The Competition Between Surface and Internal Sites in a Silver Halide Grain During an Exposure to Light

Abstract

During the exposure of a silver-halide grain to light within the absorption band of the halide, the net rate of formation of either surface or internal silver is considered to be the difference between the rate of electron trapping and the rate of hole (or halogen) reaction at the appropriate location. Since photoelectrons and photoholes are formed in equal numbers by the light absorption, the net rate of total (i.e. surface plus internal) silver formation is equal to the difference between the rate of loss of holes (or halogen) from the grain (e.g. by reaction with permanent hole traps in either the grain itself or its environment) and the rate of loss of electrons from the grain.

On this basis a simple expression can be derived for the quantum efficiency of surface silver formation. The variables involved in the expression are the rate of electron trapping at the grain surface relative to that in the interior, and the rate of hole (or halogen) attack at surface sites. An analogous expression can be derived for the quantum efficiency of internal silver formation.

The L.I.D. effect and solarization are interpreted on the basis of these ideas.

Abrégé

La formation globale de l’argent superficiel ou interne lors de l’exposition d’un grain d’halogénure d’argent dans la bande d’absorption de l’halogénure, peut être considérée comme étant la différence entre le piégeage des électrons et la réaction des trous (ou halogène) en des emplacements appropriés. Puisque les photoélectrons et les phototrous sont formés en nombres égaux lors de l’absorption à la lumière, l’argent total formé (superficiel et interne) est égal à la différence entre la perte des trous positifs (ou halogène) par le grain (c’est-à-dire par réaction avec les pièges à trous positifs existant dans le grain lui-même ou dans son environnement) et la perte des électrons par le grain. A partir de ces quelques considérations, il est possible de déduire une expression simple donnant l’efficacité quantique de formation de l’argent superficiel. Les variables impliquées dans l’expression sont le taux de piégeage des électrons à la surface du grain par rapport à celui de l’intérieur et le taux d’attaque des trous (ou halogène) sur les sites superficiels. Une expression analogue peut être dérivée pour l’efficacité quantique de formation de l’argent interne.

L’effet L.I.D. et la solarisation sont interprétés sur la base de ces idées.

Zusammenfassung

Bei der Exposition eines Silberhalogenidkorns im Bereich der Eigen-absorption wird als Bildungsgeschwindigkeit von Oberflächen-und Innen-silber die Differenz zwischen der Geschwindigkeit des Elektroneneinfangs und der Geschwindigkeit der Defektelektronen- (oder Halogen-) Reaktion in dem entsprechenden Bereich angesehen.

Da Photoelektronen und Defektelektronen durch die Lichtabsorption in gleicher Anzahl entstehen, ergibt sich die Gesamtsilbermenge (Oberflächen-plus Innensilber) als Differenz zwischen dem Defektelektronen- (oder Halogen-) Verlust (z. B. durch Reaktion mit permanenten Defektelektronen-fallen entweder im Korn selbst oder in der näheren Umgebung) und dem Elektronenverlust.

Auf dieser Basis kann eine einfache Beziehung für die Quantenausbeute der Oberflächensilberbildung abgeleitet werden.

Die in diese Beziehung eingehenden Größen sind die Geschwindigkeit des Elektroneneinfangs an der Kornoberfläche relativ zu der im Korninneren und die Geschwindigkeit der Defektelektronen- (oder Halogen-) Reaktion an der Oberfläche.

Eine entsprechende Beziehung kann für die Quantenausbeute der Innensilberbildung hergeleitet werden.

Der Effekt der Niedrig Intensitäts Desensibilisierung (L.I.D.) und die Solarisation werden mit Hilfe dieser Ideen interpretiert.

Riassunto

Durante l’esposizione alla luce di un cristallo di alogenuro di Ag, nell’ambito della banda di assorbimento dell’alogenuro, il valore netto di formazione di Ag, sia interno che superficiale, è considerato essere la differenza tra il valore della reazione tra trappole per elettroni ed il valore di buche (o alogeno) nel punto appropriato. Poichè i fotoelettroni e le fotobuche si formano in numero uguale per assorbimento della luce, il valore netto (per es. superficiale più interno) della totale formazione di Ag è uguale alla differenza tra il valore della perdita di buche (o alogeno) dal cristallo (per es. per reazione con trappole per buche permanenti sia nel cristallo stesso o nel suo ambiente circostante) ed il valore della perdita di elettroni dal cristallo.

Su queste basi, una semplice espressione può essere derivata per valutare l’efficienza quantica di formazione di Ag superficiale. Le variabili interessate nell’espressione sono il valore degli elettroni intrappolati alla superficie del cristallo rispetto a quelli intrappolati nell’interno e il valore delle buche (o alogeno) nei siti superficiali.

Un’espressione analoga può essere derivata per l’efficienza quantica della formazione di Ag interno. L’effetto L.I.D. e la solarizzazione sono interpretati sulla base di queste idee.