Создание фотоэмульсионных галогенидо-серебряных Т-кристаллов способом перекристаллизации особомелкозернистых эмульсий тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОГРАФИЧЕСКИХ ЭМУЛЬСИЙ С ГАЛОГЕНИДОСЕРЕБРЯНЫМИ Т-КРИСТАЛЛАМИ (Литературный обзор)

1.1. Основные тенденции развития фотоматериалов с галогенидосеребряными плоскими микрокристаллами

1.2. Обще закономерности процессов кристаллизации

1.3. Современные представления о механизме формирования и роста Т-кристаллов АдНа!

1.4. Совершенствование технологий изготовления фотографических эмульсий, содержащих галогенидо-серебряные Т-кристаллы

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.2. Методики исследований и экспериментов.

2.2.1. Изготовление особомелкозернистых галогенидо-серебряных эмульсий

2.2.2. Турбидиметрическое определение размера МК ОМЗЭ.

2.2.3. Электронная и оптическая микроскопия, дисперсионный анализ

2.2.4. Изготовление эмульсий, содержащих галогенидо-серебряные Т-кристаллы

2.2.5. Химическая сенсибилизация.

2.2.6. Сенситометрические исследования.

2.3. Химические вещества и реактивы.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ

Т-КРИСТАЛЛОВ.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Влияние условий перекристаллизации на процесс формирования Т-кристаллов

3.2.1. Влияние значения рВг на формирование

Т-кристаллов

3.2.3. Влияние температуры на формирование

Т-кристаллов.

3.2.3. Влияние концентрации МК ОМЗЭ на формирование Т-кристаллов

3.2.4. Влияние концентрации желатины на формирование Т-кристаллов

3.3. Влияние дисперсионных характеристик МК ОМЗЭ на дисперсионные характеристики Т-кристаллов •

3.4. Особенности формирования плоских МК в присутствии растворителя галогенида серебра

3.5. Формирование Т-кристаллов галогенидного состава AgBro.g6lo.

3.6. Общие закономерности возникновения и роста Т-кристаллов

3.6. Обсуждение результатов.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОГРАФИЧЕСКИХ СВОЙСТВ Т-КРИСТАЛЛОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ ОМЗЭ

4.1. Влияние условий изготовления ОМЗЭ на фотографические свойства Т-кристаллов

4.2. Создание плоских МК на основе химически сенсибилизированной ОМЗЭ

4.3. Сравнительное исследование светочувствительности Т-кристаллов

ГЛАВА 5. СИНТЕЗ ЭМУЛЬСИИ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКОЙ ПЛЕНКЕ

ВЫВОДЫ

Несмотря на активное развитие электронных средств регистрации изображения галогенидосеребряная фотография продолжает оставаться непревзойденной системой с точки зрения сочетания светочувствительности и качества получаемого изображения. Подобное положение является следствием уникальной способности регистрирующих элементов светочувствительного слоя - микрокристаллов (МК) А^На! к усилению сигнала. Кристалл размером 1 мкм приобретает способность полностью превращаться в металлическое серебро при проявлении после поглощения только нескольких световых квантов, что соответствует усилению примерно в 109 раз [1].

В общем случае светочувствительность зависит как от способности МК поглощать свет (его размера и коэффициента поглощения), так и от его способности образовывать скрытое изображение (СИ), наличие которого обеспечивает селективное восстановление галогенида серебра под воздействием проявляющего раствора. Попытки увеличить чувствительность фотоматериала за счет увеличения размера МК обычно приводят к ухудшению качества получаемого изображения, а на определенной стадии - и к снижению эффективности образования СИ [23. Увеличение коэффициента поглощения путем замены в МК хлорида или бромида серебра на иодид ограничено низкой эффективностью фотопроцесса в иодиде серебра, а также ингиблрованием процесса проявления в этом случае. Существующее противоречие может быть разрешено за счет использования МК'новых форм или сложной структуры, например Т- или Т-Ьп-кристаллов [33.

Однако сведения о методах получения подобных эмульсий в связи с их практической значимостью, сосредоточены преимущеет - 6 венно в патентной литературе, а данные, раскрывающие взаимосвязь между строением, составом, условиями получения Т-Ьп-кристаллов, с одной стороны и фотографическими свойствами слоев на их основе, с другой, весьма ограничены и не позволяют сделать однозначных заключений об условиях синтеза эмульсий позволяющих создавать фотоматериалы с заданными свойствами.

Фотографические эмульсии с Т- и Т-Ьп-кристаллами галоге-нидов серебра получают методом контролируемой двухструнной эмульсификации. В то же время, еще на ранних этапах развития химико-фотографической промышленности было установлено, что при проведении осаждения микрокристаллов галогеяидов серебра путем вливания раствора солей серебра в раствор галогеяидов и при последующем выдерживании осадка помимо роста МК за счет' перекристаллизации (оствальдовского созревания) образуются плоские (таблитчатые) МК вследствии прямой коалесценции более мелких МК. В ряде случаев, например при перекристаллизации особомелкозернистых галогенидосеребряных эмульсий (ОМЗЗ), удается добиться стопроцентного превращения исходных МК в таблитчатые. Этот процесс, обычно сопутствующий основному и в других способах получения эмульсий, обладает рядом отличий, позволяющих дополнительно воздействовать на свойства получаемых МК и эмульсии в целом. В частности вероятно возможно получать более резкие границы фаз при синтезе гетероконтактных систем, изменение характера распределения примесей, вводимых в МК при химической сенсибилизации и т.д.

Однако эффективность подобных воздействий не ясна, поскольку специальные исследования ни упомянутого процесса, ни получаемых в его осуществления МК не проводились.

Таким образом объектом настоящего исследования явились таблитчатые микрокристаллы галогенидов серебра различного состава и строения, полученные в результате преимущественно коалесценции МК малых размеров, т.е. в результате протекания процесса перекристаллизации ОМЗЭ.

Цель работы заключалась в исследование закономерностей процесса формирования Т-кристаллов в тех случаях, когда для их получения используются галогенидосеребряные ШЗЭ различного галогенидного состава и изыскании способов управления составом и дисперсионными характеристиками образующихся плоских МК, а также сенситометрическими характеристиками содержащих их фотослоев. Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:

- исследовать особенности и закономерности протекания процесса формирования Т-кристаллов в ходе перекристаллизации ОМЗЭ в зависимости от выбранных условий проведения перекристаллизации;

- исследовать особенности и закономерности протекания процесса формирования Т-кристаллов в ходе перекристаллизации ОМЗЭ в зависимости от дисперсионных характеристик и галогенидного состава МК исходной ОМЗЭ;

- изучить влияние на процесс перекристаллизации растворителей галогенида серебра;

- исследовать взаимосвязь условий изготовления ОМЗЭ с сенситометрическими характеристиками получаемых Т-кристаллов;

- изучить возможность создания примесных центров (центров светочувствительности) на Т-кристаллах путем перекристаллизации химически сенсибилизированных ШЗЭ.

- 8 -НАУЧНАЯ НОВИЗНА

1. На основании результатов систематического исследования процесса перекристаллизации ОМЗЭ обоснован коалесцентный механизм образования и роста галогенидосеребряных Т-кристаллов.

2. Показана возможность управления дисперсионными характеристиками получающихся Т-кристаллов путем варьирования размера и однородности МК исходной ОМЗЭ и введения в систему растворителя галогенида серебра.

3. Показано, что в Т-кристаллах, полученных перекристаллизацией ОМЗЭ, можно создавать примесные центры путем химической сенсибилизации исходной мелкозернистой эмульсии и изучено влияние таких центров на фотографическиевсвойства.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Закономерности синтеза эмульсионных Т-кристаллов состава кяВг и AgBro,961о.04 д а также Т-Ь-кристаллов АгВг^Вго.9б1о.04 методом перекристаллизации ОМЗЭ.

2. Механизм формирования и роста Т-кристаллов, в соответствии с которым возникновение и укрупнение галогенидосеребряных Т-кристаллов протекает при коалесценции с последующей контактной рекристаллизацией МК исходной ОМЗЭ.

3. Установленный факт .определяющего влияния размера и однородности по размеру МК исходной ОМЗЭ на дисперсионные характеристики образующихся Т-кристаллов, и условий перекристаллизации - на кинетику процесса.

4. Обнаружение и подтверждение возможности улучшения однородности Т-кристаллов по размеру и форме при проведении перекристаллизации в интервале значений рВг-2,5-3,5 в присутствии растворителя галогенида серебра (тиоцианата калия).

- 10

выводы

I, Определены условия получения гавдгенидосеребряных Т-кристаллов фотографических эмульсий путем перекристаллизации мелкозернистых эмульсий и показано, что формирование Т-кристаллов протекает по механизму коалесценции с последующей контактной рекристаллизацией. Показано, что процесс формирования Т-кристаллов при перекристаллизации мелкозернистых эмульсий протек-пет в две стадии: стадия образования первичных "зародышевых1' плоских МК и стадия латерального роста, причем скорость определяющей являемся первая стадия.

Установлено3 что зм счет изменения оазм^ !*о.г; исходных мелкозернистых эмульсий можно в широком интервале управлять размером получаемых Т-кристаллов, причем продолжительность процесса формирования Т-кристаллов обратно пропорциональна растворимости галогенида серебра.

4. Установлено, что однородность Т-кристаллов по размеру и • форме может быть значительно улучшена при проведения перекристаллизации мелкозернистых эмульсий в присутствии растворителя галогенида серебра. б. Обнаружен эффект сохранения действия примесных центров при перекристаллизации химически сенсибилизированных мелкозернистых эму ль сий.

V. Разоаботана тех н о л ог и я изготовления фотог^а'^ичес кой эмуль -с ии, с од е ожаще й г ал о г е н и д о с е о е б р я н ы е ! ? - ко и с т а«7! л ы сложно й структуры, для создания медицинской рентгенографической пленки.

1. T.Tani Future Prospects of Silver Halide Photography. // Journal of The Society of Photographic Science and Technology of Japan. 1990. - v.53. - No.2. - p.87-94.г. 0.С.Fame 11 // J.Photogr.Sci. 1969. - v.17. - p.116-125.

2. Доклад о наиболее важных отечественных и зарубежных достижениях в области науки, техники и производства фотокиноматериалов и носителей магнитной записи. М.; АО НЙИХИМФО-Т0ПР0ЕКТ, 1992 Г.

3. Бреслав Ю.А., Пейсахов В.В., Каплун Л.Я. Синтез и свойства плоских микрокристаллов галогенидов серебра. // Успехи научной фотографии. 1986. - т. 24. - С. 5-46.

4. Пят. США 5 045 443 / S.Urabe опубл. 3.09.91.

5. Пат. США 4 945 037 / M.Saitou опубл. 31.07.90.

6. Бреслав Ю.А. 150 лет классической технологии фотографических эмульсин. // ЖНиПФиК. 1989. - т.34. - No.4. -С.243-253.

7. Maskasky J.E. Epitaxial Selective Site Sensitization of Tabular Grain Emulsion. // J. Imag. Sci. 1988. - v.32. -No.4. - p,160-177.

8. Пат. США 5 011 767 / S.Yamashita, S.Takada опубл. 26.11.92.

9. Пат. США 4 806 461 / H.Ikeda et al опубл. 21.02.89.1.. Пат. США 5 068 173 / H.Takechara, Н.Ikeda опубл. 26.11.92.

10. Кагакин Е.И. и др. Плоские микрокристаллы галогенидов серебра с латеральными оболочками. I. Синтез T-Ln-кристаллов. // ЖНиПФиК. 1991. - т. 36. - No. 5. - С. 353-359.

11. Пат. США 4 433 048 / J.C.Solberg, R. Н. Pig-gin, H.S.Wilgus -опубл. 21.02.84.

12. Granzer F., Pischel B. Electronic and Ionic Properties of Phase Boundaries in Silver Hal ides. // J. of the Society of Photographic Science and Technology of Japan. 1990. -v.53. - No.2. - p.148-157.

13. Пат. США 4 684 607 / J.E.Maskasky опубл. 4.08.87.

14. Базаров И.П. Термодинамика. М. .-Высшая школа. - 1976. -С.25-264.

15. Прохоцкий Ю.М. Физическое созревание галогенидосеребряных фотографических эмульсий. // ЖНиПФиК. 1963. - т.8. -No.3. - С.230-244.

16. Харитонова А.И. Теория двухструйной эмульсификации. // ШиПФиК. 1983. - т.28. - No.3. - С.226-239.

17. Джеймс Т.Х. Теория фотографического процесса. Л.:Химия.- 1980. С.95.

18. Mumaw С.Т., Haugh E.F. Silver Halide Precipitation Coalescence Processes. // J. Iwag. Sci. 1986. - v.30 -No.5. - p.198-209.

19. Wey J.S., Schad M.J. Ostwald Ripening of AgBr Crystals in Gelatin Solution. // J. Imag. Sci. 1986. - v.30. - No.5.- p.193-197.

20. Wey J.S., Strong R.W. Growth Mechanism of Silver Bromide Crystals in Gelatin Solutions. // Phot. Sci. Eng. 1977.- v.21. No.1. - p.14-18.

21. Leubner I.H. Formation of Silver Halide Crystals in Double Jet Precipitations: AgCl. // J. Imag-. Sci. 1985. - v.29.- No.6. p.219-225.

22. Вреслав Ю.А., Пейсахов В.В., Каплун Л.Я. Синтез и свойства Т-кристаллов. М.: НИИТЭХИМ, 1986.

23. Бричкин С.Б., Разумов В.Ф., Алфимов М-В. Механизм образования и роста плоских эмульсионных микрокристаллов галоге~ нидов серебра. // ЖНиПФ. 1992. - т.37. - No.2. -С.165-172.

24. Исследовать способы синтеза фотографических эмульсий с плоскими микрокристаллами и разработать на их основе фотоматериалы. 4.1. Научно-технический отчет Госниихимфотоп-роекта. - М. - 1984.

25. Пейсахob B.B. Исследование механизма и разработка технологии кристаллизации плоских микрокристаллов галогенидов серебра фотографических эмульсий. Дисс, . канд.техн.наук. - Москва. - 1986.

26. Кагакин Б.И. Разработка основ синтеза и свойства Т-крис-таллов фотографических эмульсий с латеральными оболочками переменного галогенидного состава. Дисс.канд.хим.наук. Москва. - 1990.

27. Кагакин Б.И. и др. Плоские микрокристаллы галогенидов серебра с латеральными оболочками. 1. Синтез T-Ln-кристаллов. // ЖНиПФиК. 1991. - т. 36. - No. 5 - С. 353-359.

28. Lewis J.D. The Growth of Pure Bromide Monosize Emulsion. // J. Phot. Sei. 1979. - V.27. - No.l. - p.24-30.

29. Пат. США 4 334 012 / A.6.E. Mignot опубл. 8.06.82.

30. Пат. США 4 301 241 / M.Salto опубл. 17.11.81.

31. Ohzeki К., Urabe S., Tani Т. A otadу of Properties of Tabular Silver Bromide Grains. // J. Imag. Sci. 1990. -v.34. - No.4. - p.136-142.

32. Пат. США 4 879 208 / S.Urabe опубл. 7.11.89.

33. Кантарович В.Д. Разработка основ синтеза и свойства микрокристаллов галогенидов серебра фотографических эмульсий типа "ядро-оболочка". Дисс. . канд. хим. наук. - Москва. - 1989.

34. Залески А., Мора Ч. Синтез плоских микрокристаллов галогенидов серебра. // ЖНиПФ. 1992. - т.37 - No.3. -С.200-204.

35. Пат. США 4 693 964 / R.L.Daubendiek, 6.L.House, T.R.Gersey опубл. 15.09.87.

36. Пат. США 4 797 354 / M.Saitou, S.Urabe, K.Gzeki опубл. 10.01.89.

37. Пат. США 4 755 456 / T.Sugimoto опубл. 5.07.88.

38. Пат. США 4 971 884 / S.Yamamoto опубл. 20.11.90.

39. Пат. США 5 057 409 / Y.Suga опубл. 15.10.91

40. Пат. США 5 068 173 / H.Takehara, Н.Ikeda опубл. 26.11.92.

41. Пат. США 4 352 874 / Land et al опубл. 5.10.82.

42. Пат. США 4 356 257 / бегЬег опубл. 26.10.82.

43. Пат. США 4 359 526 / V.K.Walworth опубл. 16.11.82.

44. Пат. США 4 663 274 / W.D.Slafer, V.K.Walworth опубл. 5.5.87.

45. Пат. США 5 004 679 / Н.Mifuñe, S.Urabe опубл. 2.04.91.

46. Практикум по коллоидной химии и электронной микроскопии. -под ред. С.С.Воюцкого, Р.М.Панич. М.:Химия. - 1974. -С.32-33.

47. Харитонова А.И. О погрешности измерения среднего радиуса микрокристаллов в фотографических эмульсиях турбидиметри-ческим методом. // ЖНиПФиК. 1982. - т.27. - No.3. -С.202-204.

48. Каплун Л.Я., Богомолов К. С., Груз Э.А. Влияние pAg на коллоидную стабильность особомелкозернистых галогенсеребряных эмульсий. // ЖНиПФиК. 1980. - т.25. - No.2. - С.107-111.

49. Ляликов К.0., Гаева Г.Л. К вопросу о физическом созреваниифотографических эмульсий. // ЖНиПФиК. 1984. - т.29. 1. No.3. 0.221-223.

50. Джеймс Т.Х. Теория фотографического процесса. Л. .-Химия.- 1980. С.14-109.

51. Eggers J. PhisikalIsche und chemische Eigenscaften der Silberhalogenide und des Silbers. Band I. Frankfurt am Main. - 1968.

52. Лайтинен Г.А., Харрис В.Е. Химический анализ. пер. с англ. Захарюк Л.З. - М.:Химия. - 1979. - С.154-156.

53. Кагакин Е.И., Тузенко А.Ф. s Михатшцова В. С. и др. Стехиометрия поверхности и вуалестойкость микрокристаллов галогенидов серебра. // В сб.науч.трудов. "Технология регистрирующих сред". М.:Г0СЯИИХИМФ0Т0ПР0ЕКТ. - 1989. -С.16-21.

54. Кузнецов В.В. Физическая и коллоидная химия. М.:Высшая школа. - 1968. - С.309.

55. Пат. США 4 497 895 // S.Matsuzaka et al опубл. 5.02.85.

56. Мохов А.И., Кагакин Е.И. О влиянии галогенидного состава на растворимость. // Тез.докл.на всесоюз.симлоз. "Фотохимические и фотофизические процессы в галогенидах серебра". Черноголовка. - 1991. - 0.24.

57. Maskasky J.B. An Enhanced Understandinding of Silver Halide Tabular-Grain Growth. // J. I mag. Sol. 1987. -v.31. - No.1. - p.15-26.

58. Ларичев Т.А., Кагакин Е.И., Москинов В.А. Получение таблитчатых микрокристаллов из высокодисперсных суспензий га-логенида серебра. // В межвуз. сб. науч. трудов "Физика и химия конденсированного состояния". Кемерово. - 1993. -с.31-38.

59. Berry C.R. A New Model for Double-Jet Precipitation. // Phot. Sol. Eng. 1976. - v.20. - No.l. - p.1-4.

60. Перфилов H.A., Прокофьева Е.И., Новикова H.Р. и др. Принцип изготовления и свойства особомелкозернистых эмульсий для ядерных исследований. // ЖНиПФиК. 1960. - т.5. -No.4. - с.262-273.

61. Велоус В.М., Нижнер Л.Г., Орловская H.A. и др. Химическая сенсибилизация глубинной светочувствительности фотографических эмульсий с гетерофазными микрокристаллами. // ЖНиПФиК. 1991. - т.36. - No.5. - С.416-418.

62. Вендровский К.В., Густов В.А., Климзо Э.Ф. и др. Измерение квантовой чувствительности экспериментальных галогенсереб-ряных эмульсий. // В сб.науч.трудов "Проблемы цветофотог-рафических процессов". М.:Г0СНИИХИМФ0Т0ПР0ЕКТ. - 1990. -0.4-11.

63. Гурвич A.M. Физические основы радиационного контроля и диагностики. М.:Энергоатом6издат. - 1989.

64. Пат. США 5 028 520 / Т.Ito опубл. 2.07.91.