Серебро
Желатин
Фотографическая эмульсия
Первичный фотографический процесс
Первые три части статьи - Серебро, Желатина, Фотоэмульсия являются
переводом одноимённых статей с небольшими измененияим и дополнениями, любезно
предоставленных немецким онлайн журналом Schwarzweiss-Magazin.
Последняя часть - Первичный фотографический процесс - собственная работа переводчика.
 Так выглядело рабочее место фотографа, работающего с мокрыми коллодиумными пластинами ( рисунок неизв. автора около 1860 г.) |
Когда Дагер более 160 лет назад экспонировал в камере-обскуре свои первые серебрянные
пластины, покрывающий их светочувствительный слой не содержал никаких связующих
веществ. Светочувствительными пластины становились только после обработки их
парами йода: тогда на поверхности пластины образовывался слой йодида серебра.
Такое изображение проявлялось в нагретых парах ртути, а закреплялось в растворе
поваренной соли.
Фотография прошла длинный путь: от изобретения Дагера к эмульсии на альбуминовой
основе*, и дальше к так называемым мокрым коллодиумным негативам*.
В то же время существовали и другие, менее распространённые, способы производства
светочувствительного слоя и получения фотографического изображения: калотипия,
амбротипия, ферротипия и др.
И только в 1871 году английский врач Рихард Мадокс, ища замену выделяющему
опасные эфирные пары коллодиуму, решил использовать безопасный желатин как матрикс,
заключающий в себе светочувствительные соли серебра. С открытием и изучением
процесса созревания фотографической эмульсии* стало возможно
производство сухих фотопластин промышленным способом. Новые пластины могли долго
храниться и превосходили коллодиумные по светочувствительности во много раз,
позволяя получать отпечатки высокого качества, к тому же они были несравнимо
проще в обращении.
С тех пор прошло много времени. Баритованные бумаги и бумаги на полиэтиленовой
основе вытеснили неудобные стеклянные пластины; добавляемые к эмульсии цветные
пигменты покончили со "слепотой" галогенидов серебра; были изобретены
T-Grains кристаллы*, но желатин до сих пор остаётся основным
связующим веществом и носителем кристаллов галогенида серебра, неизменно используемого
при производстве фотоэмульсии. Многие учёные пытались заменить желатин другим
веществом, исследования в этой области продолжаются и сейчас, но синтетический
продукт, обладающий сходными свойствами, до сих пор не был найден.
Происхождение и производство желатина
Дорога к плёнке начинается на скотобойне. После обезжиривания и измельчения
кости и шкуры животных направляются на желатиновые фабрики, где они под воздействием
кислот деминерализуются, и полученная масса - оссеин и коллаген*
- замачивается на несколько месяцев в щелочном растворе. Под его воздействием
длинные цепочки молекул расщепляются на более короткие и становятся водорастворимыми.
Так образуется непосредственное сырьё для изготовления желатина. Далее этот
"бульон" нагревается до кипения, причём повышение температуры происходит
ступенчато; каждому повышению температуры соответствует своя вытяжка из раствора.
Вытяжки, полученные при разных температурах, значительно отличаются своими свойствами
друг от друга. Вытяжки, содержащие 6-8 % желатина, фильтруют и сгущают при 50С0;
полученное вещество высушивают, разлив тонкими слоями по плоским поверхностям.
Для фотографических целей чаще всего применяется желатиновый гранулят; в косметической
и пищевой индустрии - желатиновый порошок.
Для того чтобы эмульсионный слой при повышении температуры не отставал от подложки,
к желатину добавляют затвердители, такие как альдегиды или ионы металлов (Al
или Cr).
Химически желатин представляет собой белок с молекулярной массой от 20000 Да до 360000 Да в зависимости от происхождения и обработки. Как и все белки, желатин состоит из аминокислот, соединённых в цепочку. В коллагене несколько таких цепочек переплетены друг с другом. Во время обработки эти цепочки раскручиваются, в результате чего образуются отдельные длинные, хаотично сложенные цепи.
Свойства желатина
Желатин в фотографической эмульсии служит не только как носитель светочувствительных кристаллов. Роль его настолько важна и разнообразна, что лишь около 25 % желатина в фотоэмульсии можно заменить другими синтетическими материалами. Вот главные качества этого вещества:
- коллоидный раствор желатина предотвращает "слипание" друг с другом кристаллов галогенида серебра в процессе производства и в готовой фотоэмульсии. Благодаря этому свойству желатина кристаллы равномерно распределяются в эмульсионном слое
- за счёт принятия желатином ионов Br и Cl (желатин выступает в роли галоген-акцептора) при экспозиции происходит стабилизация латентного изображения
- облегчает диффузию растворов в эмульсионный слой при обработке фотоматериалов
- он защищает неэкспонированные кристаллы галогенида серебра от проявления
- высокая концентрация желатина в растворе усиливает "рост" кристаллов при так называемом "физическом созревании", благодаря чему кристаллы становятся крупнее, а значит и более чувствительными к свету
- он пропускает свет
- затвердевая, желатин обеспечивает механическую прочность фотоэмульсии
- желатин обладает способностью к образованию в воде коллоидного раствора*; при охлаждении этот раствор затвердевает, а при нагревании - снова становится жидким. Это свойство совершенно необходимо для производства фотоэмульсии, так как технологический цикл включает в себя стадии замораживания и расплавления полуфабриката
Желатин непосредственно влияет на фотографический процесс; это влияние обусловлено
наличием микропримесей в желатине. В зависимости от того, ускоряют ли они или
тормозят химическое и физическое созревание кристаллов (подробнее о них в следующих
публикациях), различают активаторы и ингибиторы. К первым относятся серосодержащие
соединения, а ко вторым - нуклеиновые кислоты и кальций. Каким образом они действуют
- не установлено до сих пор. Эти микропримеси мешают при производстве фотоэмульсии,
поэтому их удаляют насколько это только возможно. В результате получают инертный
желатин, к которому снова добавляют те же самые примеси, но в уже строго дозированных
количествах, чтобы получить желатин с заданными свойствами - либо активный,
либо ингибированный. Существует также и полуинертный желатин: в нём активаторов
и ингибиторов примерно поровну.
Кроме того, желатин является основой как самого светочувствительного слоя, так
и остальных слоев фотоплёнки и фотобумаги, за исключением подложки.
Принципиальное строение чёрно-белой плёнки (масштабы слоёв относительны) выглядит
примерно таким образом:
 |
1. защитный
слой из чистого желатина 4. подложка (бумага или целлюлозетриацетат) 5. противоореольный слой из специально окрашенного желатина |
*Альбуминовые эмульсии на пластинах; Эмульсии на альбуминовой
основе; Альбуминовый процесс
В 1847 году Ньепс де Сен Виктор, кузен знаменитого Нисефора Ньепса предложил
покрывать стеклянные пластины взбитым яичным белком с размешанными в нём солями
серебра. Такие пластины могли быть экспонированны как в высушенном, так и в
сыром состоянии. Позднее Л. Бланке-Эврар использовал яичный белок при изобретении
альбуминовой бумаги для контактной печати.
*Коллодиумные пластины; Коллодиумный процесс
Самый сложный из существовавших в ранней фотографии способов получения и фиксирования
изображения.
Носитель светочувствительных кристаллов серебра - коллодиум (раствор целлюлозы
в смеси серной и азотной кислот, смешанный с эфиром; представляет собою клейкую,
быстросохнущую массу), наносился непосредственно перед съёмкой на стеклянную
пластину. Приготовленная таким образом ещё непросохшая пластина экспонировалась
незамедлительно, так как при высыхании слоя резко падала ее светочувствительность.
Поэтому весь процесс часто называют мокрым коллодиумом или, что не совсем верно,
мокрым коллодионом. Особые условия приготовления эмульсии и экспонирования пластин
требовали наличия мобильной фотолаборатории с тёмной комнатой и специально обученного
помощника (см. рис.). Однако качество коллодиумных отпечатков ни в чём не уступает
современному.
* Фотографическая эмульсия
Название ошибочно - на самом деле фотоэмульсия является суспензией :-) , - но
оно сложилось исторически и вряд ли будет изменено.
* T-Grains кристаллы
Современная технология производства фотоэмульсии (подробнее будет описана в
следующей части) позволила получить кристаллы галогенида серебра строго заданной
формы, а именно: в виде плоских, довольно крупных плиток или пластинок. Эти
кристаллы называются T-Grains кристаллы. Увеличенная по сравнению с обычными,
поверхность такого кристалла повышает его светочувствительность, а небольшой
объём поддерживает зернистость на уровне более медленных эмульсий (например,
Ilford Delta prof. ISO 400 ед. имеет зернистость, характерную для классических
эмульсий с ISO 100 - 160 ед.).
* Коллаген
Белок животного происхождения, из которого образованы коллагеновые волокна -
связующие элементы опорно-двигательного аппарата.
* Коллоидный раствор
Раствор какого-либо вещества (желатины в том числе) в, например, воде. При этом
размер образуемых частиц составляет от 10-5 до 10-7 см.
