信息记录材料及应用 印刷工业出版社版.ppt

信息记录材料及应用浙江科技学院黄学林 第一章绪论 第一节信息记录技术的发展 信息记录技术 材料不断发展模拟信息记录技术 数字信息记录技术信息 文字 声音 图像等 记录技术 一 感光材料的发展 1727年发现AgCl具有感光性1800年AgNO3制成成像材料 影像不固定AgCl取代AgNO31835年NaCl定影1839年海波 Na2S2O3 定影感光材料的诞生 光敏物质 AgXXCl Br I 1873年染料引入全色感光材料1887年片基代替玻璃胶片 1920 彩色感光材料出现1 染印法黑白感光材料分色成像 C M Y三色染料染色 叠加得到彩色影像 2 多层片 1935年Kodak1936年Agfa3 一步成像 Polar4 银漂法 Ciba 二 信息存储器的发展20世纪40年代 光学仪器的发展和照相技术的进步 使用缩微胶卷 缺点是胶卷上的疵点和划痕极易产生错码 不宜存储二进位数据 20世纪50年代中期 计算机实现程序存储 首先出现了水银柱延迟线存储器 此后不久 研制出了阴极射线管存储器和磁鼓 20世纪60年代 开始采用磁芯存储器 1970年前后 磁盘存储器 1980年前后 半导体存储器 20世纪70年代末出现了光盘存储技术 20世纪80年代末 铁电薄膜半导体随机存储器研制成功 20世纪90年代 存储技术的研究主要集中在磁 光和铁电三种存储技术上 磁存储技术成为20世纪90年代最主要的 使用最广泛的存储技术 只读光盘 一次性写光盘 可擦写光盘等光盘存储技术不断成熟 并被广泛应用于信息的存储 传播过程中 第二节信息记录技术的科学基础信息记录是借助一定的存储载体将信息以一定形式表现出来的技术 信息可以有多种表现形式 在存储载体上记录信息的过程实际是信息由一种表现形式向另一种表现形式的转换 存储载体也由一种物化状态转变为另一种物化状态 信息的概念包括狭义信息和广义信息 信息发出者 信息接受者和信息中介 一 光化学反应的基本原理 光化学 研究电子激发态的原子 分子的结构及其物理化学性质的科学 光化学反应 物质由于光的作用引起的化学反应 光化学过程 受激分子处于很高的振动能级 它就可能发生离解 异构化或与其他分子发生反应 Grotthus Draper定律 只有被分子吸收的 光化学第一定律 光才可以引起光化学变化 Stark Einstein定律 一个分子在吸收一个 光化学第二定律 光子后即生成电子激发态 特点 电子分布发生变化 即激发态分子 过程 1 激发过程 分子吸收光能 电子从基态向高能级跃迁 成为激发态 2 化学反应 激发态分子向其它分子转移能量或产生各种活性中间体而发生化学反应 光化学一次过程 光化学二次过程 光敏作用 激发态分子在碰撞中可以把它的能量传递给其他不能吸收其他波长范围的光而发生反应的分子 使后者变为激发态而可能发生光化学反应 A C A C C D PAgBr十h Ag十Br物质A称为光敏剂这是照相技术的基础 光的特性 1 光能光 光是一种物质 由物体内部向外辐射的能量 以电磁波的形式进行传播 特点 波粒二象性 光的波动和微粒相互并存的性质 能量 E h hC E 能量 频率h 普朗克常数C 光速 光的波长 二 信息及其表现形式 信息的形式 1 模拟量信息彩色 密度 图像 图形 2 数字式信息01001000011101001013 文字 字母 符号信息a b c 传递信息的载体就是描写与消息相对应的电信号或光信号或数字信号模拟信号 是连续变化的信号 和数字信号 幅度取值离散的信号 一般认为信息有两种存在形式 即模拟信息和数字信息 之间往往是可以相互转换的 信号是信息的载体 所以模拟信号和数字信号本质上是相同的 不同点在于存储 传输及其处理的方式 三 信息载体 1 能量信息载体 EnergyInformationCarrier 光波长 强度 音频率 强度 电电压 电流 频率 强度 静电荷 电子束 磁磁强度 粒子束强度 力强度 2 物性信息载体 MaterialPropertyInformationCarrier 光物性反射 吸收 透过 折射 偏光 发光性 发色性 音物性反射 吸收 电物性导电性 起电性 介电性 电荷接收性 电子放射性 磁性磁化率 透磁性 热物性导热率 热容量 热融性 软化性 分解性 界面物性附着性 润湿 吸附性 粘着性 化学物性反应性 染色性 稳定性 力学物性硬度 粘弹性 膨胀性 收缩性 破坏性 形态物性凹凸性 孔的有无 平滑度 3 模拟信号的载体和数字信号的载体如胶片 照片 印版等为模拟信号的载体 磁盘 硬盘 闪存等为数字信号的载体 四 信息的记录转换 信息记录的基本过程 原信息载体转换能量吸收材料内部转换后处理记录信息 信息载体的转换 1 能量能量2 能量物性3 物性能量4 物性物性 信息记录材料 信息记录 储存 传输和再现的工具 主体 影像信息获取 光 热 磁 电 材料 银盐感光材料 非银盐感光材料 磁记录材料 第三节信息记录材料的基本性能及分类 一 信息记录材料的性能1 敏感性敏感性是指信息记录材料在记录信息的过程中 对所记录信息的变化的敏感程度 感光度2 可识别性可识别性是指信息记录材料记录信息后 利用一定的工具或技术 或在一定条件下准确识别或还原信息的能力 3 稳定性 可靠性信息记录材料所记录的信息应在较长时间内保持不变4 成本 操作性 污染程度等 二 信息记录材料的分类 一 按记录信息的特点分类 1 非重复性记录技术 Non rewritableMarkingTechnology 只能进行一次信息写入的记录技术 所记录的信息在常规条件下能稳定存在 不随时间和空间的变化而变化 银盐记录技术 光 X射线 电子束 离子束 微刻技术 硬拷贝技术等等都属于这个范畴 2 可重复性记录技术 Re writableMarkingTechnology 信息可以多次重复写入和擦除的记录技术 所记录的信息在所记录的信息在常规条件下能稳定存在 不随时间和空间的变化而变化 但在适当外部物理刺激下可以被擦除 记录媒介回到其初始状态 磁记录技术 光致变色技术 可逆热敏记录技术等等都属于这个范畴 3 显示技术 DisplayTechnology 靠特定不间断物理刺激维持的 记录 技术 所 记录 的信息随物理刺激强弱的变化而变化 不存在上述两种系统的时空稳定性 激光显示 荧光屏 液晶 霓虹灯显示等等都属于这个范畴 二 按材料内部转换模式分类 1 光敏记录系统 PhotosensitiveSystems 1 1 光化学记录系统 PhotochemicalSystems 1 银盐照相 SilverHalidePhotography 2 非银盐照相 Non silverHalidePhotography 1 2 光物理记录系统 PhotophysicalSystems 1 静电照相 ElectoePhotography Xerography 2 光致热敏记录 Photo inducedThermalRecording 2 热敏记录系统 ThermalSensitiveSystems 2 1 不可逆热敏系统 Non reversibleThermalSystems 1 热物质转移 ThermalTransferSystems a 热蜡转移 ThermalWaxTransfer b 染料热升华 DaySublimationProcess 2 热刻蚀系统 ThermalAblazeSystem 3 热致化学反应 ThermalChemicalProcess 2 2 可逆热敏系统 ReversibleThermalSystems 3 静电记录系统 ElectrostaticRecordingSystems 3 1 放电破坏 ElectrostaticDestructiveProcess 3 2 电荷沉积 ChargeDepositionProcess 3 3 电解成像 ElectrolysisImaging 4 喷墨记录系统 InkJetSystem 5 磁记录系统 MagneticRecordingSystems 6 压敏记录系统 PressureSensitiveSystems 7 其它高密记录 存储系统7 1 光化学烧空 PHB PhotochemicalHoleBurning 7 2 光致变色 Photochromism 7 3 光磁盘 Photo magneticDisk 7 4 光盘 LaserDisk 三 信息记录材料的应用领域 印刷 电影 电视 照相 涂料 医疗 工业 第四节信息记录质量的评价参数 信息记录密度 信息容量记录速度 敏感度记录可靠性杂音 信噪比记录信息的稳定性记录信息的可识别性记录系统的操作性成本 价格性能比对消耗材料的技术要求记录系统对环境是否造成污染 第二章银盐信息记录材料 感光材料 感光材料是见光能发生变化 并经曝光和化学 物理的加工处理后 能得到固定影像的材料的统称 其中以卤化银为感光物质的称为 银盐感光材料 以其他材料为感光物质的泛称非银盐感光材料 银盐感光材料在感光乳剂制造过程中如果采用的制造方法不同和加入的光学增感剂和光谱增感剂不同 就可以得到不同感光度 感色性 反差系数和分辨率的感光乳剂 将感光乳剂涂布在涤纶片基等上就可以制成胶片 涂布在玻璃上就成为干板 涂布在纸基上就制成了相纸 1 卤化银光敏物质 AgXXCl Br I银的卤化物包括AgF AgCl AgBr AgI AgF AgCl AgBr AgI银的卤化物的感光性顺序为AgI AgCl AgBr 2 硝酸银银盐记录材料大都以硝酸银作为原料制得 利用它和相应的卤素 卤化物 制造出具有感光特性的卤化银成分 感光乳剂层 卤化银 照相明胶 补加剂 感光材料 乳剂层 支持体 辅助层 第一节银盐感光材料的发展及应用 银盐信息记录材料的光敏物质是溴化银 有时含少量碘化银 或氯化银及其混合物的微晶 它们均匀分散在一种特殊的溶液 明胶中 在其他组成成分的配合下 实现各种不同的性能和用途 卤化银成像体系可以说是历史最久的光化学成像体系之一 一 银盐感光材料的发展 感光性色盲片 分色片 全色片 红外片 远红外片 形态金属片 湿片 干片 胶片 卷片 工艺由单层到多层 从银成像到染料成像的过程 感光速度慢片 中速片 快片 特快片 色彩黑白至彩色 二 银盐感光材料的应用银盐感光材料在科学 文化 教育和国防等各个领域里都得到了广泛的应用 印刷 胶片 打印 印版 印刷品 传统的卤化银成像技术受到了巨大的冲击和挑战 第二节银盐信息记录材料的成像基础银盐材料基本组成 一 卤化银晶体 理想卤化银晶体 它们有规律地对称排列 互相之间有固定的距离和角度 结构是稳定的 没有光敏性 也就是不会被感光 离子型晶体 立方晶系 不完整性卤化银晶体 只有具有缺陷的点阵结构排列才能造成晶体结构的薄弱环节 正是这些感光中心的薄弱环节才使卤化银晶体具有感光性 不完整性 分为二类 一类属于物理上的不完整性 一类属于化学上的不纯洁性 卤化银晶体的结构 形状和性能直接影响照相成像的质量 一 卤化银晶体的结构和性质1 卤化银的晶体结构用X射线衍射法确定 溴化银和氯化银都是食盐结构 属于离子晶体 碘化银属于六方晶系 溴化银和氯化银属于立方晶系 晶体内部的质点按一定规律排列 还有三方 四方 三斜 单斜 正交晶系 卤化银的溶解度在制作乳剂时 首先要考虑卤化银在水中的溶解度 溶度积常数Ksp 如果离子浓度的乘积超过Ksp值 化合物就会从溶液中析出 直到平衡为止 溶度积常数Ksp的大小与温度有关 表2一1为卤化银晶体在不同温度下的相应溶度积常数值 3 卤化银的颜色氯化银是白色 溴化银是淡黄色 而碘化银则为黄色 扩展至520nm 因为照相效应的产生是取决于卤化银吸收光强度 波长的大小和波长的范围 所以氯化银只对蓝紫光敏感 而溴化银和碘嗅化银对光谱区域中的紫光 蓝光敏感 二 卤化银晶体的形状和性能照相乳剂的性能和其中所含的卤化银颗粒有密切的关系 晶体是由不同晶面组成的 因此晶面的类型可以直接反应晶体的性质 1 控制晶形的条件当硝酸银溶液与卤化物溶液混合 一开始就有卤化银生成 在显微镜下观察发现 小颗一般先聚结成片状 继续向二维方向生长 达到一定尺寸后 进一步向三维方向生长 如图2一8所示 不同卤化银晶体的形成 是由扩散现象和表面成核现象之间竞争的结果 前者取决于介质的条件 后者则与晶体表面的结构和性质有关 晶形生长的各种影响因素 1 银离子浓度或溴离子浓度 2 碘的影响 3 明胶的影响 2 晶体的性能对乳刻的增感产生的影响由于不同晶面的离子排列方式不同 不同晶形的晶体具有不同的晶体性能 1 表面电荷分布不同 2 表面完整性不同增感主要分化学增感和光谱增感 化学增感主要提高记录材料的感光度 光谱增感主要增加记录材料对光谱的感受范围 单晶的照相乳剂是很少见的 常常出现各种类型的T颗粒 扁平薄片卤化银颗粒 T颗粒的优点是表面积大 可使感光层变薄 用银量减少 T颗粒主要包括包括两种形式 即孪晶和双晶 1 孪晶 2 双晶 二 明胶 1871年 R L 马多克斯发明明胶溴化银照相干板 首先用明胶制作了感光乳剂 明胶就一直被用作卤化银乳剂的分散体系 而且是其他材料所不可替代的 感光乳剂直接涂在片基上是不能形成很好的照相性能的 它必须要均匀分散 这种分散介质就是明胶 乳剂层 照相过程进行的部位 曝光 显影加工 影像厚度 5 25 m AgX晶体 AgX 均匀分散于明胶溶液中照相性能 大小 形状 分散度大小 0 5 2 m印刷胶片 1 m 一 明胶的结构与构象 明胶是由各种氨基酸组成的高分子蛋白质 单体组分是a一氨基酸 a一氨基酸是一种有机酸 其中有一个氨基边结在邻近羧基的一个碳原子上 代表 或一个有机原子团 a一氨基酸都具有一个氨基 NH2 羧基 COOH 二个氨基酸可以通过这个分子中的羧基和另一个分子中的氨基反应而化合 形成肽键 产物为二肽 与另一个氨基酸化合生成三肽 如此不断化合 形成多肽聚合物 蛋白质 H2N gel COOH 明胶的结构 结构单位a一氨基酸性质 1 两性 2 光学活性 3 化学性质 电离性质 与金属成盐 形成多肤 2 明胶的分子结构是不同构象的基础蛋自质分子的空间构象主要取决于其分子结构 不同氨基酸的联结次序会产生不同的螺旋构象 其分子结构的特点使明胶具有下列特性 1 挠性 2 刚性 3 盐键 4 疏水键 二 明胶的物化特性 明胶的等电点 水溶液的浊度明胶水溶液具有很高的浊度 它与pH值 温度和浓度有密切的关系 在等电点时 胶水溶液浊度最低 随着温度升高 明胶水溶液的浊度随之降低 明胶水溶液浓度越高 浊度越大 明胶的凝聚作用明胶溶液中加入某些无机盐或有机物 明胶会凝聚沉降 明胶的吸水膨胀明胶是一种亲水性物质 可溶于热水中 但在冷水中只吸水膨胀成胶状 很少溶解 明胶在等电点时吸水膨胀最小 明胶的凝点和熔点明胶水溶液在冷却时会形成胶冻 加热后胶冻又熔化为溶液 一般熔点要比凝点高一些 明胶的坚膜作用明胶分子中的 NH2和一COOH与坚膜剂的化合物相互作用 产生稳定的分子间键而交联 从而提高明胶的熔点 增强乳剂层的机械强度 三 照相明胶的制备明胶通过浸灰处理 碱法制胶 或浸酸处理 酸法制胶 四 明胶在感光材料中的作用 明胶中的微量物质微量物质是指硫化合物 糖类 醛类及其他金属物质虽然它们的含量极微 但对乳剂的影响却很大 无机硫化物Na2S2O3 Ag2S 增感Na2SO3 Ag 增感 灰雾增大 有机硫化物胧氨酸 半胧氨酸 减感 醛类使乳剂层受到一定的坚膜作用 利于乳剂的坚牢和清洗 核酸及降解产物抑制AgX颗粒的生长 是一种抑制剂 金属物质使明胶作为分散介质的均匀度受到影响 从而使产品质量也受到影响 亚硝酸盐亚硝酸盐是被细菌还原而产生的 系还原性物质 2 明胶在乳剂中的作用 l 明胶对于生成卤化银晶形的影响 2 明胶在卤化银上的吸附 3 保护性 4 明胶对卤化银晶体感光度的影响 5 乳剂的脱盐沉降 6 明胶的还原性 7 与金离子的作用 明胶在感光材料中有以下不可替代的独特作用 明胶起着保护胶体的作用 明胶作为成膜材料 有利于乳剂的涂布 凝固和干燥 并经曝光 冲洗加工和干燥后可获得高质量 高清晰 细腻 稳定的影像 明胶具有良好的吸水膨胀性能 明胶具有坚膜性能和反应性 明胶大分子会促进乳剂颗粒及感光中心的形成 还影响着卤化银微晶的晶形 感光材料曝光时 明胶起着吸卤剂的作用 五 纯胶 化学改性明胶和代用胶 第三银盐信息记录材料的分类 一 按色彩还原分类黑白片 彩色片 X射线片等依感色性 全色片 分色片 色盲片 红外片 紫外片 光片依影象颜色 黑白感光材料 彩色感光材料二 按最终获得影像分类 1 负性材料 2 正性材料 3 一次成像材料 三 按尺寸分类常见的有 120 135 6 4 5 等四 按感光 速 度分类按感光速度有ISO100 IS0200 IS0400等 GB ASA DIN等 分别是中国 美国 德国的标准 高 中等 低感光度 21定左右为中等 25定以上为高 印刷中使用的胶片为中 低感光度 五 按感光材料的支持体玻璃 片基 纸基 照相干版 胶片 照相纸 六 按不同的反差系数特硬片 5 硬性片 3 5 中性片 2 软性片 1 南方牌 华光牌 600 350 260 160 中软片 100五 常用的银盐感光材料按人们常用的银盐感光材料进行分类 则有如下一些主要类型 1 照片2 胶片3 胶卷4 底片 相纸例 黑白相纸 彩色反转片 特硬全色印刷胶片 软性正色印刷胶片 黑白正片等 第四节银盐信息记录材料基本结构与制备 一 银盐信息记录材料的基本结构 乳剂层 照相过程进行的部位 曝光 显影加工 影像厚度 5 25 m成分 保护层 它的用处就是保护和防止在使用过程中乳剂层被擦伤 保护膜是透明且很硬的 片基或支持体 它的用处就是一个架子 感性材料的支持体有两大类 片基和纸基 4 防光晕层 涂在片基的另一面 用以吸收穿过感光层照射在片基上的光线 使它们不至于再次被片基反射回乳剂层 造成不该曝光的部位感光 影响影像的清晰度 5 底层或结合层 其作用是使片基 或支持体 与乳剂层在使用过程中不易脱离 一 支持体 种类 片基胶片高分子薄膜 醋酸片基 涤纶片基纸基相纸玻璃照相干版 片基决定着感光材料的物理机械性能 还影响感光材料的照相性能 片基的基本性能有以下要求 1 厚度 2 透明度 3 耐光性 4 机械性能 5 几何尺寸稳定性 6 防静电性能 7 化学稳定性 8 卷曲性 2 照相纸基照相纸基是照相纸的支持体 依靠其白度作为反射光观看画面的基底照相纸基有钡地纸基和涂塑纸基两种 1 照相纸2 涂塑纸基 辅助层 附加层 完善感光材料的物理化学性能底层 防卷曲层 防静电层 防光晕层 保护层 滤色层 隔层 彩色感光材料 1 底层粘接乳剂层和支持体 厚度约 m 片基明胶 高分子树脂 纸基黑白 钡底 BaSO4 明胶彩色 涂塑 TiO2 聚乙烯 玻璃蛋白 明胶 2 防卷曲层保持感光材料的平整度 3 防静电层防止静电荷的积累材料 电解质 4 防光晕层防止光晕的产生 组成 吸光物质 粘合剂吸光物质 胶态银 碳黑 防光晕染料染料颜色选择 乳剂对什么光敏感 染料对该色光吸收 防光晕层一般涂在片基的背面 除了具有防光晕性能外 还起防卷曲作用 5 保护层保护乳剂层 组成 明胶彩色 紫外吸收剂彩色感光材料6 滤色层吸收蓝光7 隔层防止显影剂氧化产物窜层 感光乳剂及其制备感光材料的基本成分为感光乳剂 它决定了感光材料的照相性能 照相乳剂实质上是卤化银微晶高度分散在明胶水溶液中的悬浮液 将乳剂均匀涂布在支持体上 经冷凝 干燥就得到银盐感光材料 低分子分散体系 粒子直径小于1nm 胶体分散体系 粒子直径1 100nm 粗分散体系 大于100nm 感光乳剂的形成是胶体分散体系的一个特例 1 配液 AgNO3水溶液卤化物水溶液照相明胶水溶液 2 乳化 将AgNO3水溶液 卤化物水溶液 照相明胶水溶液混合 生成AgX明胶水溶液的过程 目的 确定乳剂的基本照相性能AgX颗粒大小 分布 过程 AgX晶核的形成和晶体的初步成长 乳化方法根据溶液加人顺序 时间和方式的不同分为 顺式乳化与逆式乳化 一次乳化与多次乳化 单注法与双注法 3 物理成熟 AgX晶体成长的过程小颗粒的溶解 大颗粒的长大颗粒的聚集 再结晶决定感光乳剂最终的照相性能 乳化后 混合溶液还需在一定温度下继续搅拌一段时间 使卤化银颗粒继续成长至一定大小尺寸 这类似于过饱和溶液再结晶的物理过程 故称物理成熟 又称第一成熟 乳化与物理成熟这两个阶段虽然都是卤化银微晶颗粒生长过程 但其本质却不同 乳化与物理成熟的目的 就是要控制乳剂中卤化银晶体的颗粒大小 分散程度以及最终的晶体形状 2 乳化和物理成熟条件的控制乳化和物理成熟过程和反应条件决定超微粒乳剂制备的成败 严格控制温度 严格控制和保持卤素的微过量 精确控制银液和卤液的注入速度 乳化和成熟时间对乳剂颗粒的大小 感光速度以及分辨率有较大影响 4 除盐 水洗法 沉降法 物理成熟至化学成熟的过渡阶段 除去溶液中多余的溴化钾 氨 除盐方式有两种 水洗法和沉降法 1 水洗法包括冷凝 切条 水洗三个工序 2 沉降法又叫絮凝法 絮凝剂有两类 一类为高分子絮凝剂另一类为改性明胶 终止物理成熟除去杂质离子 5 化学成熟使照相乳剂中卤化银颗粒表面上发生局部的化学变化 形成感光中心 从而达到大幅度提高感光度的目的 又称第二成熟 目的 照相性能达到使用要求方法 化学增感 光谱增感 在AgX晶体表面发生化学反应生成感光中心感光中心 Ag2S Ag Au 质点 硫增感 Na2S2O3感光中心 Ag2S 还原增感 Na2SO3感光中心 Ag 金增感 AuCl3 NH4CNS感光中心 Au 三 补加剂完善感光材料的照相性能与物理机械性能 专用于改善乳剂的照相性能 如化学增感剂 增感染料 稳定剂 防灰雾剂 彩色感光材料专用的成色剂 专用于改善乳剂的物理化学性能 如表面活性剂 坚膜剂 增稠剂 防腐剂 增塑剂 消泡剂等 其他用途补加剂 如紫外线吸收剂 防退色剂 防污染剂 荧光增白剂 防斑点剂等 稳定剂和防灰雾剂老化现象 主要表现为感光度的衰退和灰雾的增长 对照相性能无显著影响又能防止乳剂老化的补加剂叫做稳定剂 而能防止感光材料灰雾上升的补加剂就是防灰雾剂 它对感光度有一定的影响 比较常用的稳定剂有苯亚硫酸钠防灰雾剂则有苯并三氮唑 成色剂 彩色感光材料 1 按生成染料的颜色分类 2 按性质和应用方法分类可分成扩散性和非扩散性成色剂 后者可分为水溶性和油溶性成色剂 光谱增感染料 增加感光乳剂的光谱敏感范围方法 光谱增感剂 菁染料 份菁 吸附于AgX晶体表面种类 感绿增感染料 感红增感染料 红外增感染料 增感机理 电子传递机理 能量传递机理 4 改善乳刹物理机械性能的补加剂改善其物理机械性能 包括表面活性剂 坚膜剂 增塑剂 防腐剂 防静电剂 防粘连剂 消泡剂等 1 表面活性剂一种能降低乳剂表面张力 改善涂布时乳剂与支持体之间润湿情况的补加剂 有阴离子型表面活性剂 阳离子型表面活性剂 非离子型表面活性剂 常用表面活性剂有1292和1283 2 坚膜剂增强涂层的机械强度有无机坚膜剂和有机坚膜剂两大类 常用的无机坚膜剂有铬矾和醋酸铬 有机坚膜剂常用的有醛 活泼卤素化合物 活泼烯键类 亚乙基亚胺类等 3 增稠剂提高涂布胶稠度的补加剂聚丙烯酸 丙烯酸与甲基丙烯酸甲醋的聚物等 4 防腐剂防止造成乳剂粘度急剧下降和照相性能恶化 苯酚和对氯间苯酚 5 防粘连剂毛面剂 用来防止感光材料发生粘连的补加剂 常用的防粘连剂为甲基丙烯酸甲酯 6 增塑剂降低乳剂层脆性 增加韧性的补加剂 聚丙酸乙酯 7 消泡剂消除气泡 常用乙醇和丁醇等 或其1 1的混合物 内防光晕染料消除光散射 光漫射 光反射的补加剂 有酸性酒石黄 酸性青莲等 9 防斑点剂一种能与重金属偶合形成络合物 以消除这些离子引起不良作用的补加剂 常用防斑点剂为乙二醇四乙酸二钠盐 四 涂布与干燥 一 涂布前的准备涂布前的准备工作包括 乳剂性能调试 乳剂称量和混合 熔化 补加 过滤 静置除泡等工艺过程 对于多层彩色感光材料涂布前准备还包括油乳制备 1 油乳制备2 乳剂性能调试3 乳剂的称量与混合4 熔化 二 感光乳剂涂布要求 涂层薄而均匀 性能一致而稳定 表面干净而平整 不能有各种划伤 条道 疵点等弊病 涂布方法主要有沉浸涂布 坡流挤压涂布和自由落帘涂布三种 三 干燥一般都采用低温 不超过40 高风速 20 30m s 和低含水量的空气进行干燥 干燥用空气必须经特殊的空调和净化处理 五 整理和包装不同尺寸规格 不同长度 不同包装符合要求的合格产品 整理和包装是感光材料生产的最后一个工艺过程 其工艺过程一般为 储片 裁切 打孔 印字 检验 明包 暗包 外包装 入库 第五节黑白银盐信息记录材料成像过程与机理 银盐材料的曝光过程就是形成潜像的过程 其冲洗加工按照使用感光材料不同分为黑白感光材料冲洗加工和彩色感光材料冲洗加工 还有黑白 彩色反转材料冲洗加工等 黑白感光材料的冲洗加工通常包括显影 停显 定影 水洗等过程 一 曝光过程及原理 曝光 显影 定影 除去未曝光的AgX 潜影理论 机理 一 AgX晶体的结构和性质 1 AgX晶体的结构点阵结构 质子按照一定规律排列 AgCl AgBr AgI组成立方体的混合晶体 2 AgX晶体的不完整性物理上的不完整性化学上的不纯洁性 物理上的不完整性点阵结构的缺陷点阵结构的位错 点阵结构的缺陷AgX晶体中的离子在点阵位置发生迁移 出现在不该存在的位置 佛伦克尔缺陷 肖特基缺陷 Ag i 空点阵 点阵结构的位错AgX晶体中的某些离子偏离点阵位置 造成晶体外形畸变 棱位错 螺旋位错 晶面滑移 结果 AgX晶体点阵结构中电荷不平衡 化学上的不纯洁性点阵结构中掺入杂质 结果 AgX晶体点阵结构中电荷不平衡 AgX晶体点阵结构中电荷不平衡 形成晶体内部的薄弱环节 即感光中心 二 潜影理论 1 潜影的本质感光材料曝光后形成肉眼看不到的潜伏影像组成 数个Ag组成的微斑位置 感光中心 2 潜影的形成 潜影的形成 h 3 潜影理论 Gurney Mott理论光分解反应 AgX颗粒的几个点显影 AgX颗粒的几个点开始 两个实体感光中心 Ag2S Ag Au 空隙银离子 Ag i B 两个阶段电子阶段 AgXAg X e离子阶段 AgX表面的Ag2S为电子深阱Ag2S eAg2S h C 在陷阱中e与Ag i结合还原出AgAg2S Ag iAg2SAg Ag2SAgn 显影中心 缺陷 Ag2S分布Ag2S的化学反应正空穴的去向 Mitchell理论 感光材料的冲洗加工 冲洗加工过程 显影 将曝光的AgX还原成Ag影像停显 终止显影漂白 彩色 去除Ag影像定影 除去未曝光的AgX水洗 除去定影液干燥 二 显影原理及其过程 显影原理1 显影原理制备曝光显影加工感光中心显影中心影像本质 氧化还原反应Ag h DRedAg DOx 2 显影机理 双电层结构 电极理论 曝光AgX 未曝光AgX DRed 显影中心处 双电层薄弱 显影剂易于突破 将电子传递给AgXAgX AgAg DRedAg 被还原为Ag 银微斑扩大 自动催化 加速显影 直至整个AgX颗粒还原为Ag 增幅率 109 10 显影方法物理显影 Ag 来源于显影液化学显影 Ag 来源于AgX晶体1 物理显影本质 氧化还原组成 显影剂 可溶性银盐特点 颗粒细腻 层次丰富 显影液稳定性差 难于控制 2 化学显影本质 氧化还原潜影不断扩大 直至整个AgX颗粒全部被还原为Ag 显影液的组成组成 显影剂 保护剂 促进剂 抑制剂显影剂必须具备一系列特殊的要求 具备下面的条件 对已曝光的卤化银比对未曝光的卤化银 还原要快很多 从而在见光部分和未见光部分之间产生最大密度差 还原速度在不同的场合有不同要求 有良好的溶解性 不对感光材料染色 稳定性好 不易失效 无毒 经济等 1 显影剂黑白 米吐尔对苯二酚菲尼酮 A 米吐尔 特点 强显影能力 诱导期短 反差低 D0小 Br 抑制作用小 T影响小保存性好 半醌 醌 B 对苯二酚 特点 强显影能力 诱导期长 反差高 D0大 Br 抑制作用大 T影响大保存性差 半醌 醌 C 菲尼酮 特点 显影速度快 诱导期适中 反差取决于与对苯二酚的比例 D0大 Br 抑制作用小 保存性好 显影体系 M Q体系 P Q体系 显影剂超加和性 二种显影剂混合使用表现出显影性能比单独使用更为优秀的性能 A 速度超加和性 显影诱导期不同B 密度超加和性 显影剂再生 2 保护剂 Na2SO3 防止显影剂被迅速氧化 提高稳定性 A 防止显影剂迅速氧化 B 防止画面污染 腐植酸 C 微粒显影 3 促进剂 Na2CO3 加速显影 4 抑制剂 KBr 抑制灰雾形成 二 停显在显影之后 必须对感光材料进行冲洗 以便停止显影过程 冲洗方法可用洁净的流动水冲洗 或放入停显液漂洗 停显液为弱酸溶液 由980ml水与20ml 28 的醋酸配制而成 二 定影选择一种卤化银的溶剂 从感光材料的乳剂层中去除显影后残存的卤化银 但不损害组成银影像的金属银 1 原理除去未曝光的AgX条件 与AgX中的Ag 形成稳定的化合物 溶于水 与卤化银中的某一种离子所生成的稳定化合物 必须在水中有极低的电离程度 且比卤化银的解离程度还要小 对于形成的Ag不溶解 2 定影液的组成定影剂 保护剂 坚膜剂 酸 定影剂 Na2S2O3 坚膜剂加强乳剂层机械强度 提高熔点 化合物 明矾 铬矾 酸 HAc 中和显影液中的碱 保持介质的pH值 利于坚膜 酸的加入量不得过多 一般控制pH值在4以上 常用的酸有醋酸 硼酸 硫酸等 一般都使用弱酸 保护剂 Na2SO3 防止定影剂分解 三 定影液的配制 四 定影时间 四 水洗与干燥水洗是感光材料冲洗加工的最后一步 水洗的目的是将定影后的感光材料乳剂层中残留的定影剂和其他杂质除去 使感光材料的影像较好保存 如果水洗不彻底 乳剂层中还残存硫代硫酸盐和少量银络合物 在保存时就会与组成影像的银颗粒起反应 生成黄棕色的硫化银 使银影像变黄退色 所以水洗必须充分 一般在流动水中洗涤30min以上 水洗温度一般在20 左右为宜 第六节彩色银盐信息记录材料 一 彩色银盐记录材料的结构与性能 一 材料结构 二 主要品种彩色感光材料按成像原理可分为彩色负片 彩色正片 彩色反转片和相纸 按用途可分为彩色民用胶片和彩色航空红外片 按结构和加工方法可分为银漂法彩色感光胶片 主要有负片 正片和相纸 和染印法彩色感光胶片 主要有反转片 三 性能指标1 照相性能主要包括感光度和反差指数 1 感光度感光材料对光的敏感程度 S K H为正确地表达景物的颜色 三层乳剂的感光度需一致 理想值为1 小于2 3者 均视为合格品 2 反差系数反差系数 影像反差 被摄体反差 D2 D1 lgH2 lgH1 理想值为 若大于0 20 则会引起彩色失 无法校正 宽容度 灰雾值 度 2 光谱感色性能彩色正片一般要求感蓝峰为450nm 感绿峰为55Onm 感红峰在650nm左右 曝光 显影 感蓝层 感绿层 感红层 原稿 二 彩色银盐信息记录材料的成像原理 漂白 定影 影像 多层彩色负片的成像过程 三 彩色银盐信息记录材料的冲洗加工 彩色显影后同时获得了黑白银影像和彩色染料影像 必须把银影像经漂白 定影除去 才能得到透明鲜艳的彩色染料影像 所以彩色感光材料的冲洗加工一般须经过彩色显影 停显 漂白 定影 水洗 稳定 干燥等过程 曝光 显影 一 彩色显影 定影 除去未曝光的AgX 漂白 除去生成的Ag影像 得到染料影像 1 彩色显影液的组成及其作用加工彩色感光材料的显影液一般由以下成分组成 彩色显影剂 促进剂 保护剂 抑制剂 防灰雾剂 和软水剂 1 彩色显影剂不仅能使曝光的卤化银被显影 而且其氧化产物应能与成色剂作用生成所需的染料 彩色 显影过程 A 氧化还原 B 偶合反应 Dye 2 促进剂用碱作为显影促进剂 常用促进剂为碳酸钠和碳酸钾 3 保护剂用亚硫酸钠和硫酸羟胺 或盐酸羟胺 按一定比例组合后 作为保护剂 防止显影剂被空气氧化 4 抑制剂少量溴化钾 5 软水剂有六偏磷酸钠 乙二胺四乙酸二钠盐等 2 彩色显影液的配制一般次序为 保护剂 显影剂 碱和其他成分 二 停显酸性停显液 三 漂白与定影1 漂白漂白的过程是将彩色显影所形成的金属银再氧化成卤化物 以便在定影时与未曝光的卤化银一起除去 从而得到彩色染料影像 2 定影 1 定影硫代硫酸胺作定影剂 黑白感光材料的定影液是酸性定影液彩色感光材料采用碱性定影液 2 漂定合一一种把漂白和定影两个过程合在一起的新工艺 四 水洗 稳定与干燥 第七节反转冲洗加工将感光材料曝光后直接获得正像的冲洗方法叫反转冲洗加工 一 反转冲洗加工原理反转冲洗过程在已曝光的感光材料做一般显影之后 不进行定影 相反地把生成负像的金属银用漂自剂氧化变成可溶性银盐 然后进行二次曝光 或灰化处理 使剩下未曝光的卤化银曝光生成潜影 再显影与定影就得到了正像 三 反转冲洗加工 正 正型 曝光 黑白显影 感蓝层 感绿层 感红层 原稿 2 彩色感光材料 二次曝光 彩色显影 漂白 定影 影像 第八节扩散转移加工扩散转移加工是一种快速获得正像的加工方法 是一种经曝光后 立即在照相机中完成冲洗加工的感光材料 也称一步摄影感光材料 也叫一次成像材料 一步成像材料 扩散转移加工 具有以下一些特点 1 显定合一 成像速度快 只要1min左右 2 操作简便 不要暗室 3 加工液是乳浆 不用水洗 没有污染 4 感光度高 黑白一次成像材料可达IS020000 第三章银盐信息记录材料的特性及在印刷业的应用 第一节银盐信息记录材料的感光特性一 照相性能 感光材料本身所固有的 直接决定和影响影像质量的因素 最大密度 DMax 影像的黑度 即密度 感光材料曝光显影加工影像表示方法 透光率 阻光率 光学密度 透光率 T T 透射光通量 F 入射光通量 F0 阻光率 O O 1 T F0 F光学密度 D D lgO lg1 T一般情况下 以密度表示感材的致黑程度 特性曲线 趾部 AB 曝光不足直线 BC 曝光正确肩部 CE 曝光过度反转部 EF 特殊现象E点 Dmax最大密度A点 D0灰雾度 2 反差系数 反差 被摄体或影像中最亮部分与最暗部分的差别程度反差系数 影像反差 被摄体反差 D2 D1 lgH2 lgH1 反差 被摄体 影像的性质反差系数 材料的性质 当 1时 感光材料影像的反差与被摄物的反差相等 1时 影像的反差大于被摄体的反差 1时 影像的反差小于被摄体的反差 负片0 8左右 正片在2 5一3左右 3 宽容度 L 和有效宽容度正确记录被摄体反差 亮度 范围的能力L lgH2 lgH1 考虑特性曲线的趾部和肩部 有效宽容度宽容度大的胶片 记录被摄体明暗之间的范围广 照片上被摄体的层次也丰富 黑白全色片比彩色负片宽容度大 而彩色负片比彩色反转片宽容度大 印刷片 直线部分的密度大于3 0 则终点选为D 3 0点 4 感光度 S 感光材料对光的敏感程度S K H感光度越高 所需要的该曝光量越少 感光度越低 所需要的该曝光量越多 黑白负片 S 0 8 彩色摄影负片 S 21 2 HD0 0 15印刷片 S 1 HD0 1 0 黑白相纸 103 HD0 0 不同的感光度标准制 德国 DIN 美国 ASA 中国 国际标准 DIN制 ASA制感光度对胶片感光性能的影响 5 灰雾度 D0 感光材料未经曝光 直接显影加工所得到的影像密度 用D0来表示 是感光材料的最小密度 也是在特性曲线A点对应的密度值 灰雾密度应该越低越好6 感色性感光材料对不同颜色 不同波长光的敏感特性 色盲片 400 500nm正色片 400 600nm全色片 400 700nm 七 解像力和清晰度是对感光材料记录最小细部能力的一种评价 也称解像力 分辨率表示一种感光材料在显影后的影像中包含可分辨最小线条的能力 数值以能分辨的最小线对的空间频率表示 单位是1 in 1 cm或1 mm或者用 表示 单位为线 mm清晰度是感光材料展现细节的清晰程度 它与分辨率的概念有区别 八 颗粒度和颗粒性在人的主观视觉里的影像细腻或粗糙的感觉或印象称为颗粒性 而人为的测量颗粒平均尺寸和颗粒分布状态的客观量度称颗粒度 颗粒度小 层次丰富 细腻 颗粒度大 层次平泛 轮廓不清 颗粒度不仅取决于卤化银晶体颗粒的大小 形状和分布 与显影加工工艺有关 九 保存性保存性是指感光材料的各项照相性能在一定保存时间内的稳定程度 二 感光测定 感光测定 定量测量感光材料的照相性能 步骤 A 在感光仪中对感光材料分极曝光B 对感光材料进行冲洗加工C 用密度计测量影像的各级密度D 绘制特性曲线E 计算感光材料的照相性能 光度学基本概念 1 光度学基础 光源能够自行发光的物体点光源 光源尺寸与辐射距离比 可忽略不计 且向周围均匀辐射 表示方法 光谱成份色温 黑体 在任何温度下将所辐射的光全部吸收色温 光源发出的连续光谱 其能量分布与绝对黑体在可见光区域具有相同形状的能量分布 则黑体的温度即为光源的色温 2 光强光源发出的光能的强度叫做光强 单位为烛光 3 光通量 F 光源向各方向发射光能的数量叫做光源的光通量 可见光在单位时间内发出的光能dF P d 由能量光谱函数P 和视见函数 决定单位 流明lm光通量 可见光的光能辐射通量 光源发出的总能量 4 发光强度 I 点光源在某一方向单位立体角内发出的光通量I dF d 单位 坎德拉cd立体角 任意形状的封闭锥面所包含的空间单位立体角 以锥顶为球心 r为半径的球 若圆锥在球面上截取的面积为r2 则圆锥体的顶角为单位立体角 S球 4 r2 4 点光源 F 4 I 5 照度 E 物体表面被照明的程度E dF dS单位 勒克司Lx照度第一定律 E F S 4 I 4 r2 I r2 照度第二定律 E dF dSd dS r2 dSnCOS dF Id IdSnCOS E dF dSn I r2 COS 亮度光源表面发出的光通量单位 cd cm2亮度 光源照度 被照物体 6 曝光量物体表面在一定时间内受到的照度称为曝光量 其单位为勒克斯 秒 即lx sH E t I t r2单位 Lx s 7 光学密度指感光材料的感光层在光的作用下产生影像深浅的程度 用D来表示 透光率 T T 透射光通量 F 入射光通量 F0 阻光率 O O 1 T F0 F光学密度 D D lgO lg1 T 二 互易率曝光量相同 密度相同 互易率成立 在 极大或极小的情况下 相同 不同 互易率失效 互易率等密度曲线 三 特性曲线 趾部 AB 曝光不足直线 BC 曝光正确肩部 CE 曝光过度反转部 EF 特殊现象E点 Dmax最大密度A点 D0灰雾度 特性曲线 特性曲线 感光测定的仪器 感光仪给予感光材料一系列有规律变化曝光量的精密仪器 结构 1 光源稳定 均匀 连续光谱2 快门精确控制曝光时间3 色温镜转换光源色温 满足材料需要日光型 5500K灯光型 3200K 4 滤色镜改变光源强度及光谱成份三原色 选择性吸收中性灰 非选择性吸收D 0 3 光强减弱一半 5 标准梯尺给予感光材料一系列有规律变化的照度 连续 梯级 常用 梯级21级 0 15 0 30 0 45 3 1530级 0 10 0 20 0 30 3 00反映曝光量的范围 21级标准梯尺相邻两极透光率的变化D lg 1 T Dn Dn 1 lg 1 Tn lg 1 Tn 1 lg Tn 1 Tn 0 15Tn 1 Tn 1 413Tn 1 Tn 1 1 995 样片上照度变化T F F0Tn 1 Tn Fn 1 FnE F SEn 1 En Fn 1 Fn Tn 1 Tn 1 413En 1 En 1 1 995 曝光量的变化Hn 1 Hn En 1 En 1 413Hn 1 Hn 1 En 1 En 1 1 995H E t考虑光路中所有对光吸收的因素 最终得到达到待测样片的照度及曝光量 2 密度计测量光楔片各级密度的仪器采用密度计 第二节银盐信息记录材料的其他性能 一 感光材料涂层的熔点指在规定的测试条件下 能目视观测到的感光材料涂层物理结构开始形变的温度 用摄氏度来表示 熔点测定仪二 胶片涂层厚度立式光学计 三 感光材料吸水率感光材料吸水率是指在规定的温度 时间内 感光材料涂层在水中吸水的多少 四 胶片的耐折度胶片的耐折度是指宽度特定的胶片 在一定张力下所能承受的往复折叠的能力 以往复折叠次数表示 耐折仪测试五 胶片卷曲度胶片或相纸偏离物理平面的程度称为卷曲度 用卷曲方向 L T D或 卷曲符号 或一 和卷曲值来表示 六 胶片的防粘连性胶片的防粘连性是胶片表面涂层所具有的抵抗相互粘连的能力 以粘连面积的百分率来表示 七 胶片抗划伤力胶片抗划伤力是指胶片涂层受垂直于被测表面并施加一定负荷的特定针头刻画 被测涂层表面被划破时的最小负荷 单位为牛顿 八 材料的脆性 第三节 银盐信息记录材料在印刷业的应用一 照相摄影胶片 1 正色性照相分色片 2 全色性照相分色片 3 蒙版胶片二 电子分色胶片胶片具有较高的感光度 且互易率失效少 反差大 解像力高 特性曲线十分陡直 反差系数很高 三 激光照排胶片激光扫描片 全色胶片 要求 黑度够大且均匀 笔画清晰 底色洁白无灰雾 片上无脏点 霉点 片基无擦痕 全部胶片黑度一致等 四 拷贝胶片 暗室拷贝片暗室拷贝片亦称特硬性正色印刷制版胶片 只能在暗室下才能使用 2 明室拷贝片简称明室片 是一种新型的感光材料 能在可见光条件下进行拷贝加工 3 直接正一正型烤贝片是一种通过一次曝光和一次显影就可以直接得到与原稿相同的正像的感光材料 五 银盐扩散转移CTP版计算机直接制版的英文全名为ComputerToPlate 缩写成CTP 计算机直接制版的版材与普通感光材料不同的地方在于它不仅要在激光扫描后形成影像 还要具有印刷版的适性 比如影像区着墨性好 非影像区亲水性优良 耐印力和分辨率高等特点 采用银盐扩散转移成像技术 正一正性版材 分为向下扩散型和向上扩散型两种 第四章非银盐信息记录材料第一节概述非银盐感光材料是以非卤化银和具有感光特性的化合物作为感光物质的感光材料 确切说 是借助某些敏感材料 在受到光 电 热 磁等直接作用下 引起体系内其些物理和化学的变化 从而形成图像 一 非银盐感光材料的发展 1826年沥青具有光固化特性 成像 1832年重铬酸盐具有光敏特性 1839年用于照相 1850年与明胶制成凹版 其后 铁盐 铜盐等无机成像体系用于工程图纸 有机及高分子材料材料的发展 出现有机及高分子感光材料 1850 1860重氮化合物具有光敏性 1884年重氮影像 1890年重氮感光材料专利 不久 重氮相纸商品化 1921年自由基成像体系 1958年自由基成像感光材料 1942年印刷线路板发明 重铬酸盐作为光致抗蚀剂 二战后 电子工业发展 推动感光高分子的发展 1959年聚乙烯醇肉桂酸酯 用于印刷线路板及凸版 1938年静电照相 1960 微泡成像 二 非银盐感光材料的类型 分类 一 根据图象性质1 影像型非银盐感光材料通过密度的深浅反映影像层次2 浮雕型非银盐感光材料通过物体凹凸不平反映影像层次阳图 影像密度 高度 与被记录体一致阴图 影像密度 高度 与被记录体相反