Fotoemulsio on hopeahalogenidin mikrokiteiden kolloidinen suspensio valokuvausgelatiinissa , joka muodostaa valoherkän kerroksen nykyaikaisista gelatiini - hopea valokuvamateriaalista [1] . Halogenidimikrokiteiden lisäksi emulsio sisältää myös muita apuaineita: herkistäviä aineita, antiseptisiä aineita , stabilointiaineita, pehmittimiä ja muita. Kromogeenisten valokuvamateriaalien emulsiokerrokset sisältävät myös väriä muodostavia komponentteja [2] [3] . Valokuvausemulsio levitetään lasille , selluloidille kalvo tai paperi yhden tai useamman kerroksen muodossa. Yhden emulsiokerroksen paksuus vaihtelee valokuvapaperien 6 mikrometristä negatiivisten valokuvamateriaalien 20 mikrometriin . Laboratoriokäsittelyn aikana emulsio imee vettä, jolloin paksuus kasvaa useita kertoja [4] .
Valokuvaemulsion valmistusprosessi koostuu seuraavista vaiheista: emulgointi, fyysinen kypsytys, sivutuotteiden poistaminen ja kemiallinen kypsytys [5] . Emulgoiminen pelkistyy hopeahalogenidien , kuten bromidin , synteesiksi turvonneessa gelatiinissa olevan hopeanitraattiliuoksen ja kaliumbromidin välisen reaktion seurauksena . Samalla tavalla hopeajodidia tai -kloridia voidaan saada reaktiolla kaliumjodidin tai -kloridin kanssa [6] . On olemassa kaksi emulsiosynteesimenetelmää: ammoniakki ja ammoniakkiton. Yleisin niistä on ensimmäinen, jossa hopeanitraatti muunnetaan ensin hopeammoniakiksi ja vasta sen jälkeen halogenidiksi [7] . Emulgoinnin jälkeen saadulla hopeahalogenidilla ei käytännössä ole valoherkkyyttä [8] . Tuloksena oleva emulsio saa tarvittavat ominaisuudet myöhempien toimintojen aikana: ensimmäinen ja toinen kypsytys.
Fyysinen kypsytys koostuu valokuvaemulsion pitämisestä korotetussa lämpötilassa tietyn ajan. Tyypillisesti prosessi tapahtuu erityisissä kromi-nikkeliteräsemulsiokeittosäiliöissä 40–80 °C:ssa , ja se kestää 10 minuutista tuntiin [9] . Kypsymisen aikana mikrokiteiden määrä vähenee jatkuvasti ja niiden keskikoko kasvaa, mikä johtuu pienempien kiteiden liukenemisesta ja niiden aiheuttamasta suurempien kasvusta [10] . Valokuvallinen gelatiini emulgoinnin ja ensimmäisen kypsytyksen aikana estää hopeahalogenidimikrokiteitä tarttumasta yhteen ja putoamasta astian pohjalle [11] .
Ensimmäisen kypsytyksen jälkeen seuraavat geeliytymis- ja pesuvaiheet. Tässä tapauksessa valokuvaemulsio jäähdytetään ensin alentamalla lämpötilaa kypsymisen lopettamiseksi, ja sitten se murskataan pitkänomaisiksi paloiksi - "madoiksi", joita pestään juoksevalla vedellä useita tunteja [12] . Huuhtelu tarvitaan sivuaineiden poistamiseksi: ammoniakki , kaliumnitraatti , ylimääräinen kaliumbromidi ja muut emulgoinnin aikana muodostuneet aineet. Huuhteluveden tulee olla puhdasta, eikä siinä saa olla epäpuhtauksia, jotka vaikuttavat emulsion valokuvausominaisuuksiin [9] . Joidenkin valokuvapaperiemulsioiden pesu on jätetty tuotantosyklin ulkopuolelle.
Pesun päätyttyä seuraa toinen eli kemiallinen kypsytysvaihe. Tätä varten murskattu emulsio ladataan seuraavaan emulsionkeittolaitteeseen, samanlaiseen kuin ensimmäinen, jossa se sulaa ja sekoittuu [10] . Prosessin aikana tapahtuu kemiallisia reaktioita ensimmäisen kypsytyksen aikana muodostuneiden emulsiomikrokiteiden pinnalla. Ne koostuvat hopeabromidin ja gelatiinin sisältämien epäpuhtauksien vuorovaikutuksesta, jolloin muodostuu epäpuhtauskeskuksia tai kypsymiskeskuksia, jotka koostuvat vähäisistä määristä metallia ja hopeasulfidia . Lämpötilan vaikutuksesta kypsymiskeskukset kehittyvät vähitellen valoherkkyyskeskuksiksi, joiden läsnäolo määrää valoherkkyyden [9] .
Kemiallisen kypsytyksen aikana valokuvaemulsion valoherkkyys ja kontrasti kasvavat jyrkästi . Noin tunnin kuluttua prosessi pysäytetään, koska sen jatkuminen johtaa verhon lisääntymiseen, jota ei voida hyväksyä [13] . Usein ennen toista kypsytystä emulsioon lisätään pieni määrä kultaa, minkä vuoksi sen valoherkkyys kasvaa kahdesta neljään kertaan ja myös rakeisuus vähenee. Toisen kypsytyksen päätyttyä emulsio jäähdytetään uudelleen, murskataan uudelleen ja pakataan sitten erityisiin ruostumattomasta teräksestä valmistettuihin astioihin [14] . Tässä muodossa valmis emulsiota säilytetään 4–6 °C:n lämpötilassa alustalle levittämiseen asti [15] .
Emulsion valmistusprosessi kastelua varten koostuu sen sulattamisesta nestemäiseen tilaan, suodattamisesta ja seuraavien aineiden lisäämisestä [16] :
Kun emulsio saavuttaa määritellyt fysikaalis-kemialliset ja sensitometriset parametrit, se levitetään sopivalle alustalle kastelukoneiden avulla ja kuivataan tarkasti määritellyssä lämpötilassa ja kosteudessa. Erityisen tärkeää kuivauksen aikana on ilma, joka puhdistetaan perusteellisesti pölystä. Kuivausohjelman ja sen keston rikkominen voi vaikuttaa erittäin voimakkaasti emulsion valokuvaominaisuuksiin ja joskus aiheuttaa sen tuhoutumisen.
Valmis emulsio sisältää tavallisesti painosta noin 6 % kuivaa gelatiinia ja 4 % hopeahalogenidia. Jokaista valmiin mustavalko-negatiivimateriaalin neliömetriä kohden kuluu 12-15 grammaa ja positiivisiin 1,5-8 grammaa hopeaa [13] . 1 neliömetri värillistä monikerrosvalokuvaa tai -filmiä sisältää jopa 8 grammaa hopeaa [17] .