浅谈胶片的潜影形成与显影

【摘要】 胶片感光乳剂层中的感光物质卤化银在受到光辐射后，产生光化学反应，卤化银微晶中的电子和离子发生交替独立的重复迁移，而形成显影中心，无数个显影中心，构成潜影。经显影剂的作用，还原成可见影像。
　　

关键词 潜影 光化学 显影

　　

　　The develop and engender of film’s potential image

【Abstract】 The photosensitive silver halide in film’s sensitization emulsion gets light’s irradiation，then proˉduce actionchemistry reaction.The electron and hydronium in Silver halide minicrystal produce alternate independence repeat move，form develop center.A great deal of develop center engender potential image.Potential image can be deˉoxidize into eyeable image by action of developer.

　　Key words potential image actinochemistry develop

　　潜影是借可显影性这一概念来定义的。早期的照相工作者把化学显影照相付诸实践时，首倡了“潜影” ［1］ 这一术 语，用以描述已显影像的哪个看不见的前身。潜影是由曝光产生的图像，其唯一标准是能被显影成为可见影像。因此，凡由辐射曝光而产生的任何类型的能够显影的任何变化，都可以被认为是潜影。所有不影响化学显影能力的任何变化，均构不成潜影，即使这些变化可伴随潜影的形成而发生。所以潜影这个术语除暗指照相显影的意向或至少是照相显影的可能性以外，是没有意义的。潜影与显影的关系潜影现象不仅定量地甚至可以定性地取决于显影动力学上的差别，这就要求我们要认识胶片在曝光时 所产生的光化学反应过程与显影时潜影与显影的关系。构成胶片的感光乳剂层中感光物质是卤化银微晶，适量的感光中心是金属银或称银原子。当胶片受到辐射发生变化形成潜影时，就是卤化银微晶发生了变化。由于光的照射，银吸收了光量子而被提高到晶体的可动电子和光照射前就存在的填隙离子这二者间向颗粒内的优先部位迁移而形成的。这些电子与银离子结合而形成银的微粒，而后者则又有效地捕获随后释放出来的电子。就这样，只要由于吸收了光而不断的有电子提供，银微粒就不断的生长。在此同时，相应的光空穴也有某种流动性，以致它们能随后扩散到表面，在那里它们将卤离子转化为卤原子或者卤分子从晶体中逸出。在这需强调:感光物质受到照射后，电子从释放点向陷阱移动和银离子往捕捉部位添加，即有关电子迁移步骤和离子迁移步骤彼此应是独立而交替重复的 ［2］ 。是电子步骤先于离子步骤?即一个或一个以上的电子在生长着的银微粒上被捕获，使它带上负电荷，然后后者再去吸引附近的填隙银离子走向这个微粒;还是离子步骤先于电子步骤，即生成中的银微粒首先由于吸引了银离子而获得了一个正电核，然后吸引一个光电子中和，而它对光空穴是排斥的。但如果银是正电荷的，那么这个电荷并不能完全有效地排斥空穴。而作为胶态银质点，不论出于什么原因，总是电子的有效陷阱。两种步骤的先后应由乳剂组成、曝光条件等因素决定的。但一旦发生则应该是交替独立的重复。发生了光化学反应的空穴向颗粒表面移动，在那里被卤离子俘获。可能位于化学或物理不完整部位上，这就使卤离子变成表面原子离开颗粒而进入介质中，这个部位上的局部正电荷随后可因离子的迁徒而被中和。每一个被吸收的光量子能产生一个银原子和一个卤原子，与使用的波长和乳剂颗粒有关。在溴化银乳剂中，空穴扩散到表面显影并不困难，它在那里被俘获，并将卤素释放出到介质中去，这些卤素有一部分毫无疑问能与乳剂中的明胶起反应，从而避免与银的重新复合。

　　2 潜影理论学说

　　关于潜影理论学说较多，有以下几种。2.1 葛利-莫特（Gurney-Mott）理论X - + hv → X + e 卤离子 光量子 正空穴 电子光量子作用于卤化银，所产生的电子被感光中心扑获（电子过程）e（感光中心）+格间隙Ag + →Ag扑获了电子带有负电荷的感光中心，吸引晶体格间隙的银离子，生成中性的银原子（离子过程）。如此反复进行变成了较大的银核，进而形成了具有显影作用的潜影核。由于卤化银吸收了光量子，释放出电子后的卤素（X）即从颗粒表面扩散出来，为明胶所吸收。

　　2.2 米切尔（Mitchell）理论 AgX+hv→e（导带电子）+h + （正空穴）卤化银感光后，电子与正空穴游动于结晶中，正空穴被结晶表面的钮结位（Kink Site）和位错的凹凸位（Jog Site）中的卤素离子所扑获，把这部分的银离子作为晶体格间隙银离子驱出，保持电中性。Ag + X - +h + →Ag+X X - +Ag + X→X 2 +Ag + （格间隙）在卤化银颗粒被硫增感时，也产生同样的变化。Ag 2 S→AgS+Ag + （格间隙）电中与晶体格间隙银离子在接近钮结位时，被吸附生成银原子。e+Ag + （格间隙）→Ag如此反复进行，产生了Ag（前显影中心或初期显影中心），Ag 2 （亚显影中心），Ag 3 （非电荷潜影中心），Ag 4 （潜影）。相对来讲，米切尔（Mitchell）理论较葛利—莫特（Gurˉney—Mott）理论成熟一些，前者对乳剂的分光增感和化学增感解释较为成功，至今仍未有一种理论能够全面成熟地解释所有感光过程。潜影中心是银 ［2］ 。在形成潜影的曝光范围内有银存在，并且少量的银具有催化作用也是被证实的。形成潜影时的主要作用乃是产生能催化显影剂还原作用的银。潜影中心就是光电子与可动银离子已结合的那些部位，并且继续曝光的话，这些中心就是那些非常相似的过程继续生长已形成金属 银质点的中心。

　　3 小结

　　综上所述可认为:胶片乳剂层中的卤化银微晶在光化学的作用下，释放出电子，其电子被乳剂层中的感光中心捕获后，与卤化银晶格中的银离子相互电性中和，成为银粒子。在这个过程中，电子迁动和离子迁动是交替独立的重复。其组成银粒子的原子个数聚集到一定大小时（3～6个银原子） ［3］ ，就形成了显影中心，而无数个显影中心就构成了潜影。显影过程作为潜影的准则，从实践角度看，这种处理几乎是不可少的，因为要检验胶片在
受到强或弱的辐射后，究竟发生了些什么变化，唯一可靠的办法就是显影。显影反应，就是一个氧化还原反应。因为从电极电位的角度讲，任何工作的显影剂溶液都是未曝光的卤化银的还原剂，即卤化银不管其以前曝光与否，假如它与一定量的这样溶液接触的话，据热力学平衡，将有利于卤化银还原成金属银以及显影剂发生部分氧化，未曝光的卤化银终将被完全还原。当然完成这个反应的时间是比较长的。显影反应中电子从显影剂到银离子的迁移受到电荷势垒的阻碍，但感光乳剂受到光照后构成潜影的变化却并不影响乳剂的最终还原，而是通过降低电荷势垒高度来影响反应速率的，显影时所以能够区别出曝光的和未曝光的，就是由于这两个区域的还原率不同，或者讲影像显影的速率比灰雾的显影速率高的多。潜影具有可显影性，并不是一确定的，而仅仅表明在任一特定情况下，只能用某种任选的几率作为标准加以表征。可显影性指平均地可显影的意思，或者讲表示显影几率有二分之一或更多，并不是所有可显影的部位都会显影，相反，某些不该显影的部位却可能显影，所以可显影性是由显影剂的电位、显影时间和显影部位上的电荷势垒高度决定的。潜影是曝光引起的变化，也是一个几率的概念，这种变化在一组特定的显影条件下，使显影几率从≤0、5增至≥0、5，所以可显影性是整个颗粒的一种综合性质。组成潜影的大多数变化是在一些分离的部位上
发生的，显影中心是指在任何特定情况下显影已经被引发的部位，这样显影中心或则是一个影像中心、或则是一个灰雾中心，取决于它的 显影是不是由辐射所致。

　参考文献

　　1 （美）C，E，K米斯T，H詹姆斯.照相过程理论.北京:科学技术出版社，1979，113.

　　2 袁肄德.X线摄影学.北京:人民卫生出版社，1993，157.

　　3 朱延好.暗室化学与技术管理.济南:山东新闻出版局，1994，76.