Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Фотографическая гиперчувствительность - это набор процессов, которые можно применить к фотопленке или пластинам перед экспонированием . Один или несколько из этих процессов часто необходимы для улучшения работы фотоматериалов при длительных выдержках.

Большинство фотоматериалов рассчитаны на выдержку снимка менее одной секунды. При более длительных выдержках, таких как те, которые используются в астрофотографии , многие такие материалы теряют чувствительность. Это явление известно как низкоинтенсивный отказ взаимности (LIRF) или эффект Шварцшильда . [1] [2] [3] [4]Взаимосвязь между потоком и временем экспозиции для фотопленки означает, что при заданном световом потоке удвоение времени экспозиции удвоит фотографический эффект. Это справедливо с выдержками до секунды или около того, но в целом не выдерживает длительность выдержки в несколько минут или часов. Для преодоления этого нарушения закона взаимности было разработано несколько техник гиперчувствительности или «гиперинга», и то, что следует далее, относится в основном к работе в астрономии.

Причины отказа взаимности [ править ]

Поддающееся проявлению фотографическое скрытое изображение образуется, когда кристаллы галогенида серебра в слое эмульсии подвергаются воздействию света. Начальное зарождениефаза химически и термодинамически нестабильна; Таким образом, он чувствителен к температуре и включает образование одного или очень небольшого числа атомов серебра в виде пятен суб-скрытого изображения в каждом кристалле галогенида серебра. Как только сгусток из нескольких атомов серебра сформировался в одном месте внутри кристалла, он способен запустить развитие всего кристалла. Это значительно усиливает эффект относительно небольшого количества фотонов для создания «зернистости» изображения из металлического серебра. При слабом свете пятнышко суб-скрытого изображения может быстро превратиться в галогенид серебра до того, как будет поглощено достаточно фотонов, чтобы сделать его стабильным. Методы гиперчувствительности предназначены для продления срока службы нестабильного суб-скрытого изображения, чтобы увеличить вероятность того, что кристалл галогенида серебра получит достаточно света для формирования изображения, которое будет катализироватьдействие разработчика . [5]

Техники гиперчувствительности [ править ]

Практические, применяемые пользователем техники гиперчувствительности развивались на протяжении большей части прошлого века и в основном делятся на четыре типа лечения. В общем, они включают жидкую фазу (промывка), газовая фаза (дегазация, выпекание и гидрирование), выдержка при пониженной температуре и предварительное испарение. Некоторые из них можно использовать в комбинации, но многие из них сильно сокращают срок хранения продукта и поэтому не могут применяться производителем.

Газофазная гиперчувствительность [ править ]

Гиперсенсибилизация к газу - это процесс замачивания или промывания фотопленки или пластины в течение длительного периода времени в азоте, водороде или смеси водорода / азота, называемой формирующим газом , иногда с нагревом.

Некоторые из самых ранних методов газофазной гиперчувствительности заключались в воздействии на пластины паров ртути [6] перед воздействием света. Это было полезно, но также опасно и ненадежно. Более приемлемым было запекание тарелок на воздухе [7] в умеренной духовке, обычно в светонепроницаемой металлической коробке. Применяемый примерно с 1940 г., он давал умеренный прирост скорости в тогдашних крупнозернистых эмульсиях. Примерно с 1970 года [8] применялась выпечка (около 65 ° C в течение нескольких часов) или длительное замачивание (20 ° C в течение недель) в прерывистом потоке азота, что позволяло достичь 10-кратного увеличения скорости в течение одного часа. экспозиция. В основном это использовалось со специальными "спектроскопическими пластинками" производства компании Eastman Kodak.. Эти продукты были предназначены для длительной выдержки, однако они также в некоторой степени работали с более традиционными материалами, включая цветную пленку. [9]

Этот процесс стал особенно важным для нового поколения детекторов с высокой квантовой эффективностью , мелкозернистых (но медленных) пластин, разработанных Eastman Kodak в конце 1960-х годов. В 1974 году исследователи из Eastman Kodak объявили, что пластины, обработанные чистым водородом после обработки азотом, были более чувствительны при всех временах воздействия, чем необработанные пластины [10], и это было быстро принято многими обсерваториями, некоторые из которых использовали невзрывоопасный формирующий газ.(4–8% смесь водорода в азоте) из соображений безопасности. Оптимальные газофазные процессы сочетают в себе эффекты нагрева и дегазации с уменьшением сенсибилизации чистым водородом, что дает увеличение чувствительности примерно в 30 раз для часового воздействия. Это очень хорошо работает с мелкозернистыми эмульсиями с высоким разрешением на пленке, типичным примером которых является Tech Pan Film от Eastman Kodak . Они также были эффективны с негативной и перевернутой цветной пленкой, но были непредсказуемыми и могли вызывать трудно поддающиеся коррекции сдвиги цветового баланса.

Газофазные методы, особенно азотная выпечка, предполагают удаление следов кислорода и воды из желатиновой матрицы, что увеличивает эффективность первых стадий формирования скрытого изображения. Наконец, водород - это химический восстановитель, который «засевает» сухой кристалл галогенида серебра, лишенный кислорода, несколькими атомами серебра. Это стабильные кластеры суб-скрытого изображения, которые последующие фотоэлектроны в результате воздействия света могут превратить в пятнышко скрытого изображения из нескольких атомов, которое катализирует развитие всего кристалла галогенида серебра. Фотографический желатин быстро впитывает влагу из окружающей среды, поэтому во влажном климате «гипертрофированные» пластины обычно экспонировались в телескоп в атмосфере азота.

В бюллетене AAS Photo Bulletin [11] Джек Марлинг описывает процесс гиперчувствительности к газу Kodak Technical Pan Film. Это была очень мелкозернистая, высококонтрастная панхроматическая пленка с расширенной красной чувствительностью, которая сильно выиграла от гиперчувствительности. К сожалению, он был прекращен. Гиперсенсибилизация также использовалась и может использоваться с другими черно-белыми материалами и с цветными пленками, особенно с линейкой Kodak Ektachrome.

Повышенная чувствительность образующимся газом или водородом широко использовалась профессиональными астрономами на пластинах и астрономами-любителями при съемке пленок до тех пор, пока широкое распространение астрономических камер CCD не избавило их от скуки. Любители могли купить гиперсенсибилизирующее оборудование и газ в Lumicon или построить свои собственные гиперинкамеры. Подробности этого процесса можно найти в книгах Уоллиса и Провина [12] и Ривза [13] среди других. Обратите внимание, что цифровые камеры всех видов, включая зеркальные фотокамеры, которые сейчас широко используются астрономами-любителями, не имеют недостатков взаимности и превосходят даже самую лучшую сверхчувствительную пленку.

Гиперсенсибилизация в жидкой фазе [ править ]

Мытье планшетов в воде, разбавленном растворе аммиака , триэтаноламина или (совсем недавно) в растворах нитрата серебра [14] оказалось очень эффективным, особенно для материалов, чувствительных к красному и инфракрасному излучению. Более поздние типы мелкозернистых пластин, чувствительных к ближнему ИК-диапазону, были непригодны для использования без такой гиперчувствительности. Однако для получения последовательных и единообразных результатов требовалось много навыков и настойчивости, особенно с большими пластинами, которые часто обрабатывались в антиобщественные часы в темных комнатах обсерватории на удаленных горных вершинах.

Методики жидкофазной промывки пластин работают путем удаления остаточных растворимых бромидов или йодидов из эмульсии, тем самым увеличивая концентрацию ионов серебра вблизи светочувствительного зерна. Однако это значительно сокращало срок хранения, и обычно это делалось непосредственно перед экспонированием, и планшеты либо проявляли немедленно, либо хранили при низких температурах перед обработкой.

Холодная камера [ править ]

С 1930-х годов было известно, что LIRF менее серьезен при воздействии низких температур. [15] Охлаждение эмульсии во время экспонирования уменьшает нарушение взаимности за счет увеличения срока службы нестабильной одноатомной стадии формирования скрытого изображения. Соответственно, многие экспериментаторы строили пленочные камеры с «холодной спинкой», металлическими пластинами, контактирующими с пленкой, часто охлаждаемыми твердым углекислым газом. Их было неудобно использовать из-за охрупчивания пленки и конденсации, но некоторые хорошие результаты были получены с цветной пленкой [16], а охлаждение, по-видимому, одинаково влияло на все чувствительные слои цветной пленки, поэтому сдвиги в цветовом балансе были небольшими.

Предварительная прошивка и латенсификация [ править ]

Предварительная прошивка не является строго методикой гиперчувствительности, но она часто использовалась в сочетании со спектроскопическими эмульсиями Kodak, иногда вместе с гиперингом. Он включает в себя короткую, равномерную вспышку света низкой интенсивности, достаточную для небольшого увеличения уровня неэкспонированного тумана. Обычно это делалось непосредственно перед длительной выдержкой и давало небольшое увеличение эффективной скорости. Латенсификация работает аналогично, но применяется после экспонирования.

Методы [17] [18] полезны, когда основная экспозиция была отфильтрована или иным образом организована так, чтобы записываемое изображение было полностью свободным от загрязнения фоном неба или рассеянным светом, как при формировании изображений в узком спектральном диапазоне. Основным эффектом было изменение формы носка характеристической кривой. С точки зрения фотографии, предварительная вспышка снизила контраст и улучшила детализацию теней, не оказывая значительного влияния на светлые участки изображения.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Джонс, Л., Хас, Е. и Холл, ВК (1923). «О соотношении времени и интенсивности в фотографической экспозиции». Журнал Оптического общества Америки . 7 (4): 1079–1113. DOI : 10.1364 / JOSA.7.001079 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  2. ^ Джонс, Лос-Анджелес; Хусе, Э. (1925). «О соотношении времени и интенсивности в фотографической экспозиции [Вторая статья]». Журнал Оптического общества Америки . 11 (4): 319. DOI : 10,1364 / JOSA.11.000319 .
  3. ^ Джонс, Лойд А .; Хьюз, Эмери; Холл, Винсент К. (1926). «О соотношении времени и интенсивности в фотографической экспозиции». Журнал Оптического общества Америки . 12 (4): 321. DOI : 10,1364 / JOSA.12.000321 .
  4. ^ Джонс, Лойд А .; Холл, Винсент К. (1926). «О соотношении времени и интенсивности в фотографической экспозиции * Четвертая статья». Журнал Оптического общества Америки . 13 (4): 443. DOI : 10,1364 / JOSA.13.000443 .
  5. Перейти ↑ Babcock, TA (1976). «Обзор методов и механизмов гиперчувствительности». Фотобюллетень ААС . 13 (3): 3. Bibcode : 1976AASPB..13 .... 3B .
  6. ^ Уиппл, FL, Норман Д. и Левинджер, R (1938). «Гиперсенсибилизация фотопластинок ртутью». Бюллетень обсерватории Гарвардского колледжа . 907 : 36. Bibcode : 1938BHarO.907 ... 36W .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. Перейти ↑ Bowen, IS & Clark, LT (1940). «Гиперсенсибилизация и взаимный отказ фотографических пластин». Журнал Оптического общества Америки . 30 (11): 508. Bibcode : 1940JOSA ... 30..508B . DOI : 10.1364 / JOSA.30.000508 .
  8. Перейти ↑ Smith, AG Schrader, HW and Richardson, WW (1971). «Отклик спектроскопических пластин Kodak типа IIIa-J на обжиг в различных контролируемых атмосферах». Прикладная оптика . 10 (7): 1597–9. Bibcode : 1971ApOpt..10.1597S . DOI : 10,1364 / AO.10.001597 . PMID 20111169 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  9. ^ Джерри Лодригусс Фильм для астрофотографии . Astropix.com. Проверено 7 ноября 2011.
  10. ^ Бэбкок, TA, Сьюэлл, MH, Льюис, WC и Джеймс, TH (1974). «Гиперсенсибилизация спектроскопических пленок и пластин с использованием газообразного водорода». Астрономический журнал . 79 : 1479. Bibcode : 1974AJ ..... 79.1479B . DOI : 10.1086 / 111704 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  11. ^ Марлинг, Дж. (1980). «Газовая гиперчувствительность технической пленки Kodak 2415». Фотобюллетень ААС . 24 : 9. Bibcode : 1980AASPB..24 .... 9M .
  12. ^ Уоллиса, В & Provin, RW (1988). Руководство по продвинутой небесной фотографии . Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-25553-8.
  13. ^ Ривз, Р. (2000). Широкопольная астрофотография: изображение Вселенной с помощью обычной камеры . Ричмонд, Вирджиния: ISBN компании Willman-Bell Inc. 0-943396-64-6.
  14. ^ Дженкинс, RL & Фарнелл, GC (1976). «Химическая гиперчувствительность инфракрасных эмульсий». Журнал фотографической науки . 24 (2): 41. DOI : 10,1080 / 00223638.1976.11737866 .
  15. ^ Уэбб, JH (1935). «Влияние температуры на нарушение закона взаимности при фотографической экспозиции». Журнал Оптического общества Америки . 25 (1): 4. Bibcode : 1935JOSA ... 25 .... 4W . DOI : 10.1364 / JOSA.25.000004 .
  16. ^ ХОГА, А. (1961). «Эксперименты с охлажденной эмульсией» . Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 73 (434): 301. Bibcode : 1961PASP ... 73..301H . DOI : 10.1086 / 127683 .
  17. ^ Альтер, Г., Барбер, Д. Р. и Эдвардс, Д. Л. (1940). «Эффект тумана в фотографической астро- и спектрофотометрии» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 100 (7): 529. Bibcode : 1940MNRAS.100..529A . DOI : 10.1093 / MNRAS / 100.7.529 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  18. Перейти ↑ Webb, JC & Evans, CH (1938). «О повышении чувствительности фотоэмульсий к низкой интенсивности освещения». Обсерватория . 28 : 431. Bibcode : 1954Obs .... 74R.213A .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Фотобюллетени Американского астрономического общества , т. 1–43, 1969–1986. Отдельные выпуски доступны в режиме онлайн на службе ADS Abstract и содержат практические сведения об астрономической фотографии.
  • Джеймс TH (редактор) (1977). Теория фотографического процесса (4-е издание). Нью-Йорк. Макмиллан.
  • Экклс, М.Дж., Сим, М.Е. и Триттон, К.П. (1983) Детекторы низкого уровня света в астрономии Кембридж: Издательство Кембриджского университета
  • Штурмер, Д.М. и Маркетти, А.П. (1989). Построение изображений галогенида серебра. In Sturge, J., Walworth, V. и Shepp, A (eds) Imaging процессы и материалы , восьмое издание Neblette, Нью-Йорк: Van Nostrand Reinhold.
  • Ковингтон, М. А. Астрофотография для любителей . Издательство Кембриджского университета, 1999 г.