金相摄影与暗室处理技术

1金相摄影

一、感光材料

感光材料包括胶片、印相纸、放大纸等。

（一）胶片的结构

1.片基

起支撑作用。其材质是有机材料或平板玻璃。

2.感光乳剂层

卤化银颗粒，厚度8～20微米。

3保护膜

透明胶质保护膜，厚度1～2微米。

4结合膜

使感光乳剂和片基牢固结合。

5.防光晕膜

在片基的背面涂有一层有色的防光晕膜，它可以吸收穿透乳剂层和片基的多余光线，防止片基底面发生光线反射和漫射，引起银盐附加感光而产生光晕。

（二）胶片的性能

1.感光速度（感光度）

指胶片对光线作用的敏感程度。其数值为感光后，产生一定密度的银盐所需的曝光量的倒数来计算。它取决于银盐的成分和粒度大小，一般碘化银＞溴化银＞氯化银。

2.反差系数

反差系数：影像的黑白对比度与原景物的对比度的笔直，它取决于感光剂的配方。一般地，卤化银颗粒细而均匀，发差系数提高。

反差：影像的明、暗差异。

发出系数大的，反差也大。硬性显影液可提高反差，柔性显影液可降低反差。

3.宽容度

达到规定的亮度范围所需的曝光量范围。见图3-2所示。

银盐颗粒越细，宽容度越小。

4.分辨能力

表示底片能够记录物象微细部分的能力。卤化银颗粒越细，乳剂膜薄，分辨能力就高。胶片最低能把30～90μm的两物点分辨开。

5.感色性

胶片对各种波长可见光的敏感程度和敏感范围称为感色性。

（1）无色片（色盲片）

感光材料是溴化银和少量的碘化银，无化学增感剂，属于低速片。它对紫光比较敏感，对绿光和红光不敏感。它的银盐极细，分辨能力高，反差大，适宜翻拍黑白文字、图案等。

（2）分色片

乳剂层中有增感剂，能感受蓝紫光和黄绿光，对红光不敏感。常用于图片翻拍等。

（3）全色片

能感受全部可见光，但对绿光的敏感性稍低，故应在全黑条件下冲洗。应用最为广泛。

二、照相机的结构和使用

照相机的种类很多，其基本结构主要有镜头、机体、快门、暗箱和安装及推进胶片的机构。取景器、测光装置、自拍装置、胶片架、输片装置（存储卡）、内置闪光灯、电池仓、对焦环、变焦镜还有变焦环。

照相机记录影像的过程是：景物成象靠镜头，控制适当的曝光靠快门和光圈，记录影像靠胶片。

1.镜头

又称摄影物镜。由多片透镜组合而成，表面涂有光学膜，以防止杂光的衍射，使图像更加清晰，其质量好坏直接影响到成像质量。

（1）镜头的焦距：镜头的焦点至透镜的距离

镜头焦距影响以下几个方面：

①成像大小②作用距离③景深大小④成像范围⑤视觉效果

对同一距离同一目标拍摄时：镜头焦距长，所成象大，焦距短所成象小

f=胶片幅面对角线的长度：标准镜头

比标准镜头长的：长焦距镜头

比标准镜头短的：广角镜头

（2）相对口径（光圈）镜头的焦距f与入射光瞳直径D的比值。F=f/D

光瞳直径：正好能充满光学系统光阑（圈）开口的入射平行光束的直径。

对某一固定镜头，光圈数越小，光瞳直径越大。

标志镜头通光能力的一个参量

标准数值系列

1、1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22、32等。

光圈对摄影的影响（光圈的作用）：

1.控制通光量

2.影响景深的大小

3.影响成像质量

对于标准镜头最佳光圈往往是F8、F5.6

2、快门

快门是照相机控制曝光时间的机构，让光线进入镜头使底片得到适度的感光。

照相机的快门结构有两种：

（1）镜头中间快门 快门安装在镜头中间，靠弹簧作用

（2）幕帘快门 幕帘设置在胶片的前面，与胶片平行，靠近镜头焦点位置。快

3、取景调焦和测距

照相机静物摄影时，要进行取景、调焦和测距离。

大型座机：用毛玻璃取景和调焦

普通照相机：用反光机构

三、低倍摄影

要求影象比原物稍小或相等，或放大20～30倍。

在小物距下，必须增加象距，即增大胶片和镜头之间的距离。

（一）低倍摄影设备

1.近摄专用设备

（1）带皮腔的大型照相座机具有可自由伸缩的皮腔，用毛玻璃取景调焦后换上胶片即可拍摄

（2）翻拍机 书籍、图表翻拍，也可用来拍摄断口试样、酸浸试样及其它实样

（3）大型显微镜上的低倍摄影装置

2.近摄附件

（1）附加近摄镜 在底片与镜头距离不变的情况下，可拍摄距离镜头近得多的物体

（2）微距镜头 可不加附件，可拍摄原大的物象或放大的物象

（3）近摄接圈 功能与皮腔类似，不能连续改变放大倍数

（二）低倍摄影操作

1.对试样的要求

磨制十分光洁，浸蚀时应使组织清晰

断口：不需要专门制备。但要清洁、无油污、锈斑，断口特征要明显

2、摄影配光

低倍摄影照明光源有两种：

自然光：室外拍摄

灯光：室内

均匀照明：使光线从各个方面均匀的照明被设物体，很好表达被摄物表面细节，还能表现出一定的立体感。

3.摄影操作

注意：1、聚焦准确2、曝光适度3、在拍摄操作时严防漏光

低倍摄影物距小，故景深也小。适度缩小光瞳来增大景深，但会影象曝光时间和降低分辨率。

四、显微摄影

（一）显微摄影原理

显微摄影是通过金相显微镜及摄影装置将显微组织拍摄下来，获得金相组织照片的过程。

显微摄影放大倍数：M=M物。M目。L/250

（二）显微摄影操作

显微摄影是通过金相显微镜及摄影装置将显微组织拍摄下来，以获得金相照片。显微摄影过程包括：摄影用物镜、目镜和滤色片的选择，安装摄影装置，调整光源，调节光阑，选择胶片，摄影对焦，摄影曝光等。这些过程选择、调整得是否合适，对摄影结果将会产生直接影响。

物镜的选择：

显微摄影时，最好选用平场复消色差物镜，它对球差、色差及象域弯曲都做了较正，能获得平坦而清晰的映象。若采用平场消色差物镜，则宜与黄绿滤色片配用，因这种物镜对黄绿波区作了象差校正。由于全色胶片对绿光敏感性稍差，再加上滤色片的作用，曝光时间需要适当增加。

目镜的选择：

在显微摄影装置中都附有专供摄影用的摄影目镜。例如，霍曼型摄影目镜，但它只宜与垂轴色差校正不足的平场消色差物镜、平场复消色差物镜配合使用。

光学系统调整：

显微镜的光学系统应调整到科勒照明状态，光源的亮度应较强，使整个视场得到均匀而充足的照明。

此外，要特别注意对孔径光阑和视场光阑的调节。通常在观察显微组织时调节了光阑，在随后的摄影时往往只注意把物象聚焦在底片上而忽略对光阑的再调节。因为物镜的景深较小，景深过小对显微摄影不利，会使组织层次反映不够清晰。因此，适当缩小孔径光阑（但不可缩得过小），可弥补物镜景深的不足，景深和分辨率二者得到兼顾，使物象清晰明亮，轮廓分明。一般把孔径光阑调节到使光斑充满物镜后透镜的3/4为宜，小型金相显微镜则可使用3~5格刻度的孔径。缩小视场光阑，不但不会影响物镜的分辨率，还可降低象差对影象质量的影响。

五、实际放大倍数的确定

带有可调暗箱的摄影装置，总放大倍数不但决定于物镜和摄影目镜的放大倍数，还与暗箱长度成正比。所以在使用前必须对暗箱长度与放大倍数的关系进行校正，或查阅有关的表格。

六、调焦

摄影前要仔细调整显微镜，使暗箱毛玻璃上得到清晰准确的影象。为提高调焦准确性，还可使用专用的摄影对焦放大镜。

七、曝光

显微摄影时将物象投射到摄影胶片上的过程称为曝光。摄影快门持续张开的时间称为曝光时间。

曝光是显微摄影过程中的重要环节。曝光正确与否，直接决定底片质量。即使一切条件都已选择良好，只要曝光发生差错，也会使底片质量显著下降，甚至成为废品。

八、使用胶片的注意事项

1）胶片有效期

2）防潮防热

3）防止漏光

镜头下的金属显微组织

§2 暗室技术

一、胶片的显影与定影

（一）显影

1.显影原理

曝光时：光能作用于卤化银（AgX）晶体，卤素银中的卤离子（X-）便失去一个电子而成卤原子（X），所产生的自由电子，形成电子流在晶体中游动，当它们遇到感光中心时，就会被该中心所吸引，使该中心带上负电荷。银离子便向负电场的感光中心集中，被中和成银原子。当感光片的曝光量达到一定程度后，感光中心便因银的增加扩大而成显影中心，形成潜像的根据。

显影的作用：把潜像变为可见像。

显影的原理：将曝光后银组成的潜影经化学试剂的作用，再增加许许多多银原子，使它的密度达到可见的程度。（通过显影后的银原子密度约为单纯曝光的十亿倍）

2.显影液的组成

①显影剂 起还原作用，将有潜影的银盐还原为黑色银粒。

米吐尔-还原能力极强，显影速度快，但是影像密度增加很慢，显影后影像柔而浅淡。（菲尼铜比米吐尔稍弱）

几奴尼-还原能力弱，显影速度慢，但能使影像密度增加，反差增大。

上述两者结合使用后，影像柔而层次分明。

②促进剂-一些碱性物质，促使显影能力增强、加速。如碳酸钠、氢氧化钠等。但是它易使乳剂膜软化、膨胀、皱皮、脱落。

③保护剂-保护显影剂免受氧化而过早失效。（保护剂比显影剂更易氧化），如亚硫酸钠。

④抑制剂-抑制显影时初显的速度；抑制为感光部分银离子产生，防止影像产生雾。

3.显影液配方（略）

4.显影液配置的注意事项

①配置显影液的温度以50℃为宜。

②选用蒸馏水。

③顺序加入药品。（待前一种溶解后，再加入下一种）

④配好后的溶液应是纯净无沉淀。

5.显影时间和显影温度

严格按胶片说明书和显影液所规定的时间范围执行。时间增加，反差增大，底片的密度也大。

温度在20～25℃为宜。

6.显影操作

①分色片可在红光下操作；全色片应在全黑条件下操作。

②胶片先用清水浸湿后投入显影液中，药膜朝上。

③显影结束后立即投入停显液内。

（二）定影

目的：将为感光的卤化银变为可溶解于水的盐类而被除去，使已显影的影像固定。

1.定影液的成分

①定影剂-硫代硫酸钠

反应过程见教材P91。

②保护剂

防止定影液中的酸类使硫代硫酸钠分解析出硫的沉淀；防止定影液被底片带入的显影液继续起显影作用。

③中和剂

防止底片残存的碱性物在定影时继续起显影作用；防止矾类与硫酸钠结合成白色沉淀，减少底片污痕，延长定影液的使用时间。

④坚膜剂

加入矾类起到坚膜作用。如明矾等。

定影温度16～24℃；底片定影时间15～20min；相纸定影时间8～10min。

2.定影操作

①严格控制定影时间。②定影2min后，可打开白炽灯观察，未感光部分是否变得透明。

定影完成后，取出底片在流水中冲洗30min，然后挂在通风处晾干。

综上暗室处理过程：显影→停显→定影→水洗→晾干。

（三）底片上常见缺陷

1.底片太厚 曝光过度；显影过度；显影温度过高。

2.底片太薄

3.底片厚薄不均 显影时搅动不够。

4.黄斑或白色结晶 显影液成分不准；定影液失效；水洗不彻底；水中矿物质等。

5.白色圆斑 显影时底片上吸附气泡未逸出。

二、印相

负片：冲洗出来的底片是一张黑白色调与实际组织相反的负像。用照相纸通过印晒或放大才能获得一张金相照片。

1.相纸的种类和选择

照相纸的结构类似胶片。

支持体——纸基（强度高，耐水、耐碱、纸面细洁）；

纸面——涂有一层硫酸钡明胶（增加乳剂层与纸的粘附力和纸面光泽）；

乳剂层——薄的氯化银或溴化银，无增感色素。

可以在红色或黄色暗室灯下操作。

照相纸类型：

①印相纸——用于印相的纸。乳剂层是氯化银，银盐颗粒小。

②放大纸——放大照片的纸。乳剂层是溴化银，感光速度较快，药面呈淡黄色。按纸面特征可分为大光（金相选）、半光、无光、绒面、绸纹纸等。

此外，按照相纸的反差系数可分为1号、2号、3号、4号四种。其中1号相纸最软、反差小、层次多、灰雾大。

2.印相曝光

印相时，将相纸和底片紧密贴合，乳剂膜相对，底片在下，相纸在上，放在曝光箱上曝光。曝光时间常以显影时间2～4min为准即可。

3.相纸冲洗

显影→停显→定影→水洗→上光等。

（1）显影

常用D-72显影液，用水1﹕2冲淡后使用。1～3分钟即可。

（2）停显

采用底片用的停显液，或2%醋酸水溶液。数秒即可。

（3）定影

同底片用的定影液。15min即可。

（4）水洗

流水中冲洗1～2小时，直到硫代硫酸钠被完全冲洗掉。

（5）上光

在电热上光机上进行。

三、放大

采用放大纸，通过放大机的镜头来扩大。

放大是将底片上的影象通过放大机的镜头加以扩大，制取大照片的过程。当光线透过底片经镜头扩大后使放大纸曝光，经冲洗后获得色调与底片相反的扩大影象的照片。通常用135胶卷拍摄的组织常需放大。

放大时需使用专用的放大相纸，它的感光速度比印相纸约快40倍，卤化银颗粒较粗。金相照片放大一般应用3、4号大光放大纸。通常放大纸选用反差号数要比印相纸高一号。

照片放大是在放大机上进行，要求放大机光源有足够的亮度，发出的光束要均匀，不漏光。底片夹要擦干净，调焦时镜头光圈应开得最大，调好后再将光圈缩小，以加大景深使影象清晰。调焦时应在投影板上放一张废相纸，使影象投射在纸面上，曝光时再换上放大纸。

放大曝光时间应根据光源的亮度、底片的黑度、放大倍数、光圈、相纸感光速度等因素来决定。一般都经过试验来确定。

相纸放大曝光后的冲洗与印相操作相同。