上图:银盐感光底片的结构示意图

银盐感光片由保护膜、乳剂层、结合膜、片基和防光晕层组成。银盐感光底片的结构示意图如图所示。

(1)乳剂层:底片乳剂的主要成分是AgBr、Agcl、AgI等银盐感光剂及明胶和色素。银盐是感光片的关键部分,在光的作用下,银盐吸收光予的能量还原出银棱中心。银盐不溶于水,所以使用明胶使之成均匀的悬浮状态。为了增加乳剂的感光性,乳剂中还要添加一些色素体。
(2)片基:片基是感光乳剂层的载体,感光银盐的明胶乳液通过涂布设备,涂布在硝化纤维、醋酸纤维或涤纶片基上。在这几种片基中,以涤纶片基的尺寸稳定性最好    (3)结合膜:为了提高乳剂和片基间的结合力,采用r明胶、铬矾的水溶液作为结合
层,使之牢固结合。
(4)保护膜:为防止乳胶层磨损,使用明胶或其他水溶性胶涂布在乳胶层表面上,作为保护层。
(5)防光晕层:防光晕层是为了防止底片片基底面反射光线,使乳剂层再次感光而产生光晕。防光晕层是采用明胶加碱性品红的水溶液涂覆在片基的背面,用以吸收光线,防止光晕。

感光材料大体上可分为卤化银体系、非常规卤化银体系及非卤化银体系三类,此章介绍的是以卤化银体系为主的摄影黑白感光材料,具体说就是胶片与相纸,前者是负性材料,后者是正性材料。
胶片的主要组成成分是片基和乳剂,相纸的主要组成部分则是纸基和乳剂。
一、乳剂
乳剂的主要成分是明胶和卤化银(银盐)。卤化银是指溴化银、氯化银或碘化银这些感光性能好的银盐,这些银盐呈极细微的颗粒状态,大的直径约为1~20µm,小的只有0.1µm。银盐不溶于水,不能直接涂布在片基或纸基上,必须在水中加入适量的胶质才能使银盐颗粒均匀地悬浮在胶液中。这种胶液呈淡黄色乳液状,所以我们叫它乳剂。
1.银盐
银盐属等轴系结晶,结晶角度为60。或120。,呈三角形、六角形、梯形、方形、圆形,有时向某一方向突出发展成为不规则的特殊形状。
碘化银的感光性能较低,呈黄色。氯化银的感光性能较高,呈白色。溴化银的感光性能高,呈乳白色,印相纸多用氯化银,胶片用溴化银,放大纸两者都使用。碘化银单独使用时感光度较低,掺人溴化银后能提高乳剂的感光度。如果掺入量超过5%,感光度又会下降。我们使用的胶卷大都掺有少量碘化银在内。
感光片上的乳剂膜,一般100㎝2的重量为0.3~0.5g,其中银盐在乳剂膜中所占比例约为30%~40%,通常在1㎝2内约有5~15亿颗银盐颗粒。
银盐颗粒多呈扁平状,乳剂涂布之初,银盐的方向是变化不定的,待乳剂干燥以后,银盐颗粒就会固定在乳剂膜里,与乳剂膜的表面平行或接近平行。
银盐颗粒的大小影响感光度的高低:银盐颗粒小,感光度低;银盐颗粒大,感光度高。
银盐颗粒的均匀度影响反差和宽容度:颗粒均匀的,反差大,宽容度小;颗粒有大有小的,则反差小,宽容度大。在乳剂制备中,将颗粒大小不同的两种银盐乳剂进行混合,或加温使部分银盐颗粒结集变大,能提高乳剂的感光度,增加它的宽容度,但反差却随之降低。

2.明胶
照相明胶是由动物的皮、筋、骨等制成的胶质。明胶吸收水分膨胀成为半凝固状态。加温后则溶成浆液,若温度下降,又重新复原成为半凝固状态。
(l)明胶在乳剂中的作用
①能使银盐颗粒均匀地悬浮胶液中,均匀地涂布在片基上;
②胶质中含有极微量的硫化物,化学成分为C3H5•N=CS,在乳剂制备的成熟阶段,这些微量的硫化物在溴化银颗粒的某些部位可以生成硫化银类的物质而形成感光核,能提高银盐的感光度;
③明胶遇水则膨胀,冲洗加工时药液能迅速渗入,加快乳剂中银盐和药液的反应,缩短加工时间。
银盐只能感受蓝紫色的短波光,对于人类视觉认为最明亮的黄色光感受迟钝,对于橙、红色的长波光几乎不能感受。银盐和视觉对各种色光的感受能力不一致,难以获得与视觉印象一致的效果。在制备乳剂时,必须适当地加入一些特殊的感光色素,以扩大乳剂对色的感受范围,同时也提高了乳剂的感光度。感光色素为有机化学染料,这类色素也叫光谱增感剂。此外,还得在乳剂中加入一些化学增感剂如硫氰酸金、硫代硫酸钠等。这些增感剂能和卤化银晶体产生反应,生成银、金或硫化银的微小质点,这就是感光中心(又称感光核)。感光核增多,加上感色范围的扩大,自然就提高了感光度。
(2)乳剂涂布的方法
①单层涂布 正片和相纸多采用银盐颗粒小而均匀的乳剂单层涂布,以求得极薄的乳剂层,提高解像力和反差,其感光度低,宽容度小;
②混合涂布 早期的底片(负片)多采用银盐颗粒大、感光度高的乳剂和银盐颗粒小、感光度低的乳剂混合在一起涂布,因此,乳剂膜较厚;
③双层涂布 近期的底片是将银盐颗粒小、感光度低的乳剂涂布于下层,将银盐颗粒大、感光度高的乳剂涂布于上层,意在减少光渗现象,增加宽容度,提高反差;
④薄层多层涂布 底层涂以银盐颗粒小、感光度低的乳剂,中层涂以银盐颗粒和感光度中常的乳剂,上层涂以银盐颗粒大、感光度高的乳剂。涂层均极薄,以保证其感光度高而解像力又不受影响,同时加大宽容度,以便利用强制显影提高感光度,这种新型的涂布工艺目前使用较广。甚至可以涂布六层或九层不同感光度、不同感色性能的乳剂,以制造彩色片、黑白全色相纸、可变反差相纸及多重感光度的彩色负片等。

二、片基和纸基
1.片基
片基是胶片的支持体,把乳剂涂布在它的表面上就构成了感光片。软片是用以下材料作片基:
(l)硝酸纤维素酯片基 易燃烧,已淘汰;
(2)三醋酸纤维素酯片基 不易燃烧,但膨胀收缩率较大,尺寸稳定性较差;
(3)涤纶片基 即聚对苯二甲酸乙二酪、聚碳酸酯之类的聚酯片基,片基薄、机械强度好,几何尺寸稳定性好,但价格较高;
2.纸基
纸基是相纸的支持体,把乳剂涂在它的表面就成了感光纸。纸基是由棉或亚麻的纤维组成,应具备以下条件:
(l)浸泡在水中后,变形和伸缩变化要极小,伸缩率不能超过 0.5%;
(2)颜色要洁白无暇。
纸基的厚度约在0.1~0.3mm之间。

三、辅助涂层
乳剂和片基(纸基)是感光材料的主要组成部分,为了便于使用和加工,还需要涂布一些辅助层,主要有:结合层、保护层、防光晕层、防卷曲层及防静电层等。
结合层——为了使乳剂牢固地附着在片基上,需要在乳剂涂布前,在片基上涂一层极薄的中间过渡层,也称底层。通常选用粘着力很强的明胶,也可选用适当的树脂胶。
保护层——乳剂涂布并干燥后,在乳剂层上面再涂一层韧性好、透明度高的胶质保护层,其厚度约为0.002mm,目的是在制作、使用过程中,防止划伤或产生“摩擦灰雾”。保护层对胶片的感光度和解像力多少会产生一些影响,因此,如今的胶片制作工艺大都采用增加乳剂牢度而取消保护层的方法。
防光晕层——感光片曝光时,光线透过乳剂层至底层,以及片基与空气的界面,都会有部分光线反射回乳剂层,使乳剂层中本不应感光的卤化银受到光的影响产生“光晕”,对着发光体拍摄时尤为严重。要想消除光晕,可将片基染色,如电影负片(35mm)大都染成灰紫色,X光片染成蓝色等,但电影拷贝片、彩色正片及反转片的片基是不能染色的,必须采用在片基上涂布防光晕层的办法解决。防光晕层的主要成分是吸光物质和粘接剂,根据吸光物质的不同,分为银质、染料、炭黑三种防光晕层。
防卷曲层——为了防止片基涂了乳剂以后向乳剂层一面卷曲,必须在片基的背面涂防卷曲层,使胶片两面张力平衡消除卷曲。
防静电层——以绝缘材料制成的片基很容易在制造、使用过程中因摩擦而产生静电感应。一方面,静电电荷聚集会产生静电火花,而火花会使乳剂产生树枝形黑影;另一方面由于静电的吸引,片基易于吸附尘埃、杂物,以致划伤胶片或在拍照后形成“砂眼”。防静电层的主要成分是导电性能好的高聚物盐类,或有机防静电剂。有的防光晕层可兼有防静电、防卷曲的作用。
相纸的辅助涂层大致为:保护层、结合层、钡粉层。保护层同样是涂在乳剂的上面,结合层是涂在纸基与乳剂之间。钡粉层是硫酸钡加明胶混合的涂层,这一层不仅增加了相纸的白度和平滑度,还增加了纸基的粘着力(粘着力强的钡粉层可以不涂结合层),同时,还能隔离纸基中的杂质,避免与乳剂发生化学反应。
近年出现了“涂塑纸基”。它是在纸基面上涂布塑料层代替传统的钡粉层。同时使纸基平坦,防止卷曲。两面涂塑后,纸基不吸水,不会伸缩变形,节省了水洗时间,不需加热上光,干燥也快,特别是不会折断,也无折痕。


自制感光乳剂方法 来源于:
https://unblinkingeye.com/Articles/Emulsion/emulsion.html

成分: 明胶,溴化钾,碘化钾和硝酸银。

设备: 薄膜或玻璃板,金属板,塑料搅拌桨,粗棉布,手套,带浅红色滤光片的安全灯(柯达1A或等效产品),1升玻璃烧杯或不锈钢碗,4升玻璃烧杯或等效不锈钢碗。机械搅拌器将是有用的,但不是必需的。

1.溶解明胶。 将10克明胶溶于360毫升温蒸馏水。

2.溶解溴化钾和碘化钾。 向明胶溶液中加入32克溴化钾和0.8克碘化钾,搅拌直至溶解。

3.加热溶液。 将混合物加热到55ºC。溶液必须保持在该温度下。最简单的方法是用水浴包围溶液。

4.暗房关灯。熄灭普通灯,然后在浅红色安全灯下工作。

5.制成硝酸银溶液。 使用硝酸银时,请戴手套。将40克硝酸银溶于400毫升蒸馏水中。

6.缓慢合并硝酸银和明胶溶液。 这被称为沉淀阶段。将硝酸银溶液以每30秒20毫升的速度缓慢加入明胶溶液中,持续10分钟,持续搅拌10分钟。添加硝酸银的速度越慢,产生的卤化银颗粒就会越大-颗粒越大,乳液越快。

7.使混合物成熟。 再将溶液温度在55ºC下保持10分钟,然后缓慢冷却至40ºC。成熟过程使银晶粒的尺寸增大,从而提高了乳化速度。热量加速成熟。(混合物也可以冷却直至胶化,并在此处保存过夜。准备就绪后,只需将其重新加热至40ºC,然后执行步骤8即可。)

8.泡发明胶。 将40克明胶浸泡在蒸馏水中直至变软(20-30分钟),然后倒掉多余的水。

9.合并溶液(乳化)。 将软化的明胶加到硝酸银溶液中并充分混合。冷却混合物,使其凝固(通常需要2到4个小时)。

10.透过粗棉布过滤。 将乳剂放在方形的粗棉布中,然后将其折叠。将乳液放在一锅冷水中,并拧干布,使其从粗棉布的孔中挤出,制成一种明胶意粉。为了去除过量的银盐,这是必需的。

11.滤出多余的卤化物。 倒掉多余的水,然后将切碎的乳液放入大烧杯或其他容器中。将3升冷水(低于20ºC)倒入切碎的乳​​液中,静置2.5分钟,然后倒入2升水,再加入2升淡水。建议使用蒸馏水,以减少乳液中未知污染物的可能性。

12.洗涤。 用冷水重复洗涤过程5次。倒掉多余的水。

13.融解熟化。 通过加热到55ºC 15分钟来熔化乳液,然后将其缓慢冷却到40ºC。熟化后的晶粒尺寸不会增加很多,但是会增加速度。

14.镀膜。 对于3½x4½英寸的玻璃板,请使用4ml乳液溶液。将其倒在玻璃上,然后铺开。该配方应足以制成约100个此类印版的乳液。

15.干燥冷却。 将镀膜玻璃放在水平的冷金属板上,直到乳液凝固,然后在黑暗中干燥。

16.曝光测试。 在f / 8的1/30秒处进行第一次测试曝光,并根据需要向上或向下调整。

17.显影。使用柯达D-8(2:1),HC-110(稀释A)或Dektol(1:1)等活跃的显影剂进行显影。

 


Instructions for Making a Simple Silver-Based Photographic Emulsion Suitable for Coating on Glass or Film
制作简单的可涂抹在玻璃或胶片上的银盐感光乳剂

Ingredients: Gelatin, potassium bromide, potassium iodide, and silver nitrate.
成份:凝胶(明胶),溴化钾,碘化钾,硝酸银
Equipment: film or glass plates, metal plates, plastic stirring paddle, cheesecloth, gloves, safelight with light red filter (Kodak 1A or equivalent), 1 liter glass beaker or stainless steel bowl, 4 liter glass beaker or equivalent stainless steel bowl. A mechanical stirrer would be useful, but is not essential.
器具:透明胶片或玻璃板,金属板,塑料搅拌器,粗棉布,手套,安全灯(红色),1升的玻璃大口杯或不锈钢杯,4升的玻璃大口杯或等大的不锈钢杯,以及一个药品搅拌勺也许会派上用场。
1. Dissolve the gelatin. Dissolve 10 grams of gelatin in 360 ml warm distilled water.
1.溶解凝胶:用360ml的温蒸馏水溶解10克凝胶。

2. Dissolve the potassium bromide and potassium iodide. Add 32 grams of potassium bromide and 0.8 gram potassium iodide to the gelatin solution and stir until dissolved.
2.溶解溴化钾和碘化钾:将32克溴化钾和0.8克碘化钾放入凝胶溶液,并不断搅动直到溶解。

3. Heat the solution. Heat the mixture to 130o F (55o C). The solution must be maintained at that temperature. The simplest way to do this is to surround the solution with a water bath.
3.加热溶液:将上述溶液加热到55o C,并保持该温度。最简单的办法是水浴法。

4. Lights out. Turn out normal lights and work under a light red safelight.
4.关灯:关掉普通的灯,打开安全灯。

5. Make a solution of silver nitrate. Wear gloves when working with silver nitrate. Dissolve 40 grams of silver nitrate in 400 ml distilled water.
5.配置硝酸银溶液:此时需要戴上手套。将40克硝酸银放入400ml蒸馏水中,并溶解。

6. Combine the silver nitrate and gelatine solutions slowly. This is known as the precipitation stage. Add the silver nitrate solution slowly to the gelatin solution at a rate of 20 ml every 30 seconds for 10 minutes, stirring constantly. The more slowly the silver nitrate is added, the larger will be the silver halide grains produced–and the larger the grains, the faster the emulsion.
6.混合两种溶液:这是个比较仓促的阶段。把硝酸银溶液缓慢的倒入明胶中,大约以30秒20毫升的速度持续10分钟。倾倒硝酸银溶液的速度越慢,银盐的卤化物生成的越多,从而感光度也越高。

7. Ripen the mixture. Keep the solution temperature at 130o F (55o C) for a further 10 minutes, then allow to cool slowly to 104o F (40o C). The ripening process allows the size of the silver grains to grow, increasing the emulsion speed. Heat speeds the ripening. (The mixture can also be cooled until it gels and stored overnight at this point. Simply reheat to 104o F (40o C) when ready and proceed with step 8.)
7.使混合溶液熟化:使混合液的温度保持在55o C,并保持10分钟,然后使其冷却到40o C。这个过程会使银卤化物增加,并使感光度增加。加热会使熟化过程加速。(也可以让混合溶液冷却直至形成胶体,并储存一晚。在进行步骤8时,可以简单的重新加热到40o C)

8. Swell additional gelatin. Soak 40 grams of gelatin in distilled water until softened (20-30 minutes), then pour off the excess water.
8.增加明胶:用蒸馏水溶解40克明胶,并使其软化20到30分钟,然后倒出多余的水。

9. Combine the solutions (emulsification). Add the softened gelatin to the silver nitrate solution and mix thoroughly. Cool the mixture and allow it to set (this usually takes 2 to 4 hours).
9.结合两种溶液:把软化的明胶(步骤8)加入硝酸银溶液(步骤7)中,持续搅拌,直至混合溶解。静置,并冷却混合液,一般需要静置2到4小时。

10. Strain through cheesecloth. Place the emulsion in a square of cheesecloth and fold the cloth over it. Hold the emulsion in a pan of cold water and twist the cloth so it is squeezed through the pores in the cheesecloth, making a kind of gelatin spaghetti. This is necessary in order to remove excess silver salts.
10.用粗棉布积压:把做好的感光剂放到一个方形的粗棉布(我想用纱布也可以吧)中,并将其折叠。把感光乳剂放入冷水中,挤压棉布,使乳剂从不中挤出,就像做意大利面条一样。这样做很有必要,作用是去除乳剂中多余的银盐。

11. Leach out the excess salts (halides). Pour off excess water and place the shredded emulsion in a large beaker or other container. Pour 3 liters of cold water (below 68o F or 20o C) onto the shredded emulsion, let it sit for 2.5 minutes, then pour off 2 liters of the water and add 2 liters of fresh water. The use of distilled water is recommended, to reduce the possibility of unknown contaminants in the emulsion.
11.去除多余的盐:倒出多余的水,不作成面条状的乳剂放入大烧杯(或较大的容器)中。倒入3升冷水(20o C),静置两分半钟,然后倒出2升水,再倒入2升干净的冷水。建议是用蒸馏水,以避免未知物质对感光剂的污染。

12. Repeat. Repeat the washing process 5 times, using cold water. Pour off the excess water.
12.重复:用冷水重复水洗过程(步骤11)5次,然后倒出多余的水。

13. Melt and after-ripen. Melt the emulsion by heating to 130o F (55o C) for 15 minutes, then slowly cool it to 104o F (40o C). The after-ripening doesn’t increase grain size much, but does increase speed.
13.熔化和二次熟化:把乳剂加热到55o C,并保持15分钟,然后冷却到40o C。二次熟化的过程不会使乳剂的体积有明显增加,但会提高乳剂的感光度。

14. Coat. For a 3? by 4? inch glass plate, use 4 ml of emulsion solution. Pour it on the glass and spread it unformly. This formula should make enough emulsion for approximately 100 such plates.
14.涂抹乳剂:一般一个3.5 X 4.5 英寸的玻璃板,需要使用4毫升感光乳剂。把乳剂倒在玻璃上,并均匀涂抹。这个配方足可以涂布100个这样大小的玻璃板。

15. Chill. Place the coated glass on a level cold metal plate until the emulsion sets, then place in the dark to dry.
15.冷却:把涂抹了乳剂的玻璃放在水平的金属板上知道乳剂凝固,然后再把这些玻璃板放到无光的地方使其干燥。

16. Expose. Make your first test exposure at 1/30 second at f/8, and adjust up or down as necessary.
16.曝光:第一次曝光参数要设定在1/30秒、f/8光圈,然后根据情况再作增减。

17. Develop. Develop in an active developer such as Kodak D-8 (2:1), HC-110 (Dilution A), or Dektol (1:1).
17.显影:显影液可以用Kodak D-8 (2:1), HC-110 (Dilution A), or Dektol (1:1)等。注:Dektol显影液就是我们熟悉的D72。