显影、定影原理全解

米吐尔的显影能力很强，能在不加碱的亚硫 酸钠溶液中起显影作用。其显影特点是显影速 度快，显影初始阶段，高密度部分和低密度部 分上升都比较快，但影像开始出现以后，密度 及反差的升高都很慢，但对影像暗调部分的层 次有很好的表现力。
所以用米吐尔显影的影像特点是感光度高、 影调柔和、层次丰富。这些特点正是负性感光 材料所要求的。因此，它是负片显影液中的主 要成分。除此之外，米吐尔的显影作用受溴离 子和温度的影响较小，因此显影性能比较稳定。 从上述的特点可以看出，米吐尔的某些性能 恰与对苯二酚相反，所以一般实用配方中，多 数将米吐尔和对苯二酚一起配合使用，简称为 M–Q显影液。在一定范围内改变两者的相对含 量，可以获得各种照相性能要求的显影液。

这个过程开始于胶片感光层在照相机或拷贝 机中的曝光。感光层内生成潜影，潜影不可见， 但在受到曝光的部位形成了初始的显影核，在显 影化学药剂的作用下，这些显影核会很快由卤化 银还原为金属银和溴离子，银引起胶片的黑化。 工艺过程参数（显影剂浓度、显影液温度、 显影剂在胶片表面的运动状况以及显影时间）必 须保持稳定，以保证非曝光位置不发生黑化现象。 显影后，仍有未显影的感光物质存留在感光层中。 在定影槽中，这些物质从感光层中溶解出来。这 样，负像才能具备光稳定性，重新置于日光之下 时其黑化状态才能不变。在随后的水洗过程中， 清洗掉胶片中残存的定影物质及定影剂。负片经 干燥后即可进行后续加工。

一、显影 1. 显影的目的 感光材料由曝光形成潜影后，须经进一步 的化学处理才能得到可见影像。通过化学处理 使潜影变成可见银影的过程，称为显影。换句 话说，显影的目的是将人眼不可见的潜影变成 由银（对彩色感光材料来说，还有染料）所组 成的影像。 从感光材料的制造到最终成像，其全过程 可以分为三个基本阶段：即乳剂制备阶段（形 成感光中心）、曝光阶段（形成潜形）和显影 阶段。虽然三个阶段起作用的方式与作用的大 小各不相同，但它们的目的是一致的，这就是 更有效地促使乳剂层中的卤化银还原成银，以 构成可见的影像。

后两个阶段所共同的地方都是将卤化银明胶 乳剂层中的 Ag＋ 还原成银的过程，区别在于因不 同的方法形成不同数量的银原子而已。就还原银 原子的数目来说，由显影所获得的银原子是曝光 时所得到的 10 9 ～ 10 10 倍。所以目前使用的照相感 光材料，单靠曝光而不经显影加工处理，是不能 成为可见影像的，即不能获得可观的银影强度。 显影条件对感光材料照相性能的影响也是不 可忽视的。因为同一种感光材料，曝光条件相同， 而在不同的显影条件下冲洗，那么所表现的照相 性能也是不同的。因此，我们不能脱离显影加工 条件来谈感光材料的照相性能。因而凡是从事制 版的工作者必须对显影全过程有比较详细的了解， 才能获得较好的复制质量。
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物理显影其实质仍然是一个化学反应的过程， 因为它也是银离子被还原的化学过程，并非是 物理过程，只是被还原的银离子不是来自乳剂 层中的卤化银晶体本身，而是来自显影液中所 加入的可溶性银盐。只是由于物理显影这个名 称已经应用习惯了，故仍沿用着。 物理显影液中除有显影剂外，还要加入可溶 性银盐。可溶性银盐在显影液中产生银离子； 当显影液中的银离子与潜影接触后，由于潜影 的催化作用，就可以很快的被显影剂还原成金 属银。这些金属银沉积到潜影上可使潜影不断 增大，最后成为可见银影。
第六节 感光胶片的图像传递特性 一、感光特性曲线 特性曲线是指以感光胶片在感光仪中按 规定的递增曝光量进行曝光，然后经显 影、定影后，所得胶片的密度值（D）为 纵坐标，以曝光量的对数值（ logH）为 横坐标，绘制成的曲线（如图5—37）。

特性曲线的绘制是通过感光测定完成的。 感光胶片的感光测定程序为：在专门设 计的感光仪上，对某种感光胶片进行一 系列按几何级数增加的曝光量进行曝光； 按标准要求经过显影、定影等处理后， 即可得到一张光楔片（或称梯尺）；将 光楔片放在密度计上测定各梯级的密度， 便可获得曝光量与密度之间相对应的一 组数据；然后，以密度值（D）为纵坐标， 以曝光量的对数值（logH）为横坐标， 绘制成的曲线。
①化学显影法 化学显影法是利用乳剂层中卤化银晶体内 的银离子，在显影时被显影剂还原而使潜影不 断扩大的显影方法。即形成银影的银离子是靠 乳剂层中的卤化银晶体本身提供的。化学显影 法是最常见和使用最多的一种显影方法。目前 制版系列的常规冲洗，均属化学显影的范畴。 当我们在电子显微镜下观察显影过程时， 会看到已曝光的卤化银一旦与显影剂接触，显 影中心的金属银以细丝状逐渐增长。当细丝长 到一定长度时，便向横向增长，致使整个颗粒 都被还原子成金属银。由此可见，化学显影生 成的银为丝团状，可提供较高的感光度。

第七节 感光胶片的显影与定影
感光测定是研究曝光量与其在感光材料所 产生的黑化程度之间的关系。印刷所采用感光 材料（分色片）的基本结构如图5—39所示。 透明片基由聚酯纤维组成。在片基上涂布 了约20µm厚的光敏层，该层包含照相感光物质 卤化银盐，如溴化银AgBr。卤化银均匀分布在 明胶中，感光层上的保护层防止感光层受损伤， 如胶片在照相机、显影机中传送时，存在机械 负载造成的伤害。在片基背面，涂有防光晕层， 防止光线在片基背面的反射。 照相是负像成像过程，即在曝光部位随后 黑化的过程。
对苯二酚的显影速度较慢，显影能力很强。 其显影特点是显影速度慢，尤其是在显影的初 始阶段，影像出现较缓慢，但一旦影像出现后， 其密度就迅速上升． 而且是强光部分的密度上升更快，影像反 差急剧增大，但暗调部分的层次表现较差。对 苯二酚的显影作用受溴化钾和温度的影响比较 大。溶液中加入溴化钾时，可有效地防止灰雾 的产生；温度影响也很明显，溶液温度在10℃ 以下时，对苯二酚几乎不起显影作用，因此显 影时只有在液温稳定的条件下才能取得较高的 密度及反差。
②常用有机显影剂的性能 在实际工作中，应用价值很大的有机显影剂为 数也并不是很多，下面是几种最常用的黑白显 影剂及其主要性能。 1）对苯二酚 对苯二酚又名几奴尼、海得尔、坚安、海得路 几奴。对苯二酚为其化学名称，结构式为： 它是白色或浅灰色针状晶体，在水中的溶解度 很大。对苯二酚在还原溴化银时的化学反应式 如下：
感光胶片所获得的曝光量不同，所形成 影像的密度的大小也不同。一般情况是 曝光量增加，所形成影像的密度也相应 地增大。 感光特性曲线（黑化曲线、层次曲线） 反映了曝光量与照相感光层黑化程度之 间的关系，如图5—37所示。其中，光学 密度D是黑化程度的量度，将其与曝光量 的对数参照值进行图示，当照度正在曝 光时间内保持不变时，曝光量H由照度E 与曝光时间t决定： H＝E· t
2）米吐尔 米吐尔又名依仑、米诺尔、米诺巴吐尔、 乐得乐。其化学名称为对甲氨基苯酚硫 酸盐，结构式为：
它是白色或带米黄色的细小针状结晶体， 易溶于水。在含有亚硫酸钠或碱的溶液中溶解 度降低。所以在配制显影液时，应首先放入米 吐尔，待全部溶解后再依次放入其他成分。米 吐尔在还原溴化银时的化学反应式如下：


感光特性曲线描述了感光材料的有关特 性。在O～A的范围内，感光层没有任何 黑化。点A描绘了胶片的黑化阈值。对连 续调复制用的各种胶片，黑化阈值应尽 可 能 小。 在 A～B 范 围 内 ， 曝 光 不 足 ； B～C 范围内，曝光正常（曲线的线性部 分）； C～D 范围内，曝光过度。 D 是曝 光过度的终点。在A～D的范围内，具有 较大的曝光量对应较大的黑化程度的特 性。从D～E则出现逆转，称为反转部分。 胶片的实用区域是特性曲线从 m～n 的部 分。
物理显影既可在定影之前进行，亦可 在定影之后进行。所谓定影之后进行， 即先把乳剂层中的卤化银溶去后再作显 影，但必须使用弱碱性的定影液，因酸 性定影液对银有一定的溶解能力，从而 会破坏已形成的潜影。 物理显影的优点是生成的银粒细腻，可 供高倍放大，影调层次也较为丰富。缺 点是显影液不够稳定，可引起感光度下 降，故较难掌握。
3）菲尼酮 菲尼酮具有优良的显影性能，显影速 度较米吐尔快，用量甚少，只相当于米 吐尔用量的五分之一到十分之一，每升 0.1～0.5克即可，而且它的显影氧化产物 是无色的。 菲尼酮单独显影时，显影能力较弱， 一旦与对苯二酚组合使用时，就表现出 极大的超加和性。这二者组合使用的显 影液通常称为P–Q显影液。


感光特性曲线的斜率表现了胶片的灵敏度。又 称为“层次”，并以γ表示，即：
反差系数 反映在特性曲线上，就是直线部分 某两点 D1 与 D2 的密度差 D 与所相应两点的曝 光量对数值之差△ logH 的比值。如图 5 — 37 所 示。其中，伽马值表示其线性段的特性。 用平均梯度作为表达其灵敏度的特征值。梯 度是感光特性曲线任一点的斜率。曲线可用范 围上各个梯度的算术平均值作为其平均梯度。
此外，还要求能溶于水，本身及其氧化产物不 含毒性等条件。以上条件仅是一般的要求，如果作 为性能良好的显影剂来说，还应有更严格的要求， 即显影速度快、还原银的颗粒细腻、灰雾度小、化 学性能稳定以及显影容量大等等，当然要在一种显 影剂上完全具备上述条件是很困难的，因其中有些 要求本身是互相矛盾的。 还原太慢或在还原过程中不能区分曝光和未曝 光卤化银的还原剂都不能作为显影剂。例如 Na2SO3 和 SnCl2 等化学上都是很好的还原剂，可是 由于亚硫酸钠还原卤化银的速度太慢；而氯化亚锡 的还原能力又太强，它不仅能使已曝光的卤化银还 原，同时也能使未曝光的卤化银还原，因此最终得 不到清晰的影像。




⑶不含潜影银的地方，AgBr被还原的速度非常慢， 有资料表明，有没有潜影银的存在，上述反应的 速度相差100万倍，所以，相对地讲，有理由认为， 不含潜影银的地方，AgBr不被还原。 目前认为显影的机理是：显影剂中的还原剂是 通过潜影银将电子快速传递给了其周围的未见光 分解的AgBr，从而使Ag+ 还原成了金属Ag。这也 就是潜影银对上述反应的催化机理。 经过一定时间的显影，底片上的影像达到足够清 析（可见影像的银原子数是潜影的 10 亿倍）后， 即可停止显影。 3. 显影的方法 使潜影扩大为可见影像的方法有两种：一种是通 常所用的化学显影；另一种是物理显影。
需要进一步指出的是，曝光与未曝光的卤 化银颗粒在显影过程中的唯一区别是前者 的还原速度快于后者。如将未曝光的感光 材料长时间地浸在还原能力很强的显影液 中，也能使卤化银还原成银。这一基本概 念是不能混淆的。 ②物理显影法 物理显影法是利用在显影液中所加入的可 溶性银盐中的银离子，在显影时被显影剂 还原而使潜影不断扩大的显影方法。即形 成银影的银离子是靠在显影液中所加入的 可溶性银盐提供的。
4. 显影液的组成 显影过程是将感光材料浸泡在显影液中完 成的。显影液是由四种主要成份组成：显影剂、 促进剂、保护剂和抑制剂。下面分别加以介绍。 ⑴ 显影剂 从化学的组分来看，显影剂可以分为无机 化合物和有机化合物两大类。无机化合物可作 为显影剂的并不少，但其中显影性能良好的却 不多。以前制版用感光材料以湿片为主时，以 硫酸亚铁或草酸亚铁作为显影主剂，随着湿片 的淘汰，当然现在也就不再使用了。目前，使 用的都是有机显影剂。
①显影剂必须具备的条件 显影过程是一个氧化还原过程。显影剂是显影 液中的主要成分，它的作用是将已曝光的卤化银 还原成银。所以显影剂是一种还原剂，而卤化银 是氧化剂。 从氧化还原角度来看，似乎具有还原能力的物 质都可作为显影剂，但事实上并非如此，真正能 够作为显影剂的物质并不多，因为还必须受某些 其他条件的制约。能作为显影剂的物质必须具有 适当的还原能力（还原速度适中），有优良的选 择还原性，即能使已曝光的卤化银迅速地还原， 而对未曝光的物质保持不变。
2. 显影的机理 显影过程是在暗室中将已曝光的底片与显 影液中的显影剂（如对苯二酚、米吐尔等）反 应，使含有潜影银核的AgBr进一步还原为银的 过程。例如与对苯二酚的反应. 曝光后的底片，各处未见光分解的 AgBr 被还原 的速度是不同的。 ⑴在邻近潜影银的地方，那里的AgBr被还原的速 度快。 ⑵含潜影银密度大的地方，AgBr被还原的速度更 快。