Effect of Dye Energy Level on the Efficiency and Energetics of Spectral Sensitization

Based on a poster presentation at the International Congress of Photographic Science, Cambridge, England, 6-10 September 1982.

Abstract

A series of dyes varying widely in their lowest vacant (LV) and highest occupied (HO) levels were used to study the effect of dye energy level on the efficiency and energetics of spectral sensitization of an iridium-doped Ag(I)Br emulsion. Results from room-air sensitometry and vacuum sensitometry at various temperatures formed a data base on which to assess current theories of spectral sensitization. The oxygen/moisture sensitivity of the spectral response showed an energy-level threshold in concentration dependence. As the dye LV level was farther displaced from the vacuum level, the dye relative quantum efficiency decreased and the spectral activation energy increased, both linearly. Dyes that failed to follow the general trends were strongly aggregating dyes with low LV levels. Quantitative predictions of the direct-electron-transfer model of spectral sensitization were inconsistent with the results.

Résumé

Une série de colorants différant notablement par leurs niveaux vides les plus bas (LV) et par leurs niveaux occupés les plus élevés (HO) a été utilisée pour étudier l'influence des niveaux d'énergie des colorants sur l'efficacité et l'énergétique de la sensibilisation spectrale d'une émulsion Ag(t)Br dopée à l'iridium. Les résultats sensitométriques obtenus à l'air libre et dans le vide à différentes températures constituent les données de base auxquelles on a confronté les théories couramment admises de la sensibilisation spectrale. L'influence de l'oxygène et de l'humidité sur la réponse spectrale a révélé l'existence d'un seuil de niveau d'énergie dans l'influence de la concentration. L'efficacité quantique relative du colorant diminue et l'énergie d'activation spectrale augmente lorsque le niveau LV du colorant s'éloigne due niveau vide, les deaux variations étant linéaires. Les colorants qui ne suivent pas le comportement général sont des colorants ayant une forte tendance à former des agrégats et dont les niveaux LV sont bas. Ces résultats sont incompatibles avec les prévisions quantitatives déduites de la théorie de la sensibilisation spectrale par transfert direct d'électrons.

Zusammenfassung

Eine Reihe von Farbstoffen, die in ihrem neidrigsten unbesetzten Ni veau (LV, lowest vakant) und in ihrem höchsten besetzten Niveau (HO, highest occupied) stark variierten, wurde verwendet, um den Einfluss des Energieniveaus auf die Quantenausbeute und den energetischen Mechanismus der spektralen Sensibilisierung an-einer Iridium-dotierten Ag(i)Br-Emulsion zu untersuchen. Die Ergebnisse bei Raumluft-Sensitometrie und Vakuum-sensitometrie für verschiedene Temperaturen lieferten eine Datenbasis von der aus die gängigen Theorien der spektralen Sensibilisierung bewertet werden konnten. Die Sauerstoff/Feuchtigkeits-Abhängigkeit der spektralen Empfindlichkeit zeigte eine Energieniveau-Schwelle in ihrer Konzentrationsabhängigkeit. Mit grösserer Entfernung des Farbstoff LV-Niveaus vom Vakuum-Niveau nahm die relative Quantenausbeute ab und die spektrale Aktivierungsenergie zu, beide linear. Farbstoffe, die diesen allgemeinen Trend nicht folgten, waren jeweils stark aggregierende Farbstoffe mit niedrigen LV-Niveaus. Quantitative Vorhersagen nach dem Modell des diretkten Elektronentransfers stimmen mit den vorliegenden Resultaten nicht überein.

Riassunto

Una serie di coloranti, con ampia variazione fra il più basso livello vacante (LV) e il più alto livello occupato (HO), è stata usata per studiare l'effetto del livello energetico del colorante sulla efficienza della sensibilizzazione specttrale di una emulsione Ag(j)Br drogata con iridio. I risultati sensitometrici in ambiente (aria) e sotto vuoto a diverse temperature formano una base di dati su cui si possono verificare le correnti teorie della sensibilizzazione spettrale. La sensibilità aH'ossigeno/umidità della risposta spettrale mostra una soglia di livello energetico dipendente dalla concentrazione.

Poiché il livello LV del colorante viene ulteriormente spostato dal livello sotto vuoto, l'efficienza quantica relativa del colorante dimunuisce e l'energia di attivazione spettrale aumenta, entrambe linearmente.

I coloranti che non seguono questo andamento generale sono coloranti fortemente aggregati e con basi livelli LV.

Le previsioni quantitative del modello di sensibilizzazione spettrale a trasferimento elettronico diretto sono incompatibili con questi resultati.

Notes

Based on a poster presentation at the International Congress of Photographic Science, Cambridge, England, 6-10 September 1982.