Прикладная фотохимия

В результате трех изложенных стадий фотопроцесса на фотопленке получается негативное изображение. Для создания позитивного изображения необходимо повторить процесс, освещая (обычно) фотобумагу через плёнку, на которой имеется негативное изображение.

В современной фотографии разработаны также способы получения прямого позитивного изображения.

Выводы

Цифровую и аналоговую фотографию м

ожно сравнивать как с научной точки зрения (физико-химические основы получения изображений), так и с позиции пользователя, фотографа (качество полученных изображений, простота и доступность).

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что основное различие между цифровой и плёночной фотографией (с научной точки зрения) - использование разных светочувствительных элементов (галогенсеребряная плёнка и полупроводниковая матрица); именно этим и обусловлено дальнейшее расхождение процессов получения изображения (см. выше).

С точки зрения потребителя, наиболее удобным, доступным способом получения качественных изображений сегодня является, несомненно, цифровая фотография. Среди её основных достоинств:

- Простота получения и возможность обработки (на компьютере) изображений;

- Высокое качество снимков даже при использовании относительно недорогих цифровых фотоаппаратов (особенно в последние годы);

- Возможность хранения полученных изображений на компактных магнитных и оптических носителях;

- Возможность мгновенной передачи полученных изображений на большие расстояния (по сети Интернет).

Печатные формы (фоторезисты)

Фотолитография - метод получения рисунка на тонкой плёнке материала; широко используется в микроэлектронике и в полиграфии. Кроме того, это один из основных приёмов планарной технологии, используемой в производстве полупроводниковых приборов. Для получения рисунка фотолитографическим методом используется свет определённой длины волны; минимальный размер деталей рисунка — половина длины волны (определяется дифракционным пределом). Стадии процесса фотолитографии:

- На толстую подложку (в микроэлектронике часто используют кремний) наносится тонкий слой материала, из которого нужно сформировать рисунок. На этот слой наносится фоторезист.

- Производится экспонирование (облучение актиничным электромагнитным излучением) через фотошаблон.

- Облучённые участки фоторезиста изменяют свою растворимость и удаляются химическим способом (процесс травления); также удаляются освобождённые от фоторезиста участки.

- Заключительная стадия — удаление остатков фоторезиста.

Светочувствительные материалы, применяемые в фотолитографии для формирования рельефного покрытия заданной конфигурации и защиты нижележащей поверхности от воздействия травителей, называют фоторезистами.

Как правило, фоторезист представляет собою композицию из светочувствительных органических веществ, плёнкообразователей (феноло-формальдегидные и др. смолы), органических растворителей и специальных добавок. Основные характеристики фоторезистов - светочувствительность, контрастность, разрешающая способность и теплостойкость. Кроме того, в зависимости от наличия в светочувствительных органических веществах тех или иных хромофорных групп, фоторезисты характеризуются различной спектральной чувствительностью:

видимая область спектра (400 - 800 нм), ближний (320 - 450 нм) и дальний (180 - 320 нм) ультрафиолет. Фоторезисты могут быть жидкими, сухими и пленочными; жидкие содержат 60-90% по массе органического растворителя, плёночные - менее 20%, а сухие обычно состоят лишь из светочувствительного вещества. Жидкие фоторезисты наносят на подложку центрифугированием, напылением или накаткой валиком, сухие - напылением и возгонкой, плёночные - накаткой. Последние имеют вид плёнки, защищённой с двух сторон тонким слоем светопроницаемого полимера, например полиэтилена. В зависимости от метода нанесения образуются слои толщиной 0,1-10 нм; наиболее тонкие слои (0,3-3,0 мкм) формируют из жидких фоторезистов методом центрифугирования или из сухих фоторезистов методом возгонки.

При экспонировании светочувствительный компонент фоторезиста претерпевает определённые фотохимические превращения, например подвергается фотополимеризации или разлагается с выделением газообразных продуктов; в зависимости от этого светочувствительное вещество закрепляется на засвеченных участках и не удаляется при последующем проявлении (негативные фоторезисты), либо, напротив, становится растворимым и удаляется при травлении (позитивные фоторезисты).

Преобразование и накопление солнечной энергии

В течение года на Землю "падает" порядка 100 триллионов тут (тонн условного топлива; 1 тут соответствует 2.9308*10(10) Дж) солнечной энергии; порядка 34% (по другим оценкам - 0.1-10%) её поглощается фотосинтезирующими организмами (см. выше - фотосинтез). На сегодняшний день энергопотребление всего человечества составляет примерно 12.9 - 13.5 млрд тут в год; таким образом,использование лишь 1% солнечной энергии, достигающей Земли в виде фотонов, решило бы многие проблемы на века вперёд.

В настоящее время для улавливания солнечного света и его преобразования в иные виды энергии используются следующие устройства:

- Фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) — полупроводниковые устройства, прямо преобразующие солнечную энергию в электричество (солнечные элементы). Несколько объединённых СЭ называются солнечной батареей.

- Гелиоэлектростанции (ГЕЭС). Солнечные установки, использующие высококонцентрированное солнечное излучение в качестве энергии для приведения в действие тепловых и др. машин (паровой, газотурбинной, термоэлектрической и др.).

- Солнечные коллекторы (СК) - солнечные нагревательные низкотемпературные установки.

- Органические батареи - устройства, преобразующее солнечные лучи в электричество с помощью генетически модифицированных клеток, напечатанных на тонком пластике с проводником.

Полученная в солнечных батареях энергия может быть сохранена в электро- и теплоаккумуляторах, а также использована при синтезе различных соединений (то есть сохранена в виде энергии химических связей). Так, в фотоэлектрохимических элементах можно проводить электролиз воды с образованием кислорода и водорода. Этот метод будет представлять практический интерес, когда его КПД достигнет 10-12% (сегодня он составляет 3%), однако в будущем именно фотоэлектролиз может стать жизнеспособной альтернативой нефти как источнику энергии.

Ксерокопирование

Первой важной областью практического применения аморфных полупроводников явилась ксерография. В ксерографическом процессе используется фотопроводимость некоторых высокоомных аморфных проводников, содержащих селен. Ксерографический процесс был впервые предложен Ч. Ф. Карлсоном еще в 1938 г. Однако потребовалось более 20 лет для того, чтобы этот процесс стал применяться в промышленных масштабах. Суть ксерографического процесса состоит в следующем: с помощью коронного разряда аморфная пленка (ксерографический слой, обычно толщиной ~50 мкм) заряжается положительно. Затем пленка локально подвергается воздействию света, в результате чего в ней образуются электронно-дырочные пары, разделенные электрическим полем пленки, и поверхностный заряд пленки нейтрализуется. Таким образом, формируется скрытое электрографическое изображение. Далее осуществляется проявление скрытого изображения. Отрицательно заряженные частицы красителя (сажа в легкоплавком пластике) притягиваются к неэкспонированным областям пленки. После этого с помощью второго коронного разряда частицы красителя переносятся на лист бумаги, где изображение фиксируется нагреванием.

 Скачать реферат