СПОСОБ ХИМИКО-ФОТОГРАФИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЯДЕРНЫХ ФОТОМАТЕРИАЛОВ Российский патент 2002 года по МПК G03C5/26 

Изобретение относится к способу химико-фоотографической обработки галогенсеребряных фотографических материалов, которые могут быть использованы для регистрации следов однозарядных частиц релятивисткой энергии при исследовании взаимодействия ядерно-активных частиц (адронов) с нуклонами.

Регистрация следов однозарядных частиц релятивистской энергии при температуре жидкого водорода представляет существенный интерес для экспериментальной ядерной физики при изучении взаимодействия ядерно-активных частиц с нуклонами.

Известен способ обработки ядерных фотоматериалов, регистрирующих частицы минимальной ионизации, в котором с целью улучшения их сохраняемости и снижения склонности к регрессии скрытого изображения, фотографический слой ядерной эмульсии, предварительно высушенный до влажности 0,9-1,5%, подвергают нагреву при температуре 50-60^oС от 3 до 1 суток соответственно при влажности воздуха, не превышающей 1-2%. При проявлении эмульсионных слоев, предварительно прогретых по предлагаемому способу, число зерен в следах релятивистских частиц (чувствительность) составляет 34-35 на 100 мкм пробега (авт. свидетельство 178263, G 03 C 1/2, опубл. 08.01.1966, бюллетень 2).

Известен также способ проявления ядерных фотоматериалов с применением проявляющего раствора, включающего щавелево-кислый калий, феррисульфат и ферросульфат, в котором, с целью улучшения регистрационных характеристик слоя, сокращения времени проявления и повышения стабильности воспроизведения результатов, слои пропитывают в проявителе при 16-22^oС и окислительно-восстановительном потенциале ниже порога проявления скрытого изображения, после чего проявляют при той же температуре и окислительно-восстановительном потенциале выше порога проявления скрытого изображения.

При осуществлении этого способа уменьшается деформация слоя за счет снижения степени набухания в проявителе и применения однотемпературного режима процесса проявления, обеспечиваются высокие регистрационные характеристики (чувствительность 40,5-41,3), полностью отсутствует дихроическая вуаль и получается низкая величина зерновой вуали.

Однако способ не обеспечивает отсутствие деформации слоя при обработке, и обработка фотоматериала составляет около 120 ч (авт. свидетельство 217208, G 03 C 5/29, опубл. БИ 15, 26.04.1968).

Известен способ химико-фотографической обработки ядерных фотоматериалов, включающий пропитку слоев в амидоловом проявителе при температуре 5^oС с последующим повышением температуры до 23^oС и проявление в течение 30 мин или более, обработку в кислой стоп-ванне (эта стадия очень важна, так как присутствие активного проявителя во время длительного фиксирования приводит к образованию дихроичной вуали), фиксирование при 5^oС, промывку при 5^oС, постепенно разбавляя фиксирующий раствор (так как удаление солей и изменение рН при промывке может вызвать резкое и неравномерное изменение набухания). Избыточная вода удаляется из слоев купанием их в водных растворах спирта с глицерином (180% спирта, 4% глицерина). Глицерин, остающийся в слое, служит пластификатором, сушка слоев проводится при комнатной температуре (К. Миз. Т. Джеймс. Теория фотографического процесса, Ленинград, "Химия", 1973, с. 187).

В работах Т.И. Крестовниковой и В.М. Уваровой (журнал научно-прикладной фотографии и кинематографии, т.9, вып. 2, Москва, "Наука", с. 92) проведен сравнительный анализ температурно-сухого и "мокрого" способов обработки ядерных эмульсионных слоев в амидоловом проявителе. Анализ показал, что большая однородность проявления следов заряженных частиц по глубине слоя достигается при использовании "мокрого" метода по сравнению с "сухим". Недопроявление следов частиц в глубине слоя является следствием низкого pH исходной эмульсии. Поскольку при "сухом" методе фотографической обработки в процессе теплой стадии проявления доступ свежих молекул проявляющего вещества исключен, то глубинные слои, получившие меньше проявителя, будут иметь рН ниже, чем верхние эмульсионные слои, в результате чего будет иметь место недопроявление глубинных слоев.

В случае же "мокрого" метода, когда в теплой стадии обеспечивается доступ дополнительных молекул проявляющего вещества, достигается более однородное проявление следов заряженных частиц по глубине слоя, вследствие выравнивания рН по эмульсионному слою. Помимо лучшей однородности "мокрый" метод дает высокие показатели чувствительности. Так, например, чувствительность (N) в "сухом" методе составляет 29,4-33,3 зерен в следе релятивистской частицы на 100 мкм пробега, а η (фон зерновой вуали в объеме 10^-9 см³) составляет 1,5-2,0, при этом J (степень неоднородности) - 10-12%, тогда как при "мокром" методе N=31,2-32,0; η =1,4-1,7; J=2,5%.

Известен также способ обработки ядерных фотоматериалов без применения сухой стадии, который включает: 1) пропитку в дистиллированной воде при 3-6^o; 2) пропитку в амидоловом проявителе состава: - сульфит натрия (безводный) - 12 г; - амидол-3 г; - лимонная кислота - 1 г; - вода дистиллированная - до 1 л, при 3-6^oС;
3) проявление в таком же проявителе при комнатной температуре;
4) обработку в останавливающей ванне (0,5%-ный раствор уксусной кислоты) при 5-6^oС;
5) промывку в дистиллированной воде при 5-6^oС;
6) фиксирование в 30%-ном растворе гипосульфита, в который добавлен метабисульфит калия, для получения рН 6,2-6,4;
7) окончательную промывку водой;
8) сушку;
9) досушку в комнатных условиях.

При этом чувствительность (число зерен в следе частицы, релятивистской энергии на 100 мкм пробега) составляет 26,0-28,1, а число зерен вуали в объеме 10^-9 см³ - 2,6-2,9, неравномерность проявления по глубине 8,35% (С.П. Аламазова, Ф.Г. Брадна. Объединенный институт ядерных исследований. Ядерная фотография, труды третьего международного совещания, Москва, июль 1960; издательство Академии наук СССР, Москва, 1962, с.292) (прототип).

Однако при этом способе обработки возникают деформации фотоматериалов, приводящие к искажению траектории заряженных частиц, вследствие изменения температуры во второй стадии проявления и удаления непроявленного галагенида серебра. В результате такой химико-фотографической обработки толщина эмульсионных слоев уменьшается в 1,6 раза (т.е. коэффициент усадки 1,6), что ведет к потере информации.

Цель изобретения - усовершенствование способа химико-фотографической обработки ядерных фотоматериалов, позволяющее значительно повысить их информативность, вследствие снижения коэффициента усадки до 1, при сохранении фотографических показателей.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе химико-фотографической обработки ядерного фотоматериала, состоящего из подложки, эмульсионного слоя и защитного желатинового слоя, включающем охлаждение, предварительную пропитку, проявление в водном растворе, содержащем амидол, сульфит натрия и лимонную кислоту, промывку дистиллированной водой, обработку в останавливающей ванне, промывку дистиллированной водой, фиксирование в водном растворе, содержащем гипосульфит натрия и метабисульфит натрия, промывку водой и сушку, предварительную пропитку проводят в 3-7 мас.%-ном водном растворе глицерина при 5-7^oС, а до сушки материал выдерживают в водном растворе, содержащем 12-25 мас.% D-сорбита и 3-5% мас.% глицерина при 18-20^oС не менее 12 ч. Проявление проводят в амидоловом проявителе.

Амидол (2,4-диаминофенолдигидрохлорид) оказался очень подходящим веществом для проявления ядерных фотоматериалов.

Он диффундирует через эмульсионный слой быстрее, чем метол, гидрохинон и n-аминофенол; в противоположность метолу, амидол остается активным при сравнительно низких рН (≈7), что уменьшает набухание эмульсий при проявлении и снижает дисторсию следов.

Амидол - белый или сероватый токсичный порошок, растворим в воде - 25 г амидола в 100 мл воды при 20^oС.

D-сорбит (гексангексол) СН₂ОН(СНОН)₄СН₂ОН, температура плавления 110-111^oС, растворим в воде и горячем этиловом спирте. Используется в качестве заменителя сахара.

Охлаждение фотоматериала может быть проведено различными методами, например охлаждением в холодильнике при 5-7^oС, пропиткой в холодной дистиллированной воде в течение различного времени. Способ охлаждения и продолжительность этой стадии не оказывают влияние на технический результат изобретения.

Останавливающая ванна (стоп-ванна) нейтрализует щелочь, содержащуюся в эмульсионном слое, и быстро снижает величину рН до такого значения, при котором проявление прекращается. Кроме того, стоп-ванна предотвращает окисление проявляющего вещества кислородом воздуха (что обычно приводит к возникновению пятен в слое), сохраняет кислотность фиксирующего раствора и уменьшает набухание эмульсионного слоя. Чаще всего для стоп-ванн используют уксусную кислоту, хотя можно применять лимонную и щавелевую кислоты или бисульфит натрия. Кислота должна обеспечить значение рН стоп-ванны, не превышающее ≈6.

Ядерные фотоматериалы состоят из подложки (триацетатцеллюлоза), на которую с двух сторон нанесен эмульсионный и защитный слои.

Ядерную эмульсию готовят путем проведения одноструйной эмульсификации по аммиачному методу, физического созревания, отделения твердой фазы сепарированием, промывок, последовательного диспергирования с водой и желатиной и доведения в процессе второго диспергирования вязкости эмульсии до 66-67 сП при рН 4,7-4,9, химического созревания при 46-48^oС в присутствии тиосульфата натрия и соли золота (технологический регламент 5 изготовления высокочувствительных ядерных эмульсий типа Р, Госниихимфотопроект. Москва, 1969 г. ).

При подготовке эмульсии к поливу, т. е. изготовления фотоматериала (пластины ДЭС), к расплавленной концентрированной эмульсии при 38^oС добавляют воду, желатин, водный раствор бромида калия, глицерин, фенол и специальные добавки: стабилизатор - 0,25%-ный спиртовой раствор 2-н-гептил-5-метил-6-бром-7-окси-1,3,4-триазоиндолицина, сенсибилизирующий краситель - 0,2%-ный спиртовой раствор этилперхлорат-1-фенил-3-п-диметиламиностирилпиразола, смачиватель - 5%-ный водно-спиртовой раствор натриевой соли ди-2-этилгексилового эфира сульфоянтарной кислоты и дубитель-5%-ный водный раствор ацетата хрома. Количество вводимых в эмульсию добавок, количество самой расплавленной концентрированной эмульсии различно в зависимости от типа фотоматериала (пластины), вследствие чего содержание металлического серебра (нанос серебра) на м² будет тоже различным (см. табл 1).

После приготовления рефонда вязкость, измеренная при 40^oС ≈ 100 сП, рВr= 2,5-2,55; рH 5,3.

Защитный слой содержит желатин, водно-спиртовой 5%-ный раствор смачивателя - натриевую соль ди-2-этилгексилового эфира сульфоянтарной кислоты, дубитель - 5%-ный водный раствор нейтрализованного ацетата хрома, 96%-ный этиловый спирт.

Для изготовления двухсторонних пластин (фотоматериалов) для регистрации релятивистских излучений приготовленные растворы ядерной эмульсии и защитного слоя поливают с двух сторон на подслоированную с двух сторон триацетатцеллюлозную основу толщиной 170-180 мкм.

Скорость движения основы 6 м/мин, температура эмульсионного раствора 38^oС, раствора защитного слоя 28^oС. Полив осуществляется в приборах ночного видения. Допускается освещение темно-красными фонарями (светофильтры).

Температура воздуха в сушильной камере - 14-28^oС, длительность сушки 2-3 ч.

Желательно эмульсированную основу после принудительной сушки оставлять в сушильной камере на 10-12 ч при комнатной температуре и относительной влажности 55-65%.

Толщина полученных эмульсионных слоев - 50-60 мкм. Полученный фотоматериал режут на пластины, которые облучают релятивистски заряженными частицами и подвергают химико-фотографической обработке.

Нижеследующие примеры иллюстрируют данное изобретение, но не ограничивают его.

Пример 1 (прототип).

Изготовленные по вышеприведенной методике фотоматериалы (ДЭС-Р) подвергают следующей химико-фотографической обработке:
1) охлаждение материала - пропитка в дистиллированной воде при температуре 3-6^oС в течение 2,5 ч;
2) пропитка в проявителе состава: Nа₂SО₃ (безводный) - 12 г; амидол - 3 г; лимонная кислота - 1 г; вода дистиллированная - до 1 л, при 3-6^oС;
3) проявление в растворе аналогичного состава при 20-26^oС;
4) останавливающая ванна (0,5%-ный раствор уксусной кислоты) в течение 10 мин;
5) промывка дистиллированной водой при 3-6^oС;
6) фиксирование в растворе состава: Na₂SО₃ (безводный) - 300 г; Na₂S₂O₅ - 1 г; Н₂О дистиллированная - до 1 л;
7) окончательная промывка в водопроводной воде в течение 3-4 ч;
8) сушка до полного высыхания при 18-25^oС.

Аналогично обрабатывают фотопластинки ДЭС-РХ2, ДЭС-РХ4, ДЭС-РХ5.

Полученные при обработке результаты представлены в табл. 2.

Примеры 2-32.

Фотоматериалы (ДЭС-Р, ДЭС-РХ2, ДЭС-РХ3, ДЭС-Р-4), изготовленные по вышеприведенной методике, подвергают следующей химико-фотографической обработке:
1) охлаждение фотоматериала;
2) предварительная пропитка при 5-7^oС в 0-7%-ном водном растворе глицерина (0-70 мл глицерина доводят дистиллированной водой до 1 литра) - 7-10 мин;
Na₂SО₃ - 10 г;
амидол - 3 г;
лимонная кислота - 1 г;
Н₂О дистиллированная - до 1 л;
при 18-25^oC в течение 15 мин;
3) ополаскивание дистиллированной водой при 5-7^oС в течение 1-2 мин;
4) останавливающая ванна - 0,5%-ный раствор уксусной кислоты при 5-7^oС в течение 10 мин;
5) промежуточная промывка дистиллированной водой при 5-7^oС;
6) фиксирование в растворе состава: Na₂S₂O₃ - 300 г; Na₂S₂O₅ - 1 г; Н₂О дистиллированная - до 1 л, при 5-7^oС в течение 2-3 ч;
7) окончательная промывка в водопроводной воде;
8) выдержка в водном растворе, содержащем 0-30 мас.% D-сорбита и 0-7 мас.% глицерина в течение 12-50 ч при 18-20^oС;
9) сушка до полного высыхания при 18-20^oС.

Результаты обработки различных типов пластин приведены в табл. 3.

В табл. 4 приведена кинетика изменения коэффициента усадки (Кус) в зависимости от длительности стадии выдержки в растворе (D-сорбита и глицерина) для различных типов фотоматериалов.

Таким образом, предложенный способ химико-фотографической обработки позволяет значительно повысить информативность ядерных фотоматериалов вследствие снижения коэффициента усадки до 1, т.е. получения безусадочного фотоматериала при сохранении фотографических свойств.

Описывается способ химико-фотографической обработки ядерных фотоматериалов, состоящих из подложки, галогенсеребряного эмульсионного слоя и защитного желатинового слоя, включает охлаждение, предварительную пропитку в 3-7 мас. % водном растворе глицерина при температуре 5-7^oС, проявление в водном растворе, содержащем амидол, сульфит натрия и лимонную кислоту, обработку в останавливающей ванне, промывку дистиллированной водой, фиксирование в водном растворе, содержащем гипосульфит натрия и метабисульфит натрия, промывку водой, выдержку в водном растворе, содержащем 12-25 мас.% D-сорбита и 3-5 маc. % глицерина, при 18-20^oС в течение не менее 12 ч. Обработка позволяет значительно повысить информативность фотоматериалов вследствие снижения коэффициента усадки до 1 при сохранении фотографических показателей. 4 табл.

Способ химико-фотографической обработки ядерных фотоматериалов, состоящих из подложки, галогенсеребряного эмульсионного слоя и защитного желатинового слоя, путем охлаждения, предварительной пропитки, проявления в водном растворе, содержащем амидол, сульфит натрия и лимонную кислоту, обработки в останавливающей ванне, промывки дистиллированной водой, фиксирования в водном растворе, содержащем гипосульфит натрия и метабисульфит, промывки водой и сушки, отличающийся тем, что предварительную пропитку проводят в 3-7 мас. % водном растворе глицерина при 5-7^oС, после проявления промывают дистиллированной водой, на стадии фиксирования в качестве метабисульфита используют метабисульфит натрия, а до сушки материал выдерживают в водном растворе, содержащем 12-25 мас. % D-сорбита и 3-5 мас. % глицерина при 18-20^oС не менее 12 ч.