傳統感光材料

對光敏感，并可記錄光照細微變化的材料稱為感光材料。常見感光材料主要有傳統感光材料與電子感光材料兩大類。感光材料除對可見光敏感外，一般還對紫外線、紅外線及各種放射線等敏感。 傳統感光材料一般指銀鹽感光材料或鹵化銀感光材料。這類感光材料受到光照時，其中的感光物質會分解，形成潛影，經過顯影、定影形成可視影像，并記錄在該感光材料上。傳統感光材料主要包括各種品牌、各種型號的感光膠片和相紙等。?

銀鹽感光材料的雛形出現在1839年，當時的法國科學院正式宣布，巴黎著名畫家L.-J.-M.達蓋爾發明了世界上第一個實用攝影方法，被稱作“達蓋爾攝影術”，亦稱銀版攝影術。他將銅板上鍍的銀與碘蒸汽作用化合為有感光作用的碘化銀，將其放入照相機內曝光，光的作用使碘化銀還原為不同密度的金屬銀。再令水銀蒸汽與其形成銀汞合金影像。定影后即成為一幅正像照片。 同一時期，英國科學家W.H.F.塔爾博特也發明了另一種攝影法——卡羅式攝影法。他采用了沉積有氯化銀的白紙，將其拍攝曝光，用濃食鹽溶液定影，得到了一幅明暗與實物相反的紙基負片。再將這幅負片放在另一張感光紙上，置于日光下曝曬，定影后得到一幅明暗與實物相同的相片。可以說，這就是銀鹽感光材料的現代負-正成像體系的前身，于1841年獲得了專利。 感光材料從發明后，隨著物理化學科學水平的發展而演進了100多年。?

達蓋爾攝影術的缺點是成本高，不能復制。卡羅式攝影法雖能復印，但因紙基粗糙，復印出來的影像質量不佳。 基于以上原因，英國的一位雕塑家F.S.阿切爾于1851年發明了“火棉膠攝影法”，將硝化纖維（俗稱火棉）溶于酒精和乙醚中，形成一種黏稠的溶液，將碘化鈉和少量溴化鉀與火棉膠混合均勻，涂于潔凈透明的玻璃上，再將玻璃板放入硝酸銀溶液中，形成碘化銀晶體和溴化銀晶體，即“火棉膠”感光材料。這種感光材料在制備后，必須在火棉膠未干燥之前大約20分鐘內立即拍攝、顯影、定影、水洗、晾干，進而獲得附著在玻璃板上的一幅明暗與實物相反的負像。因為火棉膠干燥后不透水，藥液無法滲入其中發生作用，也無法滲出，所以又稱“濕版法”。?

這種感光材料和達蓋爾攝影術得到的影像一樣清晰，成本卻不足其十分之一，同時，它可像塔爾博特式攝影法那樣反復印制，而影像質量卻遠比塔爾博特式精細。其感光度比較高，自1851年問世后，不過幾年就把以上兩種攝影法取代了，并且流行了20多年，成為攝影史上一個比較重要的歷史時期。?

1871年，英國一名醫生兼業余攝影愛好者R.L.馬多克斯（Richard Leach Maddox，1816～1902）發明了照相“干版”，用明膠作為膠合劑代替火棉膠，將溴化銀與明膠混合后涂于潔凈的玻璃板上，干后即成為感光干版，可以隨時拍攝。感光干版的發明，意味著感光材料商品化的條件已經成熟。1880年，美國一位20多歲的銀行記賬員G.伊士曼開設了一所伊士曼干版公司，用自己設計的涂布機正式開始生產攝影用的玻璃干版，向市場銷售。 考慮到玻璃干版不便于攜帶，容易破碎，伊士曼又在1885年制造了一種名為“美國膠片”的感光材料，在一長條形紙基上涂以明膠乳劑，可以連續拍攝，沖洗后，將乳劑從紙基上剝下來，夾在兩塊玻璃板之間，洗印成照片。這就是世界上最早的卷片。

1888年，伊士曼制造成功一種輕便的、固定曝光的方盒式攝影機，名叫“柯達1號”攝影機，與“美國膠片”同時出售。每卷“美國膠片”長6米，可拍直徑為6CM的圓形照片100幅，膠片拍完后，需要連同攝影機寄回柯達公司，由公司負責沖洗，并裝上新膠片。 1889年，伊士曼用硝化纖維透明片基取代了紙基，為現代膠片奠定了基礎。 在感光材料發明之后的100多年中，隨著對影像質量要求的提高和需求量的增加，系統研發力量逐漸增強，融入了越來越多的專業技術，形成了一個富有創造力的感光化學工業。并取得了驕人的成績。在感光材料的感光性能和影像結構特性逐步得到改善和提高的過程中，乳劑制備一直是“重頭戲”。因為感光劑鹵化銀無法從任何試劑商店中直接買來使用，而是需要讓硝酸銀和鹵化物等物質在乳劑制備過程中進行反應，形成具有感光能力的鹵化銀晶體。 在感色性方面，最初的鹵化銀明膠乳劑只對藍光感光，對其他色光不感光，故而不能正確表現各種色彩的影調關系，人稱“色盲片”或“盲色片”。1873年德國化學家H.W.沃格爾發現，在乳劑制備過程中，加入名為四溴熒光素的淡紅染料，可使乳劑不僅對藍光感光，而且對綠光也感光，并于1884年制造出這樣的感光干版在市場銷售，名為“正色”干版。1882年沃格爾又在乳劑中加入了名為“阿薩林”的染料，使乳劑不但能對藍光和綠光感光，而且也能對黃色和橙色光感光。

1906年，另一些德國化學家用一種名叫“異花青”的染料代替“阿薩林”，使乳劑的感色性從藍、綠、黃、橙擴展到藍、綠、黃、橙、紅。為全色片打下了基礎，也為彩色膠片的制造創造了條件。 在片基方面，雖然硝酸片基是實現感光膠片商品化的有功之臣，但是它也有一些不可避免的缺點，例如，易燃，極不安全；質脆，容易斷裂；年久容易變色等。1930年，人們選用醋酸纖維素酯代替了硝酸纖維素酯作片基。電影膠片和照相膠卷基本都使用它。其最大優點是不易燃燒，所以稱為安全片基。但它也有缺點：如收縮率大，幾何尺寸不穩定；在低溫下容易變脆；強度差，易折損等。

20世紀60年代產生了滌綸片基，它的強度更高，變形更小，適于對尺寸要求較高的航空測量、科學研究、印刷制版及醫學攝影等的需要。 在感光度方面，自馬多克斯制造出以明膠做支持劑的乳劑以后不久，人們就發現，在配制乳劑時，延長加熱時間可以提高乳劑對光的敏感度。這一發現，成為后來控制乳劑感光度的重要條件之一，名日“物理成熟”。通過這樣的控制，1880年伊士曼所生產的第一批干版時，它的感光度已經達到相當于ISO12，可以手持拍攝。后來，通過化學增感、光譜增感、T顆粒等技術，使感光度不斷得以提高。從20世紀初的感光度ISO20，到60年代就已達到了ISO3200。 在顆粒性方面，50年代前，感光材料的感光度越高，顆粒越粗。50年代后，人們追求高感微粒，研制出了扁平狀的顆粒、實現了薄層涂布，緩解了感光度和顆粒性的矛盾。相應地，由于高感微粒的實現，使得感光材料的清晰度和分辨能力也得以提高。 在色彩方面，早期的彩色攝影很多方法是借助于濾光器在黑白感光材料上實現的。也用過染色和調色的方法，使影像帶上某種色彩或成為單色調影像。 1857年物理學家麥克斯韋爾對同一被攝景物，分別加用紅、綠、藍濾光器進行拍攝，沖洗后，得到三張黑白底片。用這三張底片分別印出三張正片，用三臺放映機將影像重疊投影到屏幕上，每臺放映機鏡頭前分別加用拍攝時所用的濾光器，屏幕上就會出現被攝景物的彩色影像。這種方法被稱為三底法。

這種色彩再現的方式需要龐大的設備，操作麻煩，很不方便。 之后，出現了依照麥克斯韋爾的這種原理設計的彩屏法膠片，它是一種反轉片，在片基背面附有許多透明三原色濾屏，微細程度遠遠超出了人眼的分辨率。杜菲彩色片是這類膠片的代表。曝光時，光從片基背后穿過濾光片，在感光乳劑上曝光，經過反轉沖洗，得到正像。放映時，白光穿過濾屏，顯現的就是原景物的色彩。1928年柯達公司將這種方法用在了16mm反轉片上。在多層彩色片問世之前，這種方法曾經是獲得彩色影像的主要方法之一。由于曝光時，光要通過紅、綠、藍濾光屏才能達到乳劑層，所以，只有不足1/3的光量到達乳劑層，因而，這種膠片的感光度低。而放映時，則需要強光源。

同時，這種膠片的清晰度低。20世紀70年代波拉公司的一步成像彩色電影膠片以及其后推出的35毫米彩色反轉片，都是在杜菲色彩色片的基礎上改進得到的。 1935年柯達公司的彩色反轉片KODAKCHROME問世，它有三層乳劑，分別感受藍、綠、紅光。在沖洗過程中，需要依次用不同的染料偶合顯影液分別對三層乳劑進行顯影，產生可供放映的正像畫面。因成色劑在顯影液中，而不在膠片乳劑中，被稱為外偶法膠片。 20世紀中期，柯達內偶法彩色負片誕生。其感光乳劑由感藍、感綠、感紅三層乳劑組成，被稱為多層彩色負片，它的每層乳劑中含有成色劑，因此也被稱為內偶法。

拍攝后，在彩色顯影時，各層分別生成和所感色光互補的黃、品紅、青染料，并且，和原景物明暗相反，此后需經彩色印片或彩色放大工序，始可獲得彩色正像。同年，阿克發公司推出了彩色負片和相紙，只是前者用的是油溶性成色劑（偶合劑），后者用的是水溶成色劑。從此，攝影術昂然進入了彩色時代。彩色影像以自然、豐富的色彩為誘惑，流行開來。 隨著攝影裝備、攝影技術、感光材料制造技術的不斷進步，加之人們對攝影作品的要求不斷提高，很多新品種感光材料應運而生。

1948年，美國波拉公司開始生產通常稱為“一步成像”的黑白片，1963年開始生產一步成像彩色片，可在拍攝完成后的退片過程中，將膠片自帶的藥包擠破，迅速完成沖洗過程，并立即得到黑白或彩色正像畫面，這種大大節省時間，不需進暗房，不需常規的復雜加工設備的方法，因其方便快捷贏得了很多攝影人員的青睞。?

1980年，英國的依爾福公司推出了可用C-41工藝沖洗的黑白染料片，構成影像的銀由染料代替，其清晰度、分辨率、對于被攝體亮部和暗部細節層次的再現都十分出色，由于這種黑白負片可以和彩色負片用同一沖洗工藝沖洗，使得黑白攝影變得更為方便快捷。之后，柯達等膠片生產廠家也有同類產品問世。 傳統感光材料除了品種和規格的多樣化之外，經歷了長期發展，感光材料生產技術中的科技含量越來越高，能夠對感光乳劑進行精細的設計和控制，制造出所需形狀和構成的鹵化銀晶體，實現了乳劑多層涂布的復雜工藝。不僅使感光材料感光度提高，產品質量不斷提高，更新換代的速度加快。在影像質感、層次、分辨率、清晰度、穩定性和色彩還原等方面不斷有所改善，感光材料對于多種光源的適應性得以提高，影像的保存性和色牢度也受到了關注。后期加工的機械化、自動化程度也得到提高。 100多年來，傳統感光材料以其感光度高、光譜特性好、影調連續、影像質感細膩、層次豐富、分辨率和清晰度高、色彩再現好、具有良好的保存性、品種規格多樣化等特點，占有很大優勢。除了在平面攝影、電影攝影等藝術創作領域使用外，在醫療診斷、印刷、檔案保存、測繪、工業、科研等領域曾有著廣泛的應用。