Desplazamiento al rojo en fotografía
En la ciencia fotosensible, el proceso de desarrollo del haluro de plata se puede dividir en dos categorías: desarrollo químico y desarrollo físico. La diferencia entre los dos es que durante el proceso de desarrollo químico, los iones de plata provienen de la red cristalina del haluro de plata, que cataliza la reducción de los iones de plata al centro de la imagen latente producida por la exposición del cristal de haluro de plata. , y luego se desarrolla para obtener plata metálica filamentosa durante el proceso de desarrollo físico, los iones de plata existen en la solución en forma de iones complejos. Los iones de plata complejos y el revelador experimentan una reacción redox bajo la catálisis del núcleo de desarrollo físico (pesado). sulfuro metálico o partículas coloides de metales pesados), y la plata metálica generada se deposita en el desarrollo físico. La superficie del núcleo es generalmente granular. El sistema de transferencia por difusión de sal de plata basado en el principio de desarrollo físico se ha utilizado ampliamente en fotografía de un solo paso, impresión directa de planchas, etc. Especialmente con la digitalización de la tecnología de impresión, la computadora a plancha (CTP) se ha convertido en la dirección de desarrollo de la tecnología de impresión, y las planchas CTP de difusión de sal de plata han atraído la atención debido a sus ventajas únicas. En el sistema CTP de sal de plata, la forma de agregación y la densidad de la plata tienen un gran impacto en las propiedades lipófilas e hidrofílicas y en la durabilidad de la impresión de la plancha. Chen Ping [3] y otros descubrieron que en el sistema de transferencia por difusión, el núcleo de desarrollo físico y el medio tienen diferentes efectos sobre la forma de acumulación de imágenes de plata. En el experimento de Hunsel, el inhibidor desplazó al rojo la posición del pico de absorción de la plata desarrollada físicamente, lo que indica que la forma de acumulación de plata ha cambiado. Este artículo utiliza microscopía electrónica de barrido (SEM) de alta resolución para observar los efectos de la exposición y los agentes complejantes en la morfología de acumulación de plata durante el proceso de desarrollo físico del sistema CTP de sal de plata, y utiliza un CCD de matriz lineal unidimensional (ChargeCoupledDevice). ) dispositivo para monitorear las propiedades físicas de la placa en tiempo real.
1 Parte experimental
Principio experimental de 1.1
La placa CTP de sal de plata utilizada en el experimento consta de un sustrato de aluminio, una capa central de desarrollo físico y una capa fotosensible de haluro de plata, como se muestra en la Figura 1. Después de exponer la plancha de impresión, el haluro de plata en la parte expuesta se revela químicamente usando una solución de procesamiento con una combinación de transparencia y orientación, y el haluro de plata en la parte no expuesta se compleja mediante un agente complejante de plata en la solución de procesamiento para forman una masa libremente móvil de iones de plata complejados, que se difunden y se transfieren a la capa central desarrollada físicamente. El revelador se reduce a plata. Después de lavar la capa de emulsión con agua, se expone la imagen de plata físicamente revelada adherida al sustrato de aluminio. Al imprimir, el área de la imagen es lipófila y el área sin imagen es hidrófila, de modo que la imagen y el texto se pueden transferir de la plancha de impresión al papel.
Figura 1 Diagrama esquemático del flujo de procesamiento de la placa CTP de sal de plata
1.2 Instrumentos y medicamentos experimentales
1.2.1 La placa utilizada en el experimento es una placa auto- Base de aluminio hecha. La estructura de la placa CTP de sal de plata se muestra en la Figura 1.
1.2.2 Los principales componentes del revelador son hidróxido potásico, hidroquinona, sulfito sódico, complejantes, etc.
1.2.3 El instrumento utilizado en el microscopio electrónico de barrido es el microscopio electrónico de barrido JSM 6301F.
1.2.4 El instrumento para monitorear el proceso de desarrollo del cuerpo es un dispositivo CCD de matriz lineal de 2048 unidades autoensamblado, cuyo principio se describe en detalle en el artículo anterior.
2 Resultados y discusión
2.1 Desarrollo físico Patrones de acumulación de plata bajo diferentes exposiciones
Debido a que el haluro de plata no expuesto se desarrolla físicamente durante el proceso de transferencia por difusión, una imagen positiva es formada en la capa central, y su curva característica fotosensible es opuesta a la curva característica negativa obtenida por revelado químico, es decir, la densidad de imagen de la plata revelada físicamente en el área no expuesta es alta, y la densidad de la plata revelada físicamente en el área expuesta el área es baja. Después de exponer la placa CTP mediante una cuña de luz, se utiliza un microscopio electrónico de barrido para observar la estructura de la plata desarrollada físicamente bajo diferentes niveles de exposición. Los resultados se muestran en la Figura 2. La parte negra es la base, y la densidad de reflexión de la imagen plateada está marcada en la foto correspondiente. Como puede verse en la figura, la plata desarrollada físicamente es granulada para diferentes niveles de exposición. En niveles de exposición más débiles, las partículas de plata desarrolladas físicamente son numerosas y densamente dispuestas, lo que es la razón principal por la que el área de la imagen es lipófila.
A medida que aumenta la exposición, el número de partículas de plata disminuye gradualmente y la densidad de reflexión de la imagen también disminuye gradualmente. Esto se debe a que a medida que aumenta la exposición, se mejora el proceso de desarrollo químico en la capa de emulsión, se consume el haluro de plata y disminuye la concentración de iones de plata complejos, por lo que disminuye el número de partículas de plata depositadas en la capa central desarrollada físicamente. En el área fuertemente expuesta, sólo unas pocas partículas de plata físicamente desarrolladas están esparcidas sobre la superficie de la placa, y la densidad de la imagen de plata es de sólo 0,18.
Figura 2 Micrografías electrónicas de plata en el desarrollo corporal bajo diferentes niveles de exposición
2.2 Desarrollo físico y acumulación de plata por agentes complejantes
En la transferencia por difusión de sales de plata En el sistema, la función principal del agente complejante es complejar y transportar el haluro de plata no expuesto a la capa central desarrollada físicamente. Por lo tanto, los agentes complejantes tendrán un impacto significativo en la morfología de la plata desarrollada físicamente. Cuando las placas CTP se procesan en reveladores que contienen diferentes agentes complejantes, las micrografías electrónicas de las placas se muestran en la Figura 3. Cuando el agente complejante es tiosulfato de sodio, el tamaño de la plata desarrollada físicamente es de aproximadamente 80 ~ 150 nm y la forma es regular. Cuando el agente complejante es una amina orgánica, la plata desarrollada físicamente es dendrítica, se dispersa en la superficie de la placa y se agrega en grupos sueltos en algunas áreas (Figura 3b). cuando el complejante Cuando la mezcla es un compuesto de pirimidina, después de un revelado a largo plazo, la densidad de la imagen de plata aún es muy baja y no se puede tomar una micrografía electrónica.
Figura 3 Micrografías electrónicas de plata reveladas físicamente con diferentes agentes complejantes
a: Tiosulfato de sodio, B: Amina orgánica, C: Tiosulfato de sodio + compuesto de pirimidina, D: Amina orgánica + pirimidina compuesto.
La Tabla 1 enumera las constantes complejantes de los tres agentes complejantes, entre los cuales la capacidad complejante de las aminas orgánicas es más débil que la del tiosulfato de sodio. Cuando se utiliza tiosulfato de sodio con fuerte capacidad complejante, las partículas de haluro de plata no expuestas en la capa de emulsión se complejan y disuelven rápidamente.
Se obtuvieron imágenes de plata de alta densidad mediante reducción catalítica. Las aminas orgánicas con capacidad complejante débil sólo pueden transportar una pequeña cantidad de haluro de plata para obtener una imagen de plata de baja densidad. Aunque la constante de complejación de los compuestos de pirimidina es relativamente alta, no apareció ninguna imagen de plata cuando se utilizaron compuestos de pirimidina solos en este experimento. Esto se debe a que el volumen molecular del complejo formado por el compuesto de pirimidina y los iones de plata es grande y el coeficiente de difusión en la capa de gelatina es bajo. La velocidad de transferencia de iones de plata a la capa receptora de imágenes también es lenta. Por lo tanto, incluso después de un revelado a largo plazo, no se pueden obtener imágenes de alta densidad. Esto muestra que el agente complejante tiene dos efectos principales en el proceso de desarrollo físico del sistema de transferencia por difusión: la velocidad de complejación del agente complejante y el haluro de plata y la velocidad de transferencia por difusión de los iones de plata complejados. Por lo tanto, al seleccionar un agente complejante, se requiere que el agente complejante tenga tanto una capacidad complejante suficiente como una alta capacidad de difusión.
Cuando se añaden compuestos de pirimidina al revelador como agentes complejantes auxiliares, la morfología de las partículas de plata cambia mucho. En comparación con el uso de tiosulfato de sodio solo, después de la adición de compuestos de pirimidina, el tamaño de las partículas de plata se redujo a 50 ~ 120 nm y el empaquetamiento fue más estrecho (Figura 3c). En comparación con la amina orgánica sola, la cantidad de plata dendrítica aumentó significativamente después de agregar compuestos de pirimidina y la densidad de la imagen también aumentó de 0,27 a 0,69. Y se producen algunas partículas de plata grandes con un diámetro de 300 nm, como se muestra en la Figura 3d. Este fenómeno puede deberse a que los compuestos de pirimidina promueven el proceso de complejación del haluro de plata en la capa de emulsión y tienen un mayor impacto en las aminas orgánicas con poca capacidad de complejación. El impacto de los agentes complejantes en el proceso de desarrollo físico también se refleja en la velocidad de desarrollo. Observamos el proceso de desarrollo utilizando un dispositivo CCD autoensamblado y obtuvimos los resultados que se muestran en la Figura 4. Entre ellos, cuanto más rápido disminuye la curva, más rápida es la velocidad de formación de plata desarrollada físicamente. Cuando el agente complejante es un compuesto de pirimidina, la curva no cambia durante el tiempo de seguimiento, lo que indica que básicamente no hay plata desarrollada físicamente en la superficie. del plato.
Figura 4 La influencia del agente complejante en el proceso de desarrollo
Cuando el agente complejante es una amina orgánica o tiosulfato de sodio, la velocidad de desarrollo es más rápida en la etapa inicial de desarrollo. En el proceso de desarrollo, en comparación con el tiosulfato de sodio, el proceso de desarrollo de aminas orgánicas como agentes complejantes se ralentiza rápidamente y tiende a finalizar. Creemos que esto se debe a las diferentes constantes complejantes de los dos agentes complejantes. Con el desarrollo, la concentración de iones haluro en la capa de emulsión aumenta, afectada por el equilibrio de complejación. Las aminas orgánicas con constantes de complejación bajas no pueden complejar el haluro de plata en iones de plata complejos libremente móviles, lo que pone fin al proceso de desarrollo físico. Dado que el tiosulfato de sodio tiene una constante de complejación alta, su equilibrio de complejación no se ve afectado por la concentración de iones de haluro en la capa de emulsión, por lo que se pueden complejar y transferir más haluros de plata a la capa receptora de imágenes para el desarrollo físico, generando más plata. Cuando se usan juntos tiosulfato de sodio y pirimidina, la velocidad de desarrollo inicial aumenta, aparentemente debido al efecto sinérgico de los dos agentes complejantes.
2.3 Efecto de la temperatura
Cuando se utiliza tiosulfato de sodio como agente complejante, el color se desarrolla a 20 °C y 40 °C respectivamente. Las fotografías de microscopía electrónica se muestran en la Figura 5. . Se puede ver en la figura que las partículas de plata obtenidas por revelado son partículas esféricas regulares y muy dispuestas, lo que indica que en este rango de temperatura, la temperatura no tiene ningún efecto obvio en su estado de apilamiento.
El tamaño de partícula obtenido a 20°C es de 100 ~ 200 nm, mientras que el tamaño de partícula obtenido a 40°C es de 100 ~ 200 nm.
A: 20 grados Celsius B: 40 grados Celsius
Micrografías electrónicas de plata físicamente revelada a diferentes temperaturas.
La Figura 6 muestra el proceso dinámico de desarrollo corporal monitorizado a 20°C, 30°C y 40°C respectivamente. Se puede ver en la figura que a medida que aumenta la temperatura, la curva disminuye más rápido, lo que indica que la velocidad de desarrollo del cuerpo se acelera y la densidad de la imagen también aumenta, seguida de 0,88, 0,98, 65, 438 + 0,05. Evidentemente, el aumento de temperatura promueve y acelera la velocidad de complejación, difusión y reducción de los iones de plata.
3 Conclusión
3.1 Utilice microscopía electrónica de barrido de alta resolución para observar el estado de acumulación de plata desarrollada físicamente en diferentes áreas de exposición. En las zonas débilmente expuestas hay muchas partículas de plata y una acumulación densa, que es la razón principal por la que la imagen es lipófila.
3.2 El agente complejante tiene un impacto significativo en la morfología de las partículas de plata: cuando la constante complejante es grande, la velocidad de desarrollo es rápida, formando partículas de plata de alta densidad y muy compactas cuando la constante complejante es; Después de varias horas, la velocidad de desarrollo es lenta, formándose plata dendrítica de baja densidad. La capacidad de difusión del complejo de plata también tiene una fuerte influencia en el proceso de transferencia.
Cuanto mayor sea la temperatura, más rápida será la velocidad de revelado, mayor será la densidad de la imagen de plata y más pequeñas serán las partículas de plata.