшихся в результате окислительно-восстановительной реакции, вызванной фотоэффектом. В процессе проявления эти группы служат катализатором, приводящим к восстановлению до металлической формы всего кристалла. При больших экспозициях металлическое серебро восстанавливается в масштабах, видимых глазом, образуя видимое изображение без проявления. Такое явление характерно для фотоматериалов с так называемым «дневным» или «видимым проявлением», главным образом фотобумаг.

Однако, наиболее широкое распространение получила технология, требующая химического проявления невидимого латентного изображения. В этом случае проявление выступает в роли усилителя изображения, поэтому фотоматериалы второго типа обладают светочувствительностью, на несколько порядков превосходящей этот же параметр у фотобумаг с видимым проявлением.

Механизм образования[править | править вики-текст]

Впервые понятие скрытого изображения появилось после открытия Тальбота, который в сентябре 1840 года завершил разработку калотипии. В результате обработки экспонированной светочувствительной бумаги раствором галлоаргентонитрата (смеси азотнокислого серебра с галловой и уксусной кислотами) на ней появлялось видимое изображение[2]. Это позволило резко повысить светочувствительность хлористого серебра и сократить необходимую выдержку с получаса, требовавшихся без химического проявления, до двух-трёх секунд. Первая гипотеза о природе скрытого изображения была высказана Франсуа Араго, который считал, что причиной явления становится способность к восстановлению до металлической формы тех микрокристаллов галогенида, в которых под воздействием фотолиза образовались микроскопические группы атомов серебра, становящиеся центрами проявления[3].

Современное представление о механизме образования скрытого изображения основано на квантово-механической теории, предложенной в 1938 году британскими физиками-теоретиками Рональдом Гёрни (англ. Ronald Wilfred Gurney) и Невилом Моттом (англ. Nevill Francis Mott)[4]. Она основана на предположении, что реальный микрокристалл галогенида серебра обладает примесями в виде микроскопических включений, и дефектами кристаллической решётки[5]. Под воздействием тепловых колебаний ионы, из которых состоит решётка, регулярно покидают её, причём часть ионов серебра не в состоянии вернуться обратно, перемещаясь в межузельном пространстве. Попавший на эмульсию фотон поглощается ионом галоида, а высвободившийся при этом валентный электрон попадает в «потенциальную яму». Так называется зона пониженной энергии, в которой есть примесь, и где нарушена взаимосвязь ионов[1]. Фотоэлектрон, захваченный ямой, заряжает её отрицательно, и притягивает ближайший межузельный ион серебра. В результате ион рекомбинирует с электроном и превращается в нейтральный атом[6].

В свою очередь, атом галоида (например, брома), образовавшийся из иона в процессе поглощения фотона, образует так называемую положительную «дырку», которая постепенно перемещается к поверхности микрокристалла путём эстафетной передачи избыточного электрона к соседним ионам галоида. Попав на поверхность микрокристалла, дырка связывается желатиной, которая препятствует окислению центров скрытого изображения[5]. Процесс, сопровождающийся восстановлением атома серебра, может повторяться многократно, образуя микроскопические коллоидные частицы серебра, получившие название субцентров скрытого изображения[7]. Такие субцентры не способны вызвать проявление микрокристалла, но играют важную роль в различных методах повышения светочувствительности[1]. Критическая масса, позволяющая катализировать восстановление всего микрокристалла при проявлении, составляет минимум четыре атома серебра и называется центром проявления[8].

Дальнейшие исследования показали, что теория Гёрни-Мотта объясняет процессы лишь частично. Её усовершенствовал Дж. Митчелл (англ. J. W. Mitchell) доказав в 1957 году, что присоединение к центру светочувствительности межузельного иона серебра предшествует его нейтрализации фотоэлектроном[9]. При этом скрытое изображение может образовываться без участия центров светочувствительности, но полученные таким образом два-три атома серебра самостоятельно образуют неустойчивый центр, получивший в литературе название «предцентра» (англ. Pre-Image Speck). Исследования конца XX века позволяют предположить, что на ранних стадиях экспонирования центры скрытого изображения образуются по механизму Митчелла, а при достаточно больших экспозициях работает теория Гёрни-Мотта[10].

Светочувствительность[править | править вики-текст]

Наиболее эффективный путь повышения светочувствительности эмульсии заключается в образовании как можно большего количества потенциальных ям, то есть дефектов кристаллической решётки галогенида серебра. Микрокристаллы с идеальной решёткой обладают низкой светочувствительностью, поскольку большинство фотоэлектронов, не встретив дефектов, рекомбинируют с ионами, и не участвуют в формировании скрытого изображения. Дефекты могут представлять собой сдвиги кристаллических слоёв, микротрещины или инородные включения. Дефекты решётки намеренно создаются в процессе приготовления фотографической эмульсии, на стадии химического созревания. Для этого добавляются соли, содержащие палладий, платину и иридий, а также соединения золота[11].

Эффект Шварцшильда[править | править вики-текст]

Низкая эффективность участия фотоэлектронов в образовании скрытого изображения приводит к нарушению закона взаимозаместимости (эффекту Шварцшильда). Эти нарушения могут происходить в двух случаях:

Слишком короткая выдержка[править | править вики-текст]

При очень коротких выдержках, несмотря на высокий уровень освещённости, закон взаимозаместимости нарушается, одновременно снижая светочувствительность и контраст. Явление особенно характерно для фотоэмульсий, изготовленных по устаревшим технологиям. При очень коротких выдержках в микрокристаллах образуется слишком мало центров проявления, вместо которых синтезируются неустойчивые субцентры, не способные вызвать восстановление экспонированного галогенида. Это происходит из-за одновременного образования слишком большого количества фотоэлектронов.

Эффект стал проблемой для современной технологии цифровой фотопечати, при которой фотобумага экспонируется лазерным лучом с очень коротким воздействием на каждый участок фотоэмульсии. Поэтому большинство фотоматериалов, предназначенных для цифровых мини-фотолабораторий, изготавливаются на основе хлоросеребряной эмульсии, в наименьшей степени подверженной отклонению от закона взаимозаместимости. Кроме этого эффект может быть снижен специальными добавками в эмульсионные слои, увеличивающими количество дефектов решётки. Аналогичная проблема характерна для фильм-рекордеров, в которых киноплёнка также экспонируется лазерным лучом. Это отражается на строении контратипных киноплёнок специальных сортов, предназначенных для печати дубль-негатива.

Слишком низкая освещённость[править | править вики-текст]

Этот эффект наиболее важен в астрофотографии, где фотоматериал экспонируется при очень малых интенсивностях света и длинных выдержках. Это объясняется слишком короткой стабильностью субцентров, не успевающих дорасти до стабильных центров проявления за время ожидания следующих фотонов. Явление приводит к снижению светочувствительности и возрастанию контраста.

Примечания[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

  • Е. А. Иофис. Фотокинотехника. — М.: «Советская энциклопедия», 1981. — С. 301, 377. — 449 с. — 100 000 экз.
  • А. В. Редько. 1. 3 Природа светочувствительности галогенида серебра. Образование скрытого и видимого фотографического изображения // Основы фотографических процессов. — 2-е изд.. — СПб.: «Лань», 1999. — С. 70—74. — 512 с. — (Учебники для ВУЗов. Специальная литература). — 3000 экз. — ISBN 5-8114-0146-9.
  • А. В. Редько. Основы чёрно-белых и цветных фотопроцессов / Н. Н. Жердецкая. — М.: «Искусство», 1990. — С. 15—18. — 256 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-210-00390-6.
  • Мишель Фризо. Новая история фотографии = Nouvelle Histoire de la Photographie / А. Г. Наследников, А. В. Шестаков. — СПб.: Machina, 2008. — 337 с. — ISBN 978-5-90141-066-0.
  • Фомин А. В. Глава II. Химическое действие света // Общий курс фотографии / Т. П. Булдакова. — 3-е. — М.,: «Легпромбытиздат», 1987. — С. 53—55. — 256 с. — 50 000 экз.
  • К. В. Чибисов. Очерки по истории фотографии / Н. Н. Жердецкая. — М.: «Искусство», 1987. — С. 37—41. — 255 с. — 50 000 экз.