The Dependence of Granularity on Coating Weight and Wavelength

Abstract

. If an increase in coating weight leads to an increase in contrast on full development then the number of grains per unit area capable of responding to a given exposure must have been increased. With suitable choice of developer, the growth of density for small to moderate exposures may represent, in considerable part, a growth in developed grain size. It follows that on increase of coating weight a fixed density obtained with such a solution on development to a fixed contrast must be composed of contributions from an increased number of developed grains per unit area, but of reduced size. Hence, the granularity should decrease with increasing coating weight. Experimental data are presented which confirm this deduction.

As the undeveloped density of an emulsion layer increases there is an increase in spread of sensitivities among grains of a given size in terms of exposure incident on the layer. This causes the operative size distribution at small and moderate exposures to approach that for the emulsion as a whole, with a consequent reduction in granularity of a fixed density on full development. This should occur if the exposing radiation is changed from blue to ultra-violet for example. The same overall effect should occur if the sensitivity spread among grains of a given size is maintained constant but some reduction in the variation of mean sensitivity with size is effected. This can be done by changing the wavelength of exposing radiation such that grain absorptivity becomes proportional to area instead of volume, as may occur in passing from the blue to the region of spectral sensitization. Granularity-density relations derived by theoretical means for supposed exposure to radiation of various wavelengths are presented These provide some indication of the magnitudes of granularity variations due to change in wavelength, and the dependence of these variations on emulsion factors such as size spread, mean size and coating weight.

Experimentally it is shown that the granularity of a fixed density decreases if exposures arc made with ultra-violet radiation rather than with blue light. Quantitatively, the changes in granularity were comparable with those indicated by theory. However. disagreement between theory and experiment appeared on comparison of the granularities for blue and green exposures of spectrally-sensitized emulsions. Granularity was found to be higher following exposure to radiation of the longer wavelength rather than the reverse. A possible explanation of this anomaly is offered.

Résumé

Dans le cas où une augmentation du poids de couchage entraine une augmentation du contraste obtenu par développement complet, il apparait que le nombre de grains par unité de surface capables de répondre à une exposition donnée doitavoir été accru. Avec des développateurs adéquats, l’augmentation de la densité pour les expositions faibles et modérées peut provenir, pour une partimportante de l’augmentation de la taille des grains développés. Il s’ensuit qu’une densité constante, obtenue sur des couchages de poids croissants développés dans de telles solutions jusqu’à un contraste déterminé, doit être le résultat de la contribution d’un nombre croissant de grains développés par unité de surface, mais detailles de plusen plus petites. En conséquence, la granularité doit être une fonction décroissante dupoids de couchage. Les données expérimentales présentées confirment cette déduction.

L’augmentation de la densité non développée d’une couche d’émulsion entraine parmi les grains ayant même dimension, un accroissement de la dispersion de la sensibilité exprimée en termes d’exposition incidente sur la couche. Dans ces conditions, la répartition des dimensions se manifestant pour les expositions faibles et modérées est proche de celle de Tensemble de l’émulsion avec comme conséquence une reduction de la granularité pour une densité constante obtenue par développement complet. Cela doit se produire si la radiation actinique passe par exemple du bleu à l’ultra-violet. Le même effet global doit se produire lorsque la dispersion de la sensibilité parmi les grains d’une taille donnée étant maintenue constante, on effectue une certaine réduction de la variation de la sensibilité moyenne avec la taille. Cela peut être obtenu en modifiant la longueur d’onde des radiations incidentes de façon à ce l’absorbabilité des grains soit proportionnelle à la surface plutôt qu’au volume, comme cela peut se produire lorsqu’on passe du bleu au domaine de la sensibilisation spectrale. On présente les relations granularité-densité établies théoriquement pour des expositions hypothétiques à des radiations de différentes longueurs d’onde. Elles fournissent des informations sur l’importance des variations de granularité dues aux changements de longueur d’onde et sur l’influence vis-à-vis de ces variations de certains paramètres caractéristiques de l’émulsion tels la répartition des dimensions, la dimension moyenne et le poids de couchage.

Expérimentalement, il est montré que la granularité pour une densité donnée diminue lorsque l’exposition est faite avec des radiations UV plutôt qu’avec de la lumière bleue. Quantitativement, les variations de la granularité sont comparables avec celles prévues par la théorie. Cependant, un désaccord apparait entre la théorie et l’expérience lorsqu’on compare les granularités mesurées sur des émulsions sensibilisées spectralement exposées en lumière bleue ou verte. Il a été trouvé que la granularité augmente avec la longueur d’onde de la lumière utilisée pour l’exposition plutôt que l’inverse. Une explication possible de cette anomalie est proposée.

Zusammenfassung

Wenn der Kontrast einer fotografischen Schicht bei Ausentwicklung mit steigendem AgHal-Auftrag ansteigt, dann muss sich die Anzahl der auf eine gegebene Belichtung ansprechenden Körner pro Flächeneinheit vergrossert haben. Andererseits kann unter anderen Bedingungen das Anwachsen der Dichte mit der Entwicklungszeit für kleine bis mittlere Belichtungen auch durch ein Ansteigen des Entwicklungsgrades der einzelnen Körner zustande kommen. Im letzteren Falle würde man durch Erhöhung des Auftrages und Entwicklung zu gleichem Kontrast eine niedrigere Körnigkeit erhalten. Dies wird durch experimentelle Ergebnisse bestätigt.

Durch Erhöhung der Dichte der unentwickelten Emulsionsschicht wird die Verteilung der effecktiven Ansprechschwellen für die Körner einer gegebenen Grossenklasse verbreitert (Tiefenverteilung der Belichtung. Dies führt in Richtung auf eine von oben nach unten fortschreitende Durchentwicklung der Schicht mit einer entsprechenden Erniedrigung der Körnigkeit beigegebener Dichte für kleine bis mittlere Belichtungen bei Ausentwicklung. Dieser Effekt sollte bspw. bei änderung der Wellenlänge der exponierenden Strahlung vom blau nach ultraviolett auftreten. Ein Effekt in gleicher Richtung ist zu erwarten, wenn die Abhängigkeit der Empfindlichkeit von der Körngrosse schwächer wird, bspw. bei änderung der Wellenlänge der exponierenden Strahlung von blau (Volumenabsorption) nach grün bzw. rot (Oberflächenabsorption durch Sensibilisator Körnigkeits-DichteBeziehungen für die verschiedenen Fälle wurden theoretisch abgeleitet. Die Modellrechnungen geben Hinweise auf die Grosse der zu erwartenden Körnigkeitsänderungen in Abhängigkeit von bestimmten Kenngrossen wie Korngrössenverteilung, mittlere Korngrosse und Auftrag.

Experimentell wird gezeigt, dass die Körnigkeit beigegebener Dichte abnimmt beim beim übergang von Blaubelichtung zu Ultraviolettbelichtung. Die beobachteten änderungen sind mit den theoretisch vorausgesagten vergleichbar. Keine übereinstimmung zwischen Theorie und Experiment wurde gefunden beim Vergleich der Körnigkeiten für Blau- und Grünbelichtung an spektralsensibilisierten Emulsionen. Die Körnigkeit war bei Grünbelichtung höher als bei Blaubelichtung. Eine mögliche Erklärung für diese Anomalie wird gegeben.

Riassunto

Se un aumento della copertura in argento porta, con uno sviluppo completo, ad un aumento di contrasto ne consegue che il numero di granuli per unità di area capaci di rispondere ad una data esposizione è stato aumentato. Scegliendo opportunamente lo sviluppatore, la crescita della densità per esposizione da piccole a moderate può rappresentare, in parte considerevole, una crescita della dimensione del granulo sviluppato. Ne segue che col crescere della copertura in argento una predeterminata densità ottenuta con una tale soluzione per uno sviluppo e contrasto costante deve essere composta dai contributi dell’aumento del numero di granulisviluppati per unità di area aventi però dimensione ridotta. Perciò la granularità dovrebbe diminuire col crescere della copertura. Vengono presentati dati sperimentali che confermano tale deduzione.

Come la densità di uno strato di emulsione non sviluppata cresce, vi è un aumento della dispersione della sensibilità fra i granuli di una certa grandezza in termini di esposizione incidente sullo strato. Ciò determina un avvicinamento della distribuzione delle dimensioni operative per esposizioni deboli e moderate e quello dell’emulsione come un intero, con conseguente riduzione della granularità per una prefissata densita e sviluppo completo. Ciò dovrebbe aver luogo cambiando la radiazione di esposizione, per es, dal blue all’ultravioletto. Lo stesso tipo di effetto dovrebbe aver luogo quando la dispersione della sensibilità fra igranuli di una certa dimensione è mantenuta costante ma si provoca una certa riduzione nella variazione della sensibilità media con la dimensione.

Questo può essere fatto cambiando la lunghezza d’onda della radiazione di esposizione in modo tale che l’assorbimento del granulo diventi proporzionale all’area anzichè al volume, come ha luogo passando dal blue alla regione di sensibilizzazione spettrale.

Vengono presentate le relazioni granularità-densitä ottenute teoricamente per esposizioni a radiazioni di diverse lunghezze d’onda. Queste danno alcune indicazioni sull’entità della variazione di granularità dovute al cambiamento della lunghezza d’onda, e la dipendenza di queste variazioni sui fattori dell’emulsione quali dispersione delle dimensioni, dimensione media e copertura.

Si dimostra sperimentalmente che la granularit? di una certa densità diminuisce se l’esposizione è fatta con radiazione ultravioletta anziche con luce blue.

Quantitativamente le variazioni digranularità sono paragonabili con quelle previste dalla teoria. Tuttavia vi è un disaccordo fra teoria ed esperienza relativamente alle granularità per esposizioni al blue ed al verde per emulsioni sensibilizzate spetralmente. La granularità risulta maggiore per esposizione a maggiori lunghezze d’onda anzichè il contrario. Si presenta una possible spiegazione di questa anomalia.