2013 prof. Otruba 1
Černobílá fotografie 2
2013 prof. Otruba 2
Na černo-bílém filmu jsou emulze AgCl a AgBr. Tyto reagují na světlo,
které pro AgCl má vlnovou délku menší než 400 nm a pro AgBr menší
než 500 nm. Mechanismus fotografické citlivosti je ukázán na obrázku,
kde h+ značí kladnou díru.
Princip fotochemické reakce AgBr v emulzi
2013 prof. Otruba 3
Senzibilace
 Abychom získali černo-bílý obrázek
našeho barevného světa (380 - 780 nm),
musíme rozšířit citlivost až do 780 nm. To
zajistí barvivo, které absorbuje energii
(foton) a následně tuto energii předá AgX
krystalu. Existují dva mechanismy tohoto
přenosu energie.
2013 prof. Otruba 4
Senzibilace
 První mechanismus je, že dopadající
(absorbovaný) foton excituje molekulu
senzibilizátoru (barviva) a excitační energie je
předána AgX za vzniku fotoelektronu ve
vodivostním pásu halogenidu stříbra. Tento
elektron redukuje Ag+ na Ag0 (vzniká tzv.
latentní obraz). Tyto atomy stříbra, které jsou ve
formě agregátů, jsou posléze katalyzátorem pro
(vývojku) vyvinutí černo-bílé (také i barevné)
fotografie.
2013 prof. Otruba 5
Senzibilace
 Druhý mechanismus je takový, že elektron z
excitovaného stavu barviva tunelovým efektem prochází
skrz energetickou bariéru mezi iontem barviva a
povrchem krystalu AgX. Oba mechanismy lze rozlišit,
umístíme-li ionty senzibilizátoru do přesně definované
vzdálenosti od povrchu AgX krystalu. Tato vzdálenost je
přesně nastavena pomocí n-alkylového řetězce (R) v
molekule senzibilizátoru. Jako senzibilizátory se
používají převážně symetrické cyaniny, obecného
vzorce (1) kde následující tabulka udává rozsahy
senzibilace pro jednotlivé heterocykly:
2013 prof. Otruba 6
Senzibilace
Heterocyklus Y n Rozsah citlivosti
(nm)
benzothiazol S 2 400-500
benzoxazol O 3 500-600
benzimidazol N-R 3 500-600
benzthiazol S 3 600-700
benzselenazol Se 3 600-700
benzthiazol S 4-6 700-1300
2013 prof. Otruba 7
Struktura fotografického materiálu
Podložka-nosič citlivé vrstvy nebo záznamu obrazu
anorganické materiály:
 kov
 sklo (nejčastěji sodno-vápenaté) od roku 1847
 porcelán, kámen
organické materiály:
 celuloid (dinitrát celulózy plastifikovaný kafrem) se
používal od roku 1889 až do roku 1950
 acetylcelulóza (triacetát celulózy) se používala od roku
1948
 polyestery (nejčastěji polyethylenglykoltereftalát) od roku
1955
 papír od roku 1837 (barytové papíry od roku 1885, resin
coat tzv. RC od roku 1970
2013 prof. Otruba 8
Struktura fotografického materiálu
Citlivá vrstva
 Vrstva, v které se tvoří obraz. Světlocitlivé látky halogenidy
stříbra – jsou rozptýlené ve vrstvě nosiče.
Mezi nejstarší nosiče patří:
 kolodium – roztok dinitrátu celulózy ve směsi alkoholeter,
používal se od roku 1851
 albumin – vaječný bílek
 arabská guma – polysacharid, používaná především
v létech 1900 - 1910
 želatina – bílkovina, jejíž hlavní složkou je glutin.
Používá se od nejstarších dob fotografie až po
současnost
2013 prof. Otruba 9
Struktura fotografického materiálu
 Obrazová vrstva je vytvořená obrazotvornou
látkou, kterou je nejčastěji stříbro. Dále pak
mohou být přítomny další látky - amalgám
stříbra, železo, platina, paládium; soli kovů,
uhlík, pigmenty a barviva
2013 prof. Otruba 10
Struktura fotografického papíru
 Substrátová vrstva váže citlivou vrstvu
k podložce. Ve fotografických papírech je
substrátová vrstva tvořená barytem (síran
barnatý) nebo u moderních fotografických papírů
polyethylenem, který je pigmentovaný oxidem
titaničitým. Oxid titaničitý nahrazuje barytovou
vrstvu a chrání papírovou podložku před
účinkem vody a roztoků chemikálií při
zpracovávaní (RC – resin coat).
2013 prof. Otruba 11
Fotografické vlastnosti
světlocitlivých vrstev
 Zrnitost
 Zčernání a senzitometrická charakteristika
 Strmost
 Závoj a minimální hustota
 Citlivost
 Citlivost k barvám
 Ochrana před halací
 Rozlišovací schopnost a hranová ostrost
 Funkce přenosu modulace
 Trvanlivost
2013 prof. Otruba 12
Zrnitost
 Velikost zrn je značně rozdílná
podle způsobu výroby a účelu
použití. Velikost zrna určuje do
značné míry vlastnosti citlivé
vrstvy protože každý krystal se
vyvolává v celém objemu a
pravděpodobnost dostatečné
expozice také roste s velikostí
krystalu. Vylučují se tedy
snahy o jemnozrnné materiály
s vysokou citlivostí. Zrnitost
závisí i na způsobu vyvolání.
Kvantitativní vyhodnocení se
provádí mikroskopickým
měřením.
2013 prof. Otruba 13
Vliv vývojky na zrnitost
a. 4-aminofenol
b. 4-aminofenol+NaOH
c. 4-aminofenol + KI
d. Orwo 71 2,5 min. (metol
-hydrochinon)
e. Orwo 71 5 min.
f. 1,4-diaminofenol +
AgNO3 (fyzikální
vyvolávání)
2013 prof. Otruba 14
Zčernání a senzitometrická
charakteristika
Zčernání D = logI0/I
Osvit (expozice) H = I.t
Charakteristická křivka:
 Oblast malého osvitu
(podexpozice) a-b
 Oblast normálního osvitu
b–c
 Oblast přeexpozice c-d
 Oblast solarizace d-e
Strmost γ = tgα
2013 prof. Otruba 15
Strmost
 Strmost definujeme jako tangentu
úhlu, který svírá prodloužená
přímková část senzitometrické
charakteristiky s osou x. Při
dodržení konstatní podmínky
expozice a vyvolávání, je strmost
konstantou pro daný materiál.
 Má-li materiál citlivou vrstvu
složenu s krystalů AgX stejné
velikosti a citlivosti, dostaneme
senzitometrickou charakteristiku
pravoúhlého tvaru. Tyto velmi
strmé materiály se používají pro
reprodukci čárových předloh a
fotolitografii (ofsetové desky,
výroba IO,…)
2013 prof. Otruba 16
Závoj a minimální hustota
V každé fotografické vrstvě je část krystalů AgX
vyvolatelných bez expozice světlem (závojová
zrna)
 Vysoký závoj – vysoce citlivé vrstvy, energetické
vyvolávání, starší materiál
 Malý závoj – pozitivní nízkocitlivé materiály,
čerstvé výrobky
Závoj vyvolané vrstvy + závoj podložky (např. pro
potlačení halace) a pojiva = minimální hustota
2013 prof. Otruba 17
Citlivost
DIN, ČSN logaritmická stupnice,
rozhodující bod je hustota 0,1
nad závojem
GOST lineární stupnice,
rozhodující bod je hustota
0,2 nad závojem
ASA lineární stupnice,
kritický bod je určen tak, že
tečna jím procházející musí
mít sklon právě rovný 0,3
sklonu spojnice tohoto bodu
s jiným bodem na
charakteristické křivce,
vzdáleným o 1,5
logaritmických jednotek osvitu
2013 prof. Otruba 18
Citlivost k barvám
1. Nesenzibilovaná vrstva
AgBr
2. Ortochromaticky
senzibilovaná AgBr
vrstva
3. Panchromaticky
senzibilovaná AgBr
vrstva
4. Infrasenzibilovaná AgBr
vrstva
2013 prof. Otruba 19
Ochrana před halací
 Reflexní kruh je možné účinně
potlačit barevnou vrstvou na
zadní straně desky nebo filmu,
která se při zpracování odbarví,
případně stříbrnou vrtvou pod
citlivou vrstvou u inverzního
procesu barevné fotografie, kde
se Ag vybělí.
 Difúzní kruh se může pouze
omezit, a to zbarvením emulze
(to znamená snížení citlivosti),
tenkou světlocitlivou vrstvou,
což vyžaduje vysokou
koncentraci AgX (používá se u
materiálů s vysokým
rozlišením), případně kombinací
obou.
2013 prof. Otruba 20
Rozlišovací schopnost a hranová
ostrost
 Předpokladem pro vysokou rozlišovací schopnost je
jemné zrno a rovnoměrné rozptýlení krystalů AgX. Na
mikratovou desku 9x12 cm je možné nasnímat až 50000
stran textu A4. Měřítkem rozlišovací schopnosti je
obvykle zobrazitelný počet čar na mm. Rozlišovací
schopnost spolu se zrnitostí charakterizují subjektivní
dojem jen nedokonale.
 Dobře použitelná číselná hodnota je hranová ostrost
spočívá v měření poklesu optické hustoty na ostré hraně
zobrazené na zkoušeném materiálu. Kritériem hranové
ostrosti je pak vzdálenost mezi zobrazenou hranou a
místem, kde optická hustota poklesne na 1/10 původní
hodnoty.
2013 prof. Otruba 21
2013 prof. Otruba 22
Funkce přenosu modulace
Stanovení fce přenosu modulace MTF (Modulation Tranfer
Function) spočívá v proměřování optických hustot čárového
rastru s transmitancí čar τmin=0 a transmitancí mezer τmax=1,
jehož prostorová frekvence ν (počet čar na mm) vzrůstá. Jeho
obrazem je funkce s modulací M=1:
M=(τmax – τmin)/(τmax + τmin)
Obraz tohoto rastru na vyvolané fotografické vrstvě má
zmenšující se rozdíly mezi τmax a τmin, což je vyjádřeno
modulačním stupněm M´<1. Poměr p = M´/M je závislý na
prostorové frekvenci rastru a nazývá se činitel přenosu
modulace. Vynesením p proti v se získá funkce přenosu
modulace: p = f(v)
Rozlišovací schopnost materiálu se pak vyjadřuje jako hodnota
pro malé hodnoty p = (0,05 až 0,6):
 Kinematografický film 40 až 80 mm-1
 Mikrofilm 100 až 200 mm-1
 Mikratové citlivé vrstvy nad 500 mm-1
2013 prof. Otruba 23
Funkce přenosu modulace
1. Mikrofilm
2. Vysoce citlivý
kinematografický
film
2013 prof. Otruba 24
Trvanlivost
 Do záručního data ručí výrobce za vlastnosti materiálu,
může se ale obvykle při správném skladování používat i
několik let po záruční době.
 S časem se snižuje citlivost a strmost, roste závoj.
 Teplota skladování do 18°C, případně v chladničce
(zejména infra a barevné materiály) – před použitím
nutná temperace. Možné i v mrazničce. Některé
materiály mají předepsanou nižší skladovací teplotu (8 –
13 °C)
 Vlhkost do 70% rel. V originálním obalu, jinak v obalu se
silikagelem (tropy).
 Je nutné chránit citlivé vrstvy i před stopovými obsahy
fotochemicky aktivních látek sulfanu, amoniaku, peroxidu
vodíku, formaldehydu, terpentýnového oleje v ovzduší
(např. neskladovat v novém nábytku – pryskyřice,
terpentýn, formaldehydová lepidla)
2013 prof. Otruba 25
Poškození fotografických materiálů
Vady fotografických podložek
 Mechanické poškození
usazování nečistot a zaprášení, častá neopatrná manipulace
 Fyzikální poškození
kroucení až borcení podložky je způsobeno změnami teploty
a vlhkosti prostředí; zejména vysokou teplotou a nízkou
vlhkostí.
 Chemické poškození
„octový“ syndrom (hydrolytický rozklad acetátové podložky)
hydrolýza nitrátu celulosy za uvolnění kyseliny dusičné
koroze poměrně vysoce trvanlivých skleněných podložek
bývá zapříčiněna vysokou vlhkostí a alkalickým prostředím pH
 9
2013 prof. Otruba 26
Poškození fotografických materiálů
Vady emulzní vrstvy
Odchlipování želatinové emulzní vrstvy
 změny teploty a vlhkosti okolního prostředí (v případě
vysoké teploty nebo nízké vlhkosti se - polymerní emulze
smršťuje, v obráceném případě se rozpíná až botná)
 fyzikální poškození fotografické podložky
 nesprávné zpracování fotografie (nevhodná teplota
zpracovatelských lázní).
 Želatinová emulze může chemicky degradovat
působením atmosférických polutantů (oxidů síry a
dusíku)
Praskání emulze nebo její úplný rozpad (u
albuminových emulzí)
2013 prof. Otruba 27
Poškození fotografických materiálů
 Oxidace kovového stříbra
 Působení vzdušného kyslíku, ozónu nebo peroxidů
uvolňovaných z okolním materiálů
 zbytkové sloučeniny síry z nedokonalého vyprání
(komplexní stříbrné soli, siřičitany) způsobují vznik
žlutých až hnědých skvrn nebo závoje na povrchu
emulzní vrstvy
 Působení kyslíku a vzdušné vlhkosti na kovové stříbro
v přítomnosti sloučenin síry vede ke změně černého
kovového stříbra na hnědý sulfid stříbrný Ag2S
 Posledním stádiem chemické přeměny kovového stříbra
ve sloučeniny stříbra je formování kovově lesklých ploch,
tzv. zrcadel na povrchu emulze
Poškození fotografických materiálů
Vznik skvrn a povlaků
Bílé až nažloutlé skvrny jsou jemné částečky síry vzniklé
rozkladem síranů (vysoká kyselost ustalovače a nízká
koncentrace siřičitanu sodného ve vyvolávací lázni).
Bílý práškovitý povlak na povrchu emulze (tvořený sirnatanem
sodným Na2SO2 nebo siřičitanem hlinitým Al2(SO3)3 ) vzniká
v případě utvrzování emulze pomocí kamence draselného
v málo kyselé ustalovací lázni.
Modrozelené skvrny vznikají při vytvrzování želatiny síranem
chromitodraselným (skvrny jsou tvořeny hydroxidem
chromitým Cr(OH)3).
Dichroický povlak vzniká někdy po znečistění vývojky
ustalovačem a naopak. Na povrchu fotozáznamu se tvoří
povlak, projevující se v odraženém světle kovovým barevným
leskem
Mikrobiologická destrukce - v emulzi vznikají důlky a jamky
vlivem rozkladu fotografické želatiny mikroorganismy (plísně,
bakterie)
2013 prof. Otruba 28
2013 prof. Otruba 29
Konzervování a restaurování
Mechanické čištění
 antistatické štětce
 organická rozpouštědla (např. trichloretan, isopropylalkohol) odstranění
mastné špíny
 voda s přídavkem detergentu a důkladné vyprání
Pozn.: Čistění fotomateriálů mokrou cestou vyžaduje vždy
jejich šetrné vysušení.
Eliminace rýh v emulzní vrstvě a odstranění vmáčklých
prachových částic
 botnáním emulze ve vodě (pH kolem 10)
 dokonalé proprání v proudící vodě o teplotě kolem 20 oC
sušení
Pozn.: Tato mokrá cesta čistění je však vyloučena v případě
fotomateriálů, které nemají vytvrzenou želatinu (např.
fotografie z 19. století)
2013 prof. Otruba 30
Konzervování a restaurování
Odstraňování skvrn a povlaků
 5% roztokem uhličitanu sodného Na2CO3 nebo roztokem
kyseliny octové (v případě ve vodě nerozpustného bílého
práškovitého povlaku na povrchu emulzní vrstvy)
 lázní thiomočoviny s přídavkem kyseliny octové (v případě
žlutého až hnědého závoje na povrchu emulzní vrstvy)
 2 - 3% roztokem hydroxidu sodného NaOH (v případě
modrozelených skvrn na povrchu emulzní vrstvy)
 namočením fotomateriálu (10 - 20 min), jeho ustálením (10
min), následným praním (30 - 45 min), vložením do roztoku
Na2CO3 (1 min), opětovným praním (20 min) a konečným
utvrzením ve formaldehydu (v případě žlutých až hnědých
skvrn způsobených nedokonalým ustálením fotografii)
Po aplikaci chemických čistících roztoků je nutné fotomateriál
důkladně vyprat.
2013 prof. Otruba 31
Konzervování a restaurování
Stříbrná zrcadla
 Odstranění lihem nebo alkoholickým roztokem jódu (1 g
jódu na 1000 ml ethanolu), příp. gumou.
Vybledlý fotografický obraz - zesilování chemické
 tzv. bělení (pomocí roztoku Hg2Cl2 se kovové stříbro
převede na AgCl) a opětovně se vyvolá pomocí roztoku
amoniaku, Na2SO3 a nebo běžné vývojky).
Pozn.: jde v podstatě o proces rehalogenace a je možné
použít i jiné chemické sloučeniny (např. komerční
zesilovače)
Konzervování a restaurování
Mechanická poškození fotografií (pomačkání nebo
doplnění chybějící části podložek)
 opravy drobných prasklin - japonským papírem
 doplnění chybějících částí fotografickým papírem (100%
bavlněné vlákno, neutrální pH) tzv. Photostore
Photographic Paper
 Použitá lepidla: ethery celulosy, škrob
Lepení emulzní vrstvy k podložce
 odchlíplá emulze je nejprve zvlhčena
 poté se na podložku nanese lepidlo a po odpaření
rozpouštědla se emulze přitiskne k podložce
 Použitá lepidla: fotografická želatina nebo ethery
celulosy
2013 prof. Otruba 32
2013 prof. Otruba 33
Doporučovaná kvalita vzduchu
Polutant Koncentrace [gm -3]
 SO2  1
 Jemné částice  75
 O3  25
 CO2  4.5
 NOx  5
 HCl kontrola
 CH3 COOH kontrola
 HCHO kontrola
2013 prof. Otruba 34
Materiál vhodný pro archivaci
Atlantis Silversafe Photostore Programme
Požadavky na složení papírového obalu pro dlouhodobé uložení:
 složení: 100% bavlna s dlouhými vlákny
 splnění testu ztráty lesku stříbra
 splnění testu fotografické aktivity dle ISO 18916
 klížení: alkylketendimery
 obsah redukovatelné síry: menší než 2 ppm (parts per million)
 nepřítomnost chloridových aniontů
 splnění Gurleyova testu porosity
 pH studeného výluhu: 6,0
 obsah popele: při plošné hmotnosti 40 gm-2 .....0,025 %
 při plošné hmotnosti 120 gm-2 .....0,019 %
 bez alkalické reservy
 hlazený povrch
 dostupné tři plošné hmotnosti
 barva: bílá bez optických zjasňovačů
Pozn.: z katalogu Britské firmy ATLANTIS
2013 prof. Otruba 35
Materiál vhodný pro archivaci
 FOTOARCHIV firmy EMBA Paseky
 složení: 50 % bavlny a 50 % chemické buničiny
 splnění testu fotografické aktivity dle ISO 18916
 klížení: alkylketendimery
 obsah redukovatelné síry: menší než 1 ppm
 pH studeného výluhu: 7,5
 obsah plnidel: nízký obsah popele
 barva: bílá bez optických zjasňovačů
 hlazený povrch
 plošná hmotnost 80 - 90 gm-2