採用化學方法將膠片曝光後所產生的潛影變為穩定可見影像的工藝過程。

  影片在化學加工過程中的工藝控制分物理、化學與感光3個方面。物理控制又稱機械控制,是通過控制照相化學反應過程中的物理條件如溫度、時間、攪動程度和曝光量來掌握化學反應速度,以保持預定的最佳效果。影片加工過程中對物理條件的控制要求很嚴,在彩色負片加工時,顯影溫度允許變動範圍為±0.1℃,時間的變化規定在10秒鐘以內。化學控制是運用分析化學手段,檢驗所用化學藥品的的純度以及各種加工溶液,諸如顯影液、停顯液、定影液和漂白液等的化學成分,並通過補充、調整以維持各成分的穩定。感光控制又稱感光測定控制,是用曝光量恒定的控制光楔,通過實際沖洗以檢查加工條件是否正常。

  基本過程 影片的化學加工方法隨膠片品種的不同而異,但其主要過程與所涉及的化學反應基本相同。無論是黑白片、彩色片、正性材料或負性材料的加工,均需經過顯影、定影等基本化學處理過程,彩色片還須經過漂白。此外,還有一些大同小異的輔助工序。

  顯影 顯影的實質是氧化還原反應,是將曝過光形成瞭潛影的溴化銀晶體中的銀離子全部還原成銀,變為可見的銀影。其化學反應可用下式表示:

  AgBr+顯影劑─→Ag+顯影劑氧化物+Br-

  列反應式中,未曝光的溴化銀也可被顯影劑所還原,隻是反應速度較慢。已曝光並形成潛影的溴化銀晶體,由於催化作用,以較快速度被還原。有一種理論認為,由銀所組成的潛影在此反應中起著電極的作用;顯影劑將電子傳給銀,然後由銀將電子傳送到與其接壤處的銀離子,使它還原成銀。隨著顯影進程的發展,還原所形成的銀斑逐漸長大,即傳導電子的電極逐漸變大,反應速度隨之加快,是自身催化反應。

  ①顯影劑。顯影劑是還原劑。根據電化學反應計算,氧化還原電位低於0.120伏的物質均可使照相系統中的銀離子還原為銀。但符合這種條件的物質並不一定都能用作顯影劑。顯影劑必須具有良好的顯影選擇性,它能最大限度地把有潛影的鹵化銀晶體還原成銀,保證獲得盡可能大的感光效率,但又不還原未經曝光的晶體,以免灰霧上升到不能容許的程度,影響清晰度。由於上述原因,自攝影術誕生後的100多年內,人們發現瞭數以千計的各類具有顯影性能的物質,但篩選結果認為,性能良好的顯影劑隻有10餘種,而經常使用的還不到10種,見下表。

常見顯影劑的名稱及用途

  彩色片的顯影過程比黑白片較為復雜。黑白片顯影過程的終點是生成銀及顯影劑的氧化物。彩色顯影過程並不至此而終止,它將進一步利用顯影劑的氧化產物與成色劑發生偶合反應,在形成銀影的部位同時生成染料以獲得彩色影像。彩色顯影的化學反應可用下式表示:

從式中的化學反應可看出,生成1個染料分子需要還原4個銀離子。這種成色劑叫做4當量成色劑。也有形成一個染料分子隻需還原2個銀離子的成色劑,叫做2當量成色劑。

  ②顯影液。隻含有顯影劑的溶液不能構成有效的顯影液。一個性能良好的顯影液除瞭選用優質的顯影劑外,還應含有一些其他的必要成分。常用的顯影劑都需要在堿性環境中才能達到正常的顯影速度和產生優質的影像。因此,在顯影液中都需要加入一定數量的堿性物質以保證所要求的 pH值。黑白底片顯影液的 pH值在7~9之間,其中以pH在8.0左右的較多;黑白正片顯影液的pH值大多在10以上;彩色底片和正片顯影液的pH值在10~11之間。由於堿性物質能加快顯影速度,故稱之為促進劑。常用的促進劑有碳酸鈉、硼砂和氫氧化鈉等堿性物質,其中碳酸鈉的用途最廣,硼砂多用於黑白負片顯影液中。

  顯影劑在堿性溶液中易被空氣氧化,故需加入防氧化劑(俗稱保護劑)以減緩氧化速度。常用的保護劑是亞硫酸鈉。在彩色顯影劑中有時也加入羥胺鹽作為輔助保護劑。亞硫酸鈉除瞭能減緩顯影劑的氧化速度外,還兼有微粒顯影作用,故在微粒負片顯影液配方中,其含量大大超過起保護作用所需要的量,常高達100克/升。在顯影過程中,亞硫酸鈉能與顯影氧化物起作用生成磺酸鹽,後者是一種具有較弱還原能力的顯影物質,對黑白顯影有一定的輔助作用。但亞硫酸鈉的這種性質對彩色顯影卻十分不利,因為在彩色顯影中,是靠彩色顯影劑的氧化產物與成色劑偶合以形成染料影像。過多的亞硫酸鈉會與成色劑爭奪此氧化物而降低染料產量。因此,在彩色顯影液中亞硫酸鈉的濃度都較低,每升含量一般為2~4克。

  顯影液中還含有另一種不可缺少的成分──防灰霧劑(又稱抑制劑)。顯影灰霧是膠片未經曝光部分所產生的密度,超過允許限度時會使影像喪失明快感和使細部受到損失,因此需加入一種物質以防止這種有害密度的產生。優良的防灰霧劑應既能防止未曝光鹵化銀晶體被還原,又不妨礙已曝光晶體的顯影速度。隻有溴化鉀和有限的幾種有機防灰霧劑能在一定程度上滿足上述要求。

  定影 膠片在顯影後,被還原構成影像的鹵化銀晶體隻占其總含量的20~30%,約有70%以上的鹵化銀未起變化而存留於乳劑層中。這些存留的晶體仍保持著一定的感光性能,必須將它們從乳劑層中除掉才能保持影像的穩定。這種除掉未經顯影的多餘鹵化銀的過程叫做定影。能溶掉鹵化銀的物質叫定影劑,應用最廣的定影劑是硫代硫酸鈉(俗稱海波)和硫代硫酸銨(銨海波)。前者的應用歷史較久,傳統配方中使用較多。後者由於定影速度較快,故在快速加工、漂定合一和單浴顯影工藝中采用。

  硫代硫酸鹽能與鹵化銀起作用生成能溶於水的絡鹽,化學反應如下式:

在第一步反應中生成的NaAgS2O3 是不溶於水的。經第二步反應後所生成的Na5 Ag3(S2O3)4,大部分溶於定影液中,剩餘的一小部分被隨後的水洗完全溶掉。在定影液中,還常加入一些輔助性藥品,如起停顯作用的酸、起保護作用和防止沉淀的亞硫酸鹽、硼酸及硼酸鹽等。

  漂白 彩色片在顯影後,膠片上生成由銀和染料組成的雙重影像,必須將銀影漂去才能使色彩飽和。因此,在彩色片沖洗過程中有一道漂白工序。漂白作用是采用氧化劑將銀原子氧化,生成可溶於定影液的銀鹽。在隨後的定影工序中將它溶去。影片加工中所采用的漂白劑有重鉻酸鉀、赤血鹽和過硫酸鹽。其中,重鉻酸鉀具有強烈的毒性,對操作人員及環境有較大的危害,故在影片加工中已不再推薦這種配方。赤血鹽的漂白能力很強,照相效果也較好,曾長期被普遍采用。但由於它是氰的絡合物,排放入水系後,經陽光照射能釋出劇毒的氰離子,故有逐漸被無毒的過硫酸鹽取代的趨勢。用過硫酸鹽漂白液加工的彩色正片,灰霧密度低,色調透亮,在國外已大量用於彩色正片的加工。但它對彩色底片的照相性能、暗細部的表達有輕微影響,需要進一步研究解決。

  水洗 無論是黑白片或彩色片的化學加工,水洗過程是不可缺少的。按水洗時機的不同,可分為中間水洗與最後水洗兩種。中間水洗是插在加工過程中兩個加工步驟之間的水洗,其目的是洗除膠片上帶出的前一種溶液,以免污染下一個溶液,並防止由於帶入上一溶液的組分而在膠片上造成諸如灰霧或污斑等缺陷。最後水洗是洗除乳劑層中殘留的加工液中的組分,主要是定影液中的硫代硫酸鹽。這些殘留的化學藥品,會縮短影片的保存壽命,使影片在較短的時間內發生變色和退色等現象。

  加工工藝 影片的加工工藝可分為黑白片和彩色片兩大類。兩類中又各分為負片和正片兩種加工系統。

  黑白片的沖洗加工 黑白底片和正片的沖洗過程相同,都需經過顯影、中間水洗、定影、最後水洗及幹燥等5個步驟。主要區別在於顯影液配方顯影γ值不同,顯影時間及溫度也有差異。

  底片顯影液配方要求能產生微粒高感效果,故含有大量亞硫酸鈉,其pH值較低,含防灰霧劑量較少。為瞭不致於產生粗粒現象,顯影溫度一般在18℃到20℃之間,但大多采用18℃。其顯影時間也稍長。底片的顯影γ值一般都控制在0.65左右,顯影時間以達到規定γ值為準,一般在6~10分鐘之間。與底片相比,正片的沖洗條件有以下特點:由於正片乳劑中,溴化銀晶體顆粒比負片細,不需要在顯影液中加入大量的亞硫酸鈉以降低其顆粒度,故亞硫酸鈉含量較少。正片顯影液的pH值較高,都在9.0以上,故其顯影速度較快。此外正片對灰霧要求嚴格,配方中溴化鉀的含量也較多。正片的顯影時間,一般為2~4分鐘。γ值大多控制在2.5左右。

  電影黑白片加工的典型配方如下列諸表所示:

電影黑白負片常用顯影配方

電影黑白正片顯影配方

  黑白負片和正片所用的定影液配方相同,大多采用F-5配方,其成分(每升含量)是:硫代硫酸鈉240克,無水亞硫酸鈉15克,醋酸(28%)47毫升,硼酸7.5克,鉀礬15克,pH值為4.25。

  彩色片的沖洗加工 彩色片的加工過程比較復雜,控制條件更為嚴格。為瞭便於使用,世界上幾個主要膠片廠傢所生產的彩色電影膠片,都采用瞭相同的加工工藝和配方。彩色負片沖洗工藝代號為ECN-2,彩色正片沖洗工藝代號為ECP-2。它們統稱為Ⅱ型片沖洗工藝,過程基本相似。其特點是提高瞭溫度,縮短瞭加工時間。ECN-2工藝及ECP-2工藝的簡要過程如下:

ECN-2 工藝過程

ECP-2 工藝過程

  發展現狀及趨向 20世紀70年代以來,科學技術水平不斷提高,感光科技也取得瞭很大的成就,膠片的化學加工技術隨之得到相應的發展。歸納起來,有以下3個主要方面。

  縮短加工時間 提高生產效率、縮短攝制周期、降低制作成本是電影制片工作非常關註的問題。由於磁帶、錄像的後期加工比膠片簡單、迅速。對傳統的膠片技術是一種嚴重的威脅。為瞭適應影片生產的要求和與新的影像記錄系統競爭,膠片科技人員及生產廠傢作出瞭巨大的努力,不僅在影像質量上繼續保持瞭優勢,並且在彩色片的化學加工技術上也有瞭突破性的進展。傳統的以20℃為基礎的常溫沖洗工藝轉為41℃(負片)和37℃(正片)的高溫快速加工工藝。由於加工溫度的提高,沖洗時間大為縮短。例如Ⅰ型彩色正片的顯影溫度為21℃,顯影時間為14分,全部沖洗時間近40分鐘;而Ⅱ型片用高溫快速的ECP-2工藝,顯影溫度提高到41.1℃,顯影時間縮短到3分鐘,總的沖洗時間為10分左右。高溫加工,不僅提高瞭生產效率,並且為顯影抑制型(DIR)成色劑的采用提供瞭必要的溫度條件。

  縮短加工時間的另一個趨向是簡化沖洗程序。目前電影彩色膠片沖洗過程多達10~14個步驟。減少一些步驟無疑會縮短沖洗時間。在彩色照相加工工藝中,已實現瞭將漂白與定影合而為一的新工藝,有效地縮短瞭加工時間。80年代由於研制出高效穩定劑,推出瞭一種無水洗工藝,已在照相行業中開始采用,這種工藝不僅加快瞭沖洗速度,而且節約瞭大量水洗用水,有利於水資源的保護。

  采用自動控制設備 為瞭更有效地控制生產條件、穩定產品質量和提高勞動生產率,采用自動控制是發展的必然趨勢。采用各種離子選擇電極並與微處理機以及執行機構相聯結,能有效地監測加工溶液中各成分的變化並自動地予以調整。這種技術已開始應用於生產中。用自動感光測定儀器與微機相聯,通過檢測加工系統感光性能,自動調整生產條件的技術,也正在迅速發展。

  重視環境保護和貴重金屬的回收 電影和照相膠片的化學加工工作中,都需使用和排放大量化學物質,其中有許多藥品具有相當大的毒性或對生態環境有不利的影響。這一問題已引起各國政府環保部門的重視,許多國傢的環保法中,都規定瞭照相洗片廢水的排放標準。為解決環保問題,有關科研機構和洗印部門從減少排放量、治理有害成分和改用無毒藥品等3個方面著手,作瞭大量研究工作並收到瞭良好效果。

  銀的回收是全世界感光行業所共同重視的問題。用於感光材料中的銀並未完全消耗,經顯影加工後,留在乳劑層中構成黑白影像的銀隻占20%左右,80%的銀溶解在定影液中,彩色片經加工後,100%的銀全都溶解在定影液中。電解提銀法是電影洗印部門已廣為采用的回收銀的有效方法。三電極提銀器,在提銀效率、銀的純度及工作穩定性上均有很大的提高。北京電影洗印錄像技術廠的工程技術人員發明的還原鐵粉置換提銀法成功地解決瞭照相館及感光材料洗印部門從廢定影液中回收銀的問題,取得瞭巨大的經濟效益,獲得瞭國傢的獎勵。