La hipersensibilización fotográfica se refiere a un conjunto de procesos que se pueden aplicar a películas o placas fotográficas antes de exponerlas . A menudo se necesita 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 una exposición instantánea de mucho menos de un segundo. En exposiciones más largas, como las utilizadas en astrofotografía , muchos de estos materiales pierden sensibilidad. Este fenómeno se conoce como falla de reciprocidad de baja intensidad (LIRF) o efecto Schwarzschild . [1] [2] [3] [4] La relación recíproca entre el flujo y el tiempo de exposición de la película fotográfica implica que, con un flujo de luz determinado, duplicar el tiempo de exposición duplicaría el efecto fotográfico. Esto se mantiene con exposiciones de hasta un segundo aproximadamente, pero en general no se mantiene con tiempos de exposición de minutos u horas. Se han desarrollado varias técnicas de hipersensibilización o "hipering" para superar este fallo de la ley de reciprocidad, y lo que sigue se refiere principalmente al trabajo en astronomía.
Una imagen fotográfica latente revelable se forma cuando cristales de haluro de plata en una capa de emulsión se exponen a la luz. La fase de nucleación inicial es química y termodinámicamente inestable; por tanto, es sensible a la temperatura e implica la producción de uno o muy pocos átomos de plata como motas de imagen sublatentes 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 desarrollo de todo el cristal. Esto amplifica enormemente el efecto de relativamente pocos fotones para producir un "grano" de imagen plateada metálica. Con luz de baja intensidad, la mancha de imagen sublatente puede volver rápidamente a haluro de plata antes de que se hayan absorbido suficientes fotones para estabilizarla. 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 catalizará 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 implican la fase líquida (lavado), la fase gaseosa (desgasificación, horneado e hidrogenación), exposición a temperatura más baja y pre-vaporización. Algunos de estos pueden usarse en combinación, pero muchos acortan gravemente la vida útil de un producto y, por lo tanto, el fabricante no puede aplicarlos.
Se descubrió que el lavado de placas en 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, eran inutilizables sin dicha hipersensibilización. Sin embargo, se requirió mucha habilidad y perseverancia para obtener resultados consistentes y uniformes, especialmente con placas grandes, que a menudo eran tratadas en horas poco sociales en los cuartos oscuros de los observatorios en las cimas de montañas remotas.
Las técnicas de lavado de placas en fase líquida funcionan eliminando bromuros o yoduros solubles residuales de la emulsión, aumentando así la concentración de iones de plata en las proximidades del grano fotosensible. Sin embargo, esto reducía en gran medida la vida útil y, por lo general, se hacía justo antes de la exposición y las placas se revelaban inmediatamente o se almacenaban a bajas temperaturas antes de procesarlas.
La hipersensibilización al gas 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 fue beneficioso pero también peligroso y poco confiable. Más adecuado era hornear las placas al aire [8] en un horno moderado, generalmente en una caja de metal hermética a la luz. Utilizado aproximadamente desde 1940, esto produjo modestas ganancias de velocidad en las emulsiones de grano grueso entonces vigentes. Desde aproximadamente 1970, [9] se utilizó el horneado (alrededor de 65 °C durante varias horas) o el remojo prolongado (20 °C durante semanas) en un flujo intermitente de nitrógeno y se podía lograr un factor de ganancia de velocidad de 10 durante una hora. exposición. En general esto se utilizaba con las "placas espectroscópicas" especiales fabricadas por la Eastman Kodak Company . Estos productos estaban destinados a 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 alta eficiencia cuántica de detección , de grano fino (pero lentas) que Eastman Kodak había desarrollado a finales de los años 1960. En 1974, 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 no tratadas, [11] y esto fue rápidamente adoptado por muchos observatorios, algunos de los cuales utilizaban gas formador no explosivo ( una mezcla de 4 a 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 durante una exposición de una hora. Esto funcionó muy bien con emulsiones de película de alta resolución y grano fino, como la Tech Pan Film de Eastman Kodak. También fueron eficaces con películas de color negativas e invertidas, pero eran impredecibles y podían producir cambios en el equilibrio del color difíciles de corregir.
Los métodos en fase gaseosa, especialmente la cocción 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 imágenes latentes. Finalmente, el hidrógeno es un agente químico reductor que "siembra" el cristal de haluro de plata seco y desoxigenado con unos pocos átomos de plata. Se trata de grupos de imágenes estables y sulatentes que los fotoelectrones posteriores de la exposición a la luz pueden construir 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 "hiperadadas" generalmente se exponían en el telescopio en una atmósfera de nitrógeno.
En el AAS Photo Bulletin , [12] Jack Marling describe el proceso de hipersensibilización al gas de la película Kodak Technical Pan. Se trataba de una película pancromática de sensibilidad extendida al rojo, de alto contraste y de grano extremadamente fino que se beneficiaba espectacularmente de la hipersensibilización. Lamentablemente ha sido descontinuado. La hipersensibilización también se utilizó, y todavía se puede utilizar, con otros materiales en blanco y negro y con películas en color, especialmente la línea Kodak Ektachrome.
La hipersensibilización al gas en formación o al hidrógeno fue ampliamente utilizada por astrónomos profesionales en placas y por astrónomos aficionados en películas hasta que la amplia adopción de las cámaras astronómicas CCD los liberó del tedio. Los aficionados pudieron comprar equipos de hipersensibilización y gas de Lumicon o construir sus propias cámaras de hipersensibilidad. Los detalles del proceso se pueden encontrar en libros de Wallis y Provin, [13] y Reeves, [14] entre otros. Tenga en cuenta que las cámaras digitales de todo tipo, incluidas las DSLR ahora ampliamente utilizadas por los astrónomos aficionados, tienen cero fallas de reciprocidad y superan incluso a la mejor película hipersensibilizada.
Desde la década de 1930 se sabía que la LIRF era menos grave durante las exposiciones a bajas temperaturas. [15] Enfriar la emulsión durante la exposición reduce la falla de reciprocidad al extender la vida útil de la etapa inestable de un solo átomo de formación de imágenes latentes. En consecuencia, muchos experimentadores construyeron cámaras de película con "respaldos fríos", placas de metal en contacto con la película, a menudo enfriadas con dióxido de carbono sólido. Eran difíciles de usar debido a la fragilidad de la película y la condensación, pero se obtuvieron algunos buenos resultados con películas de color, [16] y el enfriamiento parecía afectar por igual a todas las capas sensibles de la película de color, por lo que los cambios en el equilibrio del color fueron pequeños.
El preflashing no es estrictamente una técnica de hipersensibilización, pero a menudo se usaba junto con las emulsiones espectroscópicas de Kodak, a veces junto con el hipering. Implica un destello de luz breve, uniforme y de baja intensidad, suficiente para producir un pequeño aumento en el nivel de niebla no expuesta. Por lo general, esto se hacía justo antes de una exposición prolongada y proporcionaba aumentos modestos en la velocidad efectiva. La latensificación funciona de manera 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 para que la imagen que se estaba grabando estuviera completamente libre de contaminación por el fondo del cielo o luz dispersa, como en las imágenes de banda espectral estrecha. El efecto principal fue cambiar la forma de la punta de la curva característica. En términos fotográficos, el flash previo redujo el contraste y mejoró el detalle de las sombras sin afectar significativamente las luces de la imagen.
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