Сенсибилизация фотографических материалов

Суть химической сенсибилизации фотографических материалов – создание на микрокристаллах галогенидов серебра AgHal эффективных центров светочувствительности, захватывающих генерированные светом электроны или дырки, что препятствует их рекомбинации, а также концентрирование образующихся атомов серебра в небольшом числе центров скрытого изображения. Основные сенсибилизаторы – серосодержащие соединения, соединения благородных металлов, некоторые восстановители; используют также сенсибилизаторы смешанного типа, например серосодержащие соединения и соли золота Au. Сенсибилизация фотографических материалов серосодержащими соединениями (т. н. сернистая сенсибилизация), например тиосульфатами щелочных металлов или тиомочевиной, включает адсорбцию сенсибилизатора на AgHal, взаимодействие сенсибилизатора с ионами серебра с образованием Ag₂ S, реорганизацию молекул Ag₂ S на поверхности микрокристаллов AgHal в центры светочувствительности в виде кластеров – квантовых точек (Ag₂ S)_m . В зависимости от размера кластера (величины m) и его стехиометрии кластер играет роль акцептора либо электронов, либо дырок. При значительном увеличении размеров кластера центры светочувствительности перерастают в центры вуали. В процессе экспонирования фотографического материала электроноакцепторные центры светочувствительности (после захвата электронов и межузельных ионов Ag⁺ ) превращаются в каталитические центры скрытого изображения типа Ag_n +. Сенсибилизация фотографических материалов соединениями благородных металлов, главным образом солями Au (т. н. золотая сенсибилизация), заключается в захвате электронов адсорбированными на AgHal ионами золота. Наиболее эффективна сернисто-золотая сенсибилизация с использованием смеси растворов Na₂ S₂ O₃ и NH₄ Au(CNS)₂ или раствора Na₃ Au(S₂ O₃ )₂ , применяемая при изготовлении практически всех чёрно-белых и цветных кинофотоматериалов. Роль ионов Au заключается в превращении центров скрытого изображения в частицы, обладающие бoльшей каталитической активностью при проявлении, чем центры из Ag. Сенсибилизация фотографических материалов восстановителями (т. н. восстановительная сенсибилизация) связана с образованием серебряных центров светочувствительности при взаимодействии ионов Ag⁺ с восстановителями, например SnCl₂ , гидразином, диметиламинобораном или газообразным Н₂ . Принято считать, что центры восстановительной сенсибилизации играют роль акцепторов фотодырок. Применение химической сенсибилизации фотографических материалов позволяет в сотни раз повысить светочувствительность фотографических материалов, поскольку квантовый выход фотографического процесса в области поглощения AgHal становится близким к единице, т. е. на один поглощённый квант света образуется один атом Ag скрытого изображения.

Для спектральной сенсибилизации фотографических материалов применяют полиметиновые красители, которые адсорбируются на микрокристаллах AgHal, поглощают свет в жёлто-зелёной, оранжево-красной или ИК-области спектра и передают энергию фотовозбуждения микрокристаллам AgHal. В основе спектральной сенсибилизации фотографических материалов – окислительно-восстановительная реакция между фотовозбуждённым красителем и AgHal. В зависимости от области сенсибилизации и распределения спектральной светочувствительности S_λ фотографические материалы подразделяют на ортохроматические, изоортохроматические, изохроматические, панхроматические, изопанхроматические, панинфрахроматические и инфрахроматические.

Светочувствительность фотоматериалов, сенсибилизированных красителями, может быть повышена методами суперсенсибилизации и гиперсенсибилизации. Под суперсенсибилизацией понимают увеличение S_λ путём дополнительного введения в фотографическую эмульсию органического веществ – суперсенсибилизаторов (или активаторов), поглощающих свет в области спектра, отличной от поглощения основного сенсибилизатора. Гиперсенсибилизации, как правило, подвергаются уже готовые фотографические слои; наиболее распространены обработка слоёв раствором аммиака NH₃ или растворами солей Ag, прогревание либо вакуумирование фотографических слоёв.

Спектральная сенсибилизация открыта немецким химиком Г. Фогелем в 1873 г., сернистая – английским химиком С. Шеппардом в 1925 г., золотая – немецким химиком Р. Козловским в 1936 г.