La hipersensibilización fotográfica se refiere a un conjunto de procesos que se pueden aplicar a las películas o placas fotográficas antes de la exposición . A menudo se necesitan uno o más de estos procesos para que los materiales fotográficos funcionen mejor en exposiciones prolongadas.
La mayoría de los materiales fotográficos están diseñados para exposiciones instantáneas de mucho menos de un segundo. En exposiciones más largas, como las que se usan en astrofotografía , muchos de estos materiales pierden sensibilidad. Este fenómeno se conoce como fallo de reciprocidad de baja intensidad (LIRF) o efecto Schwarzschild . [1] [2] [3] [4] La relación recíproca entre el flujo y el tiempo de exposición para la película fotográfica implica que, a un flujo de luz dado, duplicar el tiempo de exposición duplicaría el efecto fotográfico. Esto se cumple con exposiciones de hasta un segundo aproximadamente, pero en general no se cumple con tiempos de exposición de minutos u horas. Se han desarrollado varias técnicas de hipersensibilización o "hiperintensificación" para superar este fallo de la ley de reciprocidad, y lo que sigue se refiere principalmente al trabajo en astronomía.
Una imagen latente fotográfica que se puede revelar se forma cuando los cristales de haluro de plata en una capa de emulsión se exponen a la luz. La fase de nucleación inicial es inestable química y termodinámicamente; por lo tanto, es sensible a la temperatura e implica la producción de uno o muy pocos átomos de plata como motas de imagen sublatente en cada cristal de haluro de plata. Una vez que se ha formado un grupo de unos pocos átomos de plata en un sitio dentro de un cristal, es capaz de desencadenar el revelado de todo el cristal. Esto amplifica enormemente el efecto de relativamente pocos fotones para producir un "grano" de imagen de plata metálica. Con luz de baja intensidad, la mota de imagen sublatente puede revertir rápidamente a haluro de plata antes de que se hayan absorbido suficientes fotones para que se vuelva estable. Las técnicas de hipersensibilización tienen como objetivo alargar la vida útil de la imagen sublatente inestable, para aumentar las posibilidades de que el cristal de haluro de plata reciba suficiente luz para formar una imagen que catalice la acción del revelador . [5]
Las técnicas de hipersensibilización prácticas y aplicadas por el usuario han evolucionado durante la mayor parte del último siglo y se dividen principalmente en cuatro tipos de tratamientos. En términos generales, estos incluyen la fase líquida (lavado), la fase gaseosa (desgasificación, cocción e hidrogenación), la exposición a temperatura reducida y la preexposición instantánea. Algunas de estas técnicas se pueden utilizar en combinación, pero muchas acortan gravemente la vida útil de un producto y, por lo tanto, no pueden ser aplicadas por el fabricante.
Se ha comprobado que lavar las placas con agua, amoníaco diluido , trietanolamina o (más recientemente) soluciones de nitrato de plata [6] es muy eficaz, especialmente para materiales sensibles al rojo y al infrarrojo. Los tipos posteriores de placas de grano fino, sensibles al infrarrojo cercano, no se podían utilizar sin dicha hipersensibilización. Sin embargo, se requería mucha habilidad y persistencia para obtener resultados consistentes y uniformes, especialmente con placas grandes, que a menudo se trataban a horas intempestivas en cuartos oscuros de observatorios en cimas remotas de montañas.
Las técnicas de lavado de placas en fase líquida funcionan eliminando los bromuros o yoduros solubles residuales de la emulsión, lo que aumenta la concentración de iones de plata en las proximidades del grano fotosensible. Sin embargo, esto reducía considerablemente la vida útil y, por lo general, se realizaba justo antes de la exposición y las placas se revelaban inmediatamente o se almacenaban a bajas temperaturas antes del procesamiento.
La hipersensibilización a los gases es el proceso de remojar o lavar la película o placa fotográfica durante un período prolongado de tiempo en nitrógeno, hidrógeno o una mezcla de hidrógeno y nitrógeno llamada gas formador , a veces con calentamiento.
Algunos de los primeros métodos de hipersensibilización en fase gaseosa implicaban exponer las placas al vapor de mercurio [7] antes de exponerlas a la luz. Esto era beneficioso, pero también peligroso y poco fiable. Una técnica más adecuada era hornear las placas al aire [8] en un horno moderado, normalmente en una caja metálica hermética a la luz. Utilizado desde aproximadamente 1940, esto produjo modestas ganancias de velocidad en las emulsiones de grano grueso que se utilizaban en ese momento. Desde aproximadamente 1970 [9] , se utilizó el horneado (a unos 65 °C durante varias horas) o el remojo prolongado (20 °C durante semanas) en un flujo intermitente de nitrógeno y se podía lograr una ganancia de velocidad de un factor de 10 para una exposición de una hora. En general, esto se utilizaba con las "placas espectroscópicas" especiales fabricadas por la Eastman Kodak Company . Estos productos estaban pensados para exposiciones prolongadas, sin embargo, también funcionaban hasta cierto punto con materiales más convencionales, incluida la película en color. [10]
Este proceso se volvió especialmente importante para la nueva generación de placas de grano fino (pero lentas) de alta eficiencia de detección cuántica que Eastman Kodak había desarrollado a fines de la década de 1960. En 1974, los investigadores de Eastman Kodak anunciaron que las placas tratadas con hidrógeno puro después del tratamiento con nitrógeno eran más sensibles en todos los tiempos de exposición que las placas sin tratar, [11] y esto fue adoptado rápidamente por muchos observatorios, algunos de los cuales usaban gas formador no explosivo (una mezcla de 4-8% de hidrógeno en nitrógeno) por razones de seguridad. Los procesos óptimos en fase gaseosa combinan los efectos del calentamiento y la desgasificación con la sensibilización por reducción mediante hidrógeno puro para dar una ganancia de sensibilidad de aproximadamente 30 veces para una exposición de una hora. Esto funcionó muy bien con emulsiones de grano fino y alta resolución en película, tipificadas por la película Tech Pan de Eastman Kodak . También fueron efectivos con películas de color negativas y reversibles, pero eran impredecibles y podían producir cambios difíciles de corregir en el equilibrio de color.
Los métodos en fase gaseosa, especialmente el horneado con nitrógeno, implican la eliminación de trazas de oxígeno y agua de la matriz de gelatina , lo que aumenta la eficiencia de las primeras etapas de formación de la imagen latente. Finalmente, el hidrógeno es un agente reductor químico que "siembra" el cristal de haluro de plata seco y desoxigenado con unos pocos átomos de plata. Se trata de cúmulos de imágenes sublatentes estables que los fotoelectrones posteriores de la exposición a la luz pueden formar en una mota de imagen latente de varios átomos que cataliza el desarrollo de todo el cristal de haluro de plata. La gelatina fotográfica absorbe rápidamente la humedad ambiental, por lo que en climas húmedos, las placas "hiperactivas" se exponían normalmente en el telescopio en una atmósfera de nitrógeno.
En el AAS Photo Bulletin , [12] Jack Marling describe el proceso de hipersensibilización con gas de la película Kodak Technical Pan. Se trataba de una película pancromática de grano extremadamente fino, alto contraste y sensibilidad al rojo extendida que se beneficiaba enormemente de la hipersensibilización. Lamentablemente, se ha dejado de fabricar. La hipersensibilización también se utilizaba, y todavía se puede utilizar, con otros materiales en blanco y negro y con películas en color, especialmente la línea Kodak Ektachrome.
La hipersensibilización con gas de formación o hidrógeno fue ampliamente utilizada por astrónomos profesionales en placas y por astrónomos aficionados en películas hasta que la adopción generalizada de cámaras astronómicas CCD los liberó de este tedio. Los aficionados podían comprar equipos y gases de hipersensibilización de Lumicon o construir sus propias cámaras de hipersensibilización. Se pueden encontrar detalles del proceso en los libros de Wallis y Provin, [13] y Reeves, [14] entre otros. Tenga en cuenta que las cámaras digitales de todo tipo, incluidas las DSLR que ahora utilizan ampliamente los astrónomos aficionados, tienen un fallo de reciprocidad cero y superan incluso a la mejor película hipersensibilizada.
Desde la década de 1930 se sabía que la LIRF era menos severa durante las exposiciones a baja temperatura. [15] El enfriamiento de la emulsión durante la exposición reduce el fallo de reciprocidad al extender la vida útil de la etapa inestable de un solo átomo de formación de imagen latente. En consecuencia, muchos experimentadores construyeron cámaras de película con "partes traseras frías", placas de metal en contacto con la película, a menudo enfriadas con dióxido de carbono sólido. Estas eran difíciles de usar debido a la fragilización de la película y la condensación, pero se obtuvieron algunos buenos resultados con película de color, [16] y el enfriamiento pareció afectar a todas las capas sensibles de la película de color por igual, por lo que los cambios en el equilibrio de color fueron pequeños.
El predestello no es estrictamente una técnica de hipersensibilización, pero a menudo se utilizaba junto con las emulsiones espectroscópicas de Kodak, a veces junto con la hipersensibilización. Se trata de un destello de luz breve, uniforme y de baja intensidad, suficiente para producir un pequeño aumento en el nivel de niebla no expuesta. Esto se hacía normalmente justo antes de una exposición prolongada y daba lugar a aumentos modestos en la velocidad efectiva. La latensificación funciona de forma similar, pero se aplica después de la exposición.
Las técnicas [17] [18] son útiles cuando la exposición principal se filtró o se dispuso de otra manera de modo que la imagen que se estaba grabando estuviera completamente libre de contaminación por el fondo del cielo o la luz dispersa, como en las imágenes de banda espectral estrecha. El efecto principal fue cambiar la forma del dedo del pie de la curva característica. En términos fotográficos, el predestello redujo el contraste y mejoró el detalle de las sombras sin afectar significativamente las altas luces de la imagen.
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