DE2125051A1

DE2125051A1 - Vorrichtung zum Bestimmen des Silbergehalts von Silberemulsionen auf photographischen Filmen

Info

Publication number: DE2125051A1
Application number: DE19712125051
Authority: DE
Inventors: William Alexander Needham Newark Del. Severance (V.St.A.)
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1970-05-20
Filing date: 1971-05-19
Publication date: 1971-12-02
Also published as: US3688110A

Description

E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COICPANY 10th and Market Streets, Wilmington, Delaware 19 898, V.St.A,

Vorrichtung zum Bestimmen des Silbergehalts von Silberemulsionen auf photographischen Filmen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Sil"bergehalts in Silber emulsionen.

Bei der Herstellung von photographischen Filmen besteht das Bedürfnis, den Silbergehalt der nassen photographischen Emulsion so bald wie möglich nach dem Aufbringen auf den Trägerfilm fortlaufend zu bestimmen, um eine gleichbleibende Qualität des Endprodukts sicherzustellen und Ersparnisse in der Anwendung des kostspieligen Silbers zu erzielen.

Da photographische Filme strahlungsempfindlich sind, ist es wesentlich, dass das Produkt durch die Prüfstrahlung nicht belichtet oder verschleiert wird. Verschiedene Strahlungsquellen haben für die verschiedenen Bestandteile des beschichteten Films unterschiedliche Filmbestrahlungsleistungen, Streuung und andere Effekte zur Folge, die eine genaue Silberbestimmung stören, und infolgedessen war die routinemässige fortlaufende Strahlungseichung von photographischen Filmen am

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Fliessband bei ihrer Herstellung bisher nicht möglich.

Die Vorrichtung gemäss der Erfindung zum Bestimmen des Silbergehalts von Silberemulsionen auf photographischen Filmen kennzeichnet sich durch eine Americium-241-Radioisotop-Strahlungsquelle, eine Anordnung, uni die Strahlung von der Strahlungsquelle in geringer Entfernung und unter einem die Streuung vermindernden Kombinationswinkel in bezug auf den zu untersuchenden photographischen PiIm zu richten, einen Detektor, der als Reaktion auf die von dem Film in dem hauptsächlich für die Silberfluoreszenz charakteristischen Energiebereich A und in dem für sämtliche Bestandteile des Films charakteristischen Energiebereich B empfangene elektromagnetische Strahlung elektrische Signale erzeugt, und eine elektronische Impulshöhenanalysatoranordnung, die die Ausgangsleistung des Detektors empfängt und den Silbergehalt des photographischen Films als Funktion der Differenz zwischen der gesamten A-Strahlung und einem vorgegebenen Betrag der B-Strahlung bestimmt, der demjenigen Bruchteil der Α-Strahlung entspricht, der durch andere Bestandteile des photographischen Films als den Silbergehalt verursacht wird.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen»

Fig. 1 ist ein teilweise schematisch ausgeführter Querschnitt durch eine bevorzugte Anordnung von Strahlungsquelle und Detektor gemäss der Erfindung.

Fig. 2 ist ein auf die Anordnung gemäss Fig. 1 anwendbares Diagramm der Beziehung zwischen Strahlungsintensität und Abstand zwischen Detektor und Probe.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm des bei der Vorrichtung gemäss Fig. 1 verwendeten Schaltkreises.

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Pig. 4 ist ein geaäss der Erfindung für photographische Röntgenfilme verwendetes Diagramm der Abhängigkeit zwischen der Intensität (Zähleranzeigen pro see χ 10" ) und der ungefähren Energie (keV) und zeigt die einzelnen Signalreaktionen, die den verschiedenen Bestandteilen des Films zuzuschreiben sind.

Pig. 5 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen der Silberkanalintensität und der Bezugskanalintensität für die Vorrichtung gemäss Pig. 1 und 3 und erläutert die kombinierte äquivalente Kompensierung für die auf den Trägerfilm und das Wasser zurückzuführende Streuung.

Pig. 6A und 6B sind Registriergerätablesungen für die gleiche Probe eines handelsüblichen Röntgenfilms, wobei sich Pig. 6A auf den nassen Emulsionsfilm und Pig. 6B auf den trockenen Emulsionsfilm bezieht.

Gemäss Pig. 1 macht die Vorrichtung gemäss der Erfindung vorzugsweise von mehreren Radioisotop-Strahlungsquellen, nämlich zwei, drei oder vier einzelnen Strahlungsquellen 10 Gebrauch, von denen z.B. jede aus Americium-241 mit einer Stärke von 50 Millicurie besteht, und die in gleichen radialen Abständen und gleichen Winkelabständen voneinander um die Längsachse des Detektors 11 herum derart angeordnet sind, dass die auf den photographischen PiIm auffallende Strahlung gleichmässig über eine grosse Fläche verteilt wird, so dass die Strahlungsintensität je Flächeneinheit des Films für jedes angezeigte Photon gering ist. Ferner gewährleistet eine solche Anordnung der Strahlungsquellen, dass man repräsentativere Ablesungen erhält. Die Vorrichtung kann zweckmassig einen als Einheit ausgebildeten Kopf, der mit 15 bezeichnet ist, aufweisen, in dem die Strahlungsquellen 10 von den Enden radialer Speichen 15a getragen werden, von denen in Fig. 1 nur zwei dargestellt sind.

Die Strahlungsquellen 10 befinden sich dicht an der Ebene 12 der photographischen Filmbahn in einem typischen Abstand von

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4,32 cm und sind nach innen hin gerichtet und in einem spitzen Strahlungseinfallwinkel α von vorzugsweise etwa 45 mit dem . PiIm kollimiert, um die Strahlungsstreuung auf ein Minimum zu beschränken. Da die Strahlungsquellen 10 in Querrichtung eine erhebliche Breite aufweisen, ist ersichtlich, dass Strahlung von gegebenen Punkten einer jeden Strahlungsquelle auf den photographischen Film in den verschiedensten Winkeln auftrifft. Wenn aber der Film mit dem Detektor 11 einen im wesentlichen rechten Winkel bildet, dann bildet, wie sich herausgestellt hat, die auf den PiIm auftreffende Strahlung, wenn der Winkel α zwischen der Achse der Strahlungsquelle und dem Film ungefähr 45° beträgt und der Abstand zwischen Strahlungsquelle und Film ungefähr gleich dem für einen Reflexionswinkel α von 45° gemessenen Abstand zwischen Film und Detektor ist, einen solchen Kombinationswinkel, dass die Streuung auf ein praktisches Minimum beschränkt wird. Bisher hat man die durch eine solche Streuung verursachte Herabsetzung des Verhältnisses von Signalstärke zu Rauschstärke nicht als einen wichtigen Faktor angesehen, der zur Ungenauigkeit bei der Strahlungseichung beiträgt? es hat sich jedoch als sehr zweckmässig erwiesen, die Streuung so weit wie möglich auf ein Minimum zu beschränken.

Für die oben beschriebene Anordnung ist, wie Fig. 2 zeigt, auch die Lage des Detektors 11 verhältnismässig kritisch. Hier beträgt der günstigste Abstand zwischen Detektor und Film zur Erzielung einer maximalen Strahlungsintensität ungefähr 3,18 ero; jedoch sind Abstände im Bereich von 2,94 bis 3,41 cm zulässig, ohne dass dadurch die mittlere Ablesung sich um mehr als -0,5 $ ändert. Die Differenz zwischen diesen Grenzwerten beträgt 4,8 mm, entsprechend £2,4 mm. Herkömmliche Filmträgervorrichtungen sind imstande, laufende Filme mit einer seitlichen Mlmverschiebung von nicht mehr als etwa ^1,27 mn* zu führen, so dass die seitliche Filmverschiebiing die Gesamtmessgenauigkeit nicht beeinträchtigt.

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Americium-241 ist eine für die Zwecke der Erfindung "besonders geeignete Strahlungsquelle, da es 26,4 keV-G-ammastrahlen aussendet, die für die Erzeugung von Silberfluoreszenz eine nahezu ideale Strahlung darstellen. Ausserdenj sendet dieses Element auch 59,6 keY-Gammastrahlen aus, die zwar hinsieb ti?' .--.·'■ ihrer Energie weniger ideal sind, aber in grössere?· Zahl je Zeiteinheit erzeugt werden und daher ebenfalls für die Erzeugung von Fluoreszenzröntgenstrahlen geeignet sind. Wie bereits erwähnt, sind Strahlungsquellen 10 von 50 Millicurie geeignet, und diese sind vorzugsweise mit verdichtetem Äntiinonpulver hinterlegt, um einen Seil der normalerweise verlorengehenden 59,6 keV-G-ammastrahlen in ausnutzbare 30 keY-Rontgenstrahlen umzuwandeln.

G-emäss der herkömmlichen Praxis sind die Strahlungsquellen 10 vorzugsweise doppelt eingekapselt, und jede Kapsel ist durch ein 0,13 mm starkes Fenster 10a aus rostfreiem Stahl verschlossen.

Der Eichkopf 15 besteht ebenfalls aus rostfreiem Stahl und ist so angeordnet, dass er eine Kollimation von ungefähr 90° zwischen den Strahlungsquellen und dem Detektor 11 ergibt, um die Strahlungsstreuung auf ein Minimum zu beschränken.

Unter den oben beschriebenen Bedingungen sind die der Strahlung ausgesetzten Flächen des Films einander nicht überlappende Ellipsen mit Achsen von ungefähr 2,54· cm und 3,8 cm*

Der Detektor 11 kann ein dünner Spaltkristall aus Natriumiodid mit einem Durchmesser von 5,08 cm 3ein, der optisch an eine Photoelektronen-Yervielfacherröhre von niedrigem Geräuschpegel gekoppelt und hermetisch dicht in einem Aluminiumbehälter untergebracht ist, der ein auf den Film 12 gerichtetes Fenster aus 0,13 am dicker Berylliumfolie aufweist.

Der Detektor 11 ist optisch an eine (nicht dargestellte) Photoelektronen-Vervielfacherröhre von niedrigem Geräuschpegel

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gekoppelt, und die Spannungsimpuls-Ausgangsleitung der letzteren wird über eine elektrische leitung 16 einem Vorverstärker 19 (Fig. 3) zugeführt, dessen Ausgangsleistung in den Verstärker 20 eingespeist wird. Der Verstärker 20 führt seine Spanmmgsimpulssignale zwei verschiedenen Kanälen zu, von denen der in fig. 3 dargestellte untere Kanal der "Silber¹¹-kanal und der obere Kanal der "Bezugs"-kanal ist.

Der Silberkanal v/eist einen herkömmlichen Impulshöhenanalysator 21"und einen herkömmlichen Zähler 22 auf, der so eingestellt ist, dass er die Photonen in deia in Fig. 4 willkürlich mit A bezeichneten Energiebereich zählt und anzeigt, der in erster Linie für Silber charakteristisch ist, und dessen Maximum bei etwa 24»9 keV liegt. In ähnlicher V/eise weist der Bezugskanal einen herkömmlichen Impulshöhenanalysator 23 mit einer Anordnung für eine zur Einwirkung auf die Eichkopfspanmmgsquelle 24 bestimmte Eückkopplungsstabilisierung' und den zugehörigen Zähler 25 auf. Der Besugskanal ist ausschliesslich für die Anseige von Photonen in dem in Fig. 4 willkürlich mit B beseichneten Energiebereich, dessen Maximum bei 59,6 keV liegt, einsciiliesslieh der durch das Silber verursachten Streuimg bestimmt.

Die Ausgangsleistungen der Zähler 22 und 25 werden zu einem Differenzverstärker 26 geleitet, und die Ausgangsspannung des letzteren wird dem Registriergerät 2? für den Silbergehalt zugeführt*

Die hier beschriebene Vorrichtung hat kein Unterscheidungsverüögen für besondere mono-energetische Eingangsleistungenj ihre Arbeitsweise ist allgemein in Fig. 4 dargestellt.

Aus Kurve B, die das Prüfspektrura eines mit einer getrockneten, silberhaltigen Emulsion beschichteten Röntgenfilms für den Energiebereieh von 0 bis 80 ke¥ darstellt, ersieht man, dass die Kurve drei gesonderte Maxima der auf der Ordinate

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aufgetragenen Intensitäten aufweist. Das erste Maximum, das hauptsächlich der Bromfluoreszens entspricht, liegt bei 13,2 keV, das zweite, das hauptsächlich der Silberfluoreszenz entspricht, an dem aber auch bis zu einem gewissen Grade die Streustrahlung des Materials des darunterliegenden Trägerfilms und der Emulsion beteiligt ist, liegt bei 24,9 keY, während das dritte Maximum, das hauptsächlich von der Streustrahlung des Trägerfilms und der Emulsion herrührt, bei 59,6 keT liegt. Wenn der gleiche Trägerfilm ohne Emulsion unter den gleichen Bedingungen untersucht wird, ergibt er, wie die Kurve E der Fig. 4 zeigt, nur zwei Energiemaxima bei 26,4 keT und bei 59»6 keV, die auf die Streuung der Americium-241-Strahlung durch den Trägerfilm zurückzuführen sind. '

Das erste der beiden letztgenannten Maxima dringt in das für den Silbergehalt charakteristische Strahlungsgebiet A ein. Wenn das Silber genau bestimmt werden soll, mu3s der Silberintensitätswert der Kurve D für den Beitrag der Streustrahlung kompensiert werden.

Dies erreicht man, indem man eine Strecke eines unbeschichteten Trägerfilms, also eines von Emulsion und Silber vollständig freien Trägerfilms, untersucht und die Reaktion des Bezugskanals durch entsprechende Einstellung seines Potentiometers so einregelt, dass sie die Reaktion des Silberkanals genau aufwiegt. An diesem Punkt zeigt das Registriergerät 27 % den Silbergehalt Null an, was genau stimmt.

Wenn dann ein mit Emulsion beschichteter PiIm durch die Vorrichtung geschickt wird, geben alle weiteren Ablesungen ausschliesslich den Silbergehalt an. Wie sich aus Pig, 5 ergibt, liegt dies daran, dass, jedenfalls in dem analytisch interessierenden Bereich, eine konstante Proportionalität zwischen der durch die Emulsion, den Trägerfilm und sonstige Bestandteile - mit Ausnahme von Silber und Halogen - verursachten

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Streuung in den charakteristischen Strahlungsbereichen A und B besteht. Für jede gegebene Filmdicke wird der Silberkanal durch eine in dem Bezugskanal auf Grund der bekannten Proportionalität abgetastete Korrekturstrahlung genau kompensiert, so dass die Bestimmung, die die Vorrichtung liefert, sich ausschliesslich auf Silber bezieht.

Es wurde festgestellt, dass sich Wasser, welches etwa in der Emulsion enthalten ist, nicht von dem Trägerfilra unterscheiden lässt, so dass man durch die'Kompensierung für den Trägerfilm gleichzeitig eine Kompensierung für das Wasser erzielt.

Der graphische Beweis' für die Äquivalenz zwischen Trägerfilm und Wasser ergibt sich aus Fig. 5, in der die Beziehung zwischen der Silberkanalintensität (auf der Ordinate) und der Bezugskanalintensität (auf der Abszisse) mit Hilfe eines herkömmlichen X-Y-Kurvenschreibers aufgetragen ist.

Zur Herstellung dieses Diagramms wurden mehrere dünne Streife*! eines von Emulsion und Silber vollständig freien Trägerfilms übereinandergelegt, so dass man eine Ablesung von 0,46 mm für die Gesamtdieke erhielt, die dem rechten oberen Ende der Kurve in Fig. 5 entspricht, auf das der 0,46 mm-Pfeil hinweist. Wenn ein 0,08 mm dicker Filmstreifen abgenommen wurde, fiel die Kurve längs der·schrägen Linie bis zu dem Punkt, auf den der 0,38 mm-Pfeil hinweist. Uach dem Abnehmen des nächsten, 0,10 mm dicken Filmstreifens fiel die Intensitätskurve auf den für 0,28 mm dargestellten Punkt, und nach dem Abnehmen eines weiteren, 0,10 mm dicken Filmstreifens fiel die Kurve auf den 0,18 mm-Punkt. Fach dem Abnehmen des nächsten, 0,08 mm dicken Filmstreifens erhielt man den 0,10 mm-Punkt auf der Kurve. Als schliesslich der letzte, 0,10 mm dicke Filmstreifen fortgenommen wurde, gelangte man zu dem linken unteren Ende der Kurve in Fig. 5, das mit "luft" bezeichnet ist.

Nun wurde der 0,10 mm dicke Streifen wieder in die Vorrichtung eingesetzt und an den Rändern etwas nach oben gebogen, um Was-

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ser aufnehmen zu können. Auf den Filmstreifen wurde dann Wasser gegossen, bis eine Intensitätsmessung in der Höhe des Kopfes des 0,46 mm-Pfeils erhalten wurde. Hierauf wurde stufenweise mit Hilfe von Papiertuoh von dem Filmstreifen Wasser abgesaugt, wobei sich herausstellte, dass die hierbei erhaltenen Ablesungswerte stufenweise von rechts nach links auf der Diagrammlinie der Mg. 5 nach unten vorrückten, wie es sich aus den verschiedenen Diagrammpunkten ergibt. Dies beweist, dass das Wasser genau die gleiche Wirkung hat wie der Trägerfilm.

Dieser Befund wurde durch einen im praktischen Betrieb durchgeführten Versuch bestätigt, bei dem die Vorrichtung gemäss der Erfindung verwendet wurde, um den Silbergehalt eines mit einer nassen Emulsion beschichteten Films (Fig. 6A) und dann durch Wiederholung der gleichen Messung den Silbergehalt des getrockneten Produkts (Fig· 6B) zu bestimmen. Aus den Abbildungen ist ersichtlich, dass die Vorrichtung die Messwerte für die Anwesenheit von Wasser kompensiert und Bestimmungen des Silbergehalts liefert, die keinerlei oder kaum Ungenauigkeiten aufweisen.

Die Zähler und Analogschaltungen der oben beschriebenen Ausführungsform der Vorrichtung können ohne weiteres durch Digitalschaltungen ersetzt werden.

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Claims

E.I. du Pont de Nemours "' 19· Mai 1971 and Company ED-259 Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Bestimmen des Silbergehalts von Silberemulsionen auf photographischen Filmen, gekennzeichnet durch eine Americium-241~Radioisotop-Strahlungsquelle, eine Anordnung, um die Strahlung von der Strahlungsquelle in geringer Entfernung und unter einem die Streuung vermindernden Kombinationswinkel in bezug auf den zu untersuchenden photographischen Film zu richten, einen Detektor, der als Reaktion auf die von dem Film in dem hauptsächlich für die Silberfluoreszenz charakteristischen Energiebereich A und in dem für sämtliche Bestandteile des Films charakteristischen Energiebereich B empfangene elektromagnetische Strahlung elektrische Signale erzeugt, und eine elektronische Impulshöhenanalysatoranordnung, die die Ausgangsleistung des Detektors empfängt und den Silbergehalt des photographischen Films als Funktion der Differenz zwischen der gesamten Α-Strahlung und einem vorgegebenen Betrag der B-Strahlung bestimmt, der demjenigen Bruchteil der Α-Strahlung entspricht, der durch andere Bestandteile des photographischen Films als den Silbergehalt verursacht wird.

2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse der Strahlungsquelle mit dem zugehörigen Kollimator bei einer Neigung gegen den Detektor sit dem zu

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untersuchenden photographischen PiIm einen Winkel von etwa 45° "bildet, die Längsachse des Detektors auf dem photographischen PiIm senkrecht steht und die Vorderfläche des Detektors im wesentlichen den gleichen Abstand von dem photographischen PiIm hat v/ie die Strahlungsquelle, gemessen von einem Punkt, an dem die Längsachse der Strahlungsquelle den photographischen PiIm schneidet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Impulshöhenanalysatoranordnung aus einzelnen Impulshöhenanalysatoren mit zugeordneten Zählern, die jeweils ausschliesslich zum Messen der Α-Strahlung bzw. der B-Strahlung für sich allein bestimmt sind, einer Einstellanordnung, die das Ausgangssignal der von einem der zugeordneten Zähler gemessenen B-Strahlung regelt, einem Differenzverstärker, der die Ausgangssignale der Zähler als gesonderte Eingangsgrössen empfängt, und einem Registriergerät besteht, das die Grosse des Silbergehalts als Punktion der Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Zähler anzeigt.

4. Vorrichtung naoh Anspruch 1 bis 31 dadurch gekennzeichnet, dass die Amerieium-241-Radioisotop-Strahlungsquelle aus mehreren Unterquellen besteht, die so angeordnet sind, dass ihre Strahlungsausgangsleistung in solcher Weise über den photographischen PiIm verteilt wird, dass die Gleichmässigkeit der Pluoreszenzstrahlungsemission je Flächeneinheit des untersuchten photographischen Films erhöht wird und repräsentative Anzeigen des Silbergehalts erhalten werden.

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