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 AgNO3 и 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.
