照相顯影劑

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在照相機底片的處理過程中,照像顯影劑(或叫作顯影劑)是一種讓隱藏的影像或印記在底片上顯現的化學物質。他是藉由在明膠當中還原已經暴露在光底下的銀的滷化物形成 原子。概括來說,顯影劑作用時間越久,銀的滷化結晶物就越會還原成銀,因此影像的顏色會越暗。

歷史[编辑]

一開始攝影上所使用藥劑的開發經過了很多實驗的研究,其中包括人的尿液。不久後發明出更好的藥劑,其使用與鐵離子有關的鹽類,像是草酸鐵硫酸亞鐵乳鐵

配方[编辑]

對於黑白的相片,顯影劑是典型的metol (單甲基 - 對氨基苯酚硫酸鹽) 、phenidone (1 - 苯基-3 - 吡唑烷酮)或dimezone (4,4-dimethyl-1-phenylpyrazolidin-3-one)和對苯二酚 [1](苯-1,4 - 二醇)。這些是由水性溶液和適合的鹼性藥劑像是碳酸鈉碳酸氫鈉硼砂去和亞硫酸鈉產生合適的pH值來讓由大氣中的氧氣降低藥劑的氧化能力。對苯二酚是可和metol疊加的,意味著它在乳膠中氧化使顯影劑還原成銀原子後使metol電荷還原。亞硫酸鹽不只扮演防止顯影劑在水溶液中氧化的角色,它也有機制能讓metol藉由對苯二酚再生,還有在夠高的濃度下扮演銀鹵化物溶劑的角色。

大部分的顯影劑含有微量的溴化鉀修飾和限制顯影劑的作用來抑制化學灰的產生[2]。對於高對比度的顯影劑有高濃度的對苯二酚和低濃度的metol還有傾向於使用強鹼像是氫氧化鈉使pH值達到大約11到12。

Metol很難溶解於高鹽度的顯影劑溶液中,所以幾乎先使用metol。對於溶解化學物質的順序是非常重要的。有些攝影師再加入metol前先加入亞硫酸鈉以防止氧化,結果大量的亞硫酸在水溶液中使metol的溶解速度變慢。

由於metol具有毒性會造成皮膚敏感,現在廣告紙使用的顯影劑常用phenidonedimezone S (4 - 羥甲基-4 - 甲基-1 - 苯基-3 - 吡唑烷酮)取代之。對苯二酚對於人體和環境也都具有毒性,現在有些用抗壞血酸維生素C來取代。然而這些藥品都只有很低的穩定性。抗壞血酸有補償和增加影像清晰度的優點,但在製造的過程會產生氧化的副產品,也就是說它會阻礙高活性鄰近地區的發展。這也解釋了為甚麼抗壞血酸有低維持性,當它氧化時期會降低溶液的pH值且使之顯影劑無效,而剩下的顯影劑活性降低。最近很多研究員已經研究出一些應用的方法增加其抗壞血酸的穩定性。[來源請求]

其他顯影劑有對氨基苯酚甘氨酸 (N-(4 - 羥基苯基)甘氨酸)、鄰苯三酚鄰苯二酚,當用在低組成成分的亞硫酸鹽的顯影劑時,後面兩個化合物會使明膠變硬和染到附近顯影的顆粒。一般來說,光學密度的染色會在高曝光(高度顯影)的區域增加。這特性因為增加他的負質對比度與密度有關而被依些攝影師發信後,有著高度的尋求,這意味著明亮部分的細節不需要"隔擋"(達到夠高的密度時細節和調性會有很多損害)就能被捕捉。對苯二酚也有此特性,然而其染色只會出現在有微量亞硫酸鹽的水溶液中,大部分的對苯二酚顯影劑富含大量的亞硫酸鹽。[來源請求]

在過去的年代中,拿來當作顯影劑的有氯對苯二酚草酸亞鐵[3]羥基胺乳酸亞鐵Eikonogen英语Eikonogenatchecin英语atchecin安替比林英语antipyrin乙酰苯胺阿米酚

顯影劑也包含水做為軟化劑防止鈣的殘渣生成。(例如EDTA鹽類、三聚磷酸鈉、NTA 鹽類等)

原本的平板印刷的顯影劑基本組成由亞硫酸鹽和甲醛。少量的亞硫酸鹽、多量的對苯二酚和增加簡省強度的"感染性發展"(曝光的結晶的滷化物和未曝光的銀的結晶魯化物相撞,也會造成他們還原),提高了影像線條銳利的影響。這些高能量顯影劑有短的托盤時間,但這段時間是可以被使用的。

現在平板印刷的顯影劑更肼的化合物、四氮唑化合物和其他胺類的物質來增加對比度,不需依賴典型的對苯二胺,只需平板印刷顯影劑的配方。現在的配方極相似於快速存取顯影劑因此他們的托盤壽命長。然而典型的平版印刷顯影劑只使用對苯二胺使得托盤時間很短而且容易改變。

顯影[编辑]

顯影劑在乳膠中選擇性的氧化銀的滷化物結晶體變成,但這些只有隱藏的影像中心會如此透過光來製造。[4]光敏感的階層和銀鹵化結晶物的乳膠組成分是基於明膠中。光當中的兩個光子必須被銀的鹵化結晶物吸收去形成一個穩定的雙原子銀金屬結晶物。顯影劑一般使用來將只會還原銀的鹵化結晶物。較快曝光或低光能階的底片常常擁有比較大的光粒因為這些影像要捕捉較少的光。好的光粒底片,像柯達,需要更多的光去增加機會來讓鹵化結晶物吸收光,在他門穿越截面時至少要吸收兩個光子。因此銀的鹵化結晶物大小會跟底片曝光速度成比例。金屬銀離子影像是顯現暗的(黑的)。一但需要達到更高等級的還原得要在稀酸當中清洗然後在硫代硫酸鈉溶液中把還沒氧化的銀鹵化物溶解並移除,使之顯影過程暫停,這方法叫做fixing英语photographic fixer。大部分廣告用底片顯影劑都用雙重溶液或"推進"(推進底片曝光速度)顯影(補償顯影劑,如Diafine)的程序讓還原劑對苯二酚浸泡和使明膠膨脹,然後底片被引入鹼性溶液當中,活化顯影劑活性(降低還原電位)。曝光的區域會在明膠中耗盡微量的顯影劑,然後在底片變成完全不透明之前停止製造銀的結晶物。這些區域會持續或得最少的光來顯影因為他們沒有耗盡顯影劑。這樣有比較低的對比度,不過時間不會很急且底片來自各種顧客和不同的曝光中將發展得比較令人滿意。

隨著顯影和不同顯影劑的發明從一開始到現在,影響銀在顯影影像中和大量光子之間的關係。這種學問叫作感光測定,是在19世紀末由F Hurter & V C Driffield首創的。[5]

彩色顯影[编辑]

在彩色和發色的黑白攝影中,他們顯影過程相似,除了當還原銀的同時也氧化了對苯彩色顯影劑,他將會是在乳膠中由適合的耦合器反應而來的色助劑產物。這裡使用三種不同的流程,C-41 流程是幾乎所有的彩色底片,在此流程染料耦合器在乳膠中與在顯影溶液中與彩色顯影劑反應來產生可看見的染料。幾乎相同的流程是從底片使用製造彩色印刷。此顯影劑備用再衍生物對苯二胺

在彩色顯影底片中[6],有三種不同的成色劑,由青色、紅色和黃色染劑組成成色劑,但也有紅色染青色的遮罩成色劑或黃色染紅色的遮罩成色劑,遮些分別為標準青色染料、標準紅色染料,但可構成橘色染料。此外第三種橙色劑叫作DIR((Developer Inhibitor Release)成色劑,這個成色劑會是放有能量的抑制物在染料形成的期間,會影響邊緣效果使每層中的特效提高整體影像的品質。

逆沖洗底片顯影[编辑]

Ektachrome型 (E-6 process) [7]投影膠片,這是第一個備製造出來底片在特殊的顯影劑中,其成分含有phenidone和對苯二酚單磺酸鹽。此黑白顯影劑要在華氏100.4°F(攝氏38°C)花6小時的時間藉由還原Dmax或臟加密度來增加底片顯影速度。第一個顯影劑最關鍵的步驟在process E-6,此溶液是黑白底片顯影劑必要的,因為它只會在底片的每一層組成負價銀的影像,沒有染到染料的影像不會形成。然後底片進入第一次沖洗,要在華氏100°F下沖洗2小時。之後底片進行逆沖洗,這個步驟須讓底片加入彩色顯影劑。在逆沖洗步驟,是逆沖洗藥劑被乳膠吸收,質到底片完全浸到彩色顯影劑後,化學反應都不會產生。逆沖洗也可以用800 footcandle-seconds的光來進行,一般是工程師用在對於逆沖洗有化學方面的故障進行排除。

之後底片透過彩色顯影劑CD-3英语Color Developing Agent 3沖洗來顯影,當底片浸入彩色顯影劑,反沖洗藥劑被乳膠吸收,透過反沖洗霧化還沒霧化銀的鹵化物。彩色顯影劑扮演著已被化學物化的銀的鹵化物形成正價銀的影像。然而金屬銀是在第一個顯影劑形成負價銀影像,不是這一步驟的反應。這是一開始負價影像反應步驟留下的剩餘物,也就是正價影像。在彩色顯影過程,金屬銀影像產生,但更重要的是,彩色顯影劑被氧化。氧化的彩色顯影劑和成色劑反應形成染料in situ。此彩色染料是在底片三層中的每一層產生,每一層中包含不同的成色劑,期會和相同被氧化的顯影劑分子產生反應但產生不同的彩色染料。接下來底片進行前表白步驟,它的前驅物為甲醛(用來保護顏色)和EDTA使之開始漂白。之後底片浸入漂白溶液,讓金屬銀變成銹化銀,也就是將其轉變為可溶的銀化合物。在漂白的過程中,三價鐵EDTA還原成二價鐵EDTA (Fe+++ EDTA + Ag° + Br−→ Fe++ EDTA + AgBr),最後再沖洗。 最普通的底片沖洗流程是E6,這個來自長的生產線的顯影劑[EKTACHROME]範圍內的底片。

Ektachrome 相紙也可以得到。

一般黑白的物件可以用反沖洗步驟得到黑白幻燈片。[8]過了'第一次顯影',起出的銀影像會被移除。(例如使用重鉻酸鉀/硫酸漂白,需要後續的"清洗"移除底片的鉻酸鹽染色。未修士的底片之後會霧化和'二次顯影'。然而這流程最耗使用慢底片像是Ilford Pan-F步驟產生高gamma。柯達的逆沖洗藥劑是在漂白劑中加入硫酸氫鈉和硫酸,和用內在不穩定的霧化顯影劑,混和和沖洗2小時為一個周期。

其他方法[编辑]

柯達底片的K-14 process在顯影的過程中加入所有的染劑到乳膠中。

彩色顯影印刷,Cibachrome流程也使用色助劑來印刷,它會在顯影的過程中在適當的地方被漂白出來。此化學機制完全不同於C41(使用azo染劑,其在太陽光下不容易褪色)。

參考文獻[编辑]

  1. ^ Dictionary of Photography, 1890, p115
  2. ^ Dictionary of Photography, The original lithographic developer contained formaldehyde(often added as paraformaldehyde powder)in a low sulfite/bisulfite solution so the oxid1890, p218 -219
  3. ^ Dictionary of Photography, 1890, p131
  4. ^ Woodworth, Chuck. How Film Works. BYG Publishing. [14 March 2013]. 
  5. ^ Papagiannakis, E. E. Krieziz, D. P. Chrissoulidis & A. G. Electromagnetics and optics. River Edge, N.J.: World Scientific. 1992: 397. ISBN 9810208499. 
  6. ^ Photographic Almanac, 1956, p. 429–423
  7. ^ KODAK PROFESSIONAL Chemicals, Process E-6. Kodak. [14 March 2013]. 
  8. ^ Advanced Photography, 1980,p. 345
  • Wall, E.J. Dictionary of Photography. London: Hassel, Watson and Viney Ltd. 1890. 
  • The British Journal. Photographic Almanac. London: Henry Greenwood and Co Ltd. 1956. 
  • Langford, M J. Advanced Photography. London: Focal Press. 1980. 

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