Lab1

Простішим і швидким є метод визначення спектральної чутливості за допомогою спектрографа — приладу, в якому спектроскоп сполучений з фотоапаратом.

Спектр, здобутий за допомогою дифракційної гратки, експонують на фототехнічній плівці, що досліджується, декілька разів із зростаючими експозиціями. Перед кожним наступним експонуванням плівку пересувають на ширину щілини в спектрографі. Разом із спектром експонують і шкалу довжин хвиль. Після обробки фототехнічної плівки отримують спектрограму (рис. 1.9), за якою оцінюють спектральну чутливість.

Рис. 1.9. Вигляд спектрограми (експозиції H1 > H2 > H3 > H4 > H5 > H6 > H7 > H8 )

Так як у сучасних фоторепродукційних процесах використовуються найрізноманітніші джерела випромінювання (лампи розжарювання, газорозрядні лампи низького та високого тиску, лазери), що відрізняються спектральним складом випромінювання, тому зрозумілим є важливість правильного підбору тієї чи іншої фототехнічної плівки за її спектральною чутливістю. Інтервал спектральної чутливості фототехнічної плівки повинен відповідати інтервалу спектра випромінювання

11

джерела експонування. Максимум чутливості плівки повинен бути якнайближче до максимуму в спектрі випромінювання. Наприклад, плівка призначена для експонування інфрачервоним лазером, може бути засвічена і червоним лазером, проте отримувані фотоформи будуть мати значно гірші характеристики. Зокрема нижчими будуть значення оптичної густини (рис. 1.10), можливе погіршення репродукційно-графічних показників, зокрема зниження різкості.

При експонуванні фотоматеріалу послідовно різним за спектром випромінюванням, отримуваний фотографічний ефект може змінюватись (ефект Гершеля). Наприклад, освітлення проекспонованого матеріалу інфрачервоним випромінюванням зменшує кількість прихованого зображення.

Але вище описане зовсім не заперечує можливості використання різних джерел випромінювання для одного типу фототехнічної плівки, що володіє відповідною спектральною чутливістю. На рис. 1.11 представлені графіки спектральної чутливості двох спеціалізованих плівок для гелій-неонового лазера та для лазерних діодів (640 – 680 нм) й універсальної плівки для всіх лазерів, що випромінюють у червоній області спектра.

Рис. 1.10. Зміна значення оптичної густини отримуваної на фотоформах з фототехнічної плівки призначеної для фотовивідних пристроїв з інфрачервоним лазерним діодом у випадку експонування інфрачервоним лазерним діодом (λ = 780 нм), червоним лазерним діодом (А = 670 нм) та аргон-іоновим лазером (λ = 488 нм)

Рис. 1.11. Спектральна чутливість фототехнічних плівок для гелій-неонового лазера (1), для червоних лазерних діодів (640—680 нм) (2) та універсальної плівки для всіх типів лазерів, що випромінюють у червоній області спектра (3)

Визначення спектральної чутливості фототехнічної плівки необхідне ще й для того, аби визначитись із вибором неактинічного джерела освітлення для фотолабораторії (табл. 1.3). Як правило, серед характеристик на фототехнічні плівки, виробник вказує безпечні, для роботи з плівкою, умови освітлення – спеціалізовані джерела світла або спеціальні світлофільтри на стандартні світильники та віконне скло.

Для визначення чутливості фототехнічного матеріалу до більш чи менш широкої зони спектра (кольорова сенситометрія) користуються двома методами. Фотогра-

12

фують таблицю, що складається з елементів різного кольору і які, відповідно, відбивають випромінювання у певних спектральних інтервалах або опромінюють фототехнічну плівку через світлофільтри і за результатами такого випробування оцінюють про кольорову чутливість.

Метод фотографування кольорових таблиць є недосконалим. Пігменти, з яких утворені кольорові елементи, недостатньо вибірково та повно поглинають випромінювання, що призводить до спотворення картини кольорової чутливості, зокрема, до помітного почорніння фототехнічної плівки за межами її кольорової чутливості.

Кольорове випробування з використанням світлофільтрів полягає в експонуванні фототехнічної плівки у сенситометрі. Потім проводять експонування при екрануванні лампи сенситометра світлофільтром, що виділяє потрібну зону спектра. Обробку сенситограм проводять в однакових умовах. Визначена світлочутливість на сенситограмі, що була отримана з використанням світлофільтра ( Sсф ), визначає сту-

пінь чутливості матеріалу до випромінювання, що було пропущене використаним світлофільтром і називається ефективною світлочутливістю ( S еф ). Її визначають у відсотках від загальної світлочутливості:

Границя пропускання стандартного світлофільтра ЖС18 (510±5 нм, ГОСТ 10691.0) співпадає з границею власної чутливості фотоматеріалів. Пропущена частина спектра, відповідає додатковій чутливості наданій фотоматеріалу під час спектральної сенсибілізації. Тому ефективна чутливість визначена при цьому типі світлофільтра виражає ступінь сенсибілізації фототехнічного матеріалу. Звичайно її представляють у вигляді співвідношення:

SЖС18 .

S −SЖС18

Зернистістю зображення називають неоднорідність почорніння рівномірно експонованого і проявленого фотоматеріалу. Розрізняють два види зернистості:

—мікрозернистість, зумовлена наявністю в емульсії мікрокристалів (зерен) галогенного срібла і їх грудочок. Зерна дуже малі, побачити їх можна лише при значному збільшенні (приблизно в 1000 разів). Мікрозернистість не вносить якогонебудь помітного спотворення у зображення;

—макрозернистість можна помітити неозброєним оком або при порівняно невеликих збільшеннях (приблизно в 10 разів). Вона зумовлена збільшенням кристалів

іїх грудочок у процесі проявлення.

Зернистість призводить до зниження інформаційної ємності фототехнічного матеріалу. Вона обмежує розміри найдрібніших елементів, які можуть бути відтворені що обмежує можливості збільшення фотоформи. Зернистість ускладнює явища пов’язані із світлорозсіюванням, оскільки до нерізкості додається ще й плямистість.

Визначити зернистість можна трьома методами.

1. За допомогою реєструючого мікрофотометра. Відрізок рівномірно проекспонованого і проявленого матеріалу пересувається над вузькою щілиною. Зміна кількості світла, що пройшло через плівку в межах цієї щілини реєструється за допомогою фотоелемента. За кількістю горбів та западин утворюваними зміною оптичної щільності випробуваного фотоматеріалу визначають зернистість.

13

2.Вимірюванням світлорозсіювання вузького пучка світла, який пропускають через випробовуваний зразок. Чим більший кут розсіювання – тим більша зернистість.

3.Визначенням фактора зернистості (G) за методикою Гороховського. Поле сенситограми з оптичною щільністю 0,5 розглядають під мікроскопом із реєстрацією того моменту, коли при збільшенні у n разів візуально не побачать зерна. Значення фактору зернистості вираховують за формулою:

де n - кратність збільшення.

Роздільна здатність (R) фотоматеріалу, характеризує його здатність передавати дрібні елементи зображення. Вона визначається максимальною кількістю ліній, які роздільно спостерігаються на 1 мм зображення (лін/мм).

Для визначення роздільної здатності на фотоматеріал експонується (проекційним або контактним шляхом) зображення спеціальної шкали – міри (рис. 1.12). Після обробки плівки утворене зображення міри, що називається резольвограмою (Від лат resolvo – pозв’язую.), розглядають при невеликому збільшенні і визначають найдрібнішу групу елементів міри, що чітко відтворюються. За шкалою міри або за її паспортними даними визначають чисельне значення роздільної здатності, що відповідає відтворенню цієї групи елементів.

Рис. 1.12. Приклади мір для визначення роздільної здатності фототехнічної плівки: а - радіальна міра; б - міра Ащеулова; в - штрихова міра

Щоб запобігти швидкому зношуванню міри та застосовувати дешевші міри з відносно невисокою частотою деталей, для визначення роздільної здатності застосовують спеціальний прилад – резольвометр. Він за допомогою мікрооб’єктиву при майже 30-кратному зменшенні на випробовуваний матеріал проектує зображення міри.

Видільна здатність – характеризує здатність фотоматеріалу відтворювати окремі дрібні деталі зображення. Вона визначається шириною (мкм) найдрібнішого елемента зображення, що відтворюється без спотворень.

Аналогічно до попередньої характеристики для визначення видільної здатності на фотоплівку експонується спеціальна шкала. Ця шкала складається з окремих штрихів (чорних на білому (прозорому) та білих (прозорих) на чорному фоні) різної товщини. Товщина найтоншої лінії, що відтворилася чітко без переривання лінії, відповідає видільній здатності.

Роздільна та видільна здатності фототехнічної плівки залежать від багатьох факторів: від зернистості плівки, від її товщини та величини світлорозсіювання у шарі, від умов експонування та проявлення.

14

Сучасні фототехнічні плівки володіють роздільною здатністю у 200 – 500 лін/мм і більше, що цілком задовольняє потреби в поліграфії. Роздільна здатність у фотовивідних пристроях, формних матеріалах та самих друкарських процесах є значно меншою. На практиці визначають не роздільну та видільну здатності самої фототехнічної плівки, а роздільну здатність та розміри мінімального елемента зображення утвореного на фотоплівці залежно від способу або пристрою, що використовувався для її експонування. Разом із зображенням розташовують спеціальні контрольні шкали з дрібними елементами зображення.

Для більш повної характеристики здатності фототехнічної плівки до відтворення сигналів є й інші ненаведені тут методики, наприклад, визначення частотноконтрастної характеристики фотоматеріалу. Але ми зупинимося ще на суто споживчій характеристиці, що немає стандартизованого кількісного визначення. Твердість растрової точки визначається більшою або меншою розмитістю контурів растрової точки (рис. 1.13). Ступінь зменшення оптичної щільності по краю растрової точки обумовлена багатьма факторами: способом копіювання (проекційне або контактне), умовами лазерного формування растрової точки (алгоритм формування растрового елемента променем лазера та ступінь розсіювання лазерного випромінювання певної довжини хвилі), властивостями фототехнічної плівки (контрастність, величини розсіювання випромінювання у шарі плівки та відбивання випромінювання від основи).

Рис. 1.13. Вигляд растрової точки на фотоформі:

1 – м’яка растрова точка (растрова точка з великим ореолом) та низькою максимальною оптичною щільністю; 2 – жорстка растрова точка; 3 – нормальна растрова точка (растрова точка з малим ореолом)

Фізико-механічні (деформаційні) властивості фототехнічних плівок не визначаються в умовах споживача. Єдиний показник, що вказується виробником є товщина фотоплівки (або її основи) та допуск відхилень (непланшетність). При розгляді будови плівок (розділ 1.1) вже було розглянуто вплив матеріалу та товщини основи на деформаційні та інші технічні властивості фототехнічних плівок.

Для відносного порівняння фототехнічних матеріалів різних марок і виробників, окрім вище розглянутих показників, корисно порівняти:

—швидкість або час повної машинної обробки 1 м2 фототехнічної плівки;

—стабільність отримуваних результатів для плівок однієї марки в межах партії або для різних партій;

—можливість застосування для обробки проявників та фіксажів інших виробників без помітних втрат у якості отримуваних фотоформ.

1.3. Експонування

При проектуванні на фототехнічну плівку зображення, при копіюванні зображення контактним способом у контактно-копіювальній рамі чи під час насвітлення зображення у фотовивідному пристрої – під дією актинічного випромінювання (такого до якого чутливий матеріал) – в емульсійному шарі відбувається реакція фотолізу:

15

За однією із поширених теорій цього процесу, фотон ( hν ), поглинутий мікрокристалом галогеніду срібла ( Ag Hal ), вибиває електрон з галоген-іона ( Hal− +hν → → Hal0 +e ). Електрони накопичуються в місцях потенційних ям (так звані "пастки електронів"), якими виступають природні або штучно створені дефекти на поверхні мікрокристалів (так звані центри світлочутливості). У цих місцях електрони приєднуються до іонів срібла ( Ag+ +e → Ag0 ) утворюють так звані центри прихованого зображення. Коли у такому центрі накопичується достатня кількість атомів срібла (від 4 і більше), тоді він стає здатним до ініціювання відновлення до металевого срібла всього монокристала, тобто він стає так званим центром проявлення.

1.4. Обробка

Під час експонування фототехнічної плівки в емульсійному шарі утворюється приховане, невидиме оком, зображення. Воно складається з малоактивних до дії відновника (слабо або неекспонованих) мікрокристалів галогеніду срібла та достатньо експонованих мікрокристалів, що мають центри проявлення, завдяки яким вони з високою швидкістю реагують з відновником.

Для отримання видимого зображення необхідно провести обробку фототехнічної плівки. Вона полягає у вибірковому відновленні мікрокристалів галогеніду срібла залежно від ступеня їx експонування та у подальшому виведенні з шарів фототехнічної плівки невідновленого галогеніду срібла. Внаслідок чого утворюється зображення з непрозорих ділянок (атоми срібла) і прозорих (основа фотоплівки).

1.4.1. Проявлення

Процес відновлення галогеніду срібла в емульсійному шарі фототехнічної плівки називають проявленням. У загальному вигляді це можна описати наступною реакцією:

де Red − та Ox – відповідно відновлена та окислена форма проявника речовини. Проявлення проходить декілька послідовних стадій:

—набрякання емульсійного шару фототехнічної плівки у розчині проявника;

—дифузія проявника в емульсійний шар;

—адсорбція проявника на мікрокристали галогеніду срібла;

—відновлення срібла (основна хімічна реакція проявлення);

—десорбція продуктів реакції (окисленої форми проявник) та їх дифузія у

розчин;

—розчинення іонів галогеніду;

—розчинення відновленого срібла галогенідами та їх дифузія у розчин (цей процес не має суттєвого значення оскільки кількість розчиненого срібла дуже мала і це не впливає на загальний результат).

Внаслідок вищої хімічної активності мікрокристали галогеніду срібла, що мають центри проявлення (на експонованих ділянках) швидше та активніше взаємодіють з проявником ніж інші. До складу проявника спеціально підбирають речовини, що підвищують цю різницю у швидкостях – так звану вибірковість проявлення. Одночасно вони забезпечують: короткотривалість проявлення, однакову активність проявника впродовж роботи, можливість тривалого зберігання проявника, низьку шкідливість тощо.

16

Залежно від виробника, типу фототехнічної плівки та виду обробки (автоматичне машинне чи ручне проявлення) склад проявника може бути різним. Проте можна виділити функціональні складники, що можуть бути присутніми у проявнику.

Проявна речовина – є основним компонентом проявника, який забезпечує відновлення галогеніду срібла.

У проявнику може бути не одна, а декілька проявних речовин. При цьому деякі сполучення виявляють суперадитивний ефект, тобто оптична щільність зображення та швидкість обробки виявляються значно вищими за формальну суму результатів проявлення у проявниках, що містять по одній з цих проявних речовин. Таким сполученням є, наприклад, пара гідрохінон-метол.

Зберігальна (консервувальна) речовина – це захисна речовина, що запобігає окисненню проявника. Зазвичай для цього використовують сульфіт натрію, який відновлює окислену форму проявної речовини до сполуки здатної проявляти. Таким чином він не лише оберігає проявник від окиснення, але й підвищує продуктивність проявних речовин.

Луг – прискорювальна речовина, що створює лужне середовище, у якому проявна речовина знаходиться у найбільш активній формі.

Використання лугу, як пришвидшувальної речовини (KOH, NaOH) - забезпечує високі значення pH (високу швидкість проявлення), але луг агресивний та незручний в роботі, не забезпечує стабільність проявника. В процесі проявлення виділяється кислота (Η-Hal) і тому pH проявного розчину буде постійно зменшуватись, відповідно буде зменшуватись і швидкість проявлення. Щоб цього уникнути застосовують буферні сполуки – Na2CO3, K2CO3, Na2B4O7, Na3РО4 тощо.

Противуальна речовина – підвищує вибірковість процесу проявлення, зокрема перешкоджає утворенню вуалі.

Відомою противуальною речовиною є бромід калію (KBr). Присутність броміонів у розчині гальмує процес проявлення, що супроводжується виділенням гало- ген-іонів.

Дія іншої противуальної речовини полягає у затримуванні проникнення електронів до мікрокристалів галогеніду срібла.

Противуальні речовини сповільнюють процес проявлення. У малій концентрації їх гальмівна дія направлена на процеси утворення вуалі. Зниження щільності вуалі підвищує ступінь вибірковості проявлення.

Дубильна речовина протидіє набряканню емульсійного шару та підвищує його термостійкість.

Піногасник запобігає піноутворенню при машинному проявленні.

Вода розчиняє компоненти проявника і є середовищем у якому відбувається процес проявлення.

Проявник постачається у вигляді концентратів – порошків та розчинів. Які за вказаною до них інструкцією розчиняють, змішують та розводять водою до рекомендованої концентрації. При підготовці робочого розчину проявника слід дотримуватись рекомендованої температури, кількості та черговості розчинення та змішування, пам’ятати про наявність шкідливих та небезпечних компонентів, зокрема, наявність лужного середовища.

Напівфабрикати та готові розчини слід зберігати у темному прохолодному місці у герметично закритому посуді. Не варто готувати одразу великі порції прояв-

17

ника та зберігати великі запаси концентратів, оскільки вони мають обмежений термін зберігання.

Разом із інструкцією до проявника, як правило, є рецепт підготовки підкріплювального розчину. Цей розчин доливається під час проявлення до основного об’єму проявника, щоб компенсувати витрати основних компонентів (зокрема проявної речовини та консерванта). Розрахункова кількість підкріплювального розчину залежить від обробленої площі фототехнічної плівки та заповнення її зображенням вказується в інструкції до проявника.

Крім цього для проявника вказано орієнтовні режими обробки (тривалість проявлення, температура проявника, необхідність автоматичного машинного або ручного кюветного проявлення). Оптимальні значення режимів підбираються експериментально.

Промивання проявленої фототехнічної плівки у воді припиняє процес прояв-

лення за рахунок вимивання і значного зменшення концентрації проявника в емульсійному шарі.

1.4.2. Фіксування

Процес фіксування полягає у розчиненні та виведенні з емульсійного шару фототехнічної плівки солей срібла.

Фіксаж може постачатись у вигляді концентратів порошків або розчинів. На відміну від проявника фіксаж має значно довший термін зберігання, але його теж слід зберігати у темному прохолодному місці. Для фіксажів не роблять підкріплювальних розчинів, оскільки із зростанням концентрації зв’язаних у комплекс солей срібла, ефективність фіксажу падає. Тому його не підкріплюють, а замінюють на свіжий.

1.5. Вибір оптимальних режимів експонування та проявлення

Чисельність змінних факторів, що впливають на якість отримуваних фотоформ, не дозволяють чітко вказувати або точно розраховувати оптимальні режими обробки фототехнічної плівки. Споживач плівки вимушений користуватися методом проб та помилок для визначення у реальних умовах найоптимальніших режимів обробки, враховуючи рекомендації виробника та опираючись на власний досвід.

Експонування. Основним змінним параметром режиму експонування є величина наданої енергетичної експозиції. Ця величина повністю враховує змінні умови експонування, тому вона корегується лише для врахування властивостей конкретної фототехнічної плівки (величин інтегральної та спектральної чутливості, партії випуску фототехнічної плівки та ступеня старіння плівки).

Відрахування заданого значення енергетичної експозиції здійснюється за до-

помогою спеціальних приладів – експозиметрів або дозиметрів випромінювання,

чутливий елемент яких встановлюється у площині експонування плівки та обладнується відповідним фільтром, що повинен пропускати лише актинічну частину спектрального складу діючого випромінювання.

Незважаючи на простоту та високу точність визначення та контролювання оптимальних режимів експонування, через високу вартість експозиметрів, а особливо спеціальних фільтрів, далеко не всі експонуючі апарати обладнуються такими пристроями. У таких випадках величину енергетичної експозиції (оптимальний режим

18

експонування) корегують змінюючи або умови освітленості фотоматеріалу, або час його експонування.

Для фоторепродукційних апаратів та контактно-копіювальних рам, де умовно сталими є умови освітленості фототехнічної плівки, регулюють час експонування. На величину освітленості впливають режими фоторепродукційної зйомки (об’єктив, діафрагма та масштаб зйомки), а також розігрівання джерела випромінювання під час роботи, коливання напруги в електромережі та поступове старіння джерела випромінювання. Все це вимагає додаткового корегування часу експонування.

Щоб швидкодія фотовиводу не залежала від чутливості фототехнічної плівки, у фотовивідних пристроях експозицію можна змінювати потужністю діючого ла-

зерного променя.

Оптимальні значення експозиції, час експонування (витримки) або потужності випромінювання підбирають дослідним шляхом таким чином, щоб значення Dmax та

Dmin на отриманих фотоформах відповідали значенням рекомендованим виробни-

ком.

Для того щоб визначити порядок значень та звузити діапазон пошуку слід використати, рекомендовані виробником, орієнтовні значення часу експонування або експозиції. На основі них, знаючи власні значення потужності джерела випромінювання та відстані до площини експонування, можна розрахувати власні режими скориставшись простими залежностями. Слід зауважити, що однакові значення експозиції, які отримуються при різних значеннях освітленості та витримки, зовсім не гарантують, що фотографічний ефект буде однаковим. Тобто зменшення освітленості не завжди можна компенсувати пропорційним збільшенням витримки.

E t ≠ const

Це явище отримало назву взаємонезамінність. Дія врахування цього явища було введено спеціальний змінний коефіцієнт – p – коефіцієнт Шварцшильда.

E t p = const

В області витримок, при яких p=l, досягається найвища світлочутливість фотоматеріалу (необхідна найменша експозиція). Ця область носить назву – область оптимальних витримок.

Проявлення. Основним змінним показником процесу проявлення є трива-

лість проявлення:

—час занурення плівки у кювету з проявником при ручному проявленні;

—швидкість транспортування плівки при машинному проявленні.

Окрім складу проявника, який безпосередньо впливає на тривалість та якість проявлення, не менш важливим фактором впливу на тривалість проявлення є температура проявника. 3 підвищенням температури процес проявлення прискорюється, максимальні значення світлочутливості, густини вуалі та коефіцієнта контрастності досягаються швидше, ніж до підвищення температури. За допомогою зміни температури можна відрегулювати швидкість проявлення. Це особливо важливо для машинної обробки. Завдяки температурі забезпечується висока швидкість проявлення. Регулювати проявлення можна не лише швидкістю транспортування плівки, але ще й зміною температури проявника, підбираючи оптимальні режими проявлення для різних типів плівок та проявників.

На рис. 1.14 схематично показано зміни положення кривої залежності оптичної густини зображення (при однаковій величині експозиції H=const) від часу проявлення tпр для трьох різних температур проявника (причому T°3=T°1+10°С).

19