Нанесение штрихов и знаков по фотографическим эмульсиям
Изготовление шкал, сеток, лимбов и аналогичных им изделий на фотографических покрытиях начинается с вычерчивания вручную либо на координатографе в укрупненном масштабе правильного оригинала, с которого однократным либо многократным фотографированием приобретают в уменьшенном масштабе негатив. После этого контактной печатью создают требуемое количество копий с оригинала. Фотографические способы изготовления нужно использовать при получения сложного, и трудоемкого рисунка.
Вопросам совершенствования и развития фотографических способов изготовления шкал, лимбов и аналогичных им изделий посвящены бессчётные работы канд. техн. наук В. А. Вейден-его учеников и баха. В этих работах указывается, что для успешного применения фотографических способов нужно особенное внимание уделять выбору объективов (каковые должны иметь минимальные искривление и дисперсию поля), светочувствительных слоёв и репродукционных камер, и разработке нужных требований к чертежу.
Чертеж оригинала наносят на координатографах на стеклянные либо пленочные подложки, покрытые особой легко удаляемой непрозрачной для белого света узкой пленкой, которая имеет минимальные коэффициенты расширения при трансформации внешних условий. Рекомендуется использовать полиэфирные пленки, каковые имеют однообразные коэффициенты поперечного и продольного расширения, но изменяют собственные размеры с трансформацией климатических условий.
Для изготовления чертежей оригиналов возможно использовать пленки толщиной 0,05—0,2 мм. Для устранения усадки пленки нужно выдерживать по окончании изготовления в течение трех- четырех месяцев.
Стеклянные заготовки нарезаются из листового стекла толщиной 6—10 мм при допустимой неплоскостности не более 100 мкм. Это стекло изготовляется способом огневой полировки, владеет нужной удовлетворительной плоскостностью и прочностью и должно иметь определенный спектр пропускания, т. е. должно быть прозрачно для света, к которому чувствительна фотографическая эмульсия. Перед нанесением рисунка на пробных нарезках выбирается усилие резания и оптимальная глубина.
Наряду с этим нужно обращать внимание на то, дабы острие инструмента не царапало подложку.
Оборудование для фотографирования. Полученный на координатографе либо ручным методом оригинал, содержащий топологию рисунка шкалы, сетки либо аналогичной им подробности, посредством особых точных редукционных камер значительно уменьшается до размеров рабочего изделия. Лишь время от времени при громадных размерах оригинала реализовывают двойное уменьшение.
Свет от источника, отразившись от экрана, через рассеивающее стекло освещает оригинал сетки, расположенный в особом держателе. Изображение рисунка оригинала, минуя фильтр, объективом проецируется на фотопластинку, расположенную в кассете. Для наблюдения за оригиналом на протяжении настройки камеры, изменения и фокусировки масштаба в приборе имеется микроскоп с окуляр-микрометром.
Неспециализированный вид редукционной камеры продемонстрирован на рис. 2. На литой станине, установленной на амортизаторах, находится экран и кассетодержатель с фотопластинкой. Освещение экрана осуществляется стержневыми люминесцентными лампами, управляемыми с центрального пульта. В приборе имеются особые механизмы, разрешающие манипулировать перемещением кассеты посредством маховичков.
Объектив на резкость наводится вращением маховичка. Для измерения и фокусировки имеется микроскоп. При налаживании работы редукционной камеры особенное внимание уделяется выбору самый подходящего объектива, что должен иметь минимальные искривление и дисперсию поля.
Исходя из этого объективы являются сложные дорогостоящие многолинзовые планехроматы.
Рис. 1. Неспециализированный вид редукционной камеры
При изготовлении эталонных сеток, фотошаблонов и аналогичных им изделий употребляются совокупности мультипликации, каковые помогают для уменьшения изображения структуры до требуемого размера. Довольно часто реализовывают в один момент мультипликацию и съёмку единичного изображения посредством линзовых растров либо последовательную мультипликацию на фотоповторителях.
Помимо этого, рисунок фотошаблона возможно приобретать многоступенчатым уменьшением изображения с применением особого оборудования, разрешающего снабжать мельчайший элемент размером 5 мкм на поле 2,5—4,0 мм с нечеткостью края 0,5—1 мкм. Неспециализированная кратность уменьшения, делаемая, в две ступени, составляется 250—5Q0, причем мультипликация-осуществляется на последней ступени уменьшения.
Одноступенчатое уменьшение с мультиплицированием микроизображений возможно осуществлять посредством линзово-растровой оптики (рис. 105, б). Данный метод дает возможность приобрести минимальное изображение элемента (10—15 мкм) на поле 0,7—0,8 мм с нечеткостью края менее 1 мкм.
Для осуществления обоих способов мультипликации имеется .особое оборудование. самый перспективным есть способ, совмещающий процессы шагового размножения отдельного изображения с окончательным уменьшением на фотоповторителях, каковые являются камеройпроекционной печати промежуточного фотошаблона на пластину со светочувствительным слоем. Пластина устанавливается на рабочем органе (столе), что перемещается в заданную координату особыми серводвигателями, управляемыми по программе от ЭВМ.
Рис. 2. Схема технологических процессов многоступенчатого (а) и одноступенчатого (б) уменьшения оригинала: 1 — оригинал — единичное топологическое изображение слоя схемы с повышением в 250 —500х; 2 — оптическое устройство для первичного уменьшения в 25—50х; 3—4 — промежуточный фотошаблон — единичное изображение слоя схемы с повышением в 5 — 10х; 5 — оптическое устройство для окончательного уменьшения в 5—10х и мультипликации; 6 — эталонный фотошаблон; 7 ‘— рабочий фотошаблон, полученный контактным перепечатыванием с эталонного; 8 — линзово-растровая оптика, служащая для одноступенчатого уменьшения в 250—500х и оптического мультиплицирования
Контроль перемещения рабочего органа производится прецизионными измерительными совокупностями.
Схема однопозиционного фотоповторителя продемонстрирована на рис. 106, а, для увеличения производительности изготовления фотошаблонов употребляются многопозиционные фотоповторйтели.
Существуют разнообразные по конструктивным особенностям и принципу действия устройства, разрешающие способом фотолитографии приобретать фотошаблоны. Самый распространенным есть способ проекционного печатания с уменьшением оригинала, изготовленного в увеличенном виде.
После этого на стадии совмещения фотошаблон перемещают относительно подложки с фоторезистом, дабы их элементы совпали, по окончании чего осуществляются операции экспонирования, проявления, удаления и травления фоторезиста с напыленной на нем железной пленкой.
Помимо этого, возможно взять фотошаблон без фотоповторителя в мультипликацией увеличенного оригинала фотошаблона и уменьшением его без фотоповторителя. Применение растрового объектива разрешает иметь в повышенном размере промежуточный шаблон, содержащий все множество элементов. Изображение элементов промежуточного фотошаблона проектируется объективом конкретно на подложку.
Простое совмещение фотошаблона с подложкой заменяется совмещением элементов подложки с фотошаблоном. С эталонного фотошаблона контактным печатанием приобретают рабочие фотошаблоны.
Рис. 3. Схемы однопозициоиного (а) и многопозиционного (б) фотоповторителей: 1 — источник; 2 — конденсор; 3 — промежуточный оригинал; 4 — объектив; 5 — фотопластинка; 6 — координатный стол; 7 — измерительная совокупность: 8 — совокупность управления работой блока экспонирования
Рис. 4. Схемы сеток и проекционного изготовления шкал
Рис. 5. Проекционная совокупность фотоповторителя
Очень серьёзным узлом фотоповторителей есть проекционная совокупность (рис. 108), складывающаяся из осветителя, конденсора, светофильтра, промежуточного фотошаблона, базировочной рамки, фотопластинки и объектива. Выбор объектива и источника света в сильной степени зависит от марки светочувствительных материалов, но источник света должен иметь достаточную мощность, стабильное во времени и пространстве светящееся тело и т. д.
При выборе проекционной совокупности нужно особенное внимание уделять методам и техническим характеристикам объективов их фокусировки. Имеется пара конструктивных ответов механизмов подфокусировки и автоподфокусировки фотоповторителей.
Объективы характеризуются высокой разрешающей свойством, достигаемой 500—1000 лин/мм в зависимости от требуемой минимальной ширины минимальной аберрации и линии в центре изображения, минимальными утратами разрешающей свойстве по полю изображения, плоскостью изображения и т. д. Оценка качества объективов производится на оптической скамейке, на которой создают юстировки качества и оценку сборки оптической совокупности дифракционным способом, измерение визуальной разрешающей свойстве и другие опробования.
Оценка главных параметров фотоповторителей осуществляется по. особой методике с получением фотошаблонов с заданными чертями. Разрешающая свойство оптической проекционной совокупности проверяется по особым тестам.
Фотографические материалы. Светочувствительные слои должны разрешать приобретать изображения миниатюрных размеров элементов с точностью воспроизведения и высокой резкостью и должны быть чистыми, т. е. не иметь вкраплений (тёмных точек на прозрачном фоне либо ярких точек на тёмном фоне).
Все светочувствительные слои созданы на базе соединений серебра (в основном галогенидосеребряных хромированных) и полимеров либо их композиций (фоторезистов) и их возможно отнести к двум группам: микрокристаллические (высокодисперсные) и субмикрокристаллические. Из громадного количества микрокристаллических светочувствительных слоев в правильной фотографии нашли распространение фотоплёнки и технические фотопластинки и материалы группы ЛИТ.
По светочувствительности эти материалы распределяются в такой последовательности: более чувствительные фотопластинки компании «Агфа-Геверт» (ГДР) марки 23D56, после этого репродукционные штриховые сверхконтрастные пленки марок ФТ-41П и фуджилит; менее чувствительны плёнки и микрорадиографические пластинки марок ФТ-СК и ФТ-81. Спектросенситометрические опробования этих материалов говорят о том, что они относятся к ортохроматическим, а технические микрорадиографические фотопластинки относятся к несенсибилизированным.
Фотоматериалы группы ЛИТ разрешают приобретать большое расширение линии при довольно малой размытости изображения. самые чистыми являются фотопластинки компании «Агфа-Геферт».
При применении микрокристаллических слоев нужно не забывать, что область их сенсибилизации не сходится с областью спектра, имеющего громаднейшее значение разрешающей свойстве. Лучшими являются литографические материалы, но они требуют инфекционного гидрохинон-формальдегидного проявителя.
Громаднейшее распространение в правильной фотографии находят липпмановские слои. Для обеспечения высокой дисперсности эти слои изготовляются и используются при температуре 35—40 °С. Время от времени создают смешанные хлорбромосеребряные слои, каковые по окончании проявления в пирогалловом проявителе имеют разрешение 250 лин/мм. Заменяя хлористый натрий на литий и проявляя в глинциновом проявителе, приобретают разрешение 800 лин/мм.
Разнообразные светочувствительные липпмановские слои производит компания «Кодак» (Англия). Эти слои не дают искажения штриха в зависимости от времени проявления. В целях увеличения чувствительности слоев советуют высокодисперсный слой хлористого серебра.
Для изготовление этого слоя наносят на подложку декстриновый раствор с колларголом и очувствляют его в растворе соли двухвалентной меди.
Занимательный способ получения светочувствительных слоев, названный адсорбционной фотографией, основанной на светочувствительности кремнекислого серебра, образующегося в пленке кремниевой кислоты на намерено обработанной стеклянной подложке, внес предложение Ф. Л. Бурмистров.
В фотографической технике активно применяются слои сухого коллодиона. Сперва изготовляют бромосеребряные соли, каковые после этого переводят в йодосеребряные с излишней адсорбцией катионов серебра, что разрешает приобретать мелкозернистые слои.
Негативы шкал, приобретаемые на слоях сухого коллодиона, имеют высокие качества: размытость края линий минимальная, отсутствуют вуали, имеется высокая контрастность линий, по окончании сушки слои свободны от липкости, и фотошаблоны смогут продолжительно сберигаться. Не считая рассмотренных фоточувствительных слоев в практике правильной фотографии время от времени используют для неотёсанных работ хромированный желатин, клей и шеллак.
Сейчас природные хромированные вещества заменяются синтетическими, такими как хромированные полиамидные смолы и поливиниловый спирт. Но эти слои вытесняются светочувствительными слоями, именуемыми фоторезистами, каковые бывают хорошими, в то время, когда под действием облучения происходит сшивание молекул- вещества в полимерные структуры, и негативными, в то время, когда под действием облучения происходит разрушение межмолекулярных связей. В хороших слоях в местах облучения под действием проявителя происходит переход вещества из нерастворимого состояния в растворимое, т. е. под действием растворителя облученные места вымываются, образуя окна, а для негативных фоторезистов происходят обратные явления.
В хороших фоторезистах носителями светочувствительности являются диазо- и азидные группы, воображающие собой композиции, складывающиеся из высокомолекулярного синтетического соединения: эпоксидной смолы, новолака и светочувствительного диазо-соединения. К негативным фоторезистам относятся поливинил-циниамат, его производные и гомологи, циклокаучук, кремнийор-ганические соединения и т. д.
Хорошие фоторезисты по окончании облучения светом с длиной волны 460—480 мм прекрасно растворяются в щелочных проявителях, а негативные, облученные ультрафиолетовым светом, растворяются в органических растворителях: смеси толуола с хлорбензолом, ацетата метиленгликоля с метансилолом и др.
Разрешающая свойство фоторезистов зависит от толщины слоя и при толщине 0,2—0,3 мкм равняется 1200—2000 лин/мм, что разрешает воспроизводить линии толщиной менее 1 мкм. Для контроля разрешающей свойстве светочувствительных слоев употребляется универсальный резольвометр.
Довольно часто фотопластинки, покрытые фоторезистом, подвергаются действию соляной, азотной и плавиковой кислот, а для увеличения кислотостойкости в состав фоторезиста вводят наволочные смолы, воображающие собой сложную смесь продуктов с разной молекулярной массой.
Так как хорошие фоторезисты владеют высокой чувствительностью на длинах волн порядка 450 мм, то можйб в качестве материала для подложек применять стекло марки СЁВ вместо дорогостоящего оптического стекла марки КВ.
Разработка шкал и изготовления сеток. Разглядим последовательность процесса изготовления сеток, штриховых мер, испытательных таблиц и аналогичных им изделий фотографическим методом на слое сухого коллодиона. Технологический процесй складывается из следующих операций.
1. По дготовка подробностей.
А. Химическая обработка подробности. Заготовки в течение двух либо более часов подвергают окислению в хромовой кйсЛоте. Еслй на поверхности заготовок имеются жировые либо восковые пятна, следы пальцев и т. д., то заготовки обрабатывают в растворе едкой щелочи, а после этого по окончании промывания переносят в хромовый раствор.
Б. Чистка подробностей. Промытые по окончании химической обработки подробности вытирают фланелевой салфеткой, после этого салфеткой, пропитанной спиртом, до полной чистоты. Время от времени используют чистку мелкоотмученным салфеткой и крокусом, пропитанной спиртом.
2. Полив подслоем. Подслой представляет собой узкий слой каучука либо желатина, наносимый на стеклянную заготовку на центрифуге. Громадные.заготовки поливаются подслоем вручную.
Подслой нужен для обеспечения связи коллоидного слоя с поверхностью стекла.
3. Полив коллодионом. Полив светочувствительным слоем заготовки осуществляется вручную со сливом излишков либо с застуденением на горизонтальной поверхности. Колло-дион выливается из особой склянки с капельником при свете чёрного фонаря, поскольку полив осуществляется в один момент с очувствлением ранее политых подробностей.
4. Очувствление. Эта операция осуществляется в ваннах, наполненных раствором азотнокислого серебра. Особенное внимание уделяется проблемам опускания заготовки в кювету.
Заготовка должна быть сходу облита вся раствором, поскольку в другом случае на слое будут пятна и разводы.
5. Промывка по окончании очувствления. Подробности из кюветы вынимаются фарфоровой палочкой и переносятся в кювету с дистиллированной водой, а после этого в бак с проточной водой. Промывка производится в течение 3/4 ч.
6. Обработка таннином. На данной операции осуществляется разрыхление волокон коллодия, что снабжает проникновение проявителя в глубь слоя. Обработка заготовок в свежем растворе должна быть как минимум несколько мин., а после этого заготовка легко ополаскивается и закрепляется на центрифуге для сушки. Сушка слоя производится при вращении подробности на центрифуге для сушки.
Сушка слоя производится при вращении подробности на центрифуге с подогреванием электрической грелкой до температуры 40—50 °С сверху. После этого сушка длится в особых сушильных шкафах.
7. Засветка светочувствительного слоя. Засвечивание осуществляется контактным либо проекционным методами. Время засвечивания зависит от бессчётных факторов и выбирается экспериментально.
8. Проявление. Перед проявлением пластину размачивают в дистиллированной воде, а после этого опускают в проявитель, в который перед работой прибавляют пара капель 5%-ного раствора азотнокислого серебра. В ходе проявления скрытые изображения преобразовываются в видимые.
9. Фиксирование. Показанную подробность посредством целлулоидных щипчиков переносят в кювету с проточной водой и промывают в течение одной 60 секунд. После этого переносят в кювету, заполненную 5%-ным цианистым калием либо фиксажем из гипосульфита для фиксирования. Для получения узких штрихов пользуются гипосульфитом, поскольку цианистый калий растравливает узкое изображение. По окончании фиксирования подробность промывают в проточной воде.
Время фиксирования зависит от состава фиксажа.
10. Контрастное ослабление. Эта операция используется тогда, в то время, когда прозрачные места изображения оказались не в полной мере чистыми — на изображении имеется вуаль. Ослабление реализовывают йодоцианистым либо фармеровским ослабителем.
В йодоцианистый калий додают пара капель раствора йодистого калия. Время ослабления продолжается пара секунд, а после этого пластинку промывают в проточной воде и осуществляют контроль под микроскопом.
11. Физическое усиление. Усиление изображения реализовывают в растворе проявителя, разбавленного раствором азотнокислого серебра. Плотность изображения, контролируемого на глаз, возможно расширить, в случае если применить бронзовые растворы.
При достижении требуемой плотности подробность промывают в течение 10—15 мин в проточной воде.
12. Ретушь. Подробности по окончании тщательного промывания и физического усиления устанавливаются в сушильный шкаф, где они сушатся в течение 15 мин. Маленькие подробности сушатся на центрифуге.
После этого изображение и негативное изображение, имеющее непрозрачные фигуры, подвергают ретушированию, просматривая подробность через бинокулярный микроскоп. При ретушировании прозрачные точки замазываются акварельной краской либо китайской тушью.
13. Покрытие подробности защитным слоем. Для удержания изображения на поверхности подробности ее покрывают желатином либо лаком. Составы растворов, используемых при фотографическом изготовлении негативов шкал, сеток и аналогичных им изделий на слое сухого коллодиона, возможно отыскать в руководящих нормалях.
