Светочувствительные материалы, роль желатины и некоторых добавок

Процесс изготовления фотоэмульсин из галогенидов серебра при всех различиях в деталях обязательно включает несколько принципиально важных стадий. Это образование микрокристаллов галогенида серебра и их рост до нужного размера; придание микрокристаллам нужного уровня светочувствительности; введение в эмульсию разнообразных добавок, формирующих или улучшающих ее свойства; полив на подложку и нанесение других необходимых слоев (защитных, противоореольных и т.д.).

Образование галогенида серебра идет по реакции двойного соляного обмена между нитратом серебра и соответствующим галогенидом (бромидом, хлоридом, смесью бромида с иодидом и т. п.) калия, реже натрия, по уравнению

AgN03 + KHal AgHal + КNОз

На этой стадии могут присутствовать также некоторые примесные вещества, обычно из числа дающих иновалентные ионы для включения в решетку (например, CdBr2, дающий ионы Cd2+), но иногда и более сложные, преимущественно комплексные (хотя бы Ka3RhCl6, дающий ионы как Rh3+, так и RhCl63-).

Реакция проводится в растворе, содержащем желатину, которая на данной стадии процесса выполняет роль защитного коллоида, предотвращая слипание микрокристаллов, возникновение неправильных форм, получение очень резких различий в размерах между отдельными микрокристаллами (тогда неизбежны резкие различия по светочувствительности). Довольно часто в реакционной среде присутствуют еще и растворители галогенида серебра, в частности аммиак.

Фактически рассматриваемая стадия включает две самостоятельные стадии с различными задачами, но не всегда их можно четко разграничить во времени, и вторая нередко даже идет совместно с первой. Эти стадии суть, во-первых, образование и начальный рост микрокристаллов и, во-вторых, так называемое физическое созревание, требующее повышенной температуры и состоящее установлении заданного распределения микрокристаллов по размерам, в том числе благодаря росту более крупных из них за счет более мелких. Практически после физического созревания размеры микрокристаллов ни на одной из последующих стадий не изменяются, так что, быть ли эмульсии крупно- или мелкозернистой, однородной или разнородной по размерам микрокристаллов, определяется именно здесь. Все следующие стадии влияют на иные свойства, прежде всего на светочувствительность: после физического созревания она еще очень невелика, и если назначение фотоматериала не требует высокой или хотя бы умеренной светочувствительности, ее можно оставить на уровне, достигнутом во время физического созревания. Впрочем, сейчас такие материалы очень редки, разве что диапозитивные пластинки и некоторые пластинки для голографии, но с ними фотолюбителю сталкиваться не приходится.

Следующая стадия, которую называют химическим созреванием, состоит в выдерживании образовавшейся взвеси микрокристаллов в желатине, т. е. сформировавшейся эмульсии, в течение определенного времени при повышенной температуре в присутствии веществ, взаимодействующих с поверхностью микрокристаллов. На заре промышленной фотоэмульсионной технологии этой стадии не знали, она явилась результатом случайного открытия, выявившего значительное повышение светочувствительности (иногда и вуали) фотоэмульсии при ее прогреве, причем только с желатиной. Так выявилась еще одна важнейшая функция желатины, для объяснения которой возникло предположение, что желатина содержит в своем составе микропримеси, способные к реакции с галогенидом серебра. В дальнейшем выяснилось, что это действительно так, что различные образцы желатины сильно различаются по активности в реакциях с галогенидом серебра в эмульсиях. Однако контролировать активность желатины в процессе ее производства оказалось очень сложно, и лучше было бы иметь неактивную желатину, без таких примесей, вводя вместо этого примеси сами по себе в дозированных количествах. Для этого следовало узнать, какие именно примеси являются активными и каково их содержание в желатине того или иного происхождения и способа получения. К сожалению, еще и сегодня полного ответа на этот вопрос нет, но бесспорно, что определяющая роль принадлежит некоторым соединениям двухвалентной серы; вместе с тем, весьма важную роль играют некоторые аминокислоты, противодействующие реакциям сернистых соединений с галогенидом серебра. Во всяком случае, использование неактивных или малоактивных желатин и введение таких соединений, как тиосульфаты натрия или аммония—Na2S2O3 или (NН4)2S2О3, становится все более распространенным приемом.

Кроме сернистых соединений, то ли из желатины, то ли из специально введенных добавок, в химическом созревании часто принимают участие некоторые соли золота, а иногда и других металлов, в частности VIII группы периодической системы (иридий, родий, палладий). Их вводят как совместно с сернистыми соединениями, так и отдельно, а какие именно и как—зависит от требований к конкретной эмульсии. Во всяком случае, все эти добавки существенно влияют на достигаемые уровни светочувствительности и вуали фотоэмульсии. Гораздо реже созревание ведут с восстановителями галогенида серебра (например, с хлоридом олова, гидразином) вместо сернистых соединений; достичь столь же высокой светочувствительности, как с сернистыми соединениям” или золотом, они не позволяют, а любое малое отклонение от заданного режима ведет к- появлению сильной вуали (сернистые и другие упомянутые выше соединения в этом отношении менее опасны).

Другое по теме

Структурные уровни организации материи
Развитие - это необратимое, направленное, закономерное изменение материи и сознания, их универсальное свойство; в результате развития возникает новое качественное состояние объекта - его состава или структуры. Развитие - всеобщий принцип объяснения природы, общества и познания, как исторически протекающих событий. Р ...

Литье
Процесс литья под давлением имеет более чем вековую историю. Главными его преимуществами является возможность получения заготовок с минимальными припусками на механическую обработку или без неё и минимальной шероховатостью необработанных поверхностей, обеспечение высокой производительности и низкой трудоёмкости изготовл ...