ОСОБО МЕЛКОЗЕРНИСТЫЕ "ПРОЗРАЧНЫЕ" ФОТОПЛАСТИНКИ ПЭ-1 ДЛЯ ГОЛОГРАФИИ
Н.В.Васильева, Н.И.Кириллов
На основании проведённого обзора фотоматериалов для голографии /1/ следует, что наиболее близко удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям "прозрачные" фотопластинки ПЭ-1 /2/, недавно разработанные Госниихимфотопроектом. Эти фотопластинки названы "прозрачными" потому, что размер эмульсионных зёрен в них находится вблизи границы частиц истинных (прозрачных) и коллоидных растворов и для них практически мало заметна опалесценция эмульсионного слоя.
Для синтеза "прозрачных" эмульсий применяется моментальная эмульсификация из разбавленных исходных растворов. Такой способ эмульсификации применялся и ранее для получения первоначальных /3/ и усовершенствованных /4/ липпмановских фотопластинок. Вместе с тем, в отличие от этих способов для концентрирования получаемой нами разбавленной эмульсии применялось её последовательное замораживание и оттаивание /1,5/. При этом оттаивание замороженной эмульсии проводится под душем холодной воды, когда происходит и одновременная промывка эмульсии. Данный способ позволяет "замораживать" образующиеся при эмульсификации тонкие частицы галогенидов серебра и, сравнительно с другими способами концентрирования фотографических эмульсий /6/, представляется более выгодным для устранении возможного роста тонких частиц галогенидов серебра в дальнейшем синтезе эмульсии.
Указанный вывод подтвервдается имеющимися данными о среднем размере зёрен липпмановских эмульсий (
~ 28-30 нм) /4,7/ и "прозрачных" фотопластинок ПЭ-1 (~ 5-6 нм) /1/, а также соответствующими кривыми распределения в них эмульсионных зёрен по размеру (рис.1 и 2). Сравнительно с рассматриваемым здесь способом получения "прозрачных'' эмульсий, представляется также менее
Рис.1. Кривые распределения зёрен по размеру для
липпмановских эмульсий /7/.
Рис.2. Кривые распределения эмульсионных зёрен до размеру для "прозрачных" фотопластинок ПЭ-1 /1/.
целесообразным применение опубликованного способа синтеза особомелкозернистых эмульсий /8/ путём многократного введения в раствор инертной желатины небольших порций концентрированных растворов щелочных галогенидов, затем азотнокислого серебра, далее
снова щелочных галогенидов и т.д., поскольку получаемая при этом дисперсность эмульсионных зёрен является значительно меньшей.
Получаемая после оттаивания концентрированная "прозрачная'' эмульсия (объём её примерно в 10 раз меньше сравнительно с исходной разбавленной эмульсией) расплавляется на горячей водяной бане, после чего проводится последовательно её золотая и оптическая сенсибилизация панхроматическим красителем. Для оптической сенсибилизации "прозрачных" эмульсий краситель в неё вводится в количестве, при котором эмульсионный слой приобретает достаточную окраску, так как без этого в "прозрачных" фотослоях поглощение света, а следовательно, его химическое действие и светочувствительность фотослоя являются весьма небольшими.
Приведём некоторые экспериментальные данные о влиянии на светочувствительность "прозрачных" эмульсий различного количества оптического сенсибилизатора и дополнительной сенсибилизации триэтаноламином.
При добавлении после золотой сенсибилизации на 100 мл эмульсии ПЭ-1 - 7,5 мл 0,1% спиртового раствора панхроматического красителя (эмульсионный слой окрашивается в голубоватый цвет) её общая светочувствитзльность возрастает более чем на два порядка, но при этом коэффициент контрастности является небольшим (рис.3а). Если же добавляется двойное количество оптического
Рис.3. Характеристические кривые "прозрачных" фотопластинок ПЭ-1, получаемые при добавлении в исходную эмульсию различного количества 0,1% раствора панхроматического красителя /1/:
а - 7,5 мл раствора красителя; б - 15 мл раствора красителя.
сенсибилизатора (15 мл на 100 мл эмульсии), когда эмульсионный слой становится уже синеватым, то происходит ещё большее повышение светочувствитечьности, сопровождающееся резким повышением коэффициента контрастности (рис.36). Аналогичное происходит и при дополнительной оптической сенсибилизации готовых фотопластинок ПЭ-1 (сенсибилизированных 7,5 мл раствора красителя) путём купания их в растворе красителя.
Светочувствительность готовых "прозрачных" фотопластинок может быть повышена ещё примерно на один порядок при их дополнительной сенсибилизации путём купания в 0,2% растворе триэтаноламина. Аналогичное резкое повышение светочувствительности "прозрачных" фотопластинок ПЭ-1 имеет место и при введении небольших количеств триэтаноламина в готовую эмульсию перед поливом. Отметим, что весьма значительное повышение светочувствительности имеет место и при сенсибилизации усовершенствованных липпмановских эмульсий в растворе триэтанолаимна /4/.
Весьма интересный является то, что при применении дополнительной сенсибилизации триэтанолаииноы достигаемые уровни светочувствительности и коэффициента контрастности "прозрачных" фотопластинок ПЭ-1 являются практически одинаковыми независимо от того, были ли они оптически сенсибилизированы номинальным (рис.4а) или двойным количеством (рис.46) красителя (см. выше) /1/.
Рис .4. Характеристические кривые "прозрачных" фотопластинок ПЭ-1, дополнительно сенсибилизироранных в слабом 0,2.% растворе триэтаноламина /2/:
а - 7,5 мл раствора красителя; б - 15 мл р-ра красителя.
Приведённые выше данные указывают, что разработанные нами "прозрачные'' фотопластинки ПЭ-1 характеризуются весьма небольшим размером эмульсионных зёрен ( ~ 5-6 ни) при относительно высокой светочувствительности ( S0,2~ 0,005, а при дополнительной сенсибилизации триэтаноламином - S0,2~ 0,05). Они также характеризуются высокой разрешающей способностью и частотно-контрастной характеристикой.
Определение частотно-контрастной характеристики (ЧКХ) "прозрачных" фотопластинок ПЭ-1 проводилось интерференционным методом с использованием лазера с длиной волны излучения λ=0,63 мкм /9/. Результаты проведённых измерений (рис.5) показывают, что ЧКХ "прозрачных" фотопластинок ПЭ-1 не хуже характеристик фотопластинок Кодак тип 649Г и лучше высокоразрешающих фотопластинок для голографии ИАЭ-1 /10/ Определяемая на "прозрачных" фотопластинках ПЭ-1 максимальная разрешающая способность составляет ~3000 штр/мм.
Вместе с тем, результаты голографирования во встречных пучках и последующей реконструкции получаемых голограмы белым светом дают основание считать, что разрешающая способность их составляет R ≥ 4800 штр/мм, исходя из её вычисления по формуле R≥1:λ/2n, где λ - длина волны излучений лазера (0,65 мкм), а n- коэффициент преломления эмульсионного слоя (1,52).
Рис.5. Частотно-контрастная характеристика "прозрачных" фотопластинок ПЭ-1 /9/.
Приведённые выше данные об относительно высокой светочувствительности "прозрачных'' фотопластинок ПЭ-1 могут объясняться происходящей одновременно с оптической эффективной химической сенсибилизацией (сернистосеребряной или восстановительной, или и той и другой виесте), а при обработке в растворе триэтанолаиина (или введении его в эмульсию) - восстановительной сенсибилизацией /11/. Имеющиеся данные позволяют высказать гипотезу о том, что сернистосеребряная и восстановительная сенсибилизация фотографических эмульсий может быть представлена в виде взаимно связанных между собой реакций образования сернистого и металлического серебра, которые применительно к тиосульфату в качестве растворителя галогенидов серебра могут быть представлены схемой:
В приведённой схеме известные реакции образования при химической сенсибилизации сернистого серебра /12/ дополняются параллельно протекающей реакцией восстановления образующиеся комплексных серебрянотиосульфатных ионов присутствующими а эмульсионной среде восстановителями с регенерацией при этом растворителя. Такой механизм образования металлического серебра отличается от описанного в литературе /13/, при этом он поэволяет проще объяснять при синтезе эмульсий образование достаточного количества серебряных центров. Из приведенной схемы видно, что относительное количество образующихся серниотосеребряных и серебряных центров зависит от скорости протекания реакции при разных РН и влияния на них других факторов.
В заключение хотелось бы указать, что практическое испытание разработанных "прозрачных" фотопластинок ПЭ-1 показало положительные результаты применения их в голографии. Вместе с тем имеются ещё неисчерпанные возможности для их совершенствования и улучшения в качестве получаемых голограмм. Это во многом связывается с
достижением особой чистоты и равномерности полива эмульсионного слоя, чтобы наиболее высококачественно регистрировать в нем исключительно тонкую и сложную интерференционную картину отображения волнового фронта объекта голографирования.
Л и т е р а т у р а
1. Н.И.Кириллов, Н.В.Васильева. Фотоматериалы для голографии. Материалы 2-й Всесоюзной школы по голографии, Л.,ФТИ,263,1971.
2. Н.И.Кириллов, Н.В.Васильева, Е.М.Фельдшеров. Особо мелкозернистые фотоматериалы с концентрированными "прозрачными" эмульсиями. Труды Международного конгресса по фотографической науке в г.Москве, М., 1970.
3. В. Valenta. Фотография в натуральных цветах, 1912.
4. Ю.Н.Денисюк, И.Р.Протас. Усовершенствованные липпмановские фотографические пластинки для регистрации стоячих световых волн. Оптика и спектроскопия, 14, №5, 721-725, 1963.
5. Н.И.Кириллов, Н.В.Васильева, В.Л.Зеликман. Способ изготовления фотографических галогенидосеребряных эмульсий. Авт.свид. СССР №193921, 1967; Бюлл. открыт. и изобретений, №7, 1967.
6. В.Л.Зеликман, С.М.Леви. Основы синтеза и полива фотографических эмульсий. Изд. "Искусство", 1960.
7. К.Миз. Теория фотографического процесса, стр.34, перевод с англ. под редакц. И.Н.Гороховского, Госиздат технико-теоретической литературы, 1948.
8. W.Markoski, W.Romer. Korpuskular photographie, 149, 1963.
9. Г.А.Соболев, В.А.Макеев. Голографическое исследование свойств "прозрачных" фотоплёнок ПЭ-1. Труды Международного конгресса по фотографической науке в Москве, М., 1970.
10. Ю.А.Быковский, А.И.Ларкин, А.А.Маркилов и др. Новые
фотографические слои высокого разрешения и их исследование методом
голографической револьвомвтрии. Доклады АН СССР, №3, 185, 552-554,
1969.
11. А.Л.Картужанский, Л.И.Шур. Сенсибилизация фотографических
эмульсий триэтаноламином. Жур. научной и прикладной фотографии и
кинематографии, №4, 6, 306-316, 1961;
№3, 8, 228-229. 1963.
12. H.Chateau, J.Pouradier. Разложение тиосульфата до серы (сернистого, серебра) в присутствии бромистого серебра. Sci. et Ind. Photog., №12, 27, 465-470, 1956;
№7, 31, 261-266, 1960.
13. К.В.Чибисов. Основные проблемы химии фотографических эмульсий, изд. "Московский Госуниверситет", стр.55, 1962.
