点此下载此文档电子版 - 信息记录材料及应用

1、信息记录材料信息记录材料及应用及应用第一章第一章 绪论绪论第一节第一节 信息的形式及载体信息的形式及载体一一. 信息的形式信息的形式1. 模拟量信息模拟量信息 彩色、密度、图像、图形彩色、密度、图像、图形2. 数字式信息数字式信息 01001000011101001013. 文字文字/字母字母/符号信息符号信息 a , b , c.二二. 信息的载体信息的载体1. 能量信息载体能量信息载体(Energy Information Carrier)光光 波长，强度波长，强度音音 频率，强度频率，强度电电 电压，电流，频率，强度，静电荷，电压，电流，频率，强度，静电荷， 电子束电子束磁磁 磁强度磁强

2、度粒子束粒子束 强度强度力力 强度强度2. 物性信息载体物性信息载体(Material Property Information Carrier)光物性光物性 反射，吸收，透过，折射，偏光，发反射，吸收，透过，折射，偏光，发光光 性，发色性性，发色性音物性音物性 反射，吸收反射，吸收电物性电物性 导电性，起电性，介电性，电荷接收导电性，起电性，介电性，电荷接收 性，电子放射性性，电子放射性磁磁 性性 磁化率，透磁性磁化率，透磁性热物性热物性 导热率，热容量，热融性，软化性，导热率，热容量，热融性，软化性，分分 解性解性界面物性界面物性 附着性，润湿，吸附性，粘着性附着性，润湿，吸附性，粘着性化

3、学物性化学物性 反应性，染色性，稳定性反应性，染色性，稳定性力学物性力学物性 硬度，粘弹性，膨胀性，收缩性，硬度，粘弹性，膨胀性，收缩性， 破坏性破坏性形态物性形态物性 凹凸性，孔的有无，平滑度凹凸性，孔的有无，平滑度第二节第二节 信息的记录信息的记录一一. 信息记录的基本过程信息记录的基本过程原信息原信息 载体转换载体转换 能量吸收能量吸收 材料内部转换材料内部转换 后处理后处理 记录信息记录信息二二. 信息载体的转换信息载体的转换1. 能量能量 能量能量2. 能量能量 物性物性3. 物性物性 能量能量4. 物性物性 物性物性三三. 信息记录材料信息记录材料信息记录、储存、传输和再现的工具。

4、信息记录、储存、传输和再现的工具。主体：主体：影像信息影像信息获取：获取：光、热、磁、电光、热、磁、电 材料：材料：银盐感光材料、非银盐感光材料、银盐感光材料、非银盐感光材料、 磁记录材料磁记录材料第三节第三节 信息记录材料的分类信息记录材料的分类一一. 按记录信息的特点分类按记录信息的特点分类1. 非重复性记录技术非重复性记录技术(Non-rewritable Marking Technology) 只能进行一次信息写入的记录技术，只能进行一次信息写入的记录技术，所记录的信息在常规条件下能稳定存在，所记录的信息在常规条件下能稳定存在，不随时间和空间的变化而变化。银盐记不随时间和空间的变化而变

5、化。银盐记录技术、光录技术、光(X射线射线，电子束，电子束，离，离子束子束)微刻技术、硬拷贝技术等等都属微刻技术、硬拷贝技术等等都属于这个范畴。于这个范畴。2. 可重复性记录技术可重复性记录技术(Re-writable Marking Technology) 信息可以多次重复写入和擦除的记录技信息可以多次重复写入和擦除的记录技术，所记录的信息在所记录的信息在常规术，所记录的信息在所记录的信息在常规条件下能稳定存在，不随时间和空间的变条件下能稳定存在，不随时间和空间的变化而变化，但在适当外部物理刺激下可以化而变化，但在适当外部物理刺激下可以被擦除，记录媒介回到其初始状态。磁记被擦除，记录媒介回到

6、其初始状态。磁记录技术、光致变色技术、可逆热敏记录技录技术、光致变色技术、可逆热敏记录技术等等都属于这个范畴。术等等都属于这个范畴。3. 显示技术显示技术(Display Technology) 靠特定不间断物理刺激维持的靠特定不间断物理刺激维持的“记录记录”技术，所技术，所“记录记录”的信息随物理刺激强弱的信息随物理刺激强弱的变化而变化，不存在上述两种系统的时的变化而变化，不存在上述两种系统的时空稳定性。激光显示、荧光屏空稳定性。激光显示、荧光屏/液晶液晶/霓虹霓虹灯显示等等都属于这个范畴。灯显示等等都属于这个范畴。二二. 按材料内部转换模式分类按材料内部转换模式分类1. 光敏记录系统光敏记

7、录系统(Photosensitive Systems )1-1. 光化学记录系统光化学记录系统(Photochemical Systems) (1)银盐照相银盐照相(Silver Halide Photography) (2)非银盐照相非银盐照相(Non-silver Halide Photography)1-2. 光物理记录系统光物理记录系统(Photophysical Systems) (1)静电照相静电照相 (ElectoePhotography/Xerography) (2)光致热敏记录光致热敏记录(Photo-induced Thermal Recording)2. 热敏记录系统热敏

8、记录系统(Thermal Sensitive Systems)2-1. 不可逆热敏系统不可逆热敏系统(Non-reversible Thermal Systems) (1)热物质转移热物质转移(Thermal Transfer Systems) a. 热蜡转移热蜡转移(Thermal Wax Transfer) b. 染料热升华染料热升华(Day Sublimation Process) (2)热刻蚀系统热刻蚀系统(Thermal Ablaze System) (3)热致化学反应热致化学反应(Thermal Chemical Process)2-2. 可逆热敏系统可逆热敏系统(Reversib

9、le Thermal Systems)3. 静电记录系统静电记录系统(Electrostatic Recording Systems )3-1. 放电破坏放电破坏(Electrostatic Destructive Process)3-2. 电荷沉积电荷沉积(Charge Deposition Process)3-3. 电解成像电解成像(Electrolysis Imaging)4. 喷墨记录系统喷墨记录系统(Ink Jet System)5.磁记录系统磁记录系统(Magnetic Recording Systems )6. 压敏记录系统压敏记录系统(Pressure Sensitive Sy

10、stems)7. 其它高密记录其它高密记录/存储系统存储系统7-1. 光化学烧空光化学烧空(PHB. Photochemical Hole Burning)7-2. 光致变色光致变色(Photochromism)7-3. 光磁盘光磁盘(Photo-magnetic Disk)7-4. 光盘光盘(Laser Disk)第四节第四节 信息记录材料的应用领域信息记录材料的应用领域印刷、电影、电视、照相、涂料、医疗、印刷、电影、电视、照相、涂料、医疗、工业工业.第二章第二章 信息记录材料信息记录材料的科学基础的科学基础第一节第一节 光化学过程的基本原理光化学过程的基本原理一一. 光化学反应的基本原理光

11、化学反应的基本原理光化学：研究电子激发态的原子、分子的光化学：研究电子激发态的原子、分子的 结构及其物理化学性质的科学。结构及其物理化学性质的科学。光化学反应：物质由于光的作用引起的化光化学反应：物质由于光的作用引起的化 学反应。学反应。Grotthus-Draper定律：只有被分子吸收的定律：只有被分子吸收的 光才可以引起光化光才可以引起光化 学变化。学变化。Stark-Einstein定律：一个分子在吸收一个定律：一个分子在吸收一个 光子后即生成电子激光子后即生成电子激 发态。发态。特点：电子分布发生变化，即激发态分子特点：电子分布发生变化，即激发态分子 过程：过程：1. 激发过程：分子吸

12、收光能，电子从基激发过程：分子吸收光能，电子从基 态向高能级跃迁，成为激态向高能级跃迁，成为激 发态。发态。2. 化学反应：激发态分子向其它分子转化学反应：激发态分子向其它分子转 移能量或产生各种活性中移能量或产生各种活性中 间体而发生化学反应。间体而发生化学反应。光化学一次过程光化学一次过程光化学二次过程光化学二次过程基态分子基态分子 激发态分子激发态分子吸光吸光放出能量放出能量激发态分子激发态分子 生成物生成物 活性物活性物 生成物生成物激发态分子激发态分子基态分子基态分子 反应或失活反应或失活能量转移能量转移失活失活失活失活二二. 光的特性光的特性1. 光能光能光：光是一种物质，由物体内

13、部向外辐射光：光是一种物质，由物体内部向外辐射 的能量，以电磁波的形式进行传播。的能量，以电磁波的形式进行传播。特点：特点：波粒二象性波粒二象性能量：能量：E=h=hC/2. 光吸收定律光吸收定律 Lambert-Beer 定律定律 log(I0/I)=cl or I=I0 10-cl 只与吸光物质及光的波长有关只与吸光物质及光的波长有关三三 . 电子的跃迁和激发态电子的跃迁和激发态1. 分子轨道分子轨道 分子轨道：构成分子的原子价壳层的原子分子轨道：构成分子的原子价壳层的原子 轨道线性组合形成的。轨道线性组合形成的。EAB2= A- B1= A+ BA A-B B分子轨道类型：分子轨道类型：

14、未成键电子轨道：未成键电子轨道：n成键电子轨道：成键电子轨道：、反键电子轨道：反键电子轨道：*、*En*AB2. 电子的跃迁电子的跃迁 n * n * *3. 激发态激发态ES1T3T2T1S2S0状态能级图状态能级图系间窜越系间窜越激发态的衰减激发态的衰减无辐射跃迁：无辐射跃迁：Sn Sn-1 S1 S0 Tn Tn-1 T1 S0辐射跃迁：辐射跃迁： S1 S0 （荧光）（荧光） T1 S0 （磷光）（磷光）分子间能量转移：分子间能量转移：D*AD A * 即：即： D*(S1)A(S0)D (S0) A *(S1) D*(T1)A(S0)D (S0) A *(T1)第二节第二节 光物理过

15、程的基本原理光物理过程的基本原理 光电子光电子光光 转换系统转换系统 光电光电 光热光热一一. 能带结构能带结构真空能级真空能级单个原子单个原子多原子分子多原子分子E导带导带禁带禁带价带价带二二. 光电子过程光电子过程h电子电子空穴空穴功函数功函数h功函数功函数E三三. 光电过程光电过程h电子电子空穴空穴导带导带价带价带禁带禁带真空能级真空能级hEgE四四. 光热过程光热过程 热致化学反应热致化学反应光光 热热 热致物质转移热致物质转移 热致相变化热致相变化第三节第三节 信息记录质量的评价参数信息记录质量的评价参数l信息记录密度信息记录密度/信息容量信息容量l记录速度记录速度/敏感度敏感度l记

16、录可靠性记录可靠性l杂音杂音/信噪比信噪比l记录信息的稳定性记录信息的稳定性l记录信息的可识别性记录信息的可识别性l记录系统的操作性记录系统的操作性l成本成本/价格性能比价格性能比l对消耗材料的技术要求对消耗材料的技术要求l记录系统对环境是否造成污染记录系统对环境是否造成污染第三章第三章 银盐感光材料及应用银盐感光材料及应用第一节第一节 银盐感光材料的发展及演变银盐感光材料的发展及演变 1727年年 发现发现AgCl具有感光性具有感光性 1800年年 AgNO3制成成像材料，影像不制成成像材料，影像不 固定固定 AgCl取代取代AgNO3 1835年年 NaCl定影定影 1839年年 海波海波

17、(Na2S2O3)定影定影 感光材料的诞生感光材料的诞生 光敏物质光敏物质: AgX X Cl、Br、I1839年年 银板法银板法 Ag板板 I2 AgI h Hg气气 Ag- Hg 定影定影 影像影像1841年年 美色法美色法 纸纸 AgNO3 KI 处理处理 h 显影显影 定影定影 负像负像 过蜡、复制过蜡、复制1851年年 珂罗酊湿板法珂罗酊湿板法硝化纤维硝化纤维 棉胶棉胶 碘棉胶碘棉胶 玻璃板玻璃板 h 显影显影 定影定影 影像影像1871年年 明胶代替棉胶明胶代替棉胶 照相干版照相干版 AgBr代替代替AgCl 感光材料进入新阶段感光材料进入新阶段溶解溶解KI涂布涂布湿湿Fe2SO4

18、1873年年 染料引入染料引入 全色感光材料全色感光材料1887年年 片基代替玻璃片基代替玻璃 胶片胶片 1920 彩色感光材料出现彩色感光材料出现 1. 染印法染印法 黑白感光材料分色成像，黑白感光材料分色成像，C、M、Y三色染料染色，叠加得到彩色影像。三色染料染色，叠加得到彩色影像。 2.多层片：多层片：1935年年Kodak 1936年年Agfa 3.一步成像：一步成像：Polar 4.银漂法：银漂法：Ciba第二节第二节 银盐感光材料的基本结银盐感光材料的基本结构和成像过程构和成像过程一一. 感光材料的基本结构感光材料的基本结构乳剂层乳剂层支持体支持体辅助层辅助层黑白感光材料的结构黑白

19、感光材料的结构感蓝层感蓝层支持体支持体彩色感光材料的结构彩色感光材料的结构感绿层感绿层感红层感红层辅助层辅助层. 乳剂层乳剂层照相过程进行的部位：曝光、显影加工、照相过程进行的部位：曝光、显影加工、 影像影像厚度：厚度：525m AgX晶体晶体照相明胶照相明胶补加剂补加剂1. AgX晶体晶体AgNO3 KX AgX K+ NO3-明胶溶液明胶溶液AgX：均匀分散于明胶溶液中：均匀分散于明胶溶液中照相性能：大小、形状、分散度照相性能：大小、形状、分散度大小：大小：0.52m印刷胶片：印刷胶片：1mAgNO3 KX AgX K+ NO3-明胶溶液明胶溶液2. 照相明胶照相明胶各种氨基酸组成的高分子

20、蛋白质各种氨基酸组成的高分子蛋白质H2NCHCROHOH2NCHCROHOH2NCHCROHO+H2NCHCRNHOCHCROHOH2NgelCOOH照相明胶的结构照相明胶的结构 照相明胶的物化性质及作用照相明胶的物化性质及作用 明胶的等电点明胶的等电点H2NgelCOO- H3N+gelCOO- H3N+gelCOOHpH高高pH低低 明胶的凝聚作用明胶的凝聚作用 明胶溶液中加入某些无机盐或有机物，明明胶溶液中加入某些无机盐或有机物，明胶会凝聚沉降胶会凝聚沉降 明胶的吸水膨胀明胶的吸水膨胀 明胶的凝固和熔化明胶的凝固和熔化明胶的保护作用明胶的保护作用明胶的坚膜作用明胶的坚膜作用 明胶中微量活

21、性杂质的作用明胶中微量活性杂质的作用 无机硫化物无机硫化物 Na2S2O3：Ag2S、增感、增感 Na2SO3：Ag、增感，灰雾增大、增感，灰雾增大 有机硫化物有机硫化物 胱氨酸、半胱氨酸：减感胱氨酸、半胱氨酸：减感 醛类醛类 生成生成Ag 核酸及降解产物核酸及降解产物 抑制抑制AgX颗粒的生长颗粒的生长3. 补加剂补加剂 完善感光材料的照相性能与物理机械性能完善感光材料的照相性能与物理机械性能 化学增感剂、光谱增感剂、坚膜剂、稳定化学增感剂、光谱增感剂、坚膜剂、稳定剂、防灰雾剂剂、防灰雾剂 照相乳剂制备照相乳剂制备配液配液乳化乳化物理成熟物理成熟水洗水洗化学成熟化学成熟光谱增感光谱增感1.

22、配液配液AgNO3水溶液水溶液卤化物水溶液卤化物水溶液照相明胶水溶液照相明胶水溶液2. 乳化乳化 将将AgNO3水溶液、卤化物水溶液、照水溶液、卤化物水溶液、照相明胶水溶液混合，生成相明胶水溶液混合，生成AgX明胶水溶液明胶水溶液的过程。的过程。AgNO3 KX AgX K+ NO3-明胶溶液明胶溶液目的：确定乳剂的基本照相性能目的：确定乳剂的基本照相性能 AgX颗粒大小、分布颗粒大小、分布过程：过程：AgX晶核的形成和晶体的初步成长晶核的形成和晶体的初步成长3. 物理成熟物理成熟AgX晶体成长的过程晶体成长的过程小颗粒的溶解，大颗粒的长大小颗粒的溶解，大颗粒的长大颗粒的聚集、再结晶颗粒的聚集

23、、再结晶 决定感光乳剂最终的照相性能决定感光乳剂最终的照相性能4. 水洗水洗终止物理成熟终止物理成熟除去杂质离子除去杂质离子5. 化学成熟化学成熟目的：照相性能达到使用要求目的：照相性能达到使用要求方法：化学增感，在方法：化学增感，在AgX晶体表面发生化晶体表面发生化 学反应生成感光中心学反应生成感光中心感光中心：感光中心：Ag2S、Ag、Au质点质点硫增感：硫增感：Na2S2O3 感光中心：感光中心： Ag2S还原增感：还原增感： Na2SO3 感光中心：感光中心： Ag金增感：金增感：AuCl3NH4CNS 感光中心：感光中心： Au6. 光谱增感光谱增感增加感光乳剂的光谱敏感范围增加感光

24、乳剂的光谱敏感范围方法：光谱增感剂（菁染料）方法：光谱增感剂（菁染料）吸附于吸附于AgX晶体表面晶体表面种类：感绿增感染料、感红增感染料、种类：感绿增感染料、感红增感染料、 红外增感染料红外增感染料增感机理增感机理电子传递机理电子传递机理AgXDyeS0S1S0S1heAg+ e Ag 能量传递机理能量传递机理AgXDyeS0S1S0S1heAg+ e Ag S0S1e活性部位活性部位7. 成色剂（彩色感光材料）成色剂（彩色感光材料）染料中间体染料中间体结构：结构：X：显色基团：显色基团 Y：加重基团：加重基团种类：黄成色剂、品红成色剂、青成色剂种类：黄成色剂、品红成色剂、青成色剂CH2XY成

25、色剂显影剂氧化产物成色剂显影剂氧化产物 染料染料COCH2CONHRC17H35H2CCCONNNHCOROHCONHC17H35R黄黄青青品品R：油溶性基团：油溶性基团 水溶性基团水溶性基团 支持体支持体种类种类: 片基片基 胶片胶片 高分子薄膜，醋酸片基、涤纶片基高分子薄膜，醋酸片基、涤纶片基 纸基纸基 相纸相纸 玻璃玻璃 照相干版照相干版 辅助层辅助层完善感光材料的物理化学性能完善感光材料的物理化学性能 底层、防卷曲层、防静电层、防光晕底层、防卷曲层、防静电层、防光晕层、保护层；层、保护层；滤色层、隔层（彩色感光材料）滤色层、隔层（彩色感光材料）1. 底层底层粘接乳剂层和支持体粘接乳剂层

26、和支持体片基片基 明胶、高分子树脂明胶、高分子树脂纸基纸基 黑白：钡底，黑白：钡底，BaSO4+明胶明胶彩色：涂塑，彩色：涂塑，TiO2+聚乙烯聚乙烯玻璃玻璃 蛋白、明胶蛋白、明胶2. 防卷曲层防卷曲层 保持感光材料的平整度保持感光材料的平整度3. 防静电层防静电层 防止静电荷的积累防止静电荷的积累 材料：电解质材料：电解质4. 防光晕层防光晕层 防止光晕的产生防止光晕的产生组成：吸光物质、明胶组成：吸光物质、明胶吸光物质：胶态银、碳黑、防光晕染料吸光物质：胶态银、碳黑、防光晕染料染料颜色选择：乳剂对什么光敏感，染染料颜色选择：乳剂对什么光敏感，染 料对该色光吸收。料对该色光吸收。5. 保护层

27、保护层 保护乳剂层保护乳剂层 组成：明胶组成：明胶 彩色：紫外吸收剂彩色：紫外吸收剂彩色感光材料彩色感光材料 6. 滤色层滤色层 吸收蓝光吸收蓝光 7. 隔层隔层 防止显影剂氧化产物窜层防止显影剂氧化产物窜层二二. 成像过程成像过程1. 黑白感光材料黑白感光材料曝光曝光显影显影AgX (h) 显影剂显影剂Ag (影像影像) 显影剂氧化产物显影剂氧化产物定影定影除去未曝光的除去未曝光的AgXAgX Ag+ X eAg+ e Agh曝光曝光显影显影2. 彩色感光材料彩色感光材料AgX (h) 彩色显影剂彩色显影剂Ag (影像影像) 彩色显影剂氧化产物彩色显影剂氧化产物彩色显影剂氧化产物彩色显影剂氧

28、化产物 成色剂成色剂 染料染料(影像影像)AgX Ag+ X eAg+ e Agh定影定影除去未曝光的除去未曝光的AgX漂白漂白除去生成的除去生成的Ag影像影像得到染料影像得到染料影像WBCGYRMBkAg+YAg+YAg+YAg+YAg+MAg+MAg+MAg+MAg+CAg+CAg+CAg+C曝光曝光显影显影感蓝层感蓝层感绿层感绿层感红层感红层原稿原稿YYYYMMMMCCCCYYYYMMMMCCCC漂白漂白定影定影BkYRMBCGW影像影像彩色影像色调失真的校正彩色影像色调失真的校正400500700600D400500700600D实际吸收实际吸收理想吸收理想吸收造成有害吸收造成有害吸收

29、马斯克成色剂技术（带色成色剂）马斯克成色剂技术（带色成色剂）DlgHMDye总吸收蓝光产生的黄密度总吸收蓝光产生的黄密度MDye吸收蓝光产生的黄密度吸收蓝光产生的黄密度M成色剂吸成色剂吸收蓝光产生的黄密度收蓝光产生的黄密度结果：使有害吸收成为恒定值结果：使有害吸收成为恒定值DIR成色剂（显影抑制成色剂）成色剂（显影抑制成色剂）DlgHMDyeYDyeMDye吸收蓝光产生的黄密度吸收蓝光产生的黄密度总的黄密度总的黄密度DlgHMDye总的黄密度总的黄密度MDye吸收蓝光产生的黄密度吸收蓝光产生的黄密度YDye结果：消除有害吸收结果：消除有害吸收印片校正印片校正减色法原理：照片偏什么颜色，则光路中

30、减色法原理：照片偏什么颜色，则光路中 加该色滤色片，或减去该色加该色滤色片，或减去该色 光补色滤色片。光补色滤色片。滤色片：滤色片：Y、M、C第三节第三节 潜影形成理论潜影形成理论一一. AgX晶体的结构和性质晶体的结构和性质1. AgX晶体的结构晶体的结构 点阵结构：质子按照一定规律排列点阵结构：质子按照一定规律排列AgCl、AgBr、AgI组成立方体的混合组成立方体的混合晶体晶体2. AgX晶体的不完整性晶体的不完整性 物理上的不完整性物理上的不完整性 化学上的不纯洁性化学上的不纯洁性 物理上的不完整性物理上的不完整性 点阵结构的缺陷点阵结构的缺陷 点阵结构的位错点阵结构的位错 点阵结构的

31、缺陷点阵结构的缺陷 AgX晶体中的离子在点阵位置发生迁晶体中的离子在点阵位置发生迁移，出现在不该存在的位置。移，出现在不该存在的位置。佛伦克尔缺陷佛伦克尔缺陷肖特基缺陷肖特基缺陷Ag+i空点阵空点阵点阵结构的位错点阵结构的位错 AgX晶体中的某些离子偏离点阵位晶体中的某些离子偏离点阵位置，造成晶体外形畸变。置，造成晶体外形畸变。棱位错棱位错螺旋位错：晶面滑移螺旋位错：晶面滑移结果：结果：AgX晶体点阵结构中电荷不平衡晶体点阵结构中电荷不平衡化学上的不纯洁性化学上的不纯洁性 点阵结构中掺入杂质点阵结构中掺入杂质结果：结果：AgX晶体点阵结构中电荷不平衡晶体点阵结构中电荷不平衡 AgX晶体点阵结构

32、中电荷不平衡，晶体点阵结构中电荷不平衡，形成晶体内部的薄弱环节，即形成晶体内部的薄弱环节，即感光中心感光中心二二. 潜影理论潜影理论1. 潜影的本质潜影的本质感光材料曝光后形成肉眼看不到的潜伏影像感光材料曝光后形成肉眼看不到的潜伏影像组成：数个组成：数个Ag组成的微斑组成的微斑位置：感光中心位置：感光中心2. 潜影的形成潜影的形成h AgX Ag+ X e Ag+ e Ag Agn(显影中心显影中心) 潜影潜影 正空穴迁移至正空穴迁移至AgX晶体表面，被明胶晶体表面，被明胶 吸收吸收感光中心感光中心ee潜影的形成潜影的形成h3. 潜影理论潜影理论Gurney-Mott理论理论 光分解反应：光分

33、解反应：AgX颗粒的几个点颗粒的几个点 显影：显影： AgX颗粒的几个点开始颗粒的几个点开始. 两个实体两个实体感光中心：感光中心：Ag2S、Ag、Au 空隙银离子：空隙银离子： Ag+iB. 两个阶段两个阶段 电子阶段：电子阶段：AgX Ag+ X e 离子阶段：离子阶段：AgX表面的表面的Ag2S为电子深阱为电子深阱 Ag2S + e Ag2S - h价带价带导带导带AgXAg2SeC. 在陷阱中在陷阱中e与与Ag+i结合还原出结合还原出Ag Ag2S - + Ag+i Ag2SAg Ag2SAgn(显影中心显影中心)缺陷：缺陷： Ag2S分布分布 Ag2S的化学反应的化学反应 正空穴的去

34、向正空穴的去向Mitchell理论理论A. AgX Ag+ X e B. 存在存在Ag+i C. 电子陷阱：位错和缺陷电子陷阱：位错和缺陷 Ag+i + e Ag 不稳定，回归不稳定，回归 两个阶段：低效阶段两个阶段：低效阶段 Ag Ag34 （稳定）（稳定） 高效阶段高效阶段 Ag34 Agn（显影中心）（显影中心）hD. Ag2S为浅阱，捕获电子后回溢出为浅阱，捕获电子后回溢出 Ag2S Ag2S- Ag2S Ag2S AgS- + Ag+i E. 正空穴的迁移及被正空穴的迁移及被Ag2S捕获捕获 Ag2S + X AgS- + Ag+i + X+ e- e热热第四节第四节 感光材料的照相

35、性能感光材料的照相性能一一. 照相性能照相性能 感光材料本身所固有的，直接决定和影感光材料本身所固有的，直接决定和影响影像质量的因素。响影像质量的因素。1. 最大密度（最大密度（DMax）感光材料感光材料 曝光曝光 显影加工显影加工 影像影像表示方法：透光率、阻光率、光学密度表示方法：透光率、阻光率、光学密度透光率透光率(T) T = 透射光通量透射光通量(F)/入射光通量入射光通量(F0)阻光率阻光率(O) O = 1/T = F0 /F光学密度光学密度(D) D = lgO = lg1/TF0F特性曲线特性曲线lgHDABCEF趾部趾部(AB):曝光不足曝光不足直线直线(BC):曝光正确曝

36、光正确肩部肩部(CE):曝光过度曝光过度反转部反转部(EF):特殊现象特殊现象E点：点： DMaxA点：点： D02. 反差系数（反差系数（） 反差：被摄体或影像中最亮部分与最暗部反差：被摄体或影像中最亮部分与最暗部 分的差别程度分的差别程度 反差系数反差系数() = 影像反差影像反差/被摄体反差被摄体反差 = (D2D1)/(lgH2 lgH1)lgHDD1D2lgH1lgH2反差：反差：被摄体、影被摄体、影 像的性质像的性质反差系数：反差系数：材料的材料的 性质性质3. 宽容度（宽容度（L） 正确记录被摄体反差范围的能力正确记录被摄体反差范围的能力 L = lgH2 lgH1印刷片：印刷片

37、：直线部分的密度大于直线部分的密度大于3.0，则终，则终 点选为点选为D=3.0点点4. 感光度（感光度（S） 感光材料对光的敏感程度感光材料对光的敏感程度 S = K/H 负片：负片：S = 0.8/HD0+0.1 S = 1 + 10lg0.8/ HD0+0.1印刷片：印刷片：S = 1/ HD0+1.05. 灰雾度（灰雾度（D0） 感光材料未经曝光，直接显影加工所感光材料未经曝光，直接显影加工所得到的影像密度。得到的影像密度。6. 感色性感色性 感光材料对不同波长光的敏感特性感光材料对不同波长光的敏感特性色盲片：色盲片：400500nm正色片：正色片： 400600nm全色片：全色片：

38、400700nm常见激光光源：常见激光光源：Ar： 488nmF-YAG： 532nmHe-Ne： 632nmLED： 780nmLD： 830nmYAG： 1064nm紫激光：紫激光： 390410nm二二. AgX颗粒与照相性能的关系颗粒与照相性能的关系1. 颗粒越大感光度越高颗粒越大感光度越高Ag4Ag2显影中心显影中心回归回归2. 颗粒越均匀反差系数越高颗粒越均匀反差系数越高均匀均匀不均匀不均匀3Ag0Ag2Ag1AglgHD三三. 感光测定感光测定定量测量感光材料的照相性能定量测量感光材料的照相性能步骤：步骤：A.在感光仪中对感光材料曝光在感光仪中对感光材料曝光B.对感光材料进行冲洗

39、加工对感光材料进行冲洗加工C.用密度计测量影像的各级密度用密度计测量影像的各级密度D.绘制特性曲线绘制特性曲线E.计算感光材料的照相性能计算感光材料的照相性能 基本概念基本概念1. 光度学基础光度学基础 光源光源 能够自行发光的物体能够自行发光的物体 点光源：光源尺寸与辐射距离比，可忽略点光源：光源尺寸与辐射距离比，可忽略 不计，且向周围均匀辐射。不计，且向周围均匀辐射。 表示方法：光谱成份表示方法：光谱成份 色温色温 黑体：在任何温度下将所辐射的光全部吸收黑体：在任何温度下将所辐射的光全部吸收色温：光源发出的连续光谱，其能量分布与色温：光源发出的连续光谱，其能量分布与 绝对黑体在可见光区域具

40、有相同形状绝对黑体在可见光区域具有相同形状 的能量分布，则黑体的温度即为光源的能量分布，则黑体的温度即为光源 的色温。的色温。 光通量（光通量（F） 可见光在单位时间内发出的光能可见光在单位时间内发出的光能 由能量光谱函数由能量光谱函数P()和视见函数和视见函数()决定决定 单位：流明单位：流明lm 光通量：可见光的光能光通量：可见光的光能 辐射通量：光源发出的总能量辐射通量：光源发出的总能量 发光强度（发光强度（I） 点光源在某一方向单位立体角内发出的光通量点光源在某一方向单位立体角内发出的光通量 I = dF/d 单位：坎德拉单位：坎德拉cd 立体角：任意形状的封闭锥面所包含的空间立体角：

41、任意形状的封闭锥面所包含的空间 单位立体角：以锥顶为球心，单位立体角：以锥顶为球心，r为半径的球，为半径的球， 若圆锥在球面上截取的面积为若圆锥在球面上截取的面积为r2， 则圆锥体的顶角为单位立体角。则圆锥体的顶角为单位立体角。 S球球 = 4r2 = 4点光源：点光源：F = 4I 照度（照度（E） 物体表面被照明的程度物体表面被照明的程度 E = dF/dS 单位：勒克司单位：勒克司Lux 照度第一定律：照度第一定律： E = F/S = 4I/ 4r2 = I/ r2照度第二定律：照度第二定律： E = dF/dSd= dS / r2 = dSnCOS dF = Id= I dSnCOS

42、E = dF/ dSn = (I/ r2) COSNSnS 亮度亮度 光源表面发出的光通量光源表面发出的光通量 单位：单位：cd/cm2 亮度：光源亮度：光源 照度：被照物体照度：被照物体2. 曝光量与互易率曝光量与互易率 曝光量曝光量 H = Et = It/ r2 单位：单位：Luxs 互易率互易率lgElgEt等密度曲线等密度曲线互易率等密度曲线互易率等密度曲线 曝光与感光仪曝光与感光仪 感光仪：给予感光材料一系列有规律变感光仪：给予感光材料一系列有规律变 化曝光量的精密仪器化曝光量的精密仪器 结构：结构：光源光源快门快门 色温镜色温镜 滤色镜滤色镜样片样片标准梯尺标准梯尺1. 光源光源

43、 稳定、均匀、连续光谱稳定、均匀、连续光谱2. 快门快门 精确控制曝光时间精确控制曝光时间3. 色温镜色温镜 转换光源色温，满足材料需要转换光源色温，满足材料需要 日光型：日光型：5500K 灯光型：灯光型：3200K4. 滤色镜滤色镜 改变光源强度及光谱成份改变光源强度及光谱成份 三原色：选择性吸收三原色：选择性吸收 中性灰：非选择性吸收中性灰：非选择性吸收 D = 0.3，光强减弱一半，光强减弱一半5. 标准梯尺标准梯尺 给予感光材料一系列有规律变化的照度给予感光材料一系列有规律变化的照度连续连续密度密度梯级梯级常用：梯级常用：梯级21级：级：0.15、 0.30、0.45、3.1530级

44、：级：0.10、 0.20、0.30、3.00反映曝光量的范围反映曝光量的范围21级标准梯尺级标准梯尺相邻两极透光率的变化相邻两极透光率的变化 D = lg(1/T) DnDn-1 = lg(1/Tn) lg(1/Tn-1) = lg(Tn-1/ Tn) = 0.15 Tn-1/ Tn = 1.413 Tn-1/ Tn+1 = 1.995样片上照度变化样片上照度变化 T = F/F0 Tn-1/ Tn = Fn-1/ Fn E = F/S En-1/ En = Fn-1/ Fn = Tn-1/ Tn = 1.413 En-1/ En+1 = 1.995 曝光量的变化曝光量的变化 Hn-1/ H

45、n = En-1/ En = 1.413 Hn-1/ Hn+1 = En-1/ En+1 = 1.995 H = Et 考虑光路中所有对光吸收的因素，最考虑光路中所有对光吸收的因素，最终得到达到待测样片的照度及曝光量。终得到达到待测样片的照度及曝光量。第四节第四节 感光材料的冲洗加工感光材料的冲洗加工冲洗加工过程冲洗加工过程:显影：将曝光的显影：将曝光的AgX还原成还原成Ag影像影像停显：终止显影停显：终止显影漂白漂白(彩色彩色)：出去：出去Ag影像影像定影：除去未曝光的定影：除去未曝光的AgX水洗：除去定影液水洗：除去定影液干燥：干燥：一一. 显影显影. 显影原理显影原理 1. 显影原理显影

46、原理 制备制备 曝光曝光 显影加工显影加工 感光中心感光中心 显影中心显影中心 影像影像 本质：氧化还原反应本质：氧化还原反应 Ag +(h) + DRed Ag + DOx 2. 显影机理显影机理 双电层结构双电层结构AgNO3 KX(过量过量) AgX K+ NO3-明胶溶液明胶溶液AgXxVx 电极理论电极理论AgXAgX曝光曝光AgX未曝光未曝光AgXDRed 显影中心处，双电层薄弱，显影剂易于显影中心处，双电层薄弱，显影剂易于突破，将电子传递给突破，将电子传递给AgX AgX/Ag Ag/DRedAg+被还原为被还原为Ag，银微斑扩大，自动催化，银微斑扩大，自动催化，加速显影，直至整

47、个加速显影，直至整个AgX颗粒还原为颗粒还原为Ag。 增幅率：增幅率：10910 显影方法显影方法 物理显影：物理显影： Ag+来源于显影液来源于显影液 化学显影：化学显影： Ag+来源于来源于AgX晶体晶体 1. 物理显影物理显影 本质：氧化还原本质：氧化还原 组成：显影剂、可溶性银盐组成：显影剂、可溶性银盐 特点：颗粒细腻、层次丰富；特点：颗粒细腻、层次丰富； 显影液稳定性差、难于控制显影液稳定性差、难于控制2. 化学显影化学显影 本质：氧化还原本质：氧化还原 潜影不断扩大，直至整个潜影不断扩大，直至整个AgX颗颗 粒全部被还原为粒全部被还原为Ag 显影液的组成显影液的组成 组成：显影剂、

48、保护剂、促进剂、抑制剂组成：显影剂、保护剂、促进剂、抑制剂 1. 显影剂显影剂 黑白：黑白： 米吐尔米吐尔 对苯二酚对苯二酚 菲尼酮菲尼酮OHOHCNHCH2CH2NOOHNHCH31/2H2SO4OHNHCH3OHNH2CH3O-NHCH3+OH-H+A. 米吐尔米吐尔O-NHCH3Ag+eO-NHCH3+Ag+eONCH3特点：强显影能力、诱导期短、反差低、特点：强显影能力、诱导期短、反差低、 D0小、小、Br-抑制作用小、抑制作用小、T影响小影响小 保存性好保存性好半醌半醌醌醌B. 对苯二酚对苯二酚OHOHOH-Ag+eO-O-OO-Ag+eOO特点：强显影能力、诱导期长、反差高、特点：

49、强显影能力、诱导期长、反差高、 D0大、大、Br-抑制作用大、抑制作用大、T影响大影响大 保存性差保存性差半醌半醌醌醌C. 菲尼酮菲尼酮CNHCH2CH2NOHCNCH2CH2NHOOH-HCNCH2CH2N-OCNHCH2CH2NOAg+eCNHCH2CH2NO+Ag+eCNHCHCHNOHCNCH2CH2N-OAg+eHCNCH2CH2NOAg+e特点：显影速度快、诱导期适中、反差取特点：显影速度快、诱导期适中、反差取 决于与对苯二酚的比例、决于与对苯二酚的比例、D0大、大、Br- 抑制作用小、保存性好抑制作用小、保存性好显影体系：显影体系： MQ体系、体系、PQ体系体系显影剂超加和性：显

50、影剂超加和性： 二种显影剂混合使用表现出显影性能比二种显影剂混合使用表现出显影性能比单独使用更为优秀的性能。单独使用更为优秀的性能。A. 速度超加和性：显影诱导期不同速度超加和性：显影诱导期不同B. 密度超加和性：显影剂再生密度超加和性：显影剂再生彩色彩色NH2R2R4R1R3N显影过程：显影过程： A. 氧化还原氧化还原NH2R2R4R1R3NAg+-eN+H2R2R4R1R3NAg+-eNHR2R4R1R3N+B. 偶合反应偶合反应NHR2R4R1R3N+CH2XYOH-NHR2R4R1R3NCHXYNHR2R4R1R3NCHXYNHR2R4R1R3N+NR2R4R1R3NCXYNH2R2

51、R4R1R3NDye2. 保护剂（保护剂（Na2SO3） 防止显影剂被迅速氧化，提高稳定性。防止显影剂被迅速氧化，提高稳定性。A. 防止显影剂迅速氧化防止显影剂迅速氧化O-O-OO-OOO2O2O-O-OOOO-O2OO- SO32-O-O-SO3-OO SO32-O-O-SO3-SO3-B. 防止画面污染防止画面污染OOH2OOOOHOH腐植酸腐植酸C. 微粒显影微粒显影3. 促进剂（促进剂（Na2CO3） 加速显影加速显影CO32-H2OHCO3-OH -HCO3-H2OCO32-OH -4. 抑制剂抑制剂（KBr） 抑制灰雾形成抑制灰雾形成二二. 定影定影1. 原理原理 除去未曝光的除去

52、未曝光的AgX 条件：与条件：与AgX中的中的Ag+形成稳定的化合形成稳定的化合 物，溶于水。物，溶于水。 对于形成的对于形成的Ag不溶解。不溶解。2. 定影液的组成定影液的组成 定影剂、保护剂、坚膜剂、酸定影剂、保护剂、坚膜剂、酸 定影剂（定影剂（Na2S2O3）Na2S2O3 AgXNaX NaAg(S2O3)NaAg(S2O3) Na2S2O3Na3Ag(S2O3)2坚膜剂坚膜剂 加强乳剂机械强度，提高熔点。加强乳剂机械强度，提高熔点。 化合物：明矾、铬矾化合物：明矾、铬矾酸（酸（HAc） 中和显影液中的碱；中和显影液中的碱； 保持介质的保持介质的pH值，利于坚膜。值，利于坚膜。保护剂（

53、保护剂（Na2SO3） 防止定影剂分解防止定影剂分解S2O32- H -HSO3-SSO32-H2OHSO3-OH -三三. 反转冲洗加工反转冲洗加工正正正型正型1. 黑白感光材料黑白感光材料 曝光曝光 显影显影 漂白漂白 二次曝光二次曝光 二次显影二次显影 定影定影WBCGYRMBkAgAgAgAgAgAgAgAgAgAgAgAg曝光曝光黑白黑白显影显影感蓝层感蓝层感绿层感绿层感红层感红层原稿原稿2. 彩色感光材料彩色感光材料AgAgAgAgAgAgAgAgAgAgAgAgAgAgAgAg+YAg+YAg+YAgAg+YAgAg+MAgAgAgAg+MAg+MAg+MAgAg+CAg+CAg

54、+CAgAgAgAg+C二次二次曝光曝光彩色彩色显影显影YYYYMMMMCCCCYYYYMMMMCCCC漂白漂白定影定影WBCGYRMBk影像影像第四章第四章 非银盐光化学记录非银盐光化学记录 材料与应用材料材料与应用材料第一节第一节 非银盐感光材料的发展非银盐感光材料的发展 1826年年 沥青具有光固化特性，成像；沥青具有光固化特性，成像；1832年年 重铬酸盐具有光敏特性；重铬酸盐具有光敏特性；1839年年 用于照相；用于照相；1850年年 与明胶制成凹版；与明胶制成凹版； 其后，铁盐、铜盐等无机成像体系用于其后，铁盐、铜盐等无机成像体系用于工程图纸；工程图纸； 有机及高分子材料材料的发展

55、，出现有有机及高分子材料材料的发展，出现有机及高分子感光材料。机及高分子感光材料。18501860 重氮化合物具有光敏性；重氮化合物具有光敏性；1884年年 重氮影像；重氮影像；1890年年 重氮感光材料专利；重氮感光材料专利； 不久，重氮相纸商品化。不久，重氮相纸商品化。1921年年 自由基成像体系；自由基成像体系；1958年年 自由基成像感光材料；自由基成像感光材料；1942年年 印刷线路板发明，重铬酸盐作为印刷线路板发明，重铬酸盐作为 光致抗蚀剂；光致抗蚀剂； 二战后，电子工业发展，推动感光高二战后，电子工业发展，推动感光高分子的发展。分子的发展。1959年年 聚乙烯醇肉桂酸酯，用于印刷

56、线聚乙烯醇肉桂酸酯，用于印刷线 路板及凸版；路板及凸版；1938年年 静电照相；静电照相；1960 微泡成像。微泡成像。第二节第二节 非银盐感光材料的分类非银盐感光材料的分类一一. 根据图象性质根据图象性质 1. 影像型非银盐感光材料影像型非银盐感光材料 通过密度的深浅反映影像层次通过密度的深浅反映影像层次 2. 浮雕型非银盐感光材料浮雕型非银盐感光材料 通过物体凹凸不平反映影像层次通过物体凹凸不平反映影像层次 阳图：影像密度阳图：影像密度(高度高度)与被记录体一致与被记录体一致 阴图：影像密度阴图：影像密度(高度高度)与被记录体相反与被记录体相反二二. 根据成像机理根据成像机理 1. 光化学

57、型光化学型 感光物质见光发生化学变化感光物质见光发生化学变化 无机盐成像体系无机盐成像体系 利用无机盐见光发生化学变化形成利用无机盐见光发生化学变化形成影像的材料。影像的材料。 铁盐、铜盐、重铬酸盐铁盐、铜盐、重铬酸盐 光分解成像体系光分解成像体系 利用重氮化合物见光分解形成影像的材料利用重氮化合物见光分解形成影像的材料 氯化重氮盐、苯重氮磺酸盐、叠氮化合氯化重氮盐、苯重氮磺酸盐、叠氮化合物物 光致变色成像体系光致变色成像体系 利用某些无机或有机化合物受光辐射而发利用某些无机或有机化合物受光辐射而发生颜色变化成像的材料。生颜色变化成像的材料。 无机物：碱土化合物无机物：碱土化合物 有机物：丙稀

58、酰胺基偶氮苯及乙烯基单体有机物：丙稀酰胺基偶氮苯及乙烯基单体 有机成色及漂白成像体系有机成色及漂白成像体系 利用见光生成有色化合物或原有色化合物利用见光生成有色化合物或原有色化合物颜色消失成像的材料。颜色消失成像的材料。 有机卤化物与芳香族胺成色反应有机卤化物与芳香族胺成色反应 亚甲基蓝被还原剂还原成无色化合物亚甲基蓝被还原剂还原成无色化合物 单菁被氧化剂氧化成无色化合物单菁被氧化剂氧化成无色化合物 光交联成像体系光交联成像体系 利用带有感光基团的高分子化合物相互光利用带有感光基团的高分子化合物相互光致交联成浮雕影像的材料。致交联成浮雕影像的材料。 聚乙烯醇肉桂酸酯聚乙烯醇肉桂酸酯光降解成像体

59、系光降解成像体系 利用高分子经光照后主链断裂，使其溶利用高分子经光照后主链断裂，使其溶解性变化进行成像的材料。解性变化进行成像的材料。 聚甲基乙烯基酮、聚砜聚甲基乙烯基酮、聚砜 光聚合成像体系光聚合成像体系 利用单体吸收光后形成自由基引发聚合利用单体吸收光后形成自由基引发聚合形成影像的材料。形成影像的材料。 丙稀酸类丙稀酸类2. 光物理型感光材料光物理型感光材料 感光材料见光发生物理变化感光材料见光发生物理变化 电子成像体系：利用物质见光由绝缘体电子成像体系：利用物质见光由绝缘体 变为导体进行成像。变为导体进行成像。三三. 根据感光物质的种类根据感光物质的种类1. 非银盐无机感光材料非银盐无机

60、感光材料 感光物质：无机物感光物质：无机物 无机物产生光化学变化无机物产生光化学变化 感光无机物与高分子化合物发生光化学反应感光无机物与高分子化合物发生光化学反应 无机物产生光物理变化无机物产生光物理变化2. 非银盐有机感光材料非银盐有机感光材料 感光物质：有机物感光物质：有机物感光性有机物与高分子发生光化学反应感光性有机物与高分子发生光化学反应有机化合物发生光致变色反应有机化合物发生光致变色反应有机化合物发生光物理变化有机化合物发生光物理变化3. 非银盐高分子感光材料非银盐高分子感光材料 感光物质：高分子化合物感光物质：高分子化合物带有感光基团的高分子化合物带有感光基团的高分子化合物光聚合型