Химия для фотографа |
Профессиональному фотографу » Химия для фотографаИзвестковые осадки и их удалениеКальциевые соли попадают в фотографические растворы либо с водой, либо с химикатами. В светочувствительных эмульсиях могут содержаться соли кальция до 1%. В этом случае даже использование проявителя на дистиллированной воде не оградит от возникновения известкового осадка в эмульсионном слое. Для фотографа представляет неудобство отложение кальциевых солей в проявляющих растворах. Эти осадки имеют различную природу. Прежде всего это карбонаты и сульфиты кальция и магния. Катионы (ионы Са'', Mg'') поступают в систему с жесткой водой; анионы (ионы SO''3, CO''3 оказываются в избытке в проявляющих растворах с сульфитом натрия, содой и поташом. Когда раствор проявителя приходит в равновесное состояние, на дне сосуда выпадает осадок из труднорастворимых карбонатов и сульфитов кальция и магния. Например, сульфит кальция CaSO3-H2O — кристаллическая соль белого цвета. При 18°С в 1 л воды может раствориться 0,043 г. Так как проявляющие растворы щелочные, то образуется более сложная соль кальция вида Cax(OH)y(SO3)z. Сульфит магния MgSO3-6H2O очень редко выпадает в осадок, так как он значительно лучше растворяется в воде (1,25 г/л).
Обращение с химикатами и растворамиМногие химикаты чувствительны к свету, кислороду, углекислому газу и к воде. Поэтому хранить химикаты лучше всего в герметически закрытых сосудах из коричневого стекла, в сухом и прохладном помещении. Сосуды можно закрывать резиновыми, корковыми или полиэтиленовыми пробками, а также притертыми стеклянными пробками, кроме особо оговоренных случаев. Завинчивающиеся пластмассовые пробки должны иметь прокладки для герметизации.
Сосуды с широким горлом предназначены для твердых химикатов; сосуды с узким горлом — для жидкостей и растворов. Бутылки с растворами лучше всего закрывать резиновыми пробками или колпачками. Если бутыль заполнена жидкостью, то вставленная пробка выталкивается сжатым воздухом. Для предотвращения выталкивания пробки ее привязывают крепкой бечевкой, как это показано на рис. 3. Рис. 3. Пример крепления пробки бечевкой для предупреждения выталкивания ее сжатым воздухом
Приготовление и фильтрация растворовВ фотографической практике используется много растворов. Поэтому для избежания путаницы следует приготовлять каждый раствор отдельно.
Сначала надо выписать на листок рецепт и проверить, не пропущена ли какая-либо его составная часть. При необходимости следует произвести пересчет на соответствующий объем раствора. Сделать навески химикатов, делая пометки в рецепте. Например, требуется составить 1200 мл проявителя следующего состава: Сульфит натрия безводный ......50 г ........60 г Амидол..................................5 г.......... 6 г Бромистый калий.....................2 г.........2,4 г Вода...................................до 1 .....до 1,2 л
Мытье посуды и ее хранениеРекомендуется взять за правило не оставлять растворы без надобности в бачках и кюветах на продолжительное время, потому что на их стенках осаждаются продукты реакции, загрязняющие бачки и кюветы. После окончания работы посуду следует промыть щеткой, мочалкой или поролоновой губкой. Последняя очень практична.
Спирали бачков периодически надо промывать теплой водой со щеткой, так как в канавках образуются наросты от так называемой эмульсионной бахромы. Прилипшая к эмульсии бахрома часто бывает причиной порчи негативов. На внутренних стенках банок из-под растворов со временем появляются опалесциру-ющие налеты. Это либо известковые отложения, либо серебро.
Фотографический материалФотографический материал состоит из фотографической эмульсии — светочувствительного слоя, нанесенного на подложку (основу). В качестве подложки используются различные пленки, бумага и стекло. Двумя основными составными частями фотографической эмульсии являются желатина и галогенид серебра. Причем для изготовления обычных эмульсий ни одно из них не может быть заменено другим равноценным веществом. Фотографическая эмульсия, строго говоря, не является эмульсией в настоящем смысле этого слова. Термин «фотографическая эмульсия» применяется так давно и стал настолько общепринятым, что это несоответствие между термином и понятием имеет теперь чисто формальное значение. Впервые желатиновые фотографические эмульсии стали практически применяться с 70-х годов прошлого века.
Элементарные понятия о сенситометрииСенситометрия — наука об измерении фотографических свойств светочувствительных фотоматериалов. Без знания основ сенситометрии невозможно понимание самой сущности фотографического процесса.
Фотографические свойства фотоматериала и влияние на них обрабатывающих растворов всегда можно оценить с помощью характеристической кривой. Характеристическая кривая выражает зависимость между логарифмом экспозиции и оптической плотностью почернения. Экспозиция — количество освещения, сообщаемое фотоматериалу для получения изображения. Количество освещения оценивается произведением освещенности фотоматериала на время, в течение которого свет действует на фотоматериал. Оптическая плотность — мера непрозрачности. Оптическая плотность фотографического изображения выражается обратным логарифмом коэффициента пропускания: D = lg 1/t = — lg t, где D — оптическая плотность; t — коэффициент пропускания.
СветочувствительностьСветочувствительность обычно определяется по установленному критерию. Им может быть, например, некоторая величина оптической плотности при заданной степени проявленности.
Для численного выражения светочувствительности обычно пользуются обратной величиной экспозиции для получения заданной оптической плотности. Светочувствительность подсчитывается по формуле: S= k/Hkp где S — число светочувствительности; к — константа, абсолютное значение которой различно для различных систем и критериев; Нкр — экспозиция (количество освещения) в лк-с для получения оптической плотности по заданному критерию.
Оценка фотографического изображения по экспозицииКачество изображения зависит не только от правильности проведения химико-фотографической обработки фотоматериалов, но и от правильности экспонирования его как при съемке, так и при печатании. В очень краткой форме мы рассмотрим элементарные основы экспонирования фотоматериалов в связи с их свойствами. Поскольку вопросы экспонометрии нельзя рассматривать в отрыве от фотографического изображения (негативного или позитивного), то сначала мы рассмотрим качественную сторону оценки негатива, а также диапозитива, полученного на обращаемом фотоматериале. Качество негатива определяется как по общей плотности изображения, так и по интервалу плотностей между самым плотным и самым прозрачным участками изображения, т. е. между светами и тенями. Общая плотность оценивается по степени почернения изображения в тенях, т. е. в тех участках изображения, которые соответствовали теневым или очень темным участкам объекта съемки. Если почернение в тенях велико (Оптическая плотность изображения более чем 0,5. Трудно дать словесную оценку величине оптической плотности без сравнения ее с каким-либо эталоном. Приблизительным эталоном для визуальной оценки оптической плотности черно-белого изображения может служить серая подложка черно-белых негативных фотопленок, оптическая плотность которых составляет 0,25.), то негативы называют плотными. Наоборот, если почернение в тенях слишком мало, а изображение в целом прозрачно, негативы называют тонкими.
Экспонирование светочувствительных фотоматериаловНаиболее объективным способом определения экспозиции является использование светоизмерительных устройств. На принципе измерения яркости или освещенности объекта съемки построены все измерительные приборы для определения экспозиции, так называемые экспонометры. Экспонометры снабжены специальными пересчетными устройствами — калькуляторами, которые автоматизируют пересчет и упрощают определение пары выдержка + диафрагма по заданной светочувствительности фотоматериала с учетом потерь света в объективе. Мы рассмотрим физические основы получения правильно экспонированного фотоматериала, опираясь на его сенситометрические свойства. Объект съемки, как правило, состоит из деталей, имеющих самые разнообразные яркости. Яркость того или иного участка объекта определяется его освещенностью и способностью отражать упавшие на него световые лучи. Наибольшее почернение фотоматериала вызовет экспозиция, полученная им от наиболее яркой детали, а наименьшее почернение — от наименее яркой.
Хранение фотоматериаловПри хранении свойства всех фотографических материалов меняются, и тем скорее, чем выше температура и влажность окружающего воздуха. В свою очередь высокочувствительные фотоматериалы меняют свойства скорее, чем низкочувствительные, а цветные — скорее, чем черно-белые. Изменение свойств заключается прежде всего в увеличении плотности вуали, снижении светочувствительности, уменьшении контраста. Известно, что с понижением температуры замедляются все процессы. Поэтому рекомендуется хранить фотоматериалы при пониженной температуре, например в домашнем холодильнике. В нижней части холодильника, работающего в мягком режиме, всегда обеспечивается температура около + 5°С. Относительная влажность воздуха не должна превышать 60%.
Многообразие способов обработки светочувствительных фотоматериаловПри химико-фотографической обработке светочувствительных материалов наряду с используемыми различными проявляющими веществами и проявителями не менее важное значение имеют условия проявления и процессы последующей обработки проявленного изображения. Кроме обычного процесса с последовательным погружением обрабатываемого фотоматериала в соответствующие растворы уже издавна предлагались различные другие способы, а также совмещение отдельных операций общего процесса. В современном развитии техники химико-фотографической обработки фотоматериалов наблюдается определенный отход от универсальных процессов и обычной обработки их в растворах с целью достижения успешных результатов наиболее простым способом. Проявление — основной и главнейший процесс при обработке фотоматериалов.
Кислотно-основная буферность растворовСкорость многих процессов находится в прямой зависимости от рН раствора. Одни вещества очень чувствительны к изменению рН раствора на десятую долю значения, другие менее чувствительны.
На рис. 12 показана зависимость проявляющей способности некоторых веществ от величины рН проявляющего раствора при постоянной экспозиции и постоянном времени проявления. Так, парааминофенол и глицин менее чувствительны к изменению рН раствора, чем гидрохинон и пирогаллол. Метол начинает заметно проявлять уже в кислой среде при рН=6, а гидрохинону необходима только щелочная среда с рН не ниже 9,5. Рис. 12. Кривые зависимости оптической плотности изображения от величины рН проявляющего раствора: 1 — метол; 2 — пирогаллол; 3 — гидрохинон; 4 — парааминофенол; 5 —глицин; 6— парафенилендиамин
Химическое и физическое проявлениеПроявление фотографического изображения в том виде, как оно производится в обычной практике, заключается в восстановлении экспонированных микрокристаллов галогенида серебра до частиц металлического серебра. Этот процесс называется химическим проявлением.
Химическое проявление — основной вид проявления в современной фотографической практике. Проявляющий раствор содержит проявляющее вещество, сульфит натрия, щелочь и противовуалирующее вещество. Проявленное изображение, как правило, состоит из клубков серебряных нитей (рис. 13). Рис. 13. Электронная микрофотография проявленных микрокристаллов AgBr
Проявляющий растворХимическая сущность проявления очень сложна. Проявитель избирательно восстанавливает (проявляет) те микрокристаллы галогенида серебра, которые несут центры скрытого изображения, возникшие в результате действия света. Проявленное изображение состоит из чистого металлического серебра в случае черно-белого процесса. Обычные проявители представляют собой растворы, содержащие одно или два проявляющих вещества, а также сохраняющие, ускоряющие и противовуалирующие вещества. Свойства проявителя зависят от его состава, концентрации веществ, температуры раствора, времени и условий хранения проявителя перед его употреблением. Конечные результаты зависят и от условий обработки: способа и продолжительности проявления, перемешивания и условии экспонирования. Проявляющий раствор является сложной системой. Концентрация того или иного вещества в нем предопределяет направление реакции. Химические реакции в растворе идут все время, начиная с момента приготовления проявителя. В процессе участвуют все составные части реакционного объема, вплоть до желатины и воды. В целях упрощения мы рассмотрим химические реакции в определенной последовательности, удобной для выявления роли составных частей раствора. Отметим только, что это основное направление хода процесса. В действительности же в системе идет много параллельных реакций, которые также оказывают существенное влияние на конечный результат.
ВуальВуаль — проявленный неэкспонированный галогенид серебра. Вуаль снижает контраст изображения, и она особенно нетерпима в позитивных изображениях.
Для подавления вуали используют неорганические (имеющие ионы брома, йода) и органические соединения (бензотриазол, 6-нитробензимидазол нитрат и др.) Действие противовуалирующих веществ состоит в том, что они образуют труднорастворимые соли серебра, понижая тем самым концентрацию ионов серебра, способных проявиться. Например, добавление к раствору бромидов (ионов брома) в виде КВr уменьшает концентрацию ионов серебра, смещая равновесие влево: AgBr ↔ Ag·+Br'
потому что произведение концентраций ионов серебра [Ag] и ионов брома [Вг'] — величина постоянная:
[Ag·] [Br'] = const = 6,3 * 10-13
Особые добавки в проявителях и их рольРанее были рассмотрены основные составные части проявляющего раствора, которые в большинстве случаев обеспечивают получение доброкачественного изображения. Но кроме основных компонентов проявителя в нем могут находиться также различные специальные добавки, которые существенно изменяют свойства проявителя, придавая ему новые качества. Например, с помощью специальных добавок приготовляют проявитель для обработки фотоматериалов при высокой температуре или, наоборот, при пониженной и даже при минусовой. Можно составить проявляющий раствор, который не будет требовать последующего фиксирования, или приготовить проявитель для получения грубозернистых изображений и т. д.
Классификация проявителейБольшинство проявляющих растворов прежде всего характеризуется скоростью проявления, или активностью. Скорость проявления — это скорость прироста оптической плотности за единицу времени.
Но оптическая плотность изображения не может расти бесконечно. Существует такая максимальная оптическая плотность почернения (Dмакс), которая не будет увеличиваться при дальнейшем проявлении. Соответственно существует и максимальный контраст, до которого может быть проявлен данный фотоматериал большинством проявляющих растворов. Сказанное не относится к особым проявляющим растворам, например к проявителям с добавками для растворения галогенида серебра, к сверхскоростным, физическим проявителям и т. п. Таким образом, широко употребляемые проявляющие растворы можно классифицировать по скорости проявления или по активности. На рис. 14 показаны кривые кинетики проявления одного и того же фотоматериала в проявляющих растворах с различной скоростью проявления при всех прочих равных условиях.
Активность проявителей уменьшается слева направо. Различие в максимальном коэффициенте контрастности редко превышает 10—15%. Падение коэффициента контрастности при увеличении времени проявления после достижения максимального контраста объясняется ростом вуали.
Быстро работающие проявителиБыстроработающие проявители, как правило, состоят из активных проявляющих веществ в концентрации до нескольких десятков граммов. В качестве ускоряющего средства использована едкая щелочь. Концентрация сульфита натрия в проявителе нормальная и составляет в среднем 50 г/л. Высокие концентрации противовуалирующих веществ также характерны для быстродействующих проявителей. Чтобы ускорить процесс, обработку фотоматериалов ведут при повышенных температурах: 40-60° и более. Кроме того, в проявители добавляют поверхностно-активные вещества, дубители и другие добавки. Продолжительность проявления в быстроработающих проявляющих растворах составляет, в зависимости от типа фотоматериала и рецепта, от нескольких секунд до нескольких десятков секунд.
Нормальные проявителиНормальные, или универсальные, проявители в большинстве используются для обработки позитивных материалов на фотопленке или фотобумаге, а также фотопластинок, микрофильмов и других негативных фотоматериалов, проявляемых до больших значений коэффициента контрастности. Концентрация проявляющих веществ в нормальных проявителях колеблется в пределах от 5 до 10 г/л. Причем в основном используются метол-гидрохиноновые комбинации. Концентрация сульфита натрия колеблется в пределах от 25 до 50 г/л. В качестве ускоряющего вещества применяются углекислые щелочи (сода или поташ) в концентрации от 20 до 50 г/л. Противовуалирующим веществом обычно служит бромистый калий в концентрации от 1 до 3 г/л. Нормальные проявители используются при температуре 18—20°С. Продолжительность проявления колеблется в зависимости от типа фотоматериалов и рецепта — от 2 до 7 мин.
Медленноработающие проявителиМедленноработающие проявители служат для обработки негативных фотоматериалов с полутоновым изображением: пейзаж, портрет и т. п. Основные требования, предъявляемые к этим проявителям,— это получение максимальной светочувствительности при низких значениях коэффициента контрастности, мелкозернистости изображения и хорошей воспроизводимости результатов. Всем перечисленным требованиям отвечают так называемые выравнивающие проявители, которые имеют малую кислотно-основную буферность, что в основном и определяет их свойства. Проявитель быстро истощается в участках эмульсионного слоя, получивших большие экспозиции от ярких деталей объекта. Чтобы добиться достаточной оптической плотности изображения, увеличивают время проявления, которое необходимо для поступления свежих порций проявителя на смену истощенным. В то же самое время в участках слоя, получивших малые экспозиции от темных
|
Опрашиваем фотографов Популярные материалы |