Chapter 4 Formation of latent image

할로겐원소 종류: 플루오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 요오드(I), 아스타틴(At) 이들은 모두 7개의 최외각 전자를 가짐 할로겐화 은: 은과 할로겐원소의 화합물 AgBr, AgCl, AgI는 감광성을 나타내므로 감광재료로 사용 AgBr(브롬화은)-유제 제조시 많이 사용(90~99%). 최저감도=480nm, 최대감도=430nm AgCl(염화은)-다른 재료보다 신속히 현상․정착됨, 저감도로 확대용 AgI(요오드화은)-감도가 낮아 단독 사용을 안하고 AgBr과AgCl을 혼합하여 사용 ☞AgBr과 혼합 사용시 감도가 최대, 분광감도가 장파장쪽으로 이동 감광도(각 화합물의 입자크기): AgBr ＋ AgI ＞ AgBr ＞ AgCl ＞ AgI

할로겐화은(Silver halide ) 결정 유제 : 할로겐화은과 젤라틴내의 불순물 현탁액 브롬화은생성 과정 AgNO3 + KBr → AgBr + KNO3 AgNO3 + KI → AgI + KNO3 AgNO3 + NaCl → AgCl + KNO3 결정입자: 사진 유제용 결정의 평균크기는 1.0~1.5㎛. 입방격자(立方格子) → 정팔면체의 변형(등축정계) 용해도: AgCl ＞ AgBr ＞ AgI  ←용해도와 관용성은 무관함 광흡수 파장단: AgI(480nm) ＞ AgBr(460nm) ＞ AgCl(3900nm) AgBr의 Ag+ ion과 Br-이온이 서로 질서 정연하게 이온결합 하나의 Ag+ ion에 6개의 Br- ion이 둘러 쌓임 하나의 Br- ion에 6개의 A+ ion이 둘러 쌓임                   

할로겐화은의 구조 大 小

물리적 숙성 ( physical ripening ) Why? 감도를 높이기 위해 입자 size 증대로 인한 증감 중성법 : 입자가 평평한 모양 암모니아법 : 입자가 입체적 모양

결정의 결함 ( crystal defact ) Frenkel의 결함과 Schottky 결함 Frenkel의 defact→격자점에서 격자간 이동 ☞은이온이 격자점에서 빠져나와 격자사이 존재 Schottky 결함→격자점에서 결정 표면으로 이동      ☞음양의 이온쌍을 이루어 격자점에서 빠져 나옴 제조과정 이종원자 혼입(Ag+ → Cd2+,Pb2+ / Br- → I-,S2-) : 격자왜곡과 전하의 불안정 개소가 발생 연속된 격자점으로 생기는 선의 결함        Edge dislocation (Screw dislocation) 쌍결정면 부근에 작은 외곡의 결정결함은 격자외곡을 동반, 격자간격의 변화를 초래 →감도 상승, 사진성능에 영향

할로겐화은의 광흡수• 광전도 Energy band –격자점은 ion으로 접근, 전자궤도가 서로 겹쳐서 있고 전자에너지 준위 폭이 존재 충만대(filled band) or 가전자대(Vaance band)-전자가 가득들어 있는 영역 공대(empty band) or 전도대(conduction band)-궤도전자의 중첩으로 전자가 없는 영역 금지대(forbidden band)-가전자대와 전도대 간에는 전자의 에너지 준위가 존재하지 않는 영역 Ex) 가전자대(-5.9V), 전도대(-3.3V) 이면 2.6eV의 금지대의 gab이 존재 2.6eV는 475nm 이고 AgBr의 광흡수의 장파장단이다

Mechanisms of latent image formation Gurney-Mott 이론-고전적 이론 Mitchell이론-현대적 이론

(1) Gurney-Mott Theory 원리 : 유제층에 빛 조사 → 광화학 변화 → 잠상 성립 1단계 감광핵의 형성 - 광화학 변화의 중심이 되는 특별개소 존재(Ag or Ag2S) 2단계 할로겐화은에 빛 흡수, 할로겐화물 ion의 가전자가 흡수, 가전자대에서 전도로 여기, 자유전자와 정공(positive hole)발생, 일부가 trap, 나머지는 자유전자와 정공을 재결합 3단계 trap에 잡힌 전자는 결정격자 사이의 이동성 Ag+를 끌어들여 Ag를 만든다.  이 과정이 반복, 감광핵에 은원자 집적, 잠상핵 형성 4단계 은전자가 어떤 크기 이상으로 성장하면 현상에 의해 금속은으로 환원이 개시되 는 시점이 된다.  즉, 현상핵이 된다.

(2) 잠상퇴행 광화학 반응의 결과 형성된 중성의 Ag와 Br은 불완전한 상태, 원 위치로 되돌아 가려는 경향이 큼.  이 반응에 의해서 잠상핵이 소실(고온 고습시 아주 심함) 시간의 경과와 함께 주위의 Ag+와의 이온 교환에 의해 이동, 확산되어 점차 잠상핵의 소실 인자 : 유제의 종류, 노광의 조건에 좌우, 큰입자, 고감도에 비해 미립자, 저감도 유제가 퇴행이 심하다 X, γ선에 의한 퇴행 > 빛에 의한 퇴행 유제의 pH↑ , pAg↑ → 잠상퇴행↑ γ선에 의한 잠상퇴행이 가장 심하다. 선량 측정용 film badge : 잠상퇴행이 적은 film 사용

상반칙 불궤(reciprocity failure law) 상반칙 불궤의 영향인자 : halogen화은의 유제의 조성, 입자의 크기, 숙성, 증감, 노광의 파장, 노광의 온도, 현상  노광의 파장 최적 또는 노광파장과 무관 노광시간 1~10sec에서 성립 100㎚이하의 자외선 - 상반칙불궤↓(거의 없다) X선 - 상반칙불궤↓(없다), 파장이 짧을수록 상반칙 불궤가 없어진다. 노광의 온도 : 0℃근처에서 상반칙 불궤가 작고 고온에서 저조도측, 저온에서 고조도측 불궤현상.  -186℃에서 불궤 소멸 유제의 조성 : 취화은 유제 + 요오드화은 유제 → 상반칙 불궤의 감소       화학증감(유황, 환원증감) → 상반칙 불궤의 감소 현상의 영향 : 현상 시간이 길수록 최적 조도점이 고조도 측으로 이동(knoneffect) 상반칙 불궤의 기전 저조도측 상반 불궤 : 노광중 잠상일부 소실 고조도측 상반 불궤 : 조광중 전자와 정공의 재결합