Скрытое фотографическое изображение

Скрытое фотографическое изображение, невидимое изменение, возникающее в светочувствительном материале при действии на него оптического излучения и преобразуемое в процессе фотографической обработки в воспринимаемое человеческим глазом изображение Для этого преобразования, называемого визуализацией, в классической фотографии используют способность С. ф. и. в фотографических эмульсиях катализировать (см. ниже) реакции восстановления галогенидов серебра (Ag Hal, Hal º Br, Cl, I, чаще всего Br) до Ag; в электрофотографии — способность С. ф. и. электростатически притягивать частицы пигмента и т. д.

В приведённом определении С. ф. и. выделено лишь его основное свойство — служить причиной возникновения и предшественником видимого изображения. Такое определение является общим для самых различных процессов его образования (фотохимические изменения в кристаллах светочувствительных солей, поперечной "сшивки" молекул в светочувствительных полимерах, изменения под действием света распределения поверхностного заряда в поляризованных или заряженных диэлектриках или объёмного заряда в полупроводниках и пр.).

С. ф. и. представляет собой "записью изображения предметов или другой оптической информации (спектра, интерференционной картины и т. д.). Последующее рассматривание этой записи глазом в принципе необязательно — считывать записанную информацию можно непосредственно со С. ф. и. (например, голографически или электронным лучом). Однако при любом способе такого считывания С. ф. и. даёт сигнал намного более слабый, чем полученное из него видимое изображение, его уровень недостаточно превышает уровень помех; как следствие — его помехоустойчивость низка. Кроме того, С. ф. и. не всегда достаточно стабильно во времени, чтобы длительно сохранять его без визуализации.

В наиболее распространённом фотографическом процессе на слоях эмульсий AgHal в желатине С. ф. и. образуют малые группы атомов Ag, расположенные в отдельных точках поверхности или объёма микрокристаллов AgHal, — т. н. центры С. ф. и. Эти группы (атомы в них ещё не связаны в кристаллическую решётку) возникают следующим образом. Под действием экспонирующего света в полупроводниковых микрокристаллах AgHal происходит внутренний фотоэффект: электроны ионов галогенида высвобождаются. Кроме того, в кристаллах AgHal всегда заранее присутствует некоторое число свободных подвижных ионов Ag+,"выбитых" со своих мест в результате тепловых колебаний (тепловое расшатывание решётки). Электростатически притягиваясь друг к другу, свободные электроны и ионы рекомбинируют (см. Рекомбинация ионов и электронов) — возникают нейтральные атомы Ag. Этот процесс локализуется там, где на поверхности микрокристаллов расположены различные нарушения структуры решётки AgHal, прежде всего. примесные частицы (в частности Ag2S), образующиеся ещё при изготовлении фотоэмульсии. Формирование центров С. ф. и. на каждом таком нарушении представляет собой многократное повторение двух элементарных актов: захвата фотоэлектрона из объёма микрокристалла (электронная стадия) и электростатического притяжения к электрону подвижного иона Ag+ (ионная стадия). При малых освещенностях фотослоя 1-я стадия протекает медленно (электроны поступают редко), и образовавшийся нейтральный атом Ag может ионизоваться прежде, чем освободится следующий фотоэлектрон. Тем самым вероятность образования центра С. ф. и., обязательно состоящего не из одного, а из нескольких атомов, замедляется, что служит причиной понижения светочувствительности с увеличением выдержки (см. Невзаимозаместимости явление).

В ходе проявления фотографического (визуализации С. ф. и.) экспонированные микрокристаллы AgHal восстанавливаются до металлического Ag. Один из компонентов проявителя (проявляющее вещество) адсорбируется на микрокристаллах и передаёт им электроны, сам при этом окисляясь. Такая передача электронов возможна только при наличии центров С. ф. и., которые должны находиться в контакте с молекулами проявляющего вещества (т. е. на поверхности микрокристаллов). В отсутствие центров С. ф. и. реакция восстановления не протекает; следовательно, они играют в этой реакции роль катализаторов. Каждый раз, когда центр С. ф. и. заряжается, приобретая электрон, этот заряд нейтрализуется одним из ближайших ионов Ag+, и процесс превращения AgHal в Ag продолжается до полного восстановления микрокристалла. Т. о., визуализация в случае галоген серебряных фотоэмульсий в огромной степени увеличивает количество продукта первичной фотохимической реакции.

Квантовый выход образования С. ф. и. в микрокристаллах AgHal (отношение числа образовавшихся нейтральных атомов серебра к числу поглощённых квантов излучения) близок к 1.

Следовательно, для возникновения центра. С. ф. и., содержащего обычно от нескольких атомов до нескольких десятков атомов, один микрокристалл AgHal должен в среднем поглотить от 10 до 100 квантов. После восстановления (проявления) микрокристалл Ag содержит 1081010 атомов Ag, что соответствует коэффициенту усиления до 109 (по отношению к числу поглощённых квантов). Усиление С. ф. и. происходит и в других фотографических процессах, но далеко не в такой степени. Поэтому обычный процесс на эмульсионных слоях AgHal непревзойдён по чувствительности, хотя по некоторым показателям (например, по изобразительным характеристикам) он уступает ряду других предложенных (к 1976), процессов.

Лит.: Мейкляр П. В., Физические процессы при образовании скрытого фотографического изображения, М., 1972; Миз К., Джеймс Т., Теория фотографического процесса, пер. с англ., Л., 1973.

Л. Л. Картужанский.