Страница:
Исторический очерк.История Ф. начинается с опытов, в которых на бумагу или холст с помощью
камеры-обскуры
проектировали изображение объекта и зарисовывали его. Эти опыты начались не позднее конца 15 в.; о них знал и сам воспроизводил их ещё
Леонардо да Винчи.Однако Ф. в собственном смысле слова возникла значительно позднее, когда не только стало известно о светочувствительности многих веществ, но и появились приёмы использования и сохранения изменений в таких веществах, вызванных действием света. В числе первых светочувствительных веществ в 18 в. были открыты и исследованы соли серебра. В 1802 Т. Уэджвуд в Великобритании смог получить изображение на слое AgNO
3, но ещё не сумел его закрепить. Датой изобретения Ф. считают 1839, когда Л. Ж. М.
Дагер
сообщил Парижской академии о способе Ф., названном им в собственную честь дагеротипией, хотя авторство его было спорным и многие важнейшие особенности этого способа являются достижениями Ж. Н.
Ньепса,разработанными им единолично или в сотрудничестве с Дагером. Почти одновременно с Дагером о др. способе Ф. – калотипии (от греч. kalуs – красивый, превосходный и tэpos – отпечаток) сообщил в Великобритании У. Г. Ф. Толбот (патент на этот способ выдан в 1841). Сходство обоих названных способов ограничивалось использованием Agl в качестве СЧС, различия же велики и принципиальны: в дагеротипии получалось сразу позитивное зеркально отражающее серебряное изображение, что упрощало процесс, но делало невозможным получение копий, а в калотипии изготовлялся
негатив,с которого можно было делать любое число отпечатков. В этом отношении калотипия более близка к современной Ф., чем дагеротипия; кроме того, в первой из них, как и в современной Ф., проявление использовалось не только для того, чтобы сделать
скрытое фотографическое изображение
видимым для глаза, но и для того, чтобы его усилить.
Из дальнейших открытий, принципиально важных для развития Ф., надо отметить прежде всего переход от камеры-обскуры со случайно выбранным объективом низкого качества к камере со специальным хорошо исправленным съёмочным объективом (его создал венгерский оптик И. Пецваль в 1840; о т. н. условии Пецваля см. ст. Кривизна поля ) и переход от мокрых СЧС, приготовляемых непосредственно перед съёмкой, к заранее приготовляемым сухим СЧС, способным длительно храниться в темноте без существенных изменений. В этом отношении решающую роль сыграли замена коллодионных (см. Коллодий ) СЧС желатиновыми (желатину в Ф. впервые широко использовал англичанин Р. Мэддокс, 1871), а также применение вместо чистого AgI др. галогенидов Ag, более удобных с практической точки зрения. Наиболее распространённый вид СЧС – сухие желатиновые слои с диспергированными в них микрокристаллами AgHal (Hal = Cl, Br, Cl + Br, Cl + I, Cl + Br + I, Br + I, причём содержание Agl ни в одном случае не превышает нескольких %). Именно такие СЧС стали массово выпускаться промышленностью с середины 1870-х гг. Первоначально их изготовляли на стеклянной подложке (пластинки), а затем также на бумажной и плёночной. Хотя массовый выпуск плёнок начался на полтора десятилетия позже, чем пластинок (после изобретения гибкой нитроцеллюлозной подложки американским изобретателем Г. Гудвином, 1887), этот вид материалов постепенно стал преобладающим, чему сильно способствовало создание малогабаритных плёночных камер, со временем вытеснивших громоздкие пластиночные камеры (за исключением специальных репродукционных). К 70-м гг. 20 в. около 90% всех выпускаемых AgHal-CЧС составляют плёнки, а на долю пластинок приходится менее 1%. В современном ассортименте фотографических материалов плёнки обычно являются негативными СЧС (кроме кинопозитивных и обращаемых – см. ниже), бумаги – позитивными (за исключением специальных копировальных), пластинки – только негативными (см. Бумага фотографическая, Пластинки фотографические, Плёнка кино- и фотографическая).
Важнейшую роль в развитии Ф. на AgHal-CЧС сыграло открытие оптической сенсибилизации (нем. учёный Г. Фогель, 1873), т. е. расширения спектральной области чувствительности СЧС путём введения в них красителей, поглощающих свет больших длин волн, чем AgHal [которые поглощают только в ультрафиолетовой (УФ) области и на коротковолновом участке видимой области, не дальше синей части]. Этим был преодолен крупный недостаток прежних СЧС. Уже в 1880-х гг. большинство выпускаемых СЧС стали ортохроматическими (см. Ортохроматические материалы ) ,чувствительными к жёлтому цвету, а с 1920-х гг. основное место среди массово выпускаемых СЧС заняли панхроматические материалы,чувствительные к оранжево-красной части спектра. Затем появились и AgHal-CЧС, чувствительные до длин волн 1,2–1,3 мкм,соответствующих смежному с видимой областью участку инфракрасной (ИК) области, однако не для любительской съёмки, а только для научно-технических целей (см. Инфрахроматические материалы ) .Дальнейшее продвижение чувствительности СЧС в длинноволновую сторону невозможно, т.к. равновесное тепловое излучение окружающих тел сосредоточено как раз в ИК-области. Непрерывно действуя на сенсибилизируемые СЧС в течение всего времени между их изготовлением и использованием, оно вуалирует их до недопустимого уровня (см. Вуаль фотографическая ) уже в первые сутки или даже часы их хранения. Преодолеть это ограничение для любого вида Ф. на AgHal-CЧС принципиально невозможно.
Напротив, в коротковолновую сторону чувствительность AgHal-CЧС не ограничена ничем. На AgHal-CЧС оказывают действие не только уже упоминавшиеся излучения видимой и близкой УФ-области, но и более коротковолновые, включая рентгеновское и гамма-излучения, а также ядерные частицы и электронные пучки. Благодаря этому AgHal-CЧС уже давно применяются для получения изображений в рентгеновских лучах и пучках электронов (см. Рентгенограмма, Радиография, Электронная микроскопия) ;они стали также одним из распространённых средств для регистрации и измерения дозы ионизирующих излучений. Более того, некоторые из этих излучений, как и ряд элементарных частиц, были открыты именно с помощью AgHal-CЧС (см. Ядерная фотографическая эмульсия ) .
Изготовление светочувствительных материалов на основе AgHal(см. также Фотографическая эмульсия ) .AgHal-CЧС получают нанесением (т. н. поливом) светочувствительной эмульсии – взвеси частиц AgHal в желатине или др. защитном коллоиде – на подложку. Наиболее важные характеристики СЧС с такими эмульсиями, кроме физико-механических и геометрических, формируются преимущественно до полива. К ним относятся прежде всего параметры, связанные с характеристической кривой, – светочувствительность,вуаль, контрастности коэффициент,а также спектральная чувствительность и структурные характеристики, обусловленные размерами микрокристаллов (МК) AgHal. Основные этапы изготовления AgHal-CЧС:
1) Эмульсификация и первое (т. н. физическое) созревание. На этом этапе происходит образование и рост твёрдой фазы эмульсии, т. е. МК AgHal. Образование AgHal является результатом реакции между AgNO 3и соответствующими галогенидами (по большей частью калия) в растворе, содержащем желатину, которая предотвращает слипание образующихся МК. Одновременно с образованием и ростом МК в растворе начинается перекристаллизация, т. е. преимущественный рост более крупных МК за счёт растворения более мелких. На скорость и результаты перекристаллизации существенно влияет наличие желатины. К концу реакции образования AgHal перекристаллизация становится преобладающим процессом. Чёткая граница между эмульсификацией и созреванием существует не всегда, и разделение этапа на 2 процесса иногда является формальным. В результате обоих процессов формирование твёрдой фазы полностью завершается и ни одна из последующих стадий не оказывает почти никакого влияния на размеры МК. Поэтому ряд свойств будущего СЧС (зернистость, отчасти разрешающая способность и др.) задаются именно на первом этапе; заметную роль в их формировании играет также соотношение масс желатины и AgHal: от него зависит рассеяние света в СЧС при экспонировании, а тем самым и краевая резкость деталей изображения, получаемого на СЧС. Вместе с тем сенситометрические характеристики будущего СЧС зависят от условий и результатов первого этапа лишь косвенно (в частности, потому, что МК, сформировавшиеся без дефектов структуры, практически не светочувствительны и мало влияют на светочувствительность фотоматериала даже после дальнейшей его обработки) и формируются в основном на последующих этапах; светочувствительность же эмульсий после первого созревания всегда мала.
2) Второе (т. н. химическое) созревание. На этом этапе эмульсию выдерживают определённое время при повышенной температуре, способствующей протеканию реакций на поверхности МК между AgHal и микрокомпонентами желатины – соединениями двухвалентной серы, восстановителями и т.д. Часто в таких реакциях участвуют специально вводимые вещества, прежде всего соединения серы (если их содержание в желатине мало), а также соли золота. В результате этих реакций и второго созревания в целом на поверхностях МК, в первую очередь на поверхностных дефектах, образуются примесные центры – малые частицы веществ, отличных от AgHal; ими могут быть сульфиды Ag, Au, совместные золото-серебряные сульфиды, металлические частицы Ag и Au и др. Во время экспонирования МК на таких частицах закрепляются подвижные фотоэлектроны; с этого и начинается образование скрытого изображения. Т. о., именно наличие примесных центров в основном определяет способность МК к дальнейшему участию в фотографическом процессе, а природа и размеры примесных центров определяют эффективность этого процесса, т. е., в конечном счёте, светочувствительность всей эмульсии; не случайно их принято называть центрами чувствительности. То обстоятельство, что они расположены на поверхности МК, чрезвычайно важно; центры скрытого изображения при последующем проявлении сразу вступают во взаимодействие с проявляющими веществами и принимают электроны от их молекул. Однако если проводить второе созревание слишком долго или при излишне высокой температуре, реакции желатины с МК заходят слишком далеко, примесные центры становятся избыточно большими и способными принимать электроны от проявляющих веществ без участия скрытого изображения. Такая эмульсия может восстанавливаться в проявителе без экспонирования; в этом случае примесные центры называются центрами вуали. При умеренном втором созревании центры вуали также образуются, но лишь в слабой мере, на немногих МК. Оптимальным можно считать такое второе созревание, в котором достигается максимальная светочувствительность при минимальной вуали. Это условие выполнимо тем труднее, чем больше различаются между собой отдельные МК, и именно здесь сказывается роль предшествующего этапа – первого созревания, определяющего степень разнородности МК по размерам и совершенству кристаллической структуры. Разнородностью МК, как до, так и после второго созревания, в основном определяется также коэффициент контрастности будущего СЧС, в среднем тем меньший, чем разнородность МК больше.
3) Подготовка эмульсии к поливу. На этом этапе заканчивается формирование сенситометрических свойств будущего СЧС и задаются его основные физико-механические характеристики. С этими целями при подготовке к поливу в эмульсии вводят многочисленные добавки, из которых важнейшими являются: оптические красители-сенсибилизаторы, адсорбирующиеся на МК и расширяющие спектральную область чувствительности СЧС; компоненты цветного проявления (только в цветофотографических материалах ) ,участвующие в образовании красочных изображений; стабилизаторы, препятствующие изменению светочувствительности и вуали во время хранения готовых СЧС до экспонирования; дубители, повышающие механическую прочность, упругость и температуру плавления желатины, а тем самым и всего СЧС; пластификаторы, снижающие хрупкость СЧС после дубления; смачиватели, улучшающие контакт эмульсии с подложкой при поливе и позволяющие получить более равномерные СЧС.
4) Полив. На этом этапе эмульсию наносят тонким (обычно 5–15 мкм) слоем на подложку. Полученный материал высушивают, а затем нарезают на нужный формат. Здесь не только задаются геометрические характеристики СЧС, но и регулируются некоторые др. параметры, например максимально достижимая оптическая плотность проявленного СЧС.
Основные виды процессов на AgHal-CЧС.Наиболее распространённым вариантом черно-белой Ф. на AgHal-CЧС до недавнего времени были производимые раздельно негативный процесс и позитивный процесс,впервые реализованные ещё в калотипии Толбота. В этом варианте экспонированный СЧС подвергают проявлению фотографическому,в ходе которого до металлический Ag избирательно восстанавливаются только те МК, на которые подействовало (и создало на них скрытое изображение) экспонирующее излучение. На стадии фиксирования фотографического,следующей за проявлением, неиспользованные МК растворяются и удаляются из СЧС, а металлический Ag проявленного изображения остаётся в желатине. Наибольшее почернение образуется на участках СЧС с наибольшим оставшимся количеством Ag, т. е. на участках, соответствующих самым светлым участкам объекта; т. о., распределения света и темноты в подобном изображении (негативе) и объекте противоположны. Затем тот же процесс повторяют на др. СЧС, используя в качестве объекта негатив; тогда после проявления полученное изображение передаёт распределение света и темноты противоположно негативу, но правильно по отношению к объекту первоначальной съёмки. Оно представляет собой позитив.При этом передача действительного соотношения яркостей участков объекта в его изображении ( фотографическое тоновоспроизведение ) не обязательно количественно точна: точность передачи ограничивается нелинейностью характеристической кривой AgHal-CЧС и возможна лишь на участке её, характеризуемой фотографической широтой.
После 1950 всё возрастающее распространение получает прямой позитивный вариант черно-белой Ф. на AgHal-CЧС, не требующий получения промежуточного негатива, т. н. Ф. на обращаемых материалах (см. Обращение в фотографии). В этом варианте СЧС после экспонирования также проявляют, но затем его не фиксируют, а переводят металлическое серебро изображения в растворимые в воде соединения (см. Отбеливание фотографическое ) .Если в таком СЧС удалить Ag, созданное первым проявлением, а затем подвергнуть его вторичному экспонированию и повторно проявить, то на каждом участке число проявленных МК будет тем больше, чем меньше их восстановилось при первом проявлении, чем меньшей была экспозиция от объекта на соответствующем участке СЧС, а значит, и чем меньше была яркость изображаемой детали объекта. Т. о., получаемое изображение есть позитив. В принципе подобный вариант обработки применим к любому СЧС, но хорошего тоновоспроизведения достигают лишь на специальных обращаемых материалах. Наибольшее применение этот вариант Ф. получил при изготовлении снимков в виде диапозитивов или фильмов для последующей проекции и рассматривания на экране, тогда как при изготовлении отпечатков на бумаге и размножении изображений раздельный негативно-позитивный вариант значительно удобнее.
Распространение получил также и др. вариант черно-белой Ф. на AgHal-CЧС, основанный на т. н. процессе с диффузионным переносом. В СССР для любительской съёмки этот процесс реализован в фотокомплекте «Момент», за рубежом соответствующие комплекты выпускаются в нескольких разновидностях по лицензиям впервые разработавшей их фирмы «Поляроид» (США). Комплект включает сравнительно крупноформатную (например, с размером кадра 9ґ12 см) фотокатушечную съёмочную камеру, негативную AgHal-фотоплёнку, вязкий обрабатывающий раствор многоцелевого назначения, равномерно наносимый на поверхность плёнки при её перемотке в камере сразу после экспонирования, и приёмный позитивный слой, прикатываемый к проявляющемуся негативному слою при той же перемотке. Обрабатывающий раствор не только восстанавливает экспонированные МК негативного СЧС, формируя в нём обычное негативное изображение, но также растворяет неэкспонированные МК, переводя содержащееся в них Ag в соли или комплексы, и восстанавливает связанное таким образом Ag из неэкспонированных МК на противолежащих участках позитивного слоя после того, как указанные соединения Ag туда продиффундируют. При этом не требуется, чтобы позитивный слой был светочувствительным; чаще всего это просто бумажный слой с нанесённым на него покрытием, в котором содержатся высокодисперсные (см. Дисперсные системы ) зародыши для отложения на них Ag из восстанавливаемых соединений. Вследствие высокой вязкости раствора процесс обработки является практически сухим и позволяет получать, не вынимая негативную плёнку из камеры, готовый высушенный отпечаток на приёмном слое за время порядка минуты после съёмки.
Особую группу процессов на AgHal-CЧС составляют процессы цветной фотографии.Их начальные стадии те же, что и в черно-белой Ф., включая возникновение скрытого изображения и его проявление; однако материалом окончательного изображения служит не проявленное серебро, а совокупность трёх красителей, образование и количества которых на каждом участке СЧС «управляются» проявленным серебром, тогда как само серебро впоследствии удаляется из изображения. Как и в черно-белой Ф., здесь имеются раздельный негативно-позитивный процесс с печатью позитивов либо на специальной цветной фотобумаге (с увеличением), либо на плёнке (в контакте), и прямой позитивный процесс на обращаемых цветных фотоматериалах. Распространение получил аналог диффузионного процесса, позволяющий изготовлять цветные изображения.
Несеребряная фотография и научно-технические применения фотографии.Материалы и процессы на основе AgHal обладают многими исключительно ценными особенностями, такими, как чувствительность к самым разнообразным излучениям, способность аккумулировать их действие и тем самым реагировать на предельно слабые их потоки, способность геометрически правильно передавать изображение в целом и его детали. Вместе с тем постепенно стало ясно, что в ряде новых направлений прикладной науки и техники особенности AgHal-CЧС и процессов на них принципиально ограничивают возможности использования Ф. Так, с появлением голографии резко возросшие требования к разрешающей способности СЧС (порядка нескольких тысяч мм -2) и уровню т. н. фотографических шумов оказались на пределе возможностей AgHal-CЧС вследствие неустранимо присущей им дискретной структуры; поэтому в голографии наряду с AgHal-CЧС получили распространение новые СЧС, прежде всего макроскопически бесструктурные (напылённые слои, полимерные плёнки, стеклообразные вещества и т.д.). Лишь немногим менее жёсткие требования к разрешающей способности СЧС (во всяком случае, выше 1000 мм -1) предъявляются в планарной технологии производства микроэлектронных схем, в устройствах оптической памяти ЭВМ,в микрофильмировании с большим уменьшением. Ещё одним принципиальным недостатком процессов на AgHal-CЧС является относительно большой промежуток времени между экспонированием СЧС и получением на нём видимого изображения, даже не стабилизированного: ни при каких скоростных методах проявления и исключении большинства др. операций этот промежуток не удаётся сделать меньше нескольких сек.Между тем всё чаще бывает необходимо (особенно в информационных системах на основе ЭВМ, техническом телевидении, голографии, при оптической обработке изображений) считывать и обрабатывать записанные на СЧС изображения или последовательности сигналов в т. н. реальном масштабе времен и, т. е. за малые доли секунды; в таких условиях любые процессы на AgHal-CЧС слишком медленны, и переход к несеребряным СЧС становится неизбежным.
Немалое значение для наметившейся тенденции заменять, где можно, AgHal-CЧС несеребряными Имеет то обстоятельство, что соли Ag становятся всё более дефицитными и дорогими материалами в связи с ограниченностью мировых запасов серебра. Это побуждает, с одной стороны, во всех вновь появляющихся областях применения Ф. сразу ориентироваться на несеребряные СЧС, а с др. стороны – в традиционных областях применения AgHal-CЧС изыскивать возможности их замены. На этом пути возникают значительные трудности, т.к. по уровню чувствительности несеребряные СЧС даже близко не подошли к AgHal-CЧС, во всяком случае, негативным, и едва ли подойдут к ним в обозримые сроки. Поэтому для тех применений Ф., где нужны только высокочувствительные СЧС (профессиональная и любительская
Из дальнейших открытий, принципиально важных для развития Ф., надо отметить прежде всего переход от камеры-обскуры со случайно выбранным объективом низкого качества к камере со специальным хорошо исправленным съёмочным объективом (его создал венгерский оптик И. Пецваль в 1840; о т. н. условии Пецваля см. ст. Кривизна поля ) и переход от мокрых СЧС, приготовляемых непосредственно перед съёмкой, к заранее приготовляемым сухим СЧС, способным длительно храниться в темноте без существенных изменений. В этом отношении решающую роль сыграли замена коллодионных (см. Коллодий ) СЧС желатиновыми (желатину в Ф. впервые широко использовал англичанин Р. Мэддокс, 1871), а также применение вместо чистого AgI др. галогенидов Ag, более удобных с практической точки зрения. Наиболее распространённый вид СЧС – сухие желатиновые слои с диспергированными в них микрокристаллами AgHal (Hal = Cl, Br, Cl + Br, Cl + I, Cl + Br + I, Br + I, причём содержание Agl ни в одном случае не превышает нескольких %). Именно такие СЧС стали массово выпускаться промышленностью с середины 1870-х гг. Первоначально их изготовляли на стеклянной подложке (пластинки), а затем также на бумажной и плёночной. Хотя массовый выпуск плёнок начался на полтора десятилетия позже, чем пластинок (после изобретения гибкой нитроцеллюлозной подложки американским изобретателем Г. Гудвином, 1887), этот вид материалов постепенно стал преобладающим, чему сильно способствовало создание малогабаритных плёночных камер, со временем вытеснивших громоздкие пластиночные камеры (за исключением специальных репродукционных). К 70-м гг. 20 в. около 90% всех выпускаемых AgHal-CЧС составляют плёнки, а на долю пластинок приходится менее 1%. В современном ассортименте фотографических материалов плёнки обычно являются негативными СЧС (кроме кинопозитивных и обращаемых – см. ниже), бумаги – позитивными (за исключением специальных копировальных), пластинки – только негативными (см. Бумага фотографическая, Пластинки фотографические, Плёнка кино- и фотографическая).
Важнейшую роль в развитии Ф. на AgHal-CЧС сыграло открытие оптической сенсибилизации (нем. учёный Г. Фогель, 1873), т. е. расширения спектральной области чувствительности СЧС путём введения в них красителей, поглощающих свет больших длин волн, чем AgHal [которые поглощают только в ультрафиолетовой (УФ) области и на коротковолновом участке видимой области, не дальше синей части]. Этим был преодолен крупный недостаток прежних СЧС. Уже в 1880-х гг. большинство выпускаемых СЧС стали ортохроматическими (см. Ортохроматические материалы ) ,чувствительными к жёлтому цвету, а с 1920-х гг. основное место среди массово выпускаемых СЧС заняли панхроматические материалы,чувствительные к оранжево-красной части спектра. Затем появились и AgHal-CЧС, чувствительные до длин волн 1,2–1,3 мкм,соответствующих смежному с видимой областью участку инфракрасной (ИК) области, однако не для любительской съёмки, а только для научно-технических целей (см. Инфрахроматические материалы ) .Дальнейшее продвижение чувствительности СЧС в длинноволновую сторону невозможно, т.к. равновесное тепловое излучение окружающих тел сосредоточено как раз в ИК-области. Непрерывно действуя на сенсибилизируемые СЧС в течение всего времени между их изготовлением и использованием, оно вуалирует их до недопустимого уровня (см. Вуаль фотографическая ) уже в первые сутки или даже часы их хранения. Преодолеть это ограничение для любого вида Ф. на AgHal-CЧС принципиально невозможно.
Напротив, в коротковолновую сторону чувствительность AgHal-CЧС не ограничена ничем. На AgHal-CЧС оказывают действие не только уже упоминавшиеся излучения видимой и близкой УФ-области, но и более коротковолновые, включая рентгеновское и гамма-излучения, а также ядерные частицы и электронные пучки. Благодаря этому AgHal-CЧС уже давно применяются для получения изображений в рентгеновских лучах и пучках электронов (см. Рентгенограмма, Радиография, Электронная микроскопия) ;они стали также одним из распространённых средств для регистрации и измерения дозы ионизирующих излучений. Более того, некоторые из этих излучений, как и ряд элементарных частиц, были открыты именно с помощью AgHal-CЧС (см. Ядерная фотографическая эмульсия ) .
Изготовление светочувствительных материалов на основе AgHal(см. также Фотографическая эмульсия ) .AgHal-CЧС получают нанесением (т. н. поливом) светочувствительной эмульсии – взвеси частиц AgHal в желатине или др. защитном коллоиде – на подложку. Наиболее важные характеристики СЧС с такими эмульсиями, кроме физико-механических и геометрических, формируются преимущественно до полива. К ним относятся прежде всего параметры, связанные с характеристической кривой, – светочувствительность,вуаль, контрастности коэффициент,а также спектральная чувствительность и структурные характеристики, обусловленные размерами микрокристаллов (МК) AgHal. Основные этапы изготовления AgHal-CЧС:
1) Эмульсификация и первое (т. н. физическое) созревание. На этом этапе происходит образование и рост твёрдой фазы эмульсии, т. е. МК AgHal. Образование AgHal является результатом реакции между AgNO 3и соответствующими галогенидами (по большей частью калия) в растворе, содержащем желатину, которая предотвращает слипание образующихся МК. Одновременно с образованием и ростом МК в растворе начинается перекристаллизация, т. е. преимущественный рост более крупных МК за счёт растворения более мелких. На скорость и результаты перекристаллизации существенно влияет наличие желатины. К концу реакции образования AgHal перекристаллизация становится преобладающим процессом. Чёткая граница между эмульсификацией и созреванием существует не всегда, и разделение этапа на 2 процесса иногда является формальным. В результате обоих процессов формирование твёрдой фазы полностью завершается и ни одна из последующих стадий не оказывает почти никакого влияния на размеры МК. Поэтому ряд свойств будущего СЧС (зернистость, отчасти разрешающая способность и др.) задаются именно на первом этапе; заметную роль в их формировании играет также соотношение масс желатины и AgHal: от него зависит рассеяние света в СЧС при экспонировании, а тем самым и краевая резкость деталей изображения, получаемого на СЧС. Вместе с тем сенситометрические характеристики будущего СЧС зависят от условий и результатов первого этапа лишь косвенно (в частности, потому, что МК, сформировавшиеся без дефектов структуры, практически не светочувствительны и мало влияют на светочувствительность фотоматериала даже после дальнейшей его обработки) и формируются в основном на последующих этапах; светочувствительность же эмульсий после первого созревания всегда мала.
2) Второе (т. н. химическое) созревание. На этом этапе эмульсию выдерживают определённое время при повышенной температуре, способствующей протеканию реакций на поверхности МК между AgHal и микрокомпонентами желатины – соединениями двухвалентной серы, восстановителями и т.д. Часто в таких реакциях участвуют специально вводимые вещества, прежде всего соединения серы (если их содержание в желатине мало), а также соли золота. В результате этих реакций и второго созревания в целом на поверхностях МК, в первую очередь на поверхностных дефектах, образуются примесные центры – малые частицы веществ, отличных от AgHal; ими могут быть сульфиды Ag, Au, совместные золото-серебряные сульфиды, металлические частицы Ag и Au и др. Во время экспонирования МК на таких частицах закрепляются подвижные фотоэлектроны; с этого и начинается образование скрытого изображения. Т. о., именно наличие примесных центров в основном определяет способность МК к дальнейшему участию в фотографическом процессе, а природа и размеры примесных центров определяют эффективность этого процесса, т. е., в конечном счёте, светочувствительность всей эмульсии; не случайно их принято называть центрами чувствительности. То обстоятельство, что они расположены на поверхности МК, чрезвычайно важно; центры скрытого изображения при последующем проявлении сразу вступают во взаимодействие с проявляющими веществами и принимают электроны от их молекул. Однако если проводить второе созревание слишком долго или при излишне высокой температуре, реакции желатины с МК заходят слишком далеко, примесные центры становятся избыточно большими и способными принимать электроны от проявляющих веществ без участия скрытого изображения. Такая эмульсия может восстанавливаться в проявителе без экспонирования; в этом случае примесные центры называются центрами вуали. При умеренном втором созревании центры вуали также образуются, но лишь в слабой мере, на немногих МК. Оптимальным можно считать такое второе созревание, в котором достигается максимальная светочувствительность при минимальной вуали. Это условие выполнимо тем труднее, чем больше различаются между собой отдельные МК, и именно здесь сказывается роль предшествующего этапа – первого созревания, определяющего степень разнородности МК по размерам и совершенству кристаллической структуры. Разнородностью МК, как до, так и после второго созревания, в основном определяется также коэффициент контрастности будущего СЧС, в среднем тем меньший, чем разнородность МК больше.
3) Подготовка эмульсии к поливу. На этом этапе заканчивается формирование сенситометрических свойств будущего СЧС и задаются его основные физико-механические характеристики. С этими целями при подготовке к поливу в эмульсии вводят многочисленные добавки, из которых важнейшими являются: оптические красители-сенсибилизаторы, адсорбирующиеся на МК и расширяющие спектральную область чувствительности СЧС; компоненты цветного проявления (только в цветофотографических материалах ) ,участвующие в образовании красочных изображений; стабилизаторы, препятствующие изменению светочувствительности и вуали во время хранения готовых СЧС до экспонирования; дубители, повышающие механическую прочность, упругость и температуру плавления желатины, а тем самым и всего СЧС; пластификаторы, снижающие хрупкость СЧС после дубления; смачиватели, улучшающие контакт эмульсии с подложкой при поливе и позволяющие получить более равномерные СЧС.
4) Полив. На этом этапе эмульсию наносят тонким (обычно 5–15 мкм) слоем на подложку. Полученный материал высушивают, а затем нарезают на нужный формат. Здесь не только задаются геометрические характеристики СЧС, но и регулируются некоторые др. параметры, например максимально достижимая оптическая плотность проявленного СЧС.
Основные виды процессов на AgHal-CЧС.Наиболее распространённым вариантом черно-белой Ф. на AgHal-CЧС до недавнего времени были производимые раздельно негативный процесс и позитивный процесс,впервые реализованные ещё в калотипии Толбота. В этом варианте экспонированный СЧС подвергают проявлению фотографическому,в ходе которого до металлический Ag избирательно восстанавливаются только те МК, на которые подействовало (и создало на них скрытое изображение) экспонирующее излучение. На стадии фиксирования фотографического,следующей за проявлением, неиспользованные МК растворяются и удаляются из СЧС, а металлический Ag проявленного изображения остаётся в желатине. Наибольшее почернение образуется на участках СЧС с наибольшим оставшимся количеством Ag, т. е. на участках, соответствующих самым светлым участкам объекта; т. о., распределения света и темноты в подобном изображении (негативе) и объекте противоположны. Затем тот же процесс повторяют на др. СЧС, используя в качестве объекта негатив; тогда после проявления полученное изображение передаёт распределение света и темноты противоположно негативу, но правильно по отношению к объекту первоначальной съёмки. Оно представляет собой позитив.При этом передача действительного соотношения яркостей участков объекта в его изображении ( фотографическое тоновоспроизведение ) не обязательно количественно точна: точность передачи ограничивается нелинейностью характеристической кривой AgHal-CЧС и возможна лишь на участке её, характеризуемой фотографической широтой.
После 1950 всё возрастающее распространение получает прямой позитивный вариант черно-белой Ф. на AgHal-CЧС, не требующий получения промежуточного негатива, т. н. Ф. на обращаемых материалах (см. Обращение в фотографии). В этом варианте СЧС после экспонирования также проявляют, но затем его не фиксируют, а переводят металлическое серебро изображения в растворимые в воде соединения (см. Отбеливание фотографическое ) .Если в таком СЧС удалить Ag, созданное первым проявлением, а затем подвергнуть его вторичному экспонированию и повторно проявить, то на каждом участке число проявленных МК будет тем больше, чем меньше их восстановилось при первом проявлении, чем меньшей была экспозиция от объекта на соответствующем участке СЧС, а значит, и чем меньше была яркость изображаемой детали объекта. Т. о., получаемое изображение есть позитив. В принципе подобный вариант обработки применим к любому СЧС, но хорошего тоновоспроизведения достигают лишь на специальных обращаемых материалах. Наибольшее применение этот вариант Ф. получил при изготовлении снимков в виде диапозитивов или фильмов для последующей проекции и рассматривания на экране, тогда как при изготовлении отпечатков на бумаге и размножении изображений раздельный негативно-позитивный вариант значительно удобнее.
Распространение получил также и др. вариант черно-белой Ф. на AgHal-CЧС, основанный на т. н. процессе с диффузионным переносом. В СССР для любительской съёмки этот процесс реализован в фотокомплекте «Момент», за рубежом соответствующие комплекты выпускаются в нескольких разновидностях по лицензиям впервые разработавшей их фирмы «Поляроид» (США). Комплект включает сравнительно крупноформатную (например, с размером кадра 9ґ12 см) фотокатушечную съёмочную камеру, негативную AgHal-фотоплёнку, вязкий обрабатывающий раствор многоцелевого назначения, равномерно наносимый на поверхность плёнки при её перемотке в камере сразу после экспонирования, и приёмный позитивный слой, прикатываемый к проявляющемуся негативному слою при той же перемотке. Обрабатывающий раствор не только восстанавливает экспонированные МК негативного СЧС, формируя в нём обычное негативное изображение, но также растворяет неэкспонированные МК, переводя содержащееся в них Ag в соли или комплексы, и восстанавливает связанное таким образом Ag из неэкспонированных МК на противолежащих участках позитивного слоя после того, как указанные соединения Ag туда продиффундируют. При этом не требуется, чтобы позитивный слой был светочувствительным; чаще всего это просто бумажный слой с нанесённым на него покрытием, в котором содержатся высокодисперсные (см. Дисперсные системы ) зародыши для отложения на них Ag из восстанавливаемых соединений. Вследствие высокой вязкости раствора процесс обработки является практически сухим и позволяет получать, не вынимая негативную плёнку из камеры, готовый высушенный отпечаток на приёмном слое за время порядка минуты после съёмки.
Особую группу процессов на AgHal-CЧС составляют процессы цветной фотографии.Их начальные стадии те же, что и в черно-белой Ф., включая возникновение скрытого изображения и его проявление; однако материалом окончательного изображения служит не проявленное серебро, а совокупность трёх красителей, образование и количества которых на каждом участке СЧС «управляются» проявленным серебром, тогда как само серебро впоследствии удаляется из изображения. Как и в черно-белой Ф., здесь имеются раздельный негативно-позитивный процесс с печатью позитивов либо на специальной цветной фотобумаге (с увеличением), либо на плёнке (в контакте), и прямой позитивный процесс на обращаемых цветных фотоматериалах. Распространение получил аналог диффузионного процесса, позволяющий изготовлять цветные изображения.
Несеребряная фотография и научно-технические применения фотографии.Материалы и процессы на основе AgHal обладают многими исключительно ценными особенностями, такими, как чувствительность к самым разнообразным излучениям, способность аккумулировать их действие и тем самым реагировать на предельно слабые их потоки, способность геометрически правильно передавать изображение в целом и его детали. Вместе с тем постепенно стало ясно, что в ряде новых направлений прикладной науки и техники особенности AgHal-CЧС и процессов на них принципиально ограничивают возможности использования Ф. Так, с появлением голографии резко возросшие требования к разрешающей способности СЧС (порядка нескольких тысяч мм -2) и уровню т. н. фотографических шумов оказались на пределе возможностей AgHal-CЧС вследствие неустранимо присущей им дискретной структуры; поэтому в голографии наряду с AgHal-CЧС получили распространение новые СЧС, прежде всего макроскопически бесструктурные (напылённые слои, полимерные плёнки, стеклообразные вещества и т.д.). Лишь немногим менее жёсткие требования к разрешающей способности СЧС (во всяком случае, выше 1000 мм -1) предъявляются в планарной технологии производства микроэлектронных схем, в устройствах оптической памяти ЭВМ,в микрофильмировании с большим уменьшением. Ещё одним принципиальным недостатком процессов на AgHal-CЧС является относительно большой промежуток времени между экспонированием СЧС и получением на нём видимого изображения, даже не стабилизированного: ни при каких скоростных методах проявления и исключении большинства др. операций этот промежуток не удаётся сделать меньше нескольких сек.Между тем всё чаще бывает необходимо (особенно в информационных системах на основе ЭВМ, техническом телевидении, голографии, при оптической обработке изображений) считывать и обрабатывать записанные на СЧС изображения или последовательности сигналов в т. н. реальном масштабе времен и, т. е. за малые доли секунды; в таких условиях любые процессы на AgHal-CЧС слишком медленны, и переход к несеребряным СЧС становится неизбежным.
Немалое значение для наметившейся тенденции заменять, где можно, AgHal-CЧС несеребряными Имеет то обстоятельство, что соли Ag становятся всё более дефицитными и дорогими материалами в связи с ограниченностью мировых запасов серебра. Это побуждает, с одной стороны, во всех вновь появляющихся областях применения Ф. сразу ориентироваться на несеребряные СЧС, а с др. стороны – в традиционных областях применения AgHal-CЧС изыскивать возможности их замены. На этом пути возникают значительные трудности, т.к. по уровню чувствительности несеребряные СЧС даже близко не подошли к AgHal-CЧС, во всяком случае, негативным, и едва ли подойдут к ним в обозримые сроки. Поэтому для тех применений Ф., где нужны только высокочувствительные СЧС (профессиональная и любительская