Imagen latente , imagen latente : un cambio invisible al ojo que ocurre en una emulsión fotográfica bajo la influencia de la radiación actínica durante la exposición del material fotográfico . Durante el revelado, las áreas de la emulsión expuestas a la luz se oscurecen y la imagen latente se convierte en visible. En el proceso gelatina-plata , la formación de una imagen latente ocurre debido a la reacción fotoquímica de la descomposición de las moléculas de haluro de plata en átomos de plata y halógeno [1] .
En esta vista, la imagen latente consiste en pequeños grupos de átomos de plata metálica en la superficie o dentro de microcristales de haluro, formados por una reacción redox , causada por el efecto fotoeléctrico . Durante el proceso de desarrollo, estos grupos sirven como catalizadores que conducen a la reducción a la forma metálica de todo el cristal. En exposiciones prolongadas, la plata metálica se restaura en las escamas visibles a simple vista, formando una imagen sin desarrollo. Este fenómeno se puede observar en cortes de película y hojas de papel fotográfico expuestas que han estado en una habitación iluminada durante mucho tiempo [2] .
La formación de imágenes sin revelado es típica de los papeles fotográficos con el llamado "luz diurna" o "revelado visible", que dominó la fotografía hasta la primera mitad del siglo XX [3] . Sin embargo, la tecnología que requiere el revelado químico de una imagen latente invisible se ha convertido en la más utilizada. En este caso, el revelado actúa como un intensificador de imagen, por lo que los fotomateriales del segundo tipo tienen una sensibilidad a la luz que es varios órdenes de magnitud mayor que el mismo parámetro para papeles fotográficos con revelado visible.
El concepto de imagen latente apareció por primera vez después del descubrimiento de Talbot , quien en septiembre de 1840 completó el desarrollo de un calotipo . Como resultado del procesamiento del papel fotosensible expuesto con una solución de nitrato de galoargento (una mezcla de nitrato de plata con ácidos gálico y acético), apareció una imagen visible en él [4] . Esto hizo posible aumentar considerablemente la fotosensibilidad del cloruro de plata y reducir la exposición requerida de media hora, que se requería sin revelado químico, a dos o tres segundos. La primera hipótesis sobre la naturaleza de la imagen latente fue expresada por François Arago , quien creía que la causa del fenómeno era la capacidad de restaurar a la forma metálica de aquellos microcristales de haluro en los que, bajo la influencia de la fotólisis , grupos microscópicos de plata se formaron átomos, que se convirtieron en centros de manifestación [5] .
La comprensión moderna del mecanismo de formación de una imagen latente se basa en la teoría mecánica cuántica propuesta en 1938 por los físicos teóricos británicos Ronald Wilfred Gurney y Nevil Francis Mott [ 6 ] . Se basa en la suposición de que un microcristal de haluro de plata real tiene impurezas en forma de inclusiones microscópicas y defectos de red [7] . Bajo la influencia de las vibraciones térmicas , los iones que componen la red la abandonan regularmente y algunos de los iones de plata no pueden regresar, moviéndose en el espacio intersticial. Un fotón que golpea la emulsión es absorbido por el ion haluro , y el electrón de valencia liberado en este caso ingresa al "pozo de potencial". Este es el nombre de la zona de baja energía, en la que hay una impureza, y donde se rompe la relación de iones [1] . Un fotoelectrón capturado por el pozo lo carga negativamente y atrae el ion de plata intersticial más cercano. Como resultado, el ion se recombina con el electrón y se convierte en un átomo neutro [8] .
A su vez, un átomo de halógeno (por ejemplo, bromo ), formado a partir de un ion en el proceso de absorción de un fotón, forma el llamado "agujero" positivo, que se mueve gradualmente hacia la superficie del microcristal al transmitir un exceso de electrones a iones de halógeno vecinos. Una vez en la superficie del microcristal, el orificio se une con gelatina , lo que evita la oxidación de los centros de imágenes latentes [7] . El proceso, acompañado de la reducción del átomo de plata, puede repetirse muchas veces, formando partículas microscópicas de plata coloidal, denominadas subcentros de imagen latente [9] . Dichos subcentros no pueden provocar el desarrollo de un microcristal, pero juegan un papel importante en varios métodos para aumentar la fotosensibilidad [1] . La masa crítica que permite catalizar la reducción de todo el microcristal durante el desarrollo es de al menos cuatro átomos de plata y se denomina centro de desarrollo [10] .
Investigaciones posteriores mostraron que la teoría de Gurney-Mott explica los procesos solo parcialmente. Fue mejorado por J. Mitchell ( ing. JW Mitchell ) demostrando en 1957 que la unión de un ion de plata intersticial al centro de fotosensibilidad precede a su neutralización por un fotoelectrón [11] . En este caso, se puede formar una imagen latente sin la participación de los centros fotosensibles, pero dos o tres átomos de plata obtenidos de esta manera forman de forma independiente un centro inestable, que en la literatura ha recibido el nombre de " preimagen mota " . La investigación a fines del siglo XX sugiere que en las primeras etapas de exposición, los centros de la imagen latente se forman de acuerdo con el mecanismo de Mitchell, y en exposiciones suficientemente grandes, la teoría de Gurney-Mott funciona [12] .
La forma más eficaz de aumentar la fotosensibilidad de la emulsión es formar tantos pozos de potencial como sea posible, es decir, defectos en la red cristalina del haluro de plata [13] . Los microcristales con una red ideal tienen baja sensibilidad a la luz, ya que la mayoría de los fotoelectrones, sin encontrar defectos, se recombinan con iones y no participan en la formación de una imagen latente. Los defectos pueden ser cambios de capas cristalinas, microfisuras o inclusiones extrañas. Los defectos de red se crean deliberadamente durante la preparación de una emulsión fotográfica, en la etapa de maduración química. Para ello se añaden sales que contienen paladio , platino e iridio , así como compuestos de oro [14] .
Simultáneamente con un aumento en el número de defectos, la selectividad de manifestación disminuye, lo que se expresa en la aparición de un velo perceptible . Esto se debe al aumento en el número de microcristales, que se restauran a una forma metálica durante el desarrollo, incluso sin exposición a la luz. Por lo tanto, los materiales fotográficos con alta fotosensibilidad se caracterizan por un velo perceptible, mientras que las películas positivas de baja sensibilidad y los papeles fotográficos están casi desprovistos de él [15] .
La baja eficiencia de la participación de fotoelectrones en la formación de una imagen latente conduce a una violación de la ley de reciprocidad ( efecto Schwarzschild ). Estas violaciones pueden ocurrir en dos casos:
A velocidades de obturación muy cortas, a pesar del alto nivel de iluminación , se viola la ley de reciprocidad, al tiempo que se reduce la fotosensibilidad y el contraste. El fenómeno es especialmente típico de las emulsiones fotográficas hechas con tecnologías obsoletas. En exposiciones muy cortas, se forman muy pocos centros de desarrollo en los microcristales, en lugar de los cuales se sintetizan subcentros inestables que no son capaces de provocar la reducción del haluro expuesto. Esto se debe a la formación simultánea de demasiados fotoelectrones. El efecto es más indeseable en la fotografía en color , ya que las diferentes capas de emulsión sensible a la zona suelen reaccionar a los cambios en la velocidad del obturador de diferentes maneras, lo que conduce a una distorsión impredecible de la reproducción del color [16] .
El efecto se ha convertido en un problema en la filmación de alta velocidad , pero actualmente es irrelevante debido al desplazamiento de la película por parte de cámaras digitales de alta velocidad con otros principios de registro de imágenes [17] . En la tecnología moderna de impresión de fotografías digitales , en la que el papel fotográfico se expone a un rayo láser con una exposición muy corta a cada área de la emulsión fotográfica, también se debe tener en cuenta el efecto Schwarzschild. Por lo tanto, la mayoría de los materiales fotográficos destinados a los minilaboratorios fotográficos digitales se fabrican a base de emulsión de cloruro de plata, que es el menos susceptible de desviarse de la ley de reciprocidad. Además, el efecto se puede reducir mediante aditivos especiales en las capas de emulsión, que aumentan el número de defectos de red. Un problema similar ocurre con las grabadoras de películas , en las que la película también se expone a un rayo láser. Esto se refleja en la estructura de las películas de contratipo de calidades especiales destinadas a la impresión en negativo doble .
Este efecto es más importante en astrofotografía , donde el material fotográfico se expone a intensidades de luz muy bajas y exposiciones prolongadas [17] . Esto se debe a la estabilidad demasiado breve de los subcentros, que no tienen tiempo de crecer hasta los centros estables de manifestación durante el tiempo de espera de los siguientes fotones. El fenómeno conduce a una disminución de la fotosensibilidad y un aumento del contraste.
La persistencia de una imagen latente depende de muchos factores y se puede medir en décadas. Bajo algunas condiciones, la imagen latente se destruye en unas pocas horas. La degradación e incluso la desaparición completa de la imagen latente se denomina fotorregresión [18] . Los materiales fotográficos de baja sensibilidad, incluidos los positivos, son más susceptibles a la fotorregresión. Se considera que la razón del fenómeno es la llamada "absorción térmica" de los centros de manifestación, que conduce a la ampliación de los más estables debido a la destrucción de los débiles [19] . Por lo tanto, la intensidad de la fotorregresión se ve afectada por la temperatura de almacenamiento del material fotográfico expuesto: con su aumento, el proceso se acelera. Acelera la regresión y la alta humedad , así como la exposición a sustancias agresivas como el sulfuro de hidrógeno , el amoníaco y el formaldehído .
La imagen latente puede destruirse mediante el efecto Herschel cuando se expone a la luz roja oa la radiación infrarroja [20] . De esta forma, la imagen latente puede ser completamente destruida hasta la posibilidad de reutilizar el material fotográfico. Por ejemplo, cuando un material ortocromático expuesto se ilumina con una luz roja que no está activa para él, los rastros de la exposición anterior pueden destruirse por completo [21] .