СЕНСИТОМЕТРИЯ

СЕНСИТОМЕТРИЯ (от позднелат. sensitivus-чувствительный и ...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 фотослоев (откуда её название). Содержание С. существенно расширилось после введения в 1890 англ. учёными Ф. Хертером и В. Дриф-филдом понятия о характеристической кривой, с помощью к-рой оцениваются мн. важные свойства фотографич. слоя. Совр. практич. значение С. очень велико. На ней основаны многочисл. методы количеств. контроля отд. стадий производства фото- и киноматериалов и массового получения фотоизображений (в кинематографии, полиграфии, при аэрофотосъёмке и пр.), а также приёмные и арбитражные испытания. Методы С. широко применяются в тех областях науки, где необходимо прибегать к фотографич. регистрации излучения (астрономия, спектроскопия и т. д.).

С. включает три осн. раздела: денситометрию, интегральную С. и спектральную С. Первая посвящена измерению оптических плотностей почернения проявленных фотографич. слоев, цель к-рого - количеств. оценка результатов фотографич. процесса. Содержание остальных двух разделов составляет количеств. выражение свойств фотоматериалов по результатам измерения оптич. плотностей. В интегральной С. свойства материалов определяются по отношению к белому свету или иному свету сложного спектрального состава. В спектральной С. изучают свойства (в частности спектральную 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. чёрно-белых материалов, С. цветных материалов, С. фотографич. бумаг и С. материалов для регистрации ионизующих излучений. Инструментальными средствами С. служат денситометры, микрофотометры, сенситометры, спектросенситометры, резолъвометры и нек-рые др. приборы.

Совокупность взаимосвязанных методов испытания фотографич. свойств све-точувствит. материалов составляет сенситометрическую систему. Сов. система С. (ГОСТы 2817-50, 2818-45, 2919-45, 10691-63 для чёрно-белых материалов, ГОСТ 9160-59 для цветных материалов) отличается от других нац. систем (амер. АСА, нем. ДИН) большей полнотой получаемой информации и включает общесенситометрич., спектросенситометрич. испытания и определение разрешающей способности фотослоев (резольвометрич. испытания).

Характеристическая кривая фотоматериала (рис. 1) - это функциональная зависимость между оптич. плотностью D почернения фотографического, возникающего после проявления, и логарифмом экспозиции IgH. Тангенс у угла наклона прямолинейного участка этой кривой к оси lg H наз. контрастности коэффициентом‘, он характеризует способность фотоматериала передавать разность яркостей различных участков изображаемого объекта. Отношение экспозиций, в диапазоне между к-рыми характеристич. кривая прямолинейна, наз. фотографической широтой L [на рис. 1 L = lg(H_c/H_B)]. (В практич. фотографии чем больше L, тем лучше.) По характеристич. кривой определяют важнейшую сенситометрич. величину - светочувствителъность 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 харак-теристич. кривой (эта точка наз. критерием светочувствительности): S = k/H_Kp (k - нек-рое постоянное число). В сов. системе С. чёрно-белых фотоматериалов S материалов общего назначения и киноплёнок (по отношению к белому свету заданного спектрального состава) оценивается по критерию, равному диффузной оптич. плотности 0,2 сверх плотности D_o вуали фотографической, a S плёнок для аэрофотосъёмки - по плотности 0,85 сверх D_o : S_o,2 = l/H_D=o,2+D0, S_o,85 = = 10/H_D=o,85+D0 (рис. 2). Нприэтом выражается в люкс х сек. В амер. системе АСА S_o,1 = 0,8/H_D=o,1+D0, в нем. системе ДИН S = 10 lg(l/H_D=o,1+D0), т. е. критерием в обоих случаях служит диффузная оптич. плотность 0,1 сверх плотности вуали. Точность определения сенситометрич. величин в среднем - светочувствительности ±10%, коэфф. контрастности ±4%. Плотность вуали оценивается с точностью ±0,02 единиц оптич. плотности.

Рис. 1. Типичная характеристик ческая кривая фотограч фического материала: АВ - начальный участок кривой, ВС - прямолинейный участок, СЕ - конечный участок, EF‘ - область соляризации. Левее точки А - область вуали фотографической. Тангенс 7 угла наклона ВС к оси IgH - контрастности коэффициент; проекция ВС на ось IgH - фотографическая широта L. Точка i, в которой продолжение ВС пересекается с осью IgH, - т. н. точка инерции; Do - оптическая плотность вуали; А -порог почернения; Омане - наибольшая возможная для данного материала оптическая плотность почернения.

Рис. 2. Различ ные критерии определения светочувствительности фотоматериалов но 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 IgH составляет 1,3 (системы ДИН и АСА).

Т. к. S, Y и D_o зависят от времени проявления tnp, то в общесенситометрич. испытания включено и построение кривых кинетики проявления S = f₁ (t_пр), у = f₂ (t_пр) и D_o = f₃(t_пр). По этим кривым находят число светочувствительности - важнейший параметр, служащий для общего сопоставления фотоматериалов между собой и выбора правильных условий экспонирования при практич. фотографировании. Это число представляет собой светочувствительность при т. н. рекомендованном коэфф. контрастности y(гамма)_рек. Для универсальных (любительских) фотоплёнок y(гамма)_рек = 0,8, для негативных киноплёнок - 0,65, для позитивных киноплёнок - 1,8 и т. д. Число светочувствительности совр. негативных материалов S _0,2 составляет от ~20 до 350-400 единиц ГОСТ, а аэрофотографич. плёнок S_0,83 -130-2000 единиц ГОСТ. Между его значениями для фотоматериалов средней контрастности (y(гамма) = 0,8-1) в сов. системе С. и осн. зарубежных системах можно установить следующие (весьма приближённые) соотношения: S гост = = 0,65 antilg (0,1 S дин), Sгост = 0,85 АСА. Так, 32 единицы ГОСТ=17°ДИН = 40 АСА. К сенситометрич. испытаниям относится также построение кривых, наз. изоопаками (см. Невзаимозамести-мости явление).

В цветофотографич. материалах цветное изображение создаётся тремя красителями в трёх наложенных один на другой проявленных эмульсионных слоях. Поэтому все осн. зависимости (характеристич. кривые, изоопаки, кривые кинетики проявления и пр.) выражаются наборами из трёх кривых каждая, а численные сенситометрич. параметры - тремя величинами, отвечающими каждому отд. слою (аналитич. оценка), или, в нек-рых случаях, каждому из типов элементарных рецепторов цветочувствит. приёмника излучения, к-рое поступает от цветного изображения как единое целое (интегральная оценка). Для негативных фотослоев такими рецепторами служат слои позитивного материала (на них производится печать с негативного изображения), а при оценке позитивного материала - цветовоспринимающие элементы глаза, к-рый рассматривает изображение (см. Цветная фотография, Цветовоспроизведение фотографическое).

При испытании чёрно-белых фотоматериалов методами спектральной С. находят зависимости от длины волны X экспонирующего монохроматического света энергетич. спектральной чувствительности Sл(лямбда) и монохроматич. коэфф. контрастности y_л.- Sx обычно определяют как Sл(лямбда)= 1/HD _{= 1,0 + Do} и выражают в энергетич. величинах (напр., в см²/эрг). По кривым спектральной чувствительности lg Sл(лямбда) = fл(лямбда). (рис. 3) находят степень сенсибилизации оптической и граничную длину волны л(лямбда)_гран, при превышении к-рой материал практически не чувствителен к излучению. Осн. 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 резольвометрич. испытаниях, при к-рых получают кривую разрешения v_пред = f(lgH), где v_пред - максимальная разрешаемая частота штрихов (в единицах штрих/мм) при экспозиции Н. К этому роду испытаний относится и получение частотно-контрастной характеристики (функции передачи модуляции) для двух зон спектра - синей и красной (см. Разрешающая способность фотографирующей системы, Структурометрия фотографическая).

Рис. 3. Кривая спектральной чувствительности сенсибилизированного фотографичес -кого материала. СС - сте-- пень сенсибилизации; CD-степень десенсибилизации (уменьшения максимальной величины IgSл(лямбда) в области собственной чувствительности материала); л(лямбда)_макс - длина волны, соответствующая максимуму добавочной (вызванной сенсибилизацией) светочувствительности.

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

Лит.: Гороховский Ю.Н.,Левен6ерг 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; М и з К., Джеймс Т., Теория фотографического процесса, пер. с англ., Л., 1973. Л. Н. Капарский.