СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ МЕТОДОМ ФИЗИЧЕСКОГО ПРОЯВЛЕНИЯ
LIGHT-SENSITIVE MATERIAL FOR OBTAINING IMAGES VIA PHYSICAL DEVELOPMENT

Изобретение относится к светочувствительным материалам, проявляемым методом химического осаждения металлов из растворов физических проявителей, которое может быть использовано для записи информации, формирования фотоселективных токопроводящих структур и в других областях техники.
Большинство из известных несеребросодержащих светочувствительных материалов на основе органических или неорганических соединений имеют высокую разрешающую способность записанной информации, вследствие отсутствия зернистости изображения, но отличается ограниченностью спектральной фоточувствительности в видимой области спектра. Расширение диапазона спектральной фоточувствительности таких материалов является приоритетной задачей.
3
Известны неорганические светочувствительные композиции, проявляемые методом химического осаждения металлов из растворов физических проявителей. Например, физическое проявление изображения путем осаждения благородного металла на каталитических центрах описано в патенте [BE 700306, опубл. 01.12.1967]. Первичное изображение получают в слое, который содержит палладий аммоний оксалат и фоточувствительный компонент (например, железо калий оксалат, железо аммоний оксалат или смешанные соли цитрата, татрата или оксалата с FeCl). Образующееся изображение из благородного металла палладия проявляют в физических проявителях, содержащих соли различных металлов Ni, Cu, Со, Fe или Cr и восстанавливающий реагент гипофосфит натрия, муравьиную кислоту или гидразин. Данные слои чувствительны к УФ свету, но их недостатком является малая чувствительность в видимой области при действии света с длиной волны более 400 нм.
Известны также патенты, в которых в качестве светочувствительного вещества описаны органические соединения, в частности производные хинонов, например антрахинон 2- или 2,6-сульфонаты. В патенте [US 4511597, опубл. 16.04.1985.] описан состав для получения рисунка печатных плат. Экспонированный УФ излучением слой, содержащий соли дисульфокислоты антрахинона и восстанавливаемые соли металлов, обрабатывают в ваннах неэлектролитического осаждения металла для образования токопроводящего изображения. Преимущество патента заключается в том, что предварительно УФ экспонированный слой обрабатывают в фиксирующем растворе, содержащем комплексообразующий реагент на благородные или неблагородные металлы. Недостатком используемых светочувствительных слоев на основе сульфокислот антрахинона для физического проявления изображения в ваннах неэлектролитического осаждения металла является отсутствие светочувствительности слоя в видимой области спектра.
Таким образом, можно видеть, что хотя в процессе усиления первично записанного изображения реализовано химическое осаждение металлов из растворов, данные материалы обладают фоточувствительностью только в ультрафиолетовой области спектра, что существенно сужает область их возможного применения.
2
2
В работе [Р.П.Шишкина, В.Н.Бережная // Фотохимия 2-диалкиламино-1,4-нафтохинонов. Успехи химии, 1994 г. т.63, с.145-153] показано, что различные производные 2-амино-1,4-нафтохинона обладают фоточувствительностью в видимой области спектра соответствующей полосе их поглощения в этой области. Фоточувствительность этих соединений обусловлена реакцией внутримолекулярного переноса протона, протекающей под действием света, и последующей перегруппировкой. Производное 2-амино-1,4-нафтохинона под воздействием света образует нестабильное промежуточное соединение, которое при воздействии реагентов среды (НО, О) превращается в фотовосстановленную форму, способную к восстановлению ионов металлов переходной или платиновой группы. Восстановленные формы этих металлов в свою очередь могут являться активаторами химического осаждения металлов из растворов физических проявителей.
+3
+2
Так в патенте [US 4171221, опубл. 16.10.79.] указывается на то, что фотолизованная форма 2-изопропокси-1,4-нафтохинона способна восстанавливать Со до CO в аммиачном комплексе. При этом происходит отщепление нескольких групп лиганда и изменение окраски слоя.
Наиболее близким к заявляемому материалу является известный светочувствительный материал, проявляемый методом осаждения металлов (Cu, Ni, Ag) из растворов физических проявителей, описанный в патенте [SU 679925, опубл. 15.08.1979.]. Материал содержит в качестве светочувствительного вещества одно из производных 1,4-нафтохинона: 2-морфолино-1,4-нафтохинон; 2-морфолино-3хлор-1,4-нафтохинон или 2-морфолино-5-сульфо-1,4-нафтохинон. Светочувствительный материал готовят пропитыванием бумажной подложки или омыленной ацетатной пленки в водном или спиртовом растворе одного из указанных веществ. Высушенный материал экспонируют и обрабатывают в растворе хлорида палладия (активатора химического осаждения), после чего проявляют в известных растворах медного, никелевого или серебряного физических проявителей, в которых происходит химическое осаждение соответствующих металлов.
-3
В примере 1 указанного патента омыленную ацетатную пленку, либо писчую бумагу пропитывают в водном растворе 2-морфолино-1,4-нафтохинона концентрации С=1·10 моль/л в течение 5 минут и сушат в темноте. Полученный материал экспонируют светом лампы накаливания Р=200 Вт на расстоянии 30 см и погружают на 60 с в 0,002 М водный раствор хлорида палладия. Материал промывают дистиллированной водой и проявляют в серебряном физическом проявителе состава (в г/л):
соль Мора
78,4
нитрат железа (+3)
20,2
лимонная кислота
18,8
нитрат серебра
12,3
поверхностно-активные вещества: ОП-7
0,02
додецил ацетат.
0,02
0.2
Из данного описания примера 1 видно, что материал на основе 2-амино-производных 1,4-нафтохинона при облучении светом лампы накаливания способен к проявлению в растворах химического осаждения, в частности в серебряном физическом проявителе. Из графика, приведенного в вышеописанном прототипе следует, что наилучшей светочувствительностью (logH)=5.3 люкс·с (Н - величина экспозиции, H=E·t, где Е - интенсивность падающего света в люксах, t - время экспозиции в секундах) обладает фотослой на основе 2-морфолино-1,4-нафтохинона. Однако для использования материала при копировании оптической информации светом обычных ламп накаливания его светочувствительность в области видимого света недостаточна. Время экспонирования при типичной освещенности образца 2000 люкс от лампы накаливания составляет единицы минут. Поэтому повышение светочувствительности материала на основе амино-производных 1,4-нафтохинона в видимой области спектра является актуальным.
Задачей настоящего изобретения является создание фотоматериала с улучшенной светочувствительностью в видимой области спектра.
Поставленная задача решается двухкомпонентным светочувствительным материалом с использованием чувствительных в видимом спектральном диапазоне производных 2-амино-1,4-нафтохинона: 2-амино-(3′-ацетоксифенил)-3-пиперидино-1,4-нафтохинона (I) и четвертичной соли 4-(1,4-нафтохиноил-2)-1,1′-диметил пиперазония иодида (II).
-4
Двухкомпонентный светочувствительной материал на основе смеси соединений (I) и (II) получают следующим образом. Сначала наносят соединение (II). Вещество растворяют в смеси воды и одного из органических растворителей, в качестве которых используют этанол, ацетон или ацетонитрил. В полученном растворе соединения (II) с концентрацией С=3·10 моль/л пропитывают образец бумаги и высушивают не менее 2-3 часов током воздуха. Затем наносят соединение (I). Его растворяют в гексане, ацетоне или этаноле с концентрацией С=6·10-4 моль/л. Образец бумаги, содержащий компонент (II), пропитывают в этом растворе и сушат током воздуха. Приготовленный таким образом двухкомпонентный материал экспонируют светом лампы накаливания и обрабатывают, сначала в растворе активатора (0,002 М раствор хлорида палладия), затем в растворе серебряного физического проявителя состава:
Раствор Б (в г):
ПАВ ОП-7
0,1
ПАВ додецил ацетат
0,1
аммоний железо(+2) сульфат
39,25
нитрат железа (+3)
19,16
лимонная кислота
9,6
в 450 мл дистиллированной воды.
Раствор А (в г):
нитрат серебра
4,5
в 50 мл дистиллированной воды.
Раствор А, при перемешивании добавляют к раствору Б и выдерживают 2-3 часа. Проявление образца проводят до достижения максимальной плотности почернения.
Сравнительный анализ данного светочувствительного материала с прототипом позволяет сделать вывод, что состав заявленного материала отличается от известного введением новых светочувствительных веществ, а именно, 2-амино-(3′-ацетокси-фенил)-3-пиперидино-1,4-нафтохинона (I) и четвертичной соли 4-(1,4-нафтохиноил-2-)-1,1′-диметил пиперазония иодида (II) и использованием их совместного нанесения. Результатом является существенное увеличение светочувствительности материала.
Для сравнения фотографических характеристик заявляемого материала экспериментально проверены следующие светочувствительные материалы:
1) однокомпонентный материал на основе соединения (I);
2) однокомпонентный материал на основе соединения (II);
3) двухкомпонентный материал (последовательно нанесенные вещества (II) и (I) в определенном отношении концентраций пропитывающих растворов).
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
-4
Для получения светочувствительной композиции на основе вещества (I), которая по свойствам аналогична материалу прототипа используют раствор концентрации С=6·10 моль/л. Навеску вещества (I) растворяют в необходимом количестве растворителя, в качестве которого используют, например, гексан, ацетон или этанол. Образец бумаги пропитывают в растворе. Время контакта бумаги с раствором не менее 30 с. Материал высушивают током воздуха. Все операции проводят при неактиничном освещении. Экспонирование осуществляют светом лампы накаливания Е=2000 люкс последовательно с интервалом 60 с для получения 8 полей экспозиции (экспозиционный клин). Экспонированный материал на 60 с погружают в 0,002 М водный раствор хлорида палладия, промывают дистиллированной водой и проявляют в растворе химического осаждения металла - серебряном физическом проявителе.
Состав и методика приготовления серебряного физического проявителя.
Раствор Б (в г):
ПАВ ОП-7
0,1
ПАВ додецил ацетат
0,1
аммоний железо (+2) сульфат
39,25
нитрат железа (+3)
19,16
лимонная кислота
9,6
в 450 мл дистиллированной воды
Раствор А (в г):
нитрат серебра
4,5
в 50 мл дистиллированной воды.
Раствор А при перемешивании добавляют к раствору Б и выдерживают 2-3 часа. Проявление проводят до максимальной оптической плотности почернения при минимальной оптической плотности вуали.
Пример 2.
-4
Для получения светочувствительной композиции на основе соединения (II) используют раствор концентрации С=3·10 моль/л. Навеску вещества (II) растворяют в смеси воды и одного из органических растворителей, в качестве которых используют этанол, ацетон или ацетонитрил. Содержание воды в смеси варьируют в пределах 5-20 об.%. Образец бумаги пропитывают в полученном растворе не менее 30 с, высушивают током воздуха в течение 2-3 часов для удаления остаточной влаги. Все операции проводят при неактиничном освещении. Затем материал экспонируют и обрабатывают как в примере 1.
Пример 3.
-4
-4
Раствор светочувствительного вещества (II) готовят в концентрации С=3·10моль/л. Навеску вещества (II) растворяют в смеси воды и одного из органических растворителей, в качестве которых используют этанол, ацетон или ацетонитрил. Образец бумаги пропитывают в полученном растворе. Время контакта бумаги с раствором не менее 30 с. Материал высушивают током воздуха в течение 30 минут. Все операции проводят при неактиничном освещении. Далее, высушенный образец пропитывают в растворе вещества (I), концентрации С=6·10 моль/л. Навеску вещества (I) растворяют в необходимом количестве растворителя, в качестве которого используют гексан, ацетон или этанол. Материал высушивают током воздуха. Таким образом соотношение концентраций соединений (I):(II) в материале составляет 2:1. Все операции проводят при неактиничном освещении. Приготовленный двухкомпонентный светочувствительный материал экспонируют и проявляют как в примере 1.
Результаты сравнительных испытаний заявляемого светочувствительного двухкомпонентного материала и двух однокомпонетных материалов представлены на чертеже в виде характеристических кривых зависимости D (оптическая плотность проявленного изображения) от lgH (величина экспозиции).
На чертеже: 1 - характеристическая кривая однокомпонентного материала на основе соединения (I). 2 - характеристическая кривая однокомпонентного материала на основе соединения (II). 3 - характеристическая кривая двухкомпонентного материала, содержащего соединения (I) и (II) в отношении концентраций 2:1.
0
0.2
0
0.2
0
Из характеристических кривых чертежа видно, что материал на основе соединения (I) имеет низкую оптическую плотность вуали (D=0.1) и светочувствительность (lgH)=5.3 люкс·с. Последняя одинакова со светочувствительностью для материала, полученного на основе соединения 2-морфолино-1,4-нафтохинона из патента-прототипа. Материал на основе соединения (II) имеет такую же светочувствительность, как и материал на основе соединения (I), однако у него больше оптическая плотность вуали (D=0,3), чем у материала на основе соединения (I). Двухкомпонентный материал, содержащий светочувствительные соединения (I) и (II) в отношении концентраций 2:1, значительно превосходит материалы 1 и 2 по светочувствительности (IgH)=4.5 люкс·с, сохраняя оптимально низкую оптическую плотность вуали (D=0.2).
Таким образом, одновременное введение в светочувствительный слой катионного (соединение II) и нейтрального (соединение I) производных амино-1,4-нафтохинона приводит к существенному (по крайней мере, шестикратному) увеличению светочувствительности фотоматериала.
Изменения относительных концентраций соединений I и II в составе двухкомпонентного фотослоя показывают, что оптимальное отношение компонентов должно быть I:II=2:1. Увеличение содержания компонента (соединение I) относительно оптимального приводит к уменьшению фоточувствительности и росту оптической плотности вуали. Увеличение содержания компонента (соединение II) относительно оптимального также приводит к уменьшению фоточувствительности, хотя оптическая плотность при этом незначительно уменьшается.
Представленные в данном описании примеры осуществления фоточувствительного слоя в видимом спектральном диапазоне и работы с ним служат чисто иллюстративной цели и ни в коем случае не ограничивают объема настоящего изобретения, который определяется приложенной формулой изобретения с учетом эквивалентов.