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20世纪末,数字照相迅猛崛起,给银盐照相带来前所未有的强大挑战,也激励了影像科研人员去进一步挖掘卤化银感光系统的固有优越性。
经过多次国际学术会议上的反复交流与讨论,科学家们达成共识:卤化银照相材料的最大优点是具有高感和高品质的成像质量,因此今后提升卤化银竞争力的关键是要集中优化或解决以下问题,如:单位面积捕获更多光量子,拓宽并强化光吸收,调变和更好地匹配光诱导基元过程,即卤化银晶体表面上的电子步骤和离子步骤,提高潜影形成几率,最后实现光敏层的微粒高感,相关产品应满足快速使用和保护环境的要求。新需求刺激新技术、新产品的出现,由于氯化银{100}面扁平微晶乳剂体系多方面符合新时期银盐照相材料的发展趋势,因此成为当代卤化银照相材料研究的热点内容。
AgCl乳剂相比溴碘化银,有以下优越性:光谱吸收范围更短,在可见波长范围内的光吸收较弱,光散射系数较小,利于去除黄滤色层等涂层,涂布弊病少,显影速度快,显影液补充量小,更有利于实现干法显影,对环境更加友好等等。但该体系也有严重缺陷,如:晶格缺陷少,格间银离子浓度低,曝光时光导信号弱,化学增感时易形成较高灰雾且感光度提高困难等。
为推进氯化银{100}面扁平微晶乳剂的实用化进程,必须优化乳剂微晶的制备,并大幅度提高其感光性能。本文针对该乳剂的深化研究,进行了下述工作:
综述了该乳剂的制备原料、制备工艺、化学增感、光谱增感及应用前景等。
从单分散AgC1{100}面扁平微晶乳剂制备入手,研究了以KI作为晶形调变剂,其用量及引入方法对乳剂晶形的影响,考查了明胶中某些氨基酸组分含量对晶体各向异性生长的作用以及乳剂微晶制备过程的其它物理参量,如:乳化温度、成熟时间和银离子过饱和程度(pAg)等的影响。制得了平均粒径不小于1.4μm,形态比大于7.0的AgCl{100}面扁平微晶乳剂,且微晶形态一致,大小均匀,单分散性好,也很稳定,为在该乳剂上开展系统的研究工作创造了基本条件。
AgC1{100}面扁平微晶乳剂存在化学增感的难题,研究发现:使用传统硫增感方法对该乳剂进行增感时,在40 min的成熟时间内,灰雾维持在0.10左右,相应感光度可达到GB4.0;随时间延长,不管增感条件如何变换,乳剂灰雾均由0.10剧增至0.40-0.50;感光度的提升再无余地。这一困难,没有任何现成的解决方法可供借鉴,因此,要摒弃传统增感方式的束缚,结合新兴纳米科技,把对光电子具有较浅陷阱作用的纳米结构化Ag2S团簇,作为化学增感剂应用到AgCl{100}面扁平微晶乳剂中。本文以明胶水溶液为分散介质或用反相微乳液法在AOT反胶束中,利用液相沉淀反应,制得了粒径为5 nm的纳米结构化Ag2S团簇。将其作为新型化学增感剂的应用研究表明:与Na2S2O3增感相比,它可使化学增感时间持续到100min,甚至120 min;更可贵的是:化学成熟时间的延长仅使灰雾缓慢增长(约至0.10),而感光度却成倍地提高,增感效率远优于传统方法。这项工作,为根本解决氯化银{100}面扁平微晶乳剂化学增感总是引起高灰雾这一令人长期困扰的难题,提供了可行的方法。
使用当代研究表面、界面上基元过程的强有力工具——漫反射光谱(DRS)作为探针,跟踪化学增感动力学过程,考查AgX化学增感团簇的演变,解释了两种化学增感方结果悬殊的原因。研究发现:Ag2S团簇在整个化学成熟的100-120 min内,对应于灰雾数值缓慢增长和感光度不断提高,DRS的反射值持续上升,这意味着,Ag2S团簇到达氯化银微晶表面后,还不断地通过重组和(或)聚集,生成较大颗粒,最后形成具有一定尺寸分布的活性化学增感敏化团簇。而传统的硫代硫酸钠增感后,乳剂DRS图谱中的反射值随成熟时间的演变结果则刚好相反。
本文成功制备了甲酸盐掺杂的氯化银立方体微晶乳剂和{100}面扁平微晶乳剂。实验发现:作为正空穴捕获剂,适量的甲酸盐不增加AgC1乳剂灰雾,并使感光度提升2-3倍。在两种晶形乳剂的不同位置掺杂的研究显示:甲酸盐均匀掺杂可比表面掺杂获得更高感光度。甲酸盐掺杂增感可以和其后的硫增感、硫加金增感以及光谱增感协同作用。
选择了一些本实验室新合成的感蓝与感绿增感染料,包括不对称吲哚-咪唑-碳菁等,对氯化银{100}面扁平微晶乳剂进行光谱增感,结果表明:只有少数感蓝染料具有较好增感性能,在多数情况下,对溴化银乳剂有良好光谱增感作用的染料,在氯化银{100}面扁平微晶乳剂上都效果欠佳。因此,寻找、合成适用于该乳剂的专属染料,将成为今后发展该乳剂的一项非常重要而艰巨的任务。
本文在制备和增感等方面加深了氯化银{100}面扁平微晶乳剂的研究进程,但实现该乳剂的实用化仍是任重道远。