第八章 感光材料

1、第八章第八章 感光材料感光材料 一、概述一、概述 感光材料指在光作用下发生物理与化学变化的感光材料指在光作用下发生物理与化学变化的 材料。指曝光后经显影、定影等处理形成稳定的影材料。指曝光后经显影、定影等处理形成稳定的影 像的材料。像的材料。 感光材料广泛用于医疗诊断、工业探伤、印刷感光材料广泛用于医疗诊断、工业探伤、印刷 制版、缩微照相、迅速复印、军事等领域。制版、缩微照相、迅速复印、军事等领域。 感光材料分银盐感光材料和非银盐感光材料。感光材料分银盐感光材料和非银盐感光材料。 1、银盐感光材料的结构、银盐感光材料的结构 结构如下：结构如下： - - - - - - - - - - - -

2、- 保护层保护层 乳剂层乳剂层 底层底层 支持体支持体 底层底层 乳剂层乳剂层 保护层保护层 结构分：结构分： 乳剂层明胶、卤化银、助剂。乳剂层明胶、卤化银、助剂。 支持体有片基、玻璃板基、纸基三类。支持体有片基、玻璃板基、纸基三类。 片基：早期用硝酸纤维素，片基：早期用硝酸纤维素，30年代用三醋酸纤年代用三醋酸纤 维素，维素，50年代为聚酯（聚对苯二甲酸乙二醇酯），年代为聚酯（聚对苯二甲酸乙二醇酯）， 聚酯性能好，成本低，大多使用此类。聚酯性能好，成本低，大多使用此类。 辅助层辅助层 保护层保护层用于乳剂层上面，如聚乙烯醇。用于乳剂层上面，如聚乙烯醇。 底层底层使乳剂层与片基胶粘在一起。使乳

3、剂层与片基胶粘在一起。 防光晕层防光晕层吸收透过乳剂层的光线，防返回乳吸收透过乳剂层的光线，防返回乳 剂层再感光。剂层再感光。 2、感光材料分类、感光材料分类 民用胶片，用于人物、风景、产品等的拍摄。民用胶片，用于人物、风景、产品等的拍摄。 电影胶片，专供影视摄影。电影胶片，专供影视摄影。 X光感光片，用于医疗诊断。光感光片，用于医疗诊断。 印刷制版，用于排字、激光照相、电子分色、传印刷制版，用于排字、激光照相、电子分色、传 真制版。真制版。 航空遥感。航空遥感。 缩微感光，用于高解析度感光材料，处理图文信缩微感光，用于高解析度感光材料，处理图文信 息。息。 特种感光材料，主要用于军事，如核子

4、照相干板、特种感光材料，主要用于军事，如核子照相干板、 天文摄影、电子显微照相、水中摄影等。天文摄影、电子显微照相、水中摄影等。 二、成像原理二、成像原理 1、感光核、感光核 感光主体是卤化银，其晶型结构为立方体、八面体、感光主体是卤化银，其晶型结构为立方体、八面体、 半圆片。这些晶格上有许多缺陷，有物理与化学缺陷。半圆片。这些晶格上有许多缺陷，有物理与化学缺陷。 物理缺陷有棱位错、螺旋位错、空位、填隙银离子等。物理缺陷有棱位错、螺旋位错、空位、填隙银离子等。 化学缺陷有硫化银、银、金等增感剂引起的晶核缺陷，化学缺陷有硫化银、银、金等增感剂引起的晶核缺陷， 这些缺陷是感光的活性点，称感光中心。

5、这些缺陷是感光的活性点，称感光中心。 2、感光机理、感光机理 卤化银晶核在光作用下发生以下反应：卤化银晶核在光作用下发生以下反应： 生成光电子生成光电子 Br + h e + Br 光电子被俘获光电子被俘获 e + Ag2SAg2S Ag + + eAg Ag2S + Ag +Ag2SAg 形成显影核形成显影核 Ag2SAg+ e Ag2SAg Ag2SAg + Ag +Ag2SAg2 Ag2SAg2 e Ag + Ag2SAgn 卤化银颗粒不断吸收光子，银离子颗粒在感光核卤化银颗粒不断吸收光子，银离子颗粒在感光核 中不断积累，形成显影中心。中不断积累，形成显影中心。 乳剂层中许许多多的显影核

6、组成了感光材料的潜乳剂层中许许多多的显影核组成了感光材料的潜 影。影。 3、显影、显影 感光材料上的潜影经过化学处理变为可见的显影。感光材料上的潜影经过化学处理变为可见的显影。 显影时将已曝光的感光材料浸泡在由显影剂、促显影时将已曝光的感光材料浸泡在由显影剂、促 进剂、保护剂和抑制剂组成的显影液中。进剂、保护剂和抑制剂组成的显影液中。 显影的本质是已感光的卤化银颗粒被显影剂还显影的本质是已感光的卤化银颗粒被显影剂还 原成显影银粒，即把显影核光解银微斑组成的潜影，原成显影银粒，即把显影核光解银微斑组成的潜影， 变成由银粒形成的可见影像。变成由银粒形成的可见影像。 显影是氧化还原过程：显影是氧化还

7、原过程： Ag + + 显影剂显影剂 Ag + 显影的氧化产物。显影的氧化产物。 制备乳剂时制备乳剂时KBr的用量过量于硝酸银，未感光的的用量过量于硝酸银，未感光的 卤化银颗粒被溴离子包围，外层为钾离子，形成稳定卤化银颗粒被溴离子包围，外层为钾离子，形成稳定 的双电层，显影剂不能与未感光的卤化银颗粒接触，的双电层，显影剂不能与未感光的卤化银颗粒接触， 不发生氧化还原反应。不发生氧化还原反应。 已感光的卤化银颗粒，由于显影核的银微斑吸附已感光的卤化银颗粒，由于显影核的银微斑吸附 的卤离子较少，成为双电层的薄弱环节，显影剂易与的卤离子较少，成为双电层的薄弱环节，显影剂易与 感光卤化银颗粒接触，发生

8、氧化还原反应。感光卤化银颗粒接触，发生氧化还原反应。 显影是氧化还原反应，显影剂（显影是氧化还原反应，显影剂（Re）失去电子）失去电子 被氧化：被氧化： Re Ox + ne + nH + 银微斑与卤化银颗粒界面上，银离子得到电子被银微斑与卤化银颗粒界面上，银离子得到电子被 还原成银原子。还原成银原子。 Ag + + e Ag 还原的银原子不断聚集，形成可见影像。还原的银原子不断聚集，形成可见影像。 4、定影、定影 显影时仅使已感光的卤化银颗粒还原银粒，形显影时仅使已感光的卤化银颗粒还原银粒，形 成可见影像。成可见影像。 如果未感光的卤化银仍留在明胶液中，会继续如果未感光的卤化银仍留在明胶液中

9、，会继续 感光还原成金属银，这样得不到稳定的图像。感光还原成金属银，这样得不到稳定的图像。 AgX + Na2S2O3NaAg(S2O3) + Na + + X Na + + Ag(S2O3) Ag(S2O3)与与S2O32继续反应生成易溶于水的继续反应生成易溶于水的 Na3Ag(S2O3)2。 Ag(S2O3) + S2O32Ag(S2O3)23 Ag(S2O3)23 + S2O32 Ag(S2O3)25 只要有足够的只要有足够的Na2S2O3就能使没曝光的就能使没曝光的AgX完全溶解。完全溶解。 三、乳剂制备三、乳剂制备 （一）乳剂所用材料（一）乳剂所用材料 1、硝酸银（、硝酸银（AgNO

10、3) 2、卤化物（、卤化物（AgX） 各卤化物感光须序为：各卤化物感光须序为： AgIAgCl AgCl/Br AgBr AgBr/I 3、明胶、明胶 明胶是水溶性天然多肽蛋白质。明胶是水溶性天然多肽蛋白质。 4、补加剂、补加剂 化学增感剂化学增感剂 能在卤化银晶体表面形成感光核，提高乳剂的能在卤化银晶体表面形成感光核，提高乳剂的 感光度。感光度。 硫增感硫增感 2AgBr + Na2S2O3 + H2O2NaBr + Ag2S + H2SO4 还原增感还原增感 用亚硫酸钠、醛使卤化银颗粒上生成微量的银。用亚硫酸钠、醛使卤化银颗粒上生成微量的银。 金增感金增感 3Au(CNS)22Au + A

11、u(CNS)4 + 2CNS 光谱增感剂光谱增感剂 这类增感剂吸附在卤化银表面，曝光时吸收这类增感剂吸附在卤化银表面，曝光时吸收 光子后将能量传给卤化银。常用菁类化合物。光子后将能量传给卤化银。常用菁类化合物。 菁类化合物结构如下：菁类化合物结构如下： C C N Z Y R (CH=CH)nCH Y Z N C C R X + - 稳定剂与防灰雾剂稳定剂与防灰雾剂 感光材料在贮存期间常发生感光度降低，灰雾感光材料在贮存期间常发生感光度降低，灰雾 增加和反差系数下降的老化现象。增加和反差系数下降的老化现象。 稳定剂稳定剂 5甲基甲基7羟基羟基1,3,4三氮吲哚利嗪三氮吲哚利嗪 N N N N

12、OH CH3 双四氮唑双四氮唑 N N N N CSSC N N N N 防灰雾剂防灰雾剂 3巯基巯基5甲基甲基7羟基羟基1,3,4三氮吲哚利嗪三氮吲哚利嗪 N N N N OH CH3SH 坚膜剂坚膜剂 用于提高乳剂膜的熔点和防水性，增强其机械强度。用于提高乳剂膜的熔点和防水性，增强其机械强度。 如如1,3,5三丙烯酰基六三丙烯酰基六 氢均三嗪。氢均三嗪。N N NC=OO=C C=O CH=CH2CH=CH2 CH2=CH 其它其它 相应的助剂还有防氧化剂（如对苯二酚）、增塑相应的助剂还有防氧化剂（如对苯二酚）、增塑 剂、防腐剂、防静电剂、消泡剂、表面活性剂等。剂、防腐剂、防静电剂、消泡剂

13、、表面活性剂等。 （二）乳剂制备过程（二）乳剂制备过程 1、配液、配液 2AgNO3 + 2NH4OHAg2O + 2NH4NO3 + H2O Ag2O + 4NH4OH2Ag(NH3)2+ + 2OH + 3H2O 2、乳化、乳化 Ag(NH3)2OH + NH4NO3 + KBr + 2H2O AgBr + KNO3 + 3NH4OH 乳剂配方如下：乳剂配方如下： 1号号液：水液：水350mlKBr 76g KI 1.84g 明胶明胶 20g 2号液：号液： 水水 700ml AgNO3 100g 20%NH3 100ml 3号液：号液： 明胶明胶 100g 乳剂配制工艺：乳剂配制工艺：

14、在在36.5C下，将下，将2号液分号液分4次加入次加入1号液中，前号液中，前3次次 200ml/min，第，第4次次230ml/min，两次加料间隔，两次加料间隔4min。 物理成熟：加入物理成熟：加入3号液，成熟号液，成熟30min，然后加入醋酸，然后加入醋酸 （50%）100ml进行中和。进行中和。 水洗：电导率水洗：电导率0.16s/m。 化学成熟：加明胶化学成熟：加明胶58g，KBr（10%）7ml，硫增感，硫增感 剂剂10ml,金络合盐金络合盐(由由AuCl3 1.5mol和和1%NH4SCN1.5L组组 成）成）6ml 四、彩色感光材料四、彩色感光材料 彩色感光材料由多层彩色感光材

15、料由多层 乳剂层组成。乳剂层组成。 1、结构、结构 明胶保护层明胶保护层 感蓝乳剂层，不感受感蓝乳剂层，不感受 红绿光，乳剂中有形成黄红绿光，乳剂中有形成黄 色染料的成色剂。色染料的成色剂。 黄滤光层，吸收蓝光，黄滤光层，吸收蓝光， 使红绿光通过，使下两层乳剂层不受蓝光干扰。使红绿光通过，使下两层乳剂层不受蓝光干扰。 感绿乳剂层含能形成品红染料的成色剂。感绿乳剂层含能形成品红染料的成色剂。 中间隔层。中间隔层。 感红乳剂层含有能形成青染料的成色剂。感红乳剂层含有能形成青染料的成色剂。 胶体银防光晕层。胶体银防光晕层。 底层由明胶或树脂和有机溶剂构成。底层由明胶或树脂和有机溶剂构成。 片基一般采

16、用三醋酸纤维素酯片基一般采用三醋酸纤维素酯 背面层涂有防静电剂及防卷曲剂。背面层涂有防静电剂及防卷曲剂。 2、彩色成像过程、彩色成像过程 溴化银（已曝光）彩色显影剂溴化银（已曝光）彩色显影剂 银影显影剂的氧化产物银影显影剂的氧化产物 显影剂的氧化产物显影剂的氧化产物+品红成色剂品红成色剂 品红染料品红染料 显影剂的氧化产物显影剂的氧化产物+黄成色剂黄成色剂 黄色染料黄色染料 显影剂的氧化产物显影剂的氧化产物+青成色剂青成色剂 青染料青染料 3、配方、配方 保护膜保护膜 水水1000ml醋酸铬（醋酸铬（1%）3ml 明胶明胶20g 消泡剂消泡剂 5ml 上层乳剂上层乳剂 乳剂乳剂1kg 苯亚磺酸

17、钠苯亚磺酸钠(20%) 10ml 双四氮唑（双四氮唑（1%）2ml 乳剂熔化达乳剂熔化达40C时加：时加： 萘酚（萘酚（1%）3ml EDTA（2%）15ml 感绿染料感绿染料70ml溴化钾（溴化钾（10%）1 ml 品红成色剂品红成色剂169（5%）280 ml 阻光染料酸性品红（阻光染料酸性品红（2%）15 ml 醋酸铬（醋酸铬（5%）3ml 表面活性剂表面活性剂1292（4%）10ml 水适量水适量 隔层配方隔层配方 水水 1000ml 醋酸铬（醋酸铬（5%）3ml 明胶明胶20 g消泡剂消泡剂 5 ml 表面活性剂表面活性剂1292（4%）10 ml 已内酰胺已内酰胺3g 中乳剂层配方中乳剂层配方 乳剂乳剂 1kg 双四氮唑（双四氮唑（1%）1.3ml 乳剂熔化并达到乳剂熔化并达到40C加入：加入： 萘酚（萘酚（1%）18mlEDTA（2%）15ml 感红染料感红染料10ml溴化钾（溴化钾（10%）0.5ml 阻光染料酸性湖蓝（阻光染料酸性湖蓝（2%）3ml 青成色剂青成色剂546（5%）280ml 醋酸铬（醋酸铬（5%）3ml水适量水适量