Фотография

Фотография (далее Ф) (от фото... и ...графия), совокупность методов получения стабильных во времени изображений предметов и оптических сигналов на светочувствительных слоях (СЧС) путем закрепления фотохимических или фотофизических изменений, возникающих в СЧС под действием излучения, испускаемого или отражаемого объектом Ф

Общая последовательность действий в Ф не зависит от выбора СЧС и процесса получения стабильного изображения на нем и включает следующие стадии: создание на поверхности СЧС распределения освещенностей, соответствующего изображению или сигналу; появление в СЧС вызванных действием излучения или физических изменений, различных по величине в разных участках СЧС и однозначно определяемых экспозицией, подействовавшей на каждый участок; усиление произошедших изменений, если они слишком малы для непосредственного восприятия глазом или прибором; стабилизация непосредственно возникших или усиленных изменений, которая позволяет длительно сохранять полученные изображения или записи сигналов для последующего рассматривания или анализа; извлечение информации из полученного изображения – рассматривание, считывание, измерение и т.д. Эта общая схема может быть дополнена (например, такой стадией, как размножение изображений), отдельные из перечисленных стадий могут быть разделены на более дробные или совмещены, но в целом схема сохраняется во всех процессах Ф

Первоначально Ф создавалась как способ фиксации портретных или натурных изображений за периоды времени, много меньшие, чем требуются для той же цели художнику. Однако по мере расширения возможностей Ф стал увеличиваться и круг решаемых ею задач, чему особенно способствовало появление кинематографии и цветной фотографии, соответственно возрастали роль и значение Ф в жизни человечества. В 20 в. Ф стала одним из важнейших средств информации и документирования (фиксация лиц, событий и т.п.), технической основой самого массового вида искусства – киноискусства, входит в число основных технических средств полиграфии, служит орудием исследования во многих отраслях науки и техники. Это разнообразие задач, решаемых с помощью Ф, позволяет считать ее одновременно разделом науки, техники и искусства.

Независимо от области применения Ф можно подразделить на более частные виды по многим признакам, например: по временному характеру изображения – на статическую и динамическую (наиболее важным примером которой служит кинематография); по составу СЧС – на (более строго – галогенидо- и несеребряную; по способности передавать только яркостные или также и цветовые различия в объекте – на черно-белую и цветную; в зависимости от того, передаются ли изменения яркостей в объекте различиями поглощения света в изображении или различиями оптической длины пути света в нем – на амплитудную и фазовую; по пространственному характеру изображений – на плоскостную и объемную. Последнее разделение, впрочем, требует оговорки: любое фотографическое изображение само по себе является плоским, а его объемность (в частности, в стереоскопической Ф) достигается одновременной съемкой объекта с двух близких точек и последующим рассматриванием сразу двух снимков (при этом каждого из них только одним глазом). Совершенно особым видом объемной Ф можно считать голографию, но в ней способ записи оптической информации об объекте и его пространственных свойствах принципиально иной, чем в "обычной" Ф, и похож на Ф только использованием СЧС для записи информации.

Исторический очерк. История Ф начинается с опытов, в которых на бумагу или холст с помощью камеры-обскуры проектировали изображение объекта и зарисовывали его. Эти опыты начались не позднее конца 15 в.; о них знал и сам воспроизводил их еще Леонардо да Винчи. Однако Ф в собственном смысле слова возникла значительно позднее, когда не только стало известно о светочувствительности многих веществ, но и появились приемы использования и сохранения изменений в таких веществах, вызванных действием света. В числе первых светочувствительных веществ в 18 в. были открыты и исследованы соли В 1802 Т. Уэджвуд в Великобритании смог получить изображение на слое ₃, но еще не сумел его закрепить. Датой изобретения Ф считают 1839, когда Л. Ж. М. Дагер сообщил Парижской академии о способе Ф, названном им в собственную честь дагеротипией, хотя авторство его было спорным и многие важнейшие особенности этого способа являются достижениями Ж. Н. Ньепса, разработанными им единолично или в сотрудничестве с Дагером. Почти одновременно с Дагером о др. способе Ф – калотипии (от греч. kalós – красивый, превосходный и týpos – отпечаток) сообщил в Великобритании У. Г. Ф Толбот (патент на этот способ выдан в 1841). Сходство обоих названных способов ограничивалось использованием Agl в качестве СЧС, различия же велики и принципиальны: в дагеротипии получалось сразу позитивное зеркально отражающее изображение, что упрощало процесс, но делало невозможным получение копий, а в калотипии изготовлялся негатив, с которого можно было делать любое число отпечатков. В этом отношении калотипия более близка к современной Ф, чем дагеротипия; кроме того, в первой из них, как и в современной Ф, проявление использовалось не только для того, чтобы сделать скрытое фотографическое изображение видимым для глаза, но и для того, чтобы его усилить.

Из дальнейших открытий, принципиально важных для развития Ф, надо отметить прежде всего переход от камеры-обскуры со случайно выбранным объективом низкого качества к камере со специальным хорошо исправленным съемочным объективом (его создал венгерский оптик И. Пецваль в 1840; о т. н. условии Пецваля см. ст. Кривизна поля) и переход от мокрых СЧС, приготовляемых непосредственно перед съемкой, к заранее приготовляемым сухим СЧС, способным длительно храниться в темноте без существенных изменений. В этом отношении решающую роль сыграли замена коллодионных (см. Коллодий) СЧС желатиновыми (желатину в Ф впервые широко использовал англичанин Р. Мэддокс, 1871), а также применение вместо чистого др. галогенидов , более удобных с практической точки зрения. Наиболее распространенный вид СЧС – сухие желатиновые слои с диспергированными в них микрокристаллами AgHal (Hal = , , + , + , + + , + , причем содержание Agl ни в одном случае не превышает нескольких %). Именно такие СЧС стали массово выпускаться промышленностью с середины 1870-х гг. Первоначально их изготовляли на стеклянной подложке (пластинки), а затем также на бумажной и пленочной. Хотя массовый выпуск пленок начался на полтора десятилетия позже, чем пластинок (после изобретения гибкой нитроцеллюлозной подложки американским изобретателем Г. Гудвином, 1887), этот вид материалов постепенно стал преобладающим, чему сильно способствовало создание малогабаритных пленочных камер, со временем вытеснивших громоздкие пластиночные камеры (за исключением специальных репродукционных). К 70-м гг. 20 в. около 90% всех выпускаемых AgHal-ЧС составляют пленки, а на долю пластинок приходится менее 1%. В современном ассортименте фотографических материалов пленки обычно являются негативными СЧС (кроме кинопозитивных и обращаемых – см. ниже), бумаги – позитивными (за исключением специальных копировальных), пластинки – только негативными (см. Бумага фотографическая, Пластинки фотографические, Пленка кино- и фотографическая).

Важнейшую роль в развитии Ф на AgHal-ЧС сыграло открытие оптической сенсибилизации (нем. ученый Г. Фогель, 1873), т. е. расширения спектральной области чувствительности СЧС путем введения в них красителей, поглощающих свет больших длин волн, чем AgHal (которые поглощают только в ультрафиолетовой (УФ) области и на коротковолновом участке видимой области, не дальше синей части). Этим был преодолен крупный недостаток прежних СЧС. Уже в 1880-х гг. большинство выпускаемых СЧС стали ортохроматическими (см. Ортохроматические материалы), чувствительными к желтому цвету, а с 1920-х гг. основное место среди массово выпускаемых СЧС заняли панхроматические материалы, чувствительные к оранжево-красной части спектра. Затем появились и AgHal-ЧС, чувствительные до длин волн 1,2–1,3 мкм, соответствующих смежному с видимой областью участку инфракрасной (ИК) области, однако не для любительской съемки, а только для научно-технических целей (см. Инфрахроматические материалы). Дальнейшее продвижение чувствительности СЧС в длинноволновую сторону невозможно, т.к. равновесное тепловое излучение окружающих тел сосредоточено как раз в ИК-области. Непрерывно действуя на сенсибилизируемые СЧС в течение всего времени между их изготовлением и использованием, оно вуалирует их до недопустимого уровня (см. Вуаль фотографическая) уже в первые сутки или даже часы их хранения. Преодолеть это ограничение для любого вида Ф на AgHal-ЧС принципиально невозможно.

Напротив, в коротковолновую сторону чувствительность AgHal-ЧС не ограничена ничем. На AgHal-ЧС оказывают действие не только уже упоминавшиеся излучения видимой и близкой УФ-области, но и более коротковолновые, включая рентгеновское и гамма-излучения, а также ядерные частицы и электронные пучки. Благодаря этому AgHal-ЧС уже давно применяются для получения изображений в рентгеновских лучах и пучках электронов (см. Рентгенограмма, Радиография, Электронная микроскопия); они стали также одним из распространенных средств для регистрации и измерения дозы ионизирующих излучений. Более того, некоторые из этих излучений, как и ряд элементарных частиц, были открыты именно с помощью AgHal-ЧС (см. Ядерная фотографическая эмульсия).

Изготовление светочувствительных материалов на основе AgHal (см. также Фотографическая эмульсия). AgHal-ЧС получают нанесением (т. н. поливом) светочувствительной эмульсии – взвеси частиц AgHal в желатине или др. защитном коллоиде – на подложку. Наиболее важные характеристики СЧС с такими эмульсиями, кроме физико-механических и геометрических, формируются преимущественно до полива. К ним относятся прежде всего параметры, связанные с характеристической кривой, – светочувствительность, вуаль, контрастности коэффициент, а также спектральная чувствительность и структурные характеристики, обусловленные размерами микрокристаллов (МК) AgHal. Основные этапы изготовления AgHal-ЧС:

1) Эмульсификация и первое (т. н. физическое) созревание. На этом этапе происходит образование и рост твердой фазы эмульсии, т. е. МК AgHal. Образование AgHal является результатом реакции между ₃ и соответствующими галогенидами (по большей частью в растворе, содержащем желатину, которая предотвращает слипание образующихся МК. Одновременно с образованием и ростом МК в растворе начинается перекристаллизация, т. е. преимущественный рост более крупных МК за счет растворения более мелких. На скорость и результаты перекристаллизации существенно влияет наличие желатины. К концу реакции образования AgHal перекристаллизация становится преобладающим процессом. Четкая граница между эмульсификацией и созреванием существует не всегда, и разделение этапа на 2 процесса иногда является формальным. В результате обоих процессов формирование твердой фазы полностью завершается и ни одна из последующих стадий не оказывает почти никакого влияния на размеры МК. Поэтому ряд свойств будущего СЧС (зернистость, отчасти разрешающая способность и др.) задаются именно на первом этапе; заметную роль в их формировании играет также соотношение масс желатины и AgHal: от него зависит рассеяние света в СЧС при экспонировании, а тем самым и краевая резкость деталей изображения, получаемого на СЧС. Вместе с тем сенситометрические характеристики будущего СЧС зависят от условий и результатов первого этапа лишь косвенно (в частности, потому, что МК, сформировавшиеся без дефектов структуры, практически не светочувствительны и мало влияют на светочувствительность фотоматериала даже после дальнейшей его обработки) и формируются в основном на последующих этапах; светочувствительность же эмульсий после первого созревания всегда мала.

2) Второе (т. н. созревание. На этом этапе эмульсию выдерживают определенное время при повышенной температуре, способствующей протеканию реакций на поверхности МК между AgHal и микрокомпонентами желатины – соединениями двухвалентной серы, восстановителями и т.д. Часто в таких реакциях участвуют специально вводимые вещества, прежде всего соединения серы (если их содержание в желатине мало), а также соли В результате этих реакций и второго созревания в целом на поверхностях МК, в первую очередь на поверхностных дефектах, образуются примесные центры – малые частицы веществ, отличных от AgHal; ими могут быть сульфиды , , совместные href="http://Ag-Silver.info/" title="Silver">серебряные сульфиды, металлические частицы и и др. Во время экспонирования МК на таких частицах закрепляются подвижные фотоэлектроны; с этого и начинается образование скрытого изображения. Т. о., именно наличие примесных центров в основном определяет способность МК к дальнейшему участию в фотографическом процессе, а природа и размеры примесных центров определяют эффективность этого процесса, т. е., в конечном счете, светочувствительность всей эмульсии; не случайно их принято называть центрами чувствительности. То обстоятельство, что они расположены на поверхности МК, чрезвычайно важно; центры скрытого изображения при последующем проявлении сразу вступают во взаимодействие с проявляющими веществами и принимают электроны от их молекул. Однако если проводить второе созревание слишком долго или при излишне высокой температуре, реакции желатины с МК заходят слишком далеко, примесные центры становятся избыточно большими и способными принимать электроны от проявляющих веществ без участия скрытого изображения. Такая эмульсия может восстанавливаться в проявителе без экспонирования; в этом случае примесные центры называются центрами вуали. При умеренном втором созревании центры вуали также образуются, но лишь в слабой мере, на немногих МК. Оптимальным можно считать такое второе созревание, в котором достигается максимальная светочувствительность при минимальной вуали. Это условие выполнимо тем труднее, чем больше различаются между собой отдельные МК, и именно здесь сказывается роль предшествующего этапа – первого созревания, определяющего степень разнородности МК по размерам и совершенству структуры. Разнородностью МК, как до, так и после второго созревания, в основном определяется также коэффициент контрастности будущего СЧС, в среднем тем меньший, чем разнородность МК больше.

3) Подготовка эмульсии к поливу. На этом этапе заканчивается формирование сенситометрических свойств будущего СЧС и задаются его основные физико-механические характеристики. С этими целями при подготовке к поливу в эмульсии вводят многочисленные добавки, из которых важнейшими являются: оптические красители-сенсибилизаторы, адсорбирующиеся на МК и расширяющие спектральную область чувствительности СЧС; компоненты цветного проявления (только в цветофотографических материалах), участвующие в образовании красочных изображений; стабилизаторы, препятствующие изменению светочувствительности и вуали во время хранения готовых СЧС до экспонирования; дубители, повышающие механическую прочность, упругость и температуру плавления желатины, а тем самым и всего СЧС; пластификаторы, снижающие хрупкость СЧС после дубления; смачиватели, улучшающие контакт эмульсии с подложкой при поливе и позволяющие получить более равномерные СЧС.

4) Полив. На этом этапе эмульсию наносят тонким (обычно 5–15 мкм) слоем на подложку. Полученный материал высушивают, а затем нарезают на нужный формат. Здесь не только задаются геометрические характеристики СЧС, но и регулируются некоторые др. параметры, например максимально достижимая оптическая плотность проявленного СЧС.

Основные виды процессов на AgHal-ЧС. Наиболее распространенным вариантом черно-белой Ф на AgHal-ЧС до недавнего времени были производимые раздельно негативный процесс и позитивный процесс, впервые реализованные еще в калотипии Толбота. В этом варианте экспонированный СЧС подвергают проявлению фотографическому, в ходе которого до металлический избирательно восстанавливаются только те МК, на которые подействовало (и создало на них скрытое изображение) экспонирующее излучение. На стадии фиксирования фотографического, следующей за проявлением, неиспользованные МК растворяются и удаляются из СЧС, а металлический проявленного изображения остается в желатине. Наибольшее почернение образуется на участках СЧС с наибольшим оставшимся количеством , т. е. на участках, соответствующих самым светлым участкам объекта; т. о., распределения света и темноты в подобном изображении (негативе) и объекте противоположны. Затем тот же процесс повторяют на др. СЧС, используя в качестве объекта негатив; тогда после проявления полученное изображение передает распределение света и темноты противоположно негативу, но правильно по отношению к объекту первоначальной съемки. Оно представляет собой позитив. При этом передача действительного соотношения яркостей участков объекта в его изображении (фотографическое тоновоспроизведение) не обязательно количественно точна: точность передачи ограничивается нелинейностью характеристической кривой AgHal-ЧС и возможна лишь на участке ее, характеризуемой фотографической широтой.

После 1950 все возрастающее распространение получает прямой позитивный вариант черно-белой Ф на AgHal-ЧС, не требующий получения промежуточного негатива, т. н. Ф на обращаемых материалах (см. Обращение в фотографии). В этом варианте СЧС после экспонирования также проявляют, но затем его не фиксируют, а переводят металлическое изображения в растворимые в воде соединения (см. Отбеливание фотографическое). Если в таком СЧС удалить , созданное первым проявлением, а затем подвергнуть его вторичному экспонированию и повторно проявить, то на каждом участке число проявленных МК будет тем больше, чем меньше их восстановилось при первом проявлении, чем меньшей была экспозиция от объекта на соответствующем участке СЧС, а значит, и чем меньше была яркость изображаемой детали объекта. Т. о., получаемое изображение есть позитив. В принципе подобный вариант обработки применим к любому СЧС, но хорошего тоновоспроизведения достигают лишь на специальных обращаемых материалах. Наибольшее применение этот вариант Ф получил при изготовлении снимков в виде диапозитивов или фильмов для последующей проекции и рассматривания на экране, тогда как при изготовлении отпечатков на бумаге и размножении изображений раздельный негативно-позитивный вариант значительно удобнее.

Распространение получил также и др. вариант черно-белой Ф на AgHal-ЧС, основанный на т. н. процессе с диффузионным переносом. В СССР для любительской съемки этот процесс реализован в фотокомплекте "Момент", за рубежом соответствующие комплекты выпускаются в нескольких разновидностях по лицензиям впервые разработавшей их фирмы "Поляроид" (США). Комплект включает сравнительно крупноформатную (например, с размером кадра 9´12 см) фотокатушечную съемочную камеру, негативную AgHal-фотопленку, вязкий обрабатывающий раствор многоцелевого назначения, равномерно наносимый на поверхность пленки при ее перемотке в камере сразу после экспонирования, и приемный позитивный слой, прикатываемый к проявляющемуся негативному слою при той же перемотке. Обрабатывающий раствор не только восстанавливает экспонированные МК негативного СЧС, формируя в нем обычное негативное изображение, но также растворяет неэкспонированные МК, переводя содержащееся в них в соли или комплексы, и восстанавливает связанное таким образом из неэкспонированных МК на противолежащих участках позитивного слоя после того, как указанные соединения туда продиффундируют. При этом не требуется, чтобы позитивный слой был светочувствительным; чаще всего это просто бумажный слой с нанесенным на него покрытием, в котором содержатся высокодисперсные (см. Дисперсные системы) зародыши для отложения на них из восстанавливаемых соединений. Вследствие высокой вязкости раствора процесс обработки является практически сухим и позволяет получать, не вынимая негативную пленку из камеры, готовый высушенный отпечаток на приемном слое за время порядка минуты после съемки.

Особую группу процессов на AgHal-ЧС составляют процессы цветной фотографии. Их начальные стадии те же, что и в черно-белой Ф, включая возникновение скрытого изображения и его проявление; однако материалом окончательного изображения служит не проявленное а совокупность трех красителей, образование и количества которых на каждом участке СЧС "управляются" проявленным тогда как само впоследствии удаляется из изображения. Как и в черно-белой Ф, здесь имеются раздельный негативно-позитивный процесс с печатью позитивов либо на специальной цветной фотобумаге (с увеличением), либо на пленке (в контакте), и прямой позитивный процесс на обращаемых цветных фотоматериалах. Распространение получил аналог диффузионного процесса, позволяющий изготовлять цветные изображения.

Несеребряная фотография и научно-технические применения фотографии. Материалы и процессы на основе AgHal обладают многими исключительно ценными особенностями, такими, как чувствительность к самым разнообразным излучениям, способность аккумулировать их действие и тем самым реагировать на предельно слабые их потоки, способность геометрически правильно передавать изображение в целом и его детали. Вместе с тем постепенно стало ясно, что в ряде новых направлений прикладной науки и техники особенности AgHal-ЧС и процессов на них принципиально ограничивают возможности использования Ф Так, с появлением голографии резко возросшие требования к разрешающей способности СЧС (порядка нескольких тысяч мм^-2) и уровню т. н. фотографических шумов оказались на пределе возможностей AgHal-ЧС вследствие неустранимо присущей им дискретной структуры; поэтому в голографии наряду с AgHal-ЧС получили распространение новые СЧС, прежде всего макроскопически бесструктурные (напыленные слои, полимерные пленки, стеклообразные вещества и т.д.). Лишь немногим менее жесткие требования к разрешающей способности СЧС (во всяком случае, выше 1000 мм^-1) предъявляются в планарной технологии производства микроэлектронных схем, в устройствах оптической памяти ЭВМ, в микрофильмировании с большим уменьшением. Еще одним принципиальным недостатком процессов на AgHal-ЧС является относительно большой промежуток времени между экспонированием СЧС и получением на нем видимого изображения, даже не стабилизированного: ни при каких скоростных методах проявления и исключении большинства др. операций этот промежуток не удается сделать меньше нескольких сек. Между тем все чаще бывает необходимо (особенно в информационных системах на основе ЭВМ, техническом телевидении, голографии, при оптической обработке изображений) считывать и обрабатывать записанные на СЧС изображения или последовательности сигналов в т. н. реальном масштабе времен и, т. е. за малые доли секунды; в таких условиях любые процессы на AgHal-ЧС слишком медленны, и переход к несеребряным СЧС становится неизбежным.

Немалое значение для наметившейся тенденции заменять, где можно, AgHal-ЧС несеребряными Имеет то обстоятельство, что соли становятся все более дефицитными и дорогими материалами в связи с ограниченностью мировых запасов Это побуждает, с одной стороны, во всех вновь появляющихся областях применения Ф сразу ориентироваться на несеребряные СЧС, а с др. стороны – в традиционных областях применения AgHal-ЧС изыскивать возможности их замены. На этом пути возникают значительные трудности, т.к. по уровню чувствительности несеребряные СЧС даже близко не подошли к AgHal-ЧС, во всяком случае, негативным, и едва ли подойдут к ним в обозримые сроки. Поэтому для тех применений Ф, где нужны только высокочувствительные СЧС (профессиональная и любительская киносъемка, аэрофотосъемка, космическая съемка и др.), замена AgHal-ЧС пока неосуществима.

До 1950-х гг. AgHal-ЧС были практически единственным видом промышленно выпускавшихся СЧС; масштабы применения остальных СЧС, таких, как ферро-, диазо- и цианотипные (на основе соответственно диазония солей и соединений трехвалентного для копировальных работ и светозадубливаемые (с соединениями шестивалентного т. н. пигментная бумага) для полиграфии, были совершенно несоизмеримы с объемом использования AgHal-ЧС. Лишь с 1950-х гг. начались в широких масштабах разработка, применение и промышленный выпуск несеребряных СЧС. Однако в те же годы стали значительно расширяться и применения Ф, так что новые СЧС с самого начала использовались почти исключительно во вновь возникших областях применения Ф, а производство AgHal-ЧС продолжало расширяться в соответствии с продолжавшимся расширением традиционных применений Ф Лишь в одной из традиционных областей несеребряные СЧС оказались более или менее полноценными заменителями AgHal-ЧС: в массовой печати кинофильмов. Для черно-белых фильмов нашел применение т. н. везикулярный процесс, в котором изображение создается светорассеивающими пузырьками газообразного выделяющегося в полимерной пленке при фотохимическом разложении введенного в нее светочувствительного диазосоединения. Хотя чувствительность везикулярных СЧС низка, их использование позволяет реально сократить расход AgHal-ЧС в кинематографии. При печати цветных фильмов стали использовать др. несеребряный процесс – гидротипию, в которой различия подействовавшей экспозиции передаются различиями высоты задубленного желатинового рельефа на специальных СЧС. Рельеф затем окрашивают и применяют как матрицу для печати цветоделенного (см. Цветоделение) изображения на несветочувствительном приемном слое (бланк-фильме).

Из новых областей применения Ф, в которых используют несеребряные СЧС, раньше других сформировалась как самостоятельная область т. н. репрография, объединяющая "малую" полиграфию, т. е. копирование и размножение печатных, графических и машинописных материалов (текстов, документов, чертежей и т.п.), с микрофильмированием и микрокопированием таких же материалов для архивных целей (т. е. воспроизведением их с большим уменьшением для хранения в компактной форме). Репрография прочно заняла первое место в Ф по использованию несеребряных СЧС. Из процессов репрографии наибольшее распространение получила электрофотография, где в качестве СЧС используют слои аморфного или слои с полимерным связующим, а в последнее время также слои органического полупроводника поли-^-винилкарбазола. Электрофотография применяется исключительно при копировально-множительных работах, и на ее долю приходится до 80% общего объема таких работ. Наряду с ней определенное место в копировально-множительной технике занимают др. несеребряные процессы: термография, диазотипия (на СЧС, содержащих диазосоединения), упомянутый выше везикулярный процесс, в котором также используется светочувствительность диазосоединений, диффузионные процессы с переносом красителя. Пока масштабы архивного микрорепродуцирования были сравнительно скромными, основную роль в микрофильмировании и микрокопировании играли высокоразрешающие AgHal-ЧС. В 70-е гг. 20 в. одновременно происходят и бурный рост микрорепродуцирования, и постепенное вытеснение из этой области AgHal-ЧС диазотипными, везикулярными и т. н. фотохромными СЧС (см. Фотохромные материалы), сдерживаемое пока низким уровнем чувствительности перечисленных несеребряных СЧС.

Др. новая область применения, основанная исключительно на несеребряных материалах и процессах, связана с использованием Ф совместно с электроннолучевыми приборами, прежде всего в телевидении. Здесь изображение регистрируется не как целое, а как последовательность сигналов, полученных при поэлементном разложении изображения. Основным видом материалов для записи таких сигналов являются деформируемые полимерные слои, на которых записывающий электронный или световой пучок создает или изменяет поверхностное распределение зарядов. При последующем размягчении полимера нагреванием возникшие при облучении электростатические силы деформируют его поверхность в соответствии с распределением потенциала на ней и т. о. создают рельеф. Этот рельеф, модулирующий слой по толщине, и есть запись изображения. Процессы, используемые для получения такой записи, как и форма самой записи (канавки, лунки, беспорядочные структуры типа "изморози"), весьма разнообразны (см., например, Термопластическая запись, Фазовая рельефография). Начинают применяться двухслойные системы из деформируемого слоя и фотопроводника (см. Фотопроводимость), что позволяет сочетать запись по методу фазовой рельефографии с электрофотографической регистрацией. Считывание записанного изображения также ведется в поэлементной последовательности, причем толщина рельефа записи служит модулятором считывающего светового пучка по фазе, т. е. этот вид Ф относится к фазовой Ф

Еще одна новая область Ф – фотолитография, возникшая в связи с развитием микроэлектроники. Здесь используются не только несеребряные СЧС – фоторезисты, но и AgHal-ЧС высокого разрешения, с помощью которых изготовляют фотошаблоны (через фотошаблоны затем экспонируют фоторезисты). В последней трети 20 в. и в этой области началась постепенная замена AgHal-ЧС высокоразрешающими несеребряными СЧС: предложены СЧС на основе солей подвергаемые физическому проявлению с отложением неблагородных металлов (меди, разработаны СЧС на основе напыленных слоев галогенидов и окислов и др.

Быстрое развитие ИК-техники, в том числе появление разнообразных ИК-излучающих лазеров, поставило вопрос о расширении границ Ф в длинноволновую сторону. Поскольку для AgHal-ЧС это исключено, то применения Ф в этой области базируются исключительно на несеребряных СЧС и процессах. Один из методов Ф в ИК-области спектра – эвапорография, в которой в качестве СЧС используют тонкие покрытия летучих веществ на ИК-поглощающих зачерненных подложках. Практически реализованы также такие СЧС, как слои холестерических жидкокристаллических (см. Жидкие кристаллы) веществ и ферромагнитные пленки с полосовой доменной структурой (см. Магнитная тонкая пленка). Большими возможностями, еще не полностью реализованными, располагает полупроводниковая Ф на основе ИК-чувствительных узкозонных полупроводников, материалов с электронно-дырочными переходами и полупроводниковыми гетеропереходами. Для исключения действия рассеянного теплового излучения окружающих тел в таких фотоматериалах "выключают" чувствительность до начала и после окончания экспонирования: возникновение какой-либо записи вне этого временного интервала невозможно потому, что любая запись фотографической информации на этих материалах требует замкнутой электрической или электрохимической цепи, а замыкание цепи либо происходит с участием фотогенерированных носителей тока в полупроводниковом СЧС, либо осуществляется в необходимый момент человеком, производящим запись, синхронно с началом экспонирования (как и последующее размыкание цепи – синхронно с окончанием экспонирования).

Как метод записи оптической информации в двоичном коде (сигналы "да" и "нет") Ф получила применение в устройствах оптической памяти ЭВМ. Здесь AgHal-ЧС не являются оптимальными ни для долговременной, ни особенно для оперативной памяти: их недостатки – ограниченная информационная емкость (плотность записи на единицу площади СЧС), медленность процесса обработки, задерживающая доступ к информации, невозможность стирания записанной информации после полной ее обработки и повторного использования СЧС. Поэтому в устройствах памяти ЭВМ начали применяться фотохромные СЧС, при экспонировании обратимо изменяющие спектральную область поглощения, т. е. фотохимически окрашивающиеся. В качестве таких СЧС наиболее употребительны слои органических красителей класса спиропиранов, но началось использование и неорганических фотохромных СЧС из числа щелочногалоидных солей ( и др.). Благодаря бесструктурности эти СЧС обладают чрезвычайно большой разрешающей способностью и, как следствие, большой информационной емкостью; малая длительность процесса фотохимического окрашивания обеспечивает требуемое быстродействие, а обратимость окрашивания позволяет путем термического или оптического воздействия стирать запись с достаточной скоростью и использовать после этого СЧС повторно.

Приведенные данные не исчерпывают ни имеющихся видов несеребряных СЧС и процессов на них, ни их применений, хотя дают некоторую общую картину того, как далеко отошла Ф от своих первоначальных форм. Несмотря на столь быстрый рост числа видов и применений несеребряной Ф, научно-технической Ф на основе AgHal-ЧС полностью сохраняет свое значение, а области ее применения также непрерывно расширяются. Примерами таких областей служат исследования высокотемпературной плазмы, изучение движения тел со сверхзвуковыми скоростями в аэродинамике и баллистике, исследования ударных волн (в частности, при взрыве и детонации), исследования планет (их поверхности, атмосферы, излучений) наземными приборами и с космических летательных аппаратов, исследования ядерных излучений и ядерных реакций, изучение технологических процессов и работы механизмов в и механическом оборудовании и т.д. В большинстве случаев в этих исследованиях применяется динамическая Ф: либо как получение серии последовательных изображений объекта, обычно через очень малые промежутки времени (вплоть до 10^-9 сек), либо в виде непрерывной записи изображения, получаемой с помощью развертки оптической, в которой изменения почернения по длине пленки содержат информацию о развитии процесса во времени. Значительное распространение получила и статическая Ф, в частности при исследовании биологических и геологических объектов; применительно к биологическим объектам используется также динамическая Ф, прежде всего в форме цейтраферной киносъемки медленно протекающих изменений. В связи с задачами внеземного исследования астрофизических процессов резко расширилось применение Ф для съемки в далекой УФ-области спектра, вплоть до границы с мягким рентгеновским излучением; поэтому потребовалось создание специальных СЧС, содержащих AgHal в качестве чувствительного элемента, но почти или полностью не содержащих желатины, поскольку она в этой части спектра целиком задерживает излучение. Полностью сохранила свое значение Ф в таких традиционных для нее областях, как астрономия и астрофотометрия, причем для резкого повышения чувствительности к световым потокам от слабейших звезд здесь получили распространение т. н. электронные камеры, сочетающие AgHal-ЧС с тем или иным электронным усилителем изображения, например электроннооптическим преобразователем. Фотографические методы используют в факсимильной связи и во множестве др. процессов в самых различных областях науки и техники (см. также Ослабление фотографическое, Фотографическая запись, Усиление фотографическое).

Лит.: Раскин Н. М, Ж. Н. Ньепс, Л. Ж. М. Дагерр, В. Г. Ф Талбот, Л., 1967; Миз К., Джеймс Т., Теория фотографического процесса, пер. с англ., Л., 1973; Шашлов Б. А., Теория фотографического процесса, М., 1971; Баршевский Б. У., Иванов Б. Т., Объемная фотография, М., 1970; Слуцкин А. А., Щеберстов В. И., Копировальные процессы и материалы репрографии и малой полиграфии, М., 1971; Джакония В. Е., Запись телевизионных изображений, Л., 1973; Фотолитография и оптика, М. – Берлин, 1974; Дубовик А. С., Фотографическая регистрация быстропротекающих процессов, 2 изд., М., 1975; Федин Л. А., Барский И. Я., Микрофотография, Л., 1971; Вокулер Ж., Астрономическая фотография, пер. с англ., М., 1975.

А. Л. Картужанский.

		Новости 22.12.2024 18:08:55

	Copyright © 1999-2024 Oval.ru, All Rights Reserved.