照相显影剂

让感光产生的隐藏影像或印记在底片上显现的化学用剂

在照相机底片的处理过程中,照像显影剂(或称显影剂)是一种让感光产生的隐藏影像或印记在底片上显现的化学用剂。通过光照在明胶当中的卤化银便能还原形成银原子。一般而言,显影剂作用时间越久,就越多卤化银被还原成银粒子,因此影像的对比越深。

简介
在照相机底片的处理过程中,照像显影剂(或称显影剂)是一种让感光产生的隐藏影像或印记在底片上显现的化学用剂。通过光照在明胶当中的卤化银便能还原形成银原子。一般而言,显影剂作用时间越久,就越多卤化银被还原成银粒子,因此影像的对比越深。
历史
一开始摄影上所使用药剂的开发经过了很多实验的研究。不久后发明出更好的药剂,其使用与铁离子有关的盐类,像是草酸铁硫酸亚铁和乳铁。
配方
对于黑白的相片,常见的显影剂有对甲基氨基苯酚硫酸盐(metol)、1-苯基-3-吡唑烷酮(phenidone)或dimezone(4,4-dimethyl-1-phenylpyrazolidin-3-one)和对苯二酚。这些是由水性溶液和适合的碱性药剂像是碳酸钠碳酸氢钠硼砂去和亚硫酸钠产生合适的pH值来让由大气中的氧气降低药剂的氧化能力。对苯二酚是可和metol叠加的,意味着它在乳胶中氧化使显影剂还原成银原子后使metol电荷还原。亚硫酸盐不只扮演防止显影剂在水溶液中氧化的角色,它也有机制能让metol借由对苯二酚再生,还有在够高的浓度下扮演银卤化物溶剂的角色。
大部分的显影剂含有微量的溴化钾修饰和限制显影剂的作用来抑制化学灰的产生。对于高对比度的显影剂有高浓度的对苯二酚和低浓度的metol还有倾向于使用强碱像是氢氧化钠使pH值达到大约11到12。
Metol很难溶解于高盐度的显影剂溶液中,所以几乎先使用metol。对于溶解化学物质的顺序是非常重要的。有些摄影师再加入metol前先加入亚硫酸钠以防止氧化,结果大量的亚硫酸在水溶液中使metol的溶解速度变慢。
由于metol具有毒性会造成皮肤敏感,现在广告纸使用的显影剂常用phenidone或dimezone S(4-羟甲基-4-甲基-1-苯基-3-吡唑烷酮)取代之。对苯二酚对于人体和环境也都具有毒性,现在有些用抗坏血酸维生素C来取代。然而这些药品都只有很低的稳定性。抗坏血酸有补偿和增加影像清晰度的优点,但在制造的过程会产生氧化的副产品,也就是说它会阻碍高活性邻近地区的发展。这也解释了为什么抗坏血酸有低维持性,当它氧化时期会降低溶液的pH值且使之显影剂无效,而剩下的显影剂活性降低。最近很多研究员已经研究出一些应用的方法增加其抗坏血酸的稳定性。
其他显影剂有对氨基苯酚甘氨酸(N-(4-羟基苯基)甘氨酸)、邻苯三酚邻苯二酚,当用在低组成成分的亚硫酸盐的显影剂时,后面两个化合物会使明胶变硬和染到附近显影的颗粒。一般来说,光学密度的染色会在高曝光(高度显影)的区域增加。这特性因为增加他的负质对比度与密度有关而被依些摄影师发信后,有着高度的寻求,这意味着明亮部分的细节不需要“隔挡”(达到够高的密度时细节和调性会有很多损害)就能被捕捉。对苯二酚也有此特性,然而其染色只会出现在有微量亚硫酸盐的水溶液中,大部分的对苯二酚显影剂富含大量的亚硫酸盐。
在过去的年代中,拿来当作显影剂的有氯对苯二酚、草酸亚铁、羟基胺、乳酸亚铁、Eikonogen、atchecin、安替比林乙酰苯胺阿米酚
显影剂也包含水做为软化剂防止钙的残渣生成,例如EDTA盐类、三聚磷酸钠、NTA 盐类等。
原本的平板印刷的显影剂基本组成由亚硫酸盐和甲醛。少量的亚硫酸盐、多量的对苯二酚和增加简省强度的“感染性发展”(曝光的卤化物结晶和未曝光的卤化银结晶相撞,也会造成他们还原),提高了影像线条锐利的影响。这些高能量显影剂有短的托盘时间,但这段时间是可以被使用的。
现在平板印刷的显影剂使用肼的化合物、四氮唑化合物和其他胺类的物质来增加对比度,不需依赖典型的对苯二胺,只需平板印刷显影剂的配方。现在的配方极相似于快速存取显影剂因此他们的托盘寿命长。然而典型的平版印刷显影剂只使用对苯二胺使得托盘寿命变短而且容易改变。
显影
显影剂在乳胶中选择性的氧化卤化银结晶变成银,但这些只有隐藏的影像中心会如此透过光来制造。光敏感的阶层和卤化银结晶的乳胶组成分是基于明胶中。光当中的两个光子必须被银的卤化结晶物吸收去形成一个稳定的双原子银金属结晶物。显影剂一般使用来将只会还原卤化银结晶。较快曝光或低光能阶的底片常常拥有比较大的光粒因为这些影像要捕捉较少的光。好的光粒底片,像柯达,需要更多的光去增加机会来让卤化银结晶吸收光,在他门穿越截面时至少要吸收两个光子。因此卤化银结晶大小会跟底片曝光速度成比例。金属银离子影像是显现暗的(黑的)。一旦需要达到更高等级的还原得要在稀酸当中清洗然后在硫代硫酸钠溶液中把还没氧化的卤化银结晶溶解并移除,使之显影过程暂停,这方法叫做定影。大部分广告用底片显影剂都用双重溶液或“推进”(推进底片曝光速度)显影(补偿显影剂,如Diafine)的程序让还原剂对苯二酚浸泡和使明胶膨胀,然后底片被引入碱性溶液当中,活化显影剂活性(降低还原电位)。曝光的区域会在明胶中耗尽微量的显影剂,然后在底片变成完全不透明之前停止制造银的结晶物。这些区域会持续或得最少的光来显影因为他们没有耗尽显影剂。这样有比较低的对比度,不过时间不会很急且底片来自各种顾客和不同的曝光中将发展得比较令人满意。
随着显影和不同显影剂的发明从一开始到现在,影响银在显影影像中和大量光子之间的关系。这种学问叫作感光测定,是在19世纪末由F Hurter & V C Driffield首创的。
彩色显影
在彩色和发色的黑白摄影中,他们显影过程相似,除了当还原银的同时也氧化了对苯的彩色显影剂,从而同时生成金属银原子和颜色染料。有几种不同的冲洗方法,C-41冲洗几乎适合所有的彩色底片。在此流程中显色剂在乳胶中与在显影溶液中的彩色显影剂反应来产生可看见的染料。此显影剂备用再衍生物对苯二胺
在彩色显影底片中,有三种不同的显色剂:分别对蓝色、红色和黄色敏感,但也有红色染青色的显色涂层,或黄色染红色的显色涂层,遮些分别为标准青色染料、标准红色染料,但可构成橘色染料。此外第三种橙色剂叫作DIR(Developer Inhibitor Release)显色剂,这种显色剂会在染料形成的阶段释放吸收能量的物质,影响边缘效果的锐利而提高整体影像的品质。
逆冲洗底片显影
Ektachrome型 (E-6 process)投影胶片,这是第一个备制造出来底片在特殊的显影剂中,其成分含有phenidone和对苯二酚单磺酸盐。此黑白显影剂要在华氏100.4°F(摄氏38°C)花6小时的时间借由还原Dmax或脏加密度来增加底片显影速度。第一个显影剂最关键的步骤在process E-6,此溶液是黑白底片显影剂必要的,因为它只会在底片的每一层组成负价银的影像,没有染到染料的影像不会形成。然后底片进入第一次冲洗,要在华氏100°F下冲洗2小时。之后底片进行逆冲洗,这个步骤须让底片加入彩色显影剂。在逆冲洗步骤,是逆冲洗药剂被乳胶吸收,质到底片完全浸到彩色显影剂后,化学反应都不会产生。逆冲洗也可以用800 footcandle-seconds的光来进行,一般是工程师用在对于逆冲洗有化学方面的故障进行排除。
之后底片透过彩色显影剂CD-3冲洗来显影,当底片浸入彩色显影剂,反冲洗药剂被乳胶吸收,透过反冲洗雾化还没雾化银的卤化物。彩色显影剂扮演着已被化学处理的卤化银形成正价银的影像。然而金属银是在第一个显影剂形成负价银影像,不是这一步骤的反应。这是一开始负价影像反应步骤留下的剩余物,也就是正价影像。在彩色显影过程,金属银影像产生,但更重要的是,彩色显影剂被氧化。氧化的彩色显影剂和成色剂反应形成染料。此彩色染料是在底片三层中的每一层产生,每一层中包含不同的成色剂,期会和相同被氧化的显影剂分子产生反应但产生不同的彩色染料。接下来底片进行前表白步骤,它的前驱物为甲醛(用来保护颜色)和EDTA使之开始漂白。之后底片浸入漂白溶液,让金属银变成溴化银,也就是将其转变为可溶的银化合物。在漂白的过程中,三价铁的EDTA错合物被还原成二价铁的EDTA错合物(Fe+ EDTA + Ag° + Br→ Fe+ EDTA + AgBr),最后再冲洗。 最普通的底片冲洗流程是E6,这个来自长的生产线的显影剂[EKTACHROME]范围内的底片。
Ektachrome 相纸也可以得到。
一般黑白的物件可以用反冲洗步骤得到黑白幻灯片。过了第一次显影,起出的银影像会被移除。(例如使用重铬酸钾/硫酸漂白,需要后续的清洗以移除底片的铬酸盐染色。未修饰的底片之后会雾化和二次显影。然而这流程最耗使用慢底片像是Ilford Pan-F步骤产生高gamma。柯达的逆冲洗药剂是在漂白剂中加入硫酸氢钠和硫酸,和用内在不稳定的雾化显影剂,混和和冲洗2小时为一个周期。
其他方法
柯达底片的K-14 process在显影的过程中才加入染料。其他胶片则在乳胶中已经包含了三层对不同光敏感的感光涂料。
彩色显影印刷,Cibachrome方法也使用色助剂来印刷,它会在显影的过程中在适当的地方被漂白出来。此化学机制完全不同于C41(使用偶氮染剂,在光照下不容易褪色)。
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