传统感光材料

对光敏感，并可记录光照细微变化的材料称为感光材料。常见感光材料主要有传统感光材料与电子感光材料两大类。感光材料除对可见光敏感外，一般还对紫外线、红外线及各种放射线等敏感。 传统感光材料一般指银盐感光材料或卤化银感光材料。这类感光材料受到光照时，其中的感光物质会分解，形成潜影，经过显影、定影形成可视影像，并记录在该感光材料上。传统感光材料主要包括各种品牌、各种型号的感光胶片和相纸等。 

银盐感光材料的雏形出现在1839年，当时的法国科学院正式宣布，巴黎著名画家L.-J.-M.达盖尔发明了世界上第一个实用摄影方法，被称作“达盖尔摄影术”，亦称银版摄影术。他将铜板上镀的银与碘蒸汽作用化合为有感光作用的碘化银，将其放入照相机内曝光，光的作用使碘化银还原为不同密度的金属银。再令水银蒸汽与其形成银汞合金影像。定影后即成为一幅正像照片。 同一时期，英国科学家W.H.F.塔尔博特也发明了另一种摄影法——卡罗式摄影法。他采用了沉积有氯化银的白纸，将其拍摄曝光，用浓食盐溶液定影，得到了一幅明暗与实物相反的纸基负片。再将这幅负片放在另一张感光纸上，置于日光下曝晒，定影后得到一幅明暗与实物相同的相片。可以说，这就是银盐感光材料的现代负-正成像体系的前身，于1841年获得了专利。 感光材料从发明后，随着物理化学科学水平的发展而演进了100多年。 

达盖尔摄影术的缺点是成本高，不能复制。卡罗式摄影法虽能复印，但因纸基粗糙，复印出来的影像质量不佳。 基于以上原因，英国的一位雕塑家F.S.阿切尔于1851年发明了“火棉胶摄影法”，将硝化纤维（俗称火棉）溶于酒精和乙醚中，形成一种黏稠的溶液，将碘化钠和少量溴化钾与火棉胶混合均匀，涂于洁净透明的玻璃上，再将玻璃板放入硝酸银溶液中，形成碘化银晶体和溴化银晶体，即“火棉胶”感光材料。这种感光材料在制备后，必须在火棉胶未干燥之前大约20分钟内立即拍摄、显影、定影、水洗、晾干，进而获得附着在玻璃板上的一幅明暗与实物相反的负像。因为火棉胶干燥后不透水，药液无法渗入其中发生作用，也无法渗出，所以又称“湿版法”。 

这种感光材料和达盖尔摄影术得到的影像一样清晰，成本却不足其十分之一，同时，它可像塔尔博特式摄影法那样反复印制，而影像质量却远比塔尔博特式精细。其感光度比较高，自1851年问世后，不过几年就把以上两种摄影法取代了，并且流行了20多年，成为摄影史上一个比较重要的历史时期。 

1871年，英国一名医生兼业余摄影爱好者R.L.马多克斯（Richard Leach Maddox，1816～1902）发明了照相“干版”，用明胶作为胶合剂代替火棉胶，将溴化银与明胶混合后涂于洁净的玻璃板上，干后即成为感光干版，可以随时拍摄。感光干版的发明，意味着感光材料商品化的条件已经成熟。1880年，美国一位20多岁的银行记账员G.伊士曼开设了一所伊士曼干版公司，用自己设计的涂布机正式开始生产摄影用的玻璃干版，向市场销售。 考虑到玻璃干版不便于携带，容易破碎，伊士曼又在1885年制造了一种名为“美国胶片”的感光材料，在一长条形纸基上涂以明胶乳剂，可以连续拍摄，冲洗后，将乳剂从纸基上剥下来，夹在两块玻璃板之间，洗印成照片。这就是世界上最早的卷片。

1888年，伊士曼制造成功一种轻便的、固定曝光的方盒式摄影机，名叫“柯达1号”摄影机，与“美国胶片”同时出售。每卷“美国胶片”长6米，可拍直径为6CM的圆形照片100幅，胶片拍完后，需要连同摄影机寄回柯达公司，由公司负责冲洗，并装上新胶片。 1889年，伊士曼用硝化纤维透明片基取代了纸基，为现代胶片奠定了基础。 在感光材料发明之后的100多年中，随着对影像质量要求的提高和需求量的增加，系统研发力量逐渐增强，融入了越来越多的专业技术，形成了一个富有创造力的感光化学工业。并取得了骄人的成绩。在感光材料的感光性能和影像结构特性逐步得到改善和提高的过程中，乳剂制备一直是“重头戏”。因为感光剂卤化银无法从任何试剂商店中直接买来使用，而是需要让硝酸银和卤化物等物质在乳剂制备过程中进行反应，形成具有感光能力的卤化银晶体。 在感色性方面，最初的卤化银明胶乳剂只对蓝光感光，对其他色光不感光，故而不能正确表现各种色彩的影调关系，人称“色盲片”或“盲色片”。1873年德国化学家H.W.沃格尔发现，在乳剂制备过程中，加入名为四溴荧光素的淡红染料，可使乳剂不仅对蓝光感光，而且对绿光也感光，并于1884年制造出这样的感光干版在市场销售，名为“正色”干版。1882年沃格尔又在乳剂中加入了名为“阿萨林”的染料，使乳剂不但能对蓝光和绿光感光，而且也能对黄色和橙色光感光。

1906年，另一些德国化学家用一种名叫“异花青”的染料代替“阿萨林”，使乳剂的感色性从蓝、绿、黄、橙扩展到蓝、绿、黄、橙、红。为全色片打下了基础，也为彩色胶片的制造创造了条件。 在片基方面，虽然硝酸片基是实现感光胶片商品化的有功之臣，但是它也有一些不可避免的缺点，例如，易燃，极不安全；质脆，容易断裂；年久容易变色等。1930年，人们选用醋酸纤维素酯代替了硝酸纤维素酯作片基。电影胶片和照相胶卷基本都使用它。其最大优点是不易燃烧，所以称为安全片基。但它也有缺点：如收缩率大，几何尺寸不稳定；在低温下容易变脆；强度差，易折损等。

20世纪60年代产生了涤纶片基，它的强度更高，变形更小，适于对尺寸要求较高的航空测量、科学研究、印刷制版及医学摄影等的需要。 在感光度方面，自马多克斯制造出以明胶做支持剂的乳剂以后不久，人们就发现，在配制乳剂时，延长加热时间可以提高乳剂对光的敏感度。这一发现，成为后来控制乳剂感光度的重要条件之一，名日“物理成熟”。通过这样的控制，1880年伊士曼所生产的第一批干版时，它的感光度已经达到相当于ISO12，可以手持拍摄。后来，通过化学增感、光谱增感、T颗粒等技术，使感光度不断得以提高。从20世纪初的感光度ISO20，到60年代就已达到了ISO3200。 在颗粒性方面，50年代前，感光材料的感光度越高，颗粒越粗。50年代后，人们追求高感微粒，研制出了扁平状的颗粒、实现了薄层涂布，缓解了感光度和颗粒性的矛盾。相应地，由于高感微粒的实现，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，早期的彩色摄影很多方法是借助于滤光器在黑白感光材料上实现的。也用过染色和调色的方法，使影像带上某种色彩或成为单色调影像。 1857年物理学家麦克斯韦尔对同一被摄景物，分别加用红、绿、蓝滤光器进行拍摄，冲洗后，得到三张黑白底片。用这三张底片分别印出三张正片，用三台放映机将影像重叠投影到屏幕上，每台放映机镜头前分别加用拍摄时所用的滤光器，屏幕上就会出现被摄景物的彩色影像。这种方法被称为三底法。

这种色彩再现的方式需要庞大的设备，操作麻烦，很不方便。 之后，出现了依照麦克斯韦尔的这种原理设计的彩屏法胶片，它是一种反转片，在片基背面附有许多透明三原色滤屏，微细程度远远超出了人眼的分辨率。杜菲彩色片是这类胶片的代表。曝光时，光从片基背后穿过滤光片，在感光乳剂上曝光，经过反转冲洗，得到正像。放映时，白光穿过滤屏，显现的就是原景物的色彩。1928年柯达公司将这种方法用在了16mm反转片上。在多层彩色片问世之前，这种方法曾经是获得彩色影像的主要方法之一。由于曝光时，光要通过红、绿、蓝滤光屏才能达到乳剂层，所以，只有不足1/3的光量到达乳剂层，因而，这种胶片的感光度低。而放映时，则需要强光源。

同时，这种胶片的清晰度低。20世纪70年代波拉公司的一步成像彩色电影胶片以及其后推出的35毫米彩色反转片，都是在杜菲色彩色片的基础上改进得到的。 1935年柯达公司的彩色反转片KODAKCHROME问世，它有三层乳剂，分别感受蓝、绿、红光。在冲洗过程中，需要依次用不同的染料偶合显影液分别对三层乳剂进行显影，产生可供放映的正像画面。因成色剂在显影液中，而不在胶片乳剂中，被称为外偶法胶片。 20世纪中期，柯达内偶法彩色负片诞生。其感光乳剂由感蓝、感绿、感红三层乳剂组成，被称为多层彩色负片，它的每层乳剂中含有成色剂，因此也被称为内偶法。

拍摄后，在彩色显影时，各层分别生成和所感色光互补的黄、品红、青染料，并且，和原景物明暗相反，此后需经彩色印片或彩色放大工序，始可获得彩色正像。同年，阿克发公司推出了彩色负片和相纸，只是前者用的是油溶性成色剂（偶合剂），后者用的是水溶成色剂。从此，摄影术昂然进入了彩色时代。彩色影像以自然、丰富的色彩为诱惑，流行开来。 随着摄影装备、摄影技术、感光材料制造技术的不断进步，加之人们对摄影作品的要求不断提高，很多新品种感光材料应运而生。

1948年，美国波拉公司开始生产通常称为“一步成像”的黑白片，1963年开始生产一步成像彩色片，可在拍摄完成后的退片过程中，将胶片自带的药包挤破，迅速完成冲洗过程，并立即得到黑白或彩色正像画面，这种大大节省时间，不需进暗房，不需常规的复杂加工设备的方法，因其方便快捷赢得了很多摄影人员的青睐。 

1980年，英国的依尔福公司推出了可用C-41工艺冲洗的黑白染料片，构成影像的银由染料代替，其清晰度、分辨率、对于被摄体亮部和暗部细节层次的再现都十分出色，由于这种黑白负片可以和彩色负片用同一冲洗工艺冲洗，使得黑白摄影变得更为方便快捷。之后，柯达等胶片生产厂家也有同类产品问世。 传统感光材料除了品种和规格的多样化之外，经历了长期发展，感光材料生产技术中的科技含量越来越高，能够对感光乳剂进行精细的设计和控制，制造出所需形状和构成的卤化银晶体，实现了乳剂多层涂布的复杂工艺。不仅使感光材料感光度提高，产品质量不断提高，更新换代的速度加快。在影像质感、层次、分辨率、清晰度、稳定性和色彩还原等方面不断有所改善，感光材料对于多种光源的适应性得以提高，影像的保存性和色牢度也受到了关注。后期加工的机械化、自动化程度也得到提高。 100多年来，传统感光材料以其感光度高、光谱特性好、影调连续、影像质感细腻、层次丰富、分辨率和清晰度高、色彩再现好、具有良好的保存性、品种规格多样化等特点，占有很大优势。除了在平面摄影、电影摄影等艺术创作领域使用外，在医疗诊断、印刷、档案保存、测绘、工业、科研等领域曾有着广泛的应用。