显影定影原理

1、一、感光特性曲线一、感光特性曲线 特性曲线是指以感光胶片在感光仪中按特性曲线是指以感光胶片在感光仪中按规定的递增曝光量进行曝光，然后经显规定的递增曝光量进行曝光，然后经显影、定影后，所得胶片的密度值（影、定影后，所得胶片的密度值（d）为为纵坐标，以曝光量的对数值（纵坐标，以曝光量的对数值（logh）为为横坐标，绘制成的曲线（如图横坐标，绘制成的曲线（如图537）。）。l特性曲线的绘制是通过感光测定完成的。感光胶片的感光测定程序为：在专门设计的感光仪上，对某种感光胶片进行一系列按几何级数增加的曝光量进行曝光；按标准要求经过显影、定影等处理后，即可得到一张光楔片（或称梯尺）；将光楔片放在密度计上测

2、定各梯级的密度，便可获得曝光量与密度之间相对应的一组数据；然后，以密度值（d）为纵坐标，以曝光量的对数值（logh）为横坐标，绘制成的曲线。 l感光胶片所获得的曝光量不同，所形成影像的密度的大小也不同。一般情况是曝光量增加，所形成影像的密度也相应地增大。l感光特性曲线（黑化曲线、层次曲线）反映了曝光量与照相感光层黑化程度之间的关系，如图537所示。其中，光学密度d是黑化程度的量度，将其与曝光量的对数参照值进行图示，当照度正在曝光时间内保持不变时，曝光量h由照度e与曝光时间t决定： l hetl感光特性曲线描述了感光材料的有关特性。在oa的范围内，感光层没有任何黑化。点a描绘了胶片的黑化阈值。对

3、连续调复制用的各种胶片，黑化阈值应尽可能小。在ab范围内，曝光不足；bc范围内，曝光正常（曲线的线性部分）；cd范围内，曝光过度。d是曝光过度的终点。在ad的范围内，具有较大的曝光量对应较大的黑化程度的特性。从de则出现逆转，称为反转部分。胶片的实用区域是特性曲线从mn的部分。l感光特性曲线的斜率表现了胶片的灵敏度。又称为“层次”，并以表示，即：l l反差系数 反映在特性曲线上，就是直线部分某两点d1与d2的密度差d与所相应两点的曝光量对数值之差logh的比值。如图537所示。其中，伽马值表示其线性段的特性。l 用平均梯度作为表达其灵敏度的特征值。梯度是感光特性曲线任一点的斜率。曲线可用范围上

4、各个梯度的算术平均值作为其平均梯度。l 感光测定是研究曝光量与其在感光材料所产生的黑化程度之间的关系。印刷所采用感光材料（分色片）的基本结构如图539所示。l 透明片基由聚酯纤维组成。在片基上涂布了约20m厚的光敏层，该层包含照相感光物质卤化银盐，如溴化银agbr。卤化银均匀分布在明胶中，感光层上的保护层防止感光层受损伤，如胶片在照相机、显影机中传送时，存在机械负载造成的伤害。在片基背面，涂有防光晕层，防止光线在片基背面的反射。l 照相是负像成像过程，即在曝光部位随后黑化的过程。 l 这个过程开始于胶片感光层在照相机或拷贝机中的曝光。感光层内生成潜影，潜影不可见，但在受到曝光的部位形成了初始的

5、显影核，在显影化学药剂的作用下，这些显影核会很快由卤化银还原为金属银和溴离子，银引起胶片的黑化。l 工艺过程参数（显影剂浓度、显影液温度、显影剂在胶片表面的运动状况以及显影时间）必须保持稳定，以保证非曝光位置不发生黑化现象。显影后，仍有未显影的感光物质存留在感光层中。在定影槽中，这些物质从感光层中溶解出来。这样，负像才能具备光稳定性，重新置于日光之下时其黑化状态才能不变。在随后的水洗过程中，清洗掉胶片中残存的定影物质及定影剂。负片经干燥后即可进行后续加工。 l一、显影 l1. 显影的目的l 感光材料由曝光形成潜影后，须经进一步的化学处理才能得到可见影像。通过化学处理使潜影变成可见银影的过程，称

6、为显影。换句话说，显影的目的是将人眼不可见的潜影变成由银（对彩色感光材料来说，还有染料）所组成的影像。l 从感光材料的制造到最终成像，其全过程可以分为三个基本阶段：即乳剂制备阶段（形成感光中心）、曝光阶段（形成潜形）和显影阶段。虽然三个阶段起作用的方式与作用的大小各不相同，但它们的目的是一致的，这就是更有效地促使乳剂层中的卤化银还原成银，以构成可见的影像。 后两个阶段所共同的地方都是将卤化银明胶乳剂层中的ag还原成银的过程，区别在于因不同的方法形成不同数量的银原子而已。就还原银原子的数目来说，由显影所获得的银原子是曝光时所得到的1091010倍。所以目前使用的照相感光材料，单靠曝光而不经显影加

7、工处理，是不能成为可见影像的，即不能获得可观的银影强度。 显影条件对感光材料照相性能的影响也是不可忽视的。因为同一种感光材料，曝光条件相同，而在不同的显影条件下冲洗，那么所表现的照相性能也是不同的。因此，我们不能脱离显影加工条件来谈感光材料的照相性能。因而凡是从事制版的工作者必须对显影全过程有比较详细的了解，才能获得较好的复制质量。2. 显影的机理 显影过程是在暗室中将已曝光的底片与显影液中的显影剂（如对苯二酚、米吐尔等）反应，使含有潜影银核的agbr进一步还原为银的过程。例如与对苯二酚的反应. 曝光后的底片，各处未见光分解的agbr被还原的速度是不同的。在邻近潜影银的地方，那里的agbr被还

8、原的速度快。含潜影银密度大的地方，agbr被还原的速度更快。l不含潜影银的地方，agbr被还原的速度非常慢，有资料表明，有没有潜影银的存在，上述反应的速度相差100万倍，所以，相对地讲，有理由认为，不含潜影银的地方，agbr不被还原。l 目前认为显影的机理是：显影剂中的还原剂是通过潜影银将电子快速传递给了其周围的未见光分解的agbr，从而使ag+ 还原成了金属ag。这也就是潜影银对上述反应的催化机理。l经过一定时间的显影，底片上的影像达到足够清析（可见影像的银原子数是潜影的10亿倍）后，即可停止显影。l3. 显影的方法l使潜影扩大为可见影像的方法有两种：一种是通常所用的化学显影；另一种是物理显

9、影。 化学显影法 化学显影法是利用乳剂层中卤化银晶体内的银离子，在显影时被显影剂还原而使潜影不断扩大的显影方法。即形成银影的银离子是靠乳剂层中的卤化银晶体本身提供的。化学显影法是最常见和使用最多的一种显影方法。目前制版系列的常规冲洗，均属化学显影的范畴。 当我们在电子显微镜下观察显影过程时，会看到已曝光的卤化银一旦与显影剂接触，显影中心的金属银以细丝状逐渐增长。当细丝长到一定长度时，便向横向增长，致使整个颗粒都被还原子成金属银。由此可见，化学显影生成的银为丝团状，可提供较高的感光度。 需要进一步指出的是，曝光与未曝光的卤化银颗粒在显影过程中的唯一区别是前者的还原速度快于后者。如将未曝光的感光材

10、料长时间地浸在还原能力很强的显影液中，也能使卤化银还原成银。这一基本概念是不能混淆的。物理显影法 物理显影法是利用在显影液中所加入的可溶性银盐中的银离子，在显影时被显影剂还原而使潜影不断扩大的显影方法。即形成银影的银离子是靠在显影液中所加入的可溶性银盐提供的。 物理显影其实质仍然是一个化学反应的过程，因为它也是银离子被还原的化学过程，并非是物理过程，只是被还原的银离子不是来自乳剂层中的卤化银晶体本身，而是来自显影液中所加入的可溶性银盐。只是由于物理显影这个名称已经应用习惯了，故仍沿用着。 物理显影液中除有显影剂外，还要加入可溶性银盐。可溶性银盐在显影液中产生银离子；当显影液中的银离子与潜影接触

11、后，由于潜影的催化作用，就可以很快的被显影剂还原成金属银。这些金属银沉积到潜影上可使潜影不断增大，最后成为可见银影。 物理显影既可在定影之前进行，亦可在定影之后进行。所谓定影之后进行，即先把乳剂层中的卤化银溶去后再作显影，但必须使用弱碱性的定影液，因酸性定影液对银有一定的溶解能力，从而会破坏已形成的潜影。 物理显影的优点是生成的银粒细腻，可供高倍放大，影调层次也较为丰富。缺点是显影液不够稳定，可引起感光度下降，故较难掌握。 4. 显影液的组成 显影过程是将感光材料浸泡在显影液中完成的。显影液是由四种主要成份组成：显影剂、促进剂、保护剂和抑制剂。下面分别加以介绍。 显影剂 从化学的组分来看，显影

12、剂可以分为无机化合物和有机化合物两大类。无机化合物可作为显影剂的并不少，但其中显影性能良好的却不多。以前制版用感光材料以湿片为主时，以硫酸亚铁或草酸亚铁作为显影主剂，随着湿片的淘汰，当然现在也就不再使用了。目前，使用的都是有机显影剂。 显影剂必须具备的条件 显影过程是一个氧化还原过程。显影剂是显影液中的主要成分，它的作用是将已曝光的卤化银还原成银。所以显影剂是一种还原剂，而卤化银是氧化剂。 从氧化还原角度来看，似乎具有还原能力的物质都可作为显影剂，但事实上并非如此，真正能够作为显影剂的物质并不多，因为还必须受某些其他条件的制约。能作为显影剂的物质必须具有适当的还原能力（还原速度适中），有优良的

13、选择还原性，即能使已曝光的卤化银迅速地还原，而对未曝光的物质保持不变。 此外，还要求能溶于水，本身及其氧化产物不含毒性等条件。以上条件仅是一般的要求，如果作为性能良好的显影剂来说，还应有更严格的要求，即显影速度快、还原银的颗粒细腻、灰雾度小、化学性能稳定以及显影容量大等等，当然要在一种显影剂上完全具备上述条件是很困难的，因其中有些要求本身是互相矛盾的。 还原太慢或在还原过程中不能区分曝光和未曝光卤化银的还原剂都不能作为显影剂。例如na2so3和sncl2等化学上都是很好的还原剂，可是由于亚硫酸钠还原卤化银的速度太慢；而氯化亚锡的还原能力又太强，它不仅能使已曝光的卤化银还原，同时也能使未曝光的卤

14、化银还原，因此最终得不到清晰的影像。 常用有机显影剂的性能 在实际工作中，应用价值很大的有机显影剂为数也并不是很多，下面是几种最常用的黑白显影剂及其主要性能。 1）对苯二酚 对苯二酚又名几奴尼、海得尔、坚安、海得路几奴。对苯二酚为其化学名称，结构式为： 它是白色或浅灰色针状晶体，在水中的溶解度很大。对苯二酚在还原溴化银时的化学反应式如下： 对苯二酚的显影速度较慢，显影能力很强。其显影特点是显影速度慢，尤其是在显影的初始阶段，影像出现较缓慢，但一旦影像出现后，其密度就迅速上升 而且是强光部分的密度上升更快，影像反差急剧增大，但暗调部分的层次表现较差。对苯二酚的显影作用受溴化钾和温度的影响比较大。

15、溶液中加入溴化钾时，可有效地防止灰雾的产生；温度影响也很明显，溶液温度在10以下时，对苯二酚几乎不起显影作用，因此显影时只有在液温稳定的条件下才能取得较高的密度及反差。2）米吐尔 米吐尔又名依仑、米诺尔、米诺巴吐尔、乐得乐。其化学名称为对甲氨基苯酚硫酸盐，结构式为： 它是白色或带米黄色的细小针状结晶体，易溶于水。在含有亚硫酸钠或碱的溶液中溶解度降低。所以在配制显影液时，应首先放入米吐尔，待全部溶解后再依次放入其他成分。米吐尔在还原溴化银时的化学反应式如下： 米吐尔的显影能力很强，能在不加碱的亚硫酸钠溶液中起显影作用。其显影特点是显影速度快，显影初始阶段，高密度部分和低密度部分上升都比较快，但影

16、像开始出现以后，密度及反差的升高都很慢，但对影像暗调部分的层次有很好的表现力。 所以用米吐尔显影的影像特点是感光度高、影调柔和、层次丰富。这些特点正是负性感光材料所要求的。因此，它是负片显影液中的主要成分。除此之外，米吐尔的显影作用受溴离子和温度的影响较小，因此显影性能比较稳定。 从上述的特点可以看出，米吐尔的某些性能恰与对苯二酚相反，所以一般实用配方中，多数将米吐尔和对苯二酚一起配合使用，简称为mq显影液。在一定范围内改变两者的相对含量，可以获得各种照相性能要求的显影液。 3）菲尼酮 菲尼酮具有优良的显影性能，显影速度较米吐尔快，用量甚少，只相当于米吐尔用量的五分之一到十分之一，每升0.10

17、.5克即可，而且它的显影氧化产物是无色的。 菲尼酮单独显影时，显影能力较弱，一旦与对苯二酚组合使用时，就表现出极大的超加和性。这二者组合使用的显影液通常称为pq显影液。 这类显影液最大的优点是显影速度快，可链带式获得较高的感光度，尤其是影像的暗调层次特别丰富，组成银影的颗粒较细，适宜高倍放大。它在ph值较低的情况下，其显影活性相对比mq显影液强，并且受溴离子的影响小，药液不易变色，使用寿命长。菲尼酮的缺点是容易生成灰雾，为了避免这一现象的发生，可适当增加溴化钾的用量。（2）促进剂 显影液中如果只有显影剂，是可以完成显影化学反应的，但化学反应速度很慢，并且显影效果不一定理想。一般的显影剂必须在碱

18、性溶液中才有足够的显影能力，而且还能提高显影速变。由于碱能促进显影作用，所以碱就称为促进剂。 常用的促进剂有碳酸钠na2co3、碳酸钾k2co3、硼砂na2b4o710h2o、偏硼酸钠nabo2、氢氧化钠naoh、氢氧化钾koh以及磷酸钠na3po4等等。 氢氧化钠、氢氧化钾均属强促进剂。适用于高反差快速显影液。 硼砂、偏硼酸钠等硼酸盐是属于弱碱性的促进剂。促进作用缓慢，可得到低反差和颗粒较细的银影，仅适用于负片的冲洗。 碳酸钠、碳酸钾在一般显影中，多数采用无水碳酸钠，也有用单水碳酸钠na2co3h2o，但需换算成无水碳酸钠的相应量，约为无水碳酸钠 用 量 的 1 . 1 7 倍 ； 十 水

19、结 晶 碳 酸 钠na2co310h2o虽然也有促进作用，但很少使用，这是因为它在空气中很容易风化而失去结晶水，造成显影液成分不够准确。碳酸钠在潮湿空气中会吸收二氧化碳，变成碳酸氢钠，必须放置在干燥的地方。l碱在显影液中的促进作用l显影剂在碱性的溶液中，具有较好的显影活性，这是由于大多数显影剂的显影主要是靠带负电荷的显影剂离子。如对苯二酚在显影时，起作用的是对苯二酚的负离子。碱在显影液中的主要作用就是增加显影剂的电离程度，促使更多显影剂负离子产主，从而加快显影速度。 显影与ph值的关系 显影液碱性的强弱在化学上是以ph值来表示的，对同一种显影剂来说，ph值越大，产生的负离子越多，显影能力也越强

20、。 对苯二酚在ph值为6时，几乎不电离；而在ph值为11时，则几乎全部电离。另外，各种显影剂显影时所要求的ph值是不同的，因此它们对ph值的敏感性也不相同。对苯二酚显影所要求的ph值范围是在9.81l左右，在此范围内，显影速度对ph值非常敏感。 显影液碱性的强弱是决定显影速度和影像反差的主要条件，而显影速度的快慢很大程度上影响着影像颗粒的粗细。ph值高的显影液，显影较快，获得的颗粒就较粗。反之，欲获得细小颗粒效果，须采用弱碱性的显影液。 （3）保护剂 显影剂在水溶液中，尤其是在碱性溶液中，极易被空气氧化成红褐色。氧化后，不仅降低了显影剂的浓度，改变了显影液的性能，而且还会产生污染力很强的棕色物

21、质，使影像被污染。因此，显影液中必须加入能减缓显影剂被空气氧化速度的化学药品。这种药品就称为保护剂。 最常使用的保护剂是亚硫酸钠na2so3，俗称硫氧粉，有无水物na2so3和结晶水化物na2so37h2o之分，照相上以无水na2so3为主，当以结晶水化物代替无水物时，应以两倍的重量 取 代 之 。 除 此 之 外 ， 还 有 亚 硫 酸 氢 钠nahso3或焦亚硫酸钾k2s2o5等。 亚硫酸钠在显影液中的作用 亚硫酸钠在显影液中的作用，有以下几个方面：1）防止显影剂的氧化和影像被污染 现以对苯二酚为例加以说明。对苯二酚可与曝光的卤化银在显影时发生反应生成对苯醌，对苯醌与水发生反应生成羟基醌，

22、羟基醌继续反应可生成二羟基醌和羟基对苯二酚，生成的二羟基醌是很不稳定的，在溶液会中形成“腐殖酸”类的棕色聚合物，腐殖酸是一种结构复杂的化合物，而且是深褐色的，因此会使照相乳剂和显影液污染。 当显影液中含有亚硫酸钠时，即可消除上述不利影响，这是由于亚硫酸钠可迅速地与显影剂的氧化产物苯醌反应，生成了无色的可溶性的对苯二酚单磺酸钠，而且它还具有显影作用，是一种显影活性较弱的显影剂。 这样不仅避免了显影过程中污染物质的大量形成，而且还将其氧化产物转化成有助于显影的物质，使显影液显影能力的衰退得比较缓慢，起到了稳定显影能力的作用。l2）亚硫酸钠能起微粒显影的作用l亚硫酸钠所以能在显影过程中起微粒显影的作

23、用，是由于它的水溶液对卤化银有一定的溶解作用，这些被溶解的卤化银在溶液中形成银离子，溶液中的银离子在显影液中仍可被还原为银且可均匀地以细小状态加到银影上。l由于亚硫酸钠能溶解卤化银，在卤比银颗粒被溶解的同时，不但颗粒变小，还可能使颗粒内部所存在的潜影银有被暴露的可能，使其与显影剂接触而完成显影，这就使本来难以显影的颗粒变得可以显影。因此，相对地说还提高了胶片的感光度。显影配方中亚硫酸钠用量的一般原则1）容易氧化的显影剂比不易氧化的显影剂用量要多。2）用强碱作促进剂的配方中，亚硫酸钠的用量要多些。这是由于显影剂在碱性较强的溶液中，氧化速度比较快。3）显影液浓度低时用量多。这是因为显影剂在稀溶液中

24、电离度增大，易氧化。4）微粒显影液中的亚硫酸钠的用量较多。5）高温快速冲洗的显影液中，由于防氧化的要求较高，一般用量多。（4）抑制剂 感光材料中未见光部分，在显影后往往也会出现一定程度的致黑现象，这就是灰雾。使用抑制剂的主要目的是抑制灰雾的产生。显影液中常加入溴化钾作为抑制剂，又称防灰雾剂。 灰雾形成的原因很多，有些是在乳剂制备过程中产生的，也有些是因包装或应用过程中意外露光而产生的。 溴化钾能抑制灰雾的原因主要有两个方面： 溴化钾在溶液中电离： 根据“胶粒总是选择吸附与其组成相类似离子”的原则，溴离子比显影剂负离子优先吸附在溴化银晶体表面，形成一个起障碍作用的负电层，这就阻止了带负电荷的显影

25、剂离子接近卤化银的表面，从而防止了未曝光的卤化银被显影。 对于已经曝光而产生潜影的卤化银，则由于有潜影的地方对br 的吸附能力是比较弱的，因此，显影剂的负离子就可依靠离子本身的动能，克服溴离子的排斥力，使其能够越过这一缺口与潜影接触，完成显影反应。由此可见，越是曝光少的地方受到抑制的程度就越大。根据显影的化学反应：ag+ + 显影剂 ag +显影剂氧化物 （1）在这一反应中，银离子及显影剂离子越多，还原进行得越快。银离子可以从卤化银电离而来： agbr ag + + br （2）溶液中加入的溴化钾，也发生电离，产生钾离子和溴离子，这样就使溶液中溴离子增多。溴离子增多，就减少了溴化银的电离度。使

26、反应（2）向左进行，因而银离子也就减少了，从而使反应（1）的速度也随之降低。 显影液中放入适量的溴化钾，不但可以起到较好的抑制灰雾的作用，而且还可以增加影像的绝对反差。但是，如果加入的量太多或由于显影生成的溴比物的累积增多，将使显影速度降低、密度降低，感光度下降，细部层次也有所损失。 二、定影 1. 定影之前的处理 感光材料显影一定时间，出现了清晰可见的影像后，这时必须将感光材料从显影液中取出，马上进行水洗或用停显液漂洗，除去显影液，使显影停止下来，这一过程叫停显。如果后面使用的定影液是酸性定影液，则这一步常常被水洗所代替。停显液是酸性水溶液，常用的有醋酸、硼酸、硫酸等，一般都使用弱酸。以下是

27、醋酸停显液配方： 醋酸（28%） 65毫升 加水至 1000毫升 此配方如相纸专用，醋酸可减为45毫升，停显1020秒钟；如底片专用，醋酸可增至120毫升，停显2030秒钟。夏季可在液中加坚膜剂（无水硫酸钠40克），停显时间应加1倍。 2. 定影 定影是将停显后的感光材料放入定影液中，经过一定的化学处理，使经显影所形成的影像固定下来的过程。 停止显影的感光材料，其中含有大量的在显影中未发生反应的卤化银，所以，仍然是不能见光的，必须经过定影将在显影中未发生反应的卤化银除去，才能使经显影所形成的影像彻底的固定下来。 定影液组成 通常的定影液是由定影剂、坚膜剂、保护剂和酸组成。 （1）定影剂 定影剂

28、是指能够与乳剂层中的卤化银反应，生成易溶于水的稳定络合物的物质。定影主要是由定影液中的定影剂完成的，定影剂必须具备如下条件：能与卤化银中的某一种离子生成稳定的化合物，这种化合物易溶于水，能迅速地从乳剂层中溶到水中，而且在水中的电离程度比卤化银离解程度要小。理想的定影剂只能溶解卤化银，对金属银应该没有溶解作用。 目前，普遍采用的定影剂是硫代硫酸钠，它的定影速度和定影容量都很好，而且价格便宜。 氯化银、溴化银、碘化银都能溶解在硫代硫酸钠溶液中，只是碘化银的溶解速度较慢，定影时间需长些。硫代硫酸钠能微量地溶解银，不过在普通的定影液中，所溶解下来的银是微不足道的。 硫代硫酸钠（na2s2o35h2o）俗称大苏打或海波，为无色透明的单斜晶体，易溶于水，水溶液呈弱碱性，遇强酸会析出硫和二氧化硫。硫代硫酸钠应密封干燥保存。配成水溶液后，不宜放置过久，以免分解析出硫而失效。 在定影过程中，硫代硫酸钠与卤化银生成易溶于水的络合物，反应分