Сенситометрия

(от позднелатинского sensitivus — чувствительный и ...метрия (См. …метрия))

        учение об измерении фотографических свойств светочувствительных материалов. Возникла в 40-х гг. 19 в. (вслед за открытием фотографии) и долгое время ограничивалась определением светочувствительности фотослоёв (откуда её название). Содержание С. существенно расширилось после введения в 1890 английским учёными Ф. Хертером и В. Дриффилдом понятия о характеристической кривой (См. Характеристическая кривая), с помощью которой оцениваются многие важные свойства фотографического слоя. Современное практическое значение С. очень велико. На ней основаны многочисленные методы количественного контроля отдельных стадий производства фото- и киноматериалов и массового получения фотоизображений (в кинематографии, полиграфии, при аэрофотосъёмке (См. Аэрофотосъёмка) и пр.), а также приёмные и арбитражные испытания. Методы С. широко применяются в тех областях науки, где необходимо прибегать к фотографической регистрации излучения (астрономия, спектроскопия и т. д.).

         С. включает три основных раздела: денситометрию (См. Денситометрия), интегральную С. и спектральную С. Первая посвящена измерению оптических плотностей (См. Оптическая плотность) почернения проявленных фотографических слоев, цель которого — количественная оценка результатов фотографического процесса. Содержание остальных двух разделов составляет количественное выражение свойств фотоматериалов по результатам измерения оптических плотностей. В интегральной С. свойства материалов определяются по отношению к белому свету (См. Белый свет) или иному свету сложного спектрального состава. В спектральной С. изучают свойства (в частности спектральную чувствительность (См. Спектральная чувствительность)) фотоматериалов как функции длины волны экспонирующего света и влияние вида этих функций на конечный фотографический эффект. По типам исследуемых фотографических слоев С. разделяется на С. черно-белых материалов, С. цветных материалов, С. фотографических бумаг и С. материалов для регистрации ионизующих излучений. Инструментальными средствами С. служат Денситометры, Микрофотометры, Сенситометры, Спектросенситометры, Резольвометры и некоторые другие приборы.

         Совокупность взаимосвязанных методов испытания фотографических свойств светочувствительных материалов составляет сенситометрическую систему. Советская система С. (ГОСТы 2817—50, 2818—45, 2919—45, 10691—63 для черно-белых материалов, ГОСТ 9160—59 для цветных материалов) отличается от других национальных систем (американской АСА, немецкой ДИН) большей полнотой получаемой информации и включает общесенситометрические, спектросенситометрические испытания и определение разрешающей способности (См. Разрешающая способность) фотослоёв (резольвометрические испытания).

         Характеристическая кривая фотоматериала (рис. 1) — это функциональная зависимость между оптической плотностью 1) почернения фотографического (См. Почернение фотографическое), возникающего после проявления, и логарифмом экспозиции (См. Экспозиция) lgH. Тангенс γ угла наклона прямолинейного участка этой кривой к оси lgH называется Контрастности коэффициентом; он характеризует способность фотоматериала передавать разность яркостей различных участков изображаемого объекта. Отношение экспозиций, в диапазоне между которыми характеристическая кривая прямолинейна, называемая фотографической широтой (См. Фотографическая широта) L [на рис. 1 L = lg (H_C/H_B)]. (В практической фотографии чем больше L, тем лучше.) По характеристической кривой определяют важнейшую сенситометрическую величину — Светочувствительность фотоматериала S, являющуюся основой сравнения материалов между собой и выбора оптимальных условий экспозиции при фото (кино) съёмке и позитивной печати. Светочувствительность есть величина, обратная экспозиции, соответствующей определённой точке характеристической кривой (эта точка называется критерием светочувствительности): S = k/H_kp (k — некоторое постоянное число). В сов. системе С. черно-белых фотоматериалов S материалов общего назначения и киноплёнок (по отношению к белому свету заданного спектрального состава) оценивается по критерию, равному диффузной оптической плотности 0,2 сверх плотности D₀ вуали фотографической (См. Вуаль фотографическая), a S плёнок для аэрофотосъёмки — по плотности 0,85 сверх D₀: рис. 2). H при этом выражается в люкс․сек. В американской системе АСА

         Т. к. S, γ и D₀ зависят от времени проявления t_пр, то в общесенситометрические испытания включено и построение кривых кинетики проявления S = f₁ (t_пр), γ = f₂ (t_np) и D₀ = f₃ (t_пр). По этим кривым находят число светочувствительности — важнейший параметр, служащий для общего сопоставления фотоматериалов между собой и выбора правильных условий экспонирования при практическом фотографировании. Это число представляет собой светочувствительность при т. н. рекомендованном коэффициенте контрастности γ_рек. Для универсальных (любительских) фотоплёнок γ_рек = 0,8, для негативных киноплёнок — 0,65, для позитивных киноплёнок — 1,8 и т. д. Число светочувствительности современных негативных материалов S_0,2 составляет от Сенситометрия20 до 350—400 единиц ГОСТ, а аэрофотографических плёнок S_0,85 — 130—2000 единиц ГОСТ. Между его значениями для фотоматериалов средней контрастности (γ = 0,8—1) в сов. системе С. и основных зарубежных системах можно установить следующие (весьма приближённые) соотношения: S_ГОСТ = 0,65antilg (0,1S_ДИН), S_ГОСТ = 0,8S_ACA. Так, 32 единицы ГОСТ=17°ДИН = 40 АСА. К сенситометрическим испытаниям относится также построение кривых, называемое изоопаками (см. Невзаимозаместимости явление).

         В цветофотографических материалах цветное изображение создаётся тремя красителями в трёх наложенных один на другой проявленных эмульсионных слоях. Поэтому все основные зависимости (характеристические кривые, изоопаки, кривые кинетики проявления и пр.) выражаются наборами из трёх кривых каждая, а численные сенситометрические параметры — тремя величинами, отвечающими каждому отдельному слою (аналитическая оценка), или, в некоторых случаях, каждому из типов элементарных рецепторов цветочувствительного приёмника излучения, которое поступает от цветного изображения как единое целое (интегральная оценка). Для негативных фотослоёв такими рецепторами служат слои позитивного материала (на них производится печать с негативного изображения), а при оценке позитивного материала — цветовоспринимающие элементы глаза, который рассматривает изображение (см. Цветная фотография, Цветовоспроизведение фотографическое).

         При испытании черно-белых фотоматериалов методами спектральной С. находят зависимости от длины волны λ экспонирующего монохроматического света (См. Монохроматический свет) энергетической спектральной чувствительности 5х и монохроматический коэффициент контрастности γ_λ. S_λ обычно определяют как см²/эрг). По кривым спектральной чувствительности рис. 3) находят степень сенсибилизации (См. Сенсибилизация) оптической и граничную длину волны λ_гран, при превышении которой материал практически не чувствителен к излучению. Основным прибором, используемым в спектральной С., является спектросенситометр.

         Способность фотоматериала к воспроизведению малых деталей изображаемых объектов (его разрешающую способность) и ряд других связанных с ней характеристик определяют в резольвометрических испытаниях, при которых получают кривую разрешения ν_пред = f (lgH), где ν_пред — максимальная разрешаемая частота штрихов (в единицах штрих/мм) при экспозиции Н. К этому роду испытаний относится и получение частотно-контрастной характеристики (См. Частотно-контрастная характеристика) (функции передачи модуляции) для двух зон спектра — синей и красной (см. Разрешающая способность фотографирующей системы, Структурометрия фотографическая).

         Особый раздел С. составляет изучение фотографических свойств бумаг, используемых при позитивной печати. Максимальная плотность почернения и полезный интервал экспозиций (аналог фотографической широты) фотобумаг значительно меньше, чем у позитивных материалов на прозрачной подложке. Поэтому способы выражения результатов сенситометрических испытаний для бумаг иные, чем для плёнок и пластинок. Существенно отличается и денситометрия фотографических бумаг, поскольку их подложки непрозрачны и измерение оптических плотностей проводится не в проходящем, а в отражённом свете.

         Лит.: Гороховский Ю. Н., Левенберг Т. М., Общая сенситометрия. Теория и практика, М., 1963; Гороховский Ю. Н., Баранова В. П., Свойства черно-белых фотографических плёнок, М., 1970; Гороховский Ю. Н., Спектральные исследования фотографического процесса, М., 1960; Миз К., Джеймс Т., Теория фотографического процесса, пер. с англ., Л., 1973.

         Л. Н. Капорский.

        

        Рис. 1. Типичная характеристическая кривая фотографического материала: АВ — начальный участок кривой, ВС — прямолинейный участок, СЕ — конечный участок, EF’ — область соляризации. Левее точки А — область вуали фотографической. Тангенс ϒ угла наклона ВС к оси lgH — контрастности коэффициент; проекция ВС на ось lgH —фотографическая широта L. Точка i, в которой продолжение ВС пересекается с осью lgH , — т. н. точка инерции; D₀ — оптическая плотность вуали; А — порог почернения; D_макс — наибольшая возможная для данного материала оптическая плотность почернения.

        

        Рис. 2. Различные критерии определения светочувствительности фотоматериалов по их характеристическим кривым: а — по оптической плотности 0,2 сверх плотности вуали (система ГОСТ); б — по плотности 0,85 сверх плотности вуали (дополнительный критерий ГОСТ); в — по оптической плотности 0,1 сверх плотности вуали при заданном значении увеличения g оптической плотности в используемом участке характеристической кривой, величина которого по оси lgH составляет 1,3 (системы ДИН и АСА).

        

        Рис. 3. Кривая спектральной чувствительности сенсибилизированного фотографического материала. СС — степень сенсибилизации; CD — степень десенсибилизации (уменьшения максимальной величины lgS_λ в области собственной чувствительности материала); λ_макс — длина волны, соответствующая максимуму добавочной (вызванной сенсибилизацией) светочувствительности.