高灵敏非银盐信息记录材料的研发策略

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1、高灵敏化学型非银盐感光材料的研发策略—从银盐感光材料说起陈子辉1,2,李庆喜2,张复实11.北京利公技术开发公司，北京100192;通讯联系人：zhchen@tsinghua.edu.cn2.清华大学化学系有机光电了与分了工程教育部重点实验室，北京100084摘要：木文从银盐感光材料的成像机理出发，探讨了高灵敏化学盘非银盐感光材料的两种研发策略：显影放人和链反应。对于一些光化学反应，无论反应产物是能够使反应原料的光活性区域发生移动，还是对某些反应具有高效的催化作用，都有望作为基础设计出具有显影放大功能的化学型非银盐感光材料。另外，本文从Lambert-Be

2、er律出发，推导出了发色型感光材料感光灵敏度的估算方法，可用于指导非银盐感光材料的设计及配方优化。关键词：非银盐信息记录材料；银盐感光材料；光谱増感；显影放人；感光灵敏度1.引言感光材料能够感知电磁辐射信息并发牛•相应的物理或化学变化，经过一定地加工处理后，最终形成固定的影像。今天，感光材料作为信息记录和显示的重要媒介，在文化、教育、科学以及国防等各个领域都得到极为广泛地应用，在国忧经济中占有觅要的地位。通常，感光材料可分为银盐和非银盐两种类型⑴讥前者以卤化银为主要光敏介质，具有感光度高、成像层次丰富、成像稳定的优点；但其制作工序复杂，不能实吋显示且需要耗

3、费大量的贵金属银。非银盐感光材料可进一步分为光物理型感光材料和光化学型感光材料。在成像过程中发牛光物理变化的非银盐感光材料称为光物理型感光材料，以光敏半导体为代表。这类材料的成像过程需要借助于复杂的电子设备，但是它们成像效果好、可反复使川、感光灵敏度甚至高于银盐材料。由此衍生的数码影像技术和产品己取代银盐感光材料，在现代复卬和摄影领域占据绝对优势。光化学型感光材料是指成像过程中发牛光化学变化的非银盐感光材料。大多数非银盐感光材料都属于光化学型，这类材料加工过程简单、成本低廉,广泛用作卬刷制版、油墨、光致抗蚀剂等。但是，相比银盐和光物理型感光材料，绝大多数非

4、银盐化学感光材料的感光灵敏度都很低。开发高灵敏的化学型非银盐感光材料，一方面可以降低材料成像所盂的曝光能量，另一方面可以拓展其应用范围。本文通过冋顾银盐感光材料的成像机理，探讨了高灵敏化学型非银盐感光材料的两种设计策略：显影放大和链反应。此外，本文述将探讨如何从理论上估算化学型非银盐感光材料的感光灵敏度。2.银盐感光材料及其成像机理⑶从结构上简单地说，银盐感光材料是由乳剂层、支持层和一系列辅助层构成的(图la)0乳剂层是感光材料的光敏涂层，直接决定了感光材料的照相性能。卤化银是乳剂层屮见光分解的光敏物质，按照感光能力从高到低依次为淤化银、氯化银、碘化银。明

5、胶是卤化银乳剂的分散剂和成膜剂，它所具有的多种物理化学性能，以及微暈活性杂质在感光材料屮发挥着重要的作丿U。除了卤化银和明胶两种主要成分外，乳剂层屮还常常添加一些其它助剂来完善它的照相性能与物理•机械性能。UnexposedsilverhalideProtectivelayer/ProtectivelayerEmulsionlayerEmulsionlayerSubstrateSubstrateBack-facelayerBack-facelayer(a)(b)图1(a)银盐感光材料的简单结构;(b)银盐感光材料的成像机理示意图实际上，仅有银离子和某种单一

6、卤索离子组成的、按一定晶格和周期性排列的卤化银晶体(理想卤化银品体)并不具备实用的感光性能。幸好，在感光乳剂的制备过程中，山于原材料、制备工艺、设备等各种因素的影响，获得理想卤化银晶体的可能性是极其小的。在晶体形成过程中，离子的迅速聚集、杂质的存在以及外部因素的影响，使各晶面的生长不平衡,导致晶体的不完整，形成了晶体内部的薄弱环节。这些薄弱环节，在感光化学上，称为感光中心。银盐感光材料的成像机理如图lb所示。带有感光中心的卤化银晶体(1)在曝光的一•瞬间激发岀一些电子。这些电子被感光小心吸陷(2),进而吸引丿制围的空隙银离子发主下列反应:Ag"+eAg随着

7、光解反应的进行，还原得到的银原子不断增多，当感光中心处的银原子聚集到一定大小时，银微斑就成了显影中心。分布在各个卤化银品体上的许多显影中心，就组成了人眼看不到的潜伏影像，即潜影(3)。在这个过程中，光的利用率实际上只有2%左右，而在目前的数码相机感光原件屮，光的利川率可达到70%。潜影的形成仅是银盐感光材料成像的第一阶段，还需要经过显影才能使潜影变成人眼可见的影像。在显影的过程中，银微斑是高效的催化剂，它使已曝光的卤化银颗粒迅速被显影剂还原成金属银(4)。相比曝光阶段，显影结束后才來中银原子的数目将增加10假10"倍。最后，经过定影洗去未曝光的卤化银颗粒就

8、完成了整个成像过程(5)。2.高灵敏化学型非银盐感光材料的研发策略