Введение к работе
Актуальность темы. Галогениды серебра на протяжении ряда лет остаются основными соединениями при производстве фотографических систем регистрации информации. Известно, что основные стадии фотографического процесса протекают на поверхности микрокристаллов (МК) галогенидов серебра, но при этом зависят от их объемных свойств. Поэтому свойства поверхности и объема МК определяют основные, характеристики фотоматериалов: эффективность образования центров скрытого изображения (СИ), уровень вуали и др. Галогениды серебра обладают высокой по сравнению с другими широкозонными кристаллами ионной проводимостью, зависящей от таких факторов, как размер МК, условия синтеза, состав поверхности.
Однако до настоящего времени нет систематического анализа состояния поверхности МК, последовательной модели формирования поверхностного заряда и слоя пространственного заряда, хотя характеристики двойного электрического слоя широко используются для описания свойств низкоразмерных фотографических систем на всех стадиях синтеза, химического созревания, адсорбции фотографически активных веществ и освещения. Согласно существующим моделям, процесс формирования СИ при поглощении света описывается с помощью последовательности реакций с участием электронов, дырок и межузельных ионов серебра. Поэтому особенности ионного переноса в МК AgHal теоретически и экспериментально исследуются во многих лабораториях с целью установления взаимосвязи между условиями приготовления фоторегистрирующих систем и их характеристиками. При
этом работы, посвященные математическому моделированию перечисленных процессов, особенно с использованием характеристик реальных эмульсионных Ж, практически отсутствуют. Это касается и последовательного моделирования состояния поверхности в различных условиях синтеза, до и после освещения, расчета ионной проводимости и эффективности формирования СИ.. Перечисленное определяет актуальность рассматриваемой в работе проблемы и практическую значимость поставленных задач.
Цель работы. В рамках предложенной в работе модели модификации поверхности и образования собственных дефектов в приповерхностной области МК галогенидов серебра получить и сравнить с экспериментом расчетные зависимости концентрации межузельных ионов серебра от размеров и огранки МК, температуры, изменения ионного равновесия в растворе при синтезе; исследовать влияние ионной проводимости на эффективность образования СМ; взаимосвязь структуры и состава кристалла со спектрами диэлектрических потерь; проанализировать изменение свойств поверхности МК при фотолизе.
Научная новизна работы. ""Впервые проведено моделирование процесса модификации поверхности МК AgHal и формирования слоя пространственного заряда. Показано, что:
-различие в энергиях образования собственных дефектов на поверхности и в объеме Шив энергиях актйвадии миграции катионных вакансий и мекузельных ионов серебра являются необходимыми условиями формирования двойного слоя в галогенидах серебра; -полученные характеристики ионного переноса в МК галогенидов серебра
согласуются с экспериментальными, если принять, что на поверхности присутствуют низкокоординированные ионы-дефекты типа излом ступени, и энергия образования пары дефектов Френкеля различна в объеме и в приповерхностных слоях;
-эффективность процесса образования СИ увеличивается с уменьшением до определенного предела концентрации межузельных ионов серебра; -отношение концентраций серебра к концентрации брома на изломах ступени на поверхности МК снижается во время фотолиза в результате концентрирования серебра; величина изменения данного отношения зависит от энергии образования межузельных ионов и интенсивности света.
Практическая значимость-' работы. Предложенная модель модификации поверхности и. образования двойного слоя в кристаллах галогенидов серебра может использоваться при анализе состояния поверхности в фотографических и других системах. Результаты по формированию СИ и модификации поверхности могут быть рекомендованы для использования при оптимизации характеристик фотоматериалов.
Личный вклад автора заключается в непосредственном участии в обработке и обсукдении результатов по измерению ионной проводимости в МК AgHal, написании и отладке всех использованных программ, выполнении всех расчетов, представленных в диссертации, в совместном с научным руководителем обсуждении полученных результатов.
Защищаемые положения -модель формирования слоя пространственного заряда в Ж галогенидов серебра;
-установленные закономерности изменения концентрации мезкузельных
ионов серебра в приповерхностной области МК в зависимости от
температуры, размера и габитуса МК, энергии образования дефектов
Френкеля в приповерхностном слое и различия в параметрах переноса
компонентов пары Френкеля;
-связь эффективности образования СИ с величиной ионной проводимости
в МК галогенидов серебра;
-результаты моделирования оптической модификации поверхности Ж.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Международных конференциях по фотографической науке (Рочестер, 1994, Вашингтон, 1995, Миннеаполис, 1996, Кембридж, 1997, США), на Международной научной конференции "Радиационные гетерогенные процессы" (Кемерово, 1995), на Международном симпозиуме по фотографической науке (Москва, 1997).
Публикации. По результатам диссертации опубликовано 19 работ.
Структура и объеи диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 183 страницы машинописного текста, 54 рисунка, 27 таблиц. Список литературы включает 114 наименований.