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TECHNISCHES
GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein gegenüber direkter Röntgenstrahlung
empfindliches fotografisches Schwarzweiß-Silberhalogenidmaterial mit
strahlungsempfindlichen, tafelförmige
Emulsionskristalle des Negativbild-Typs enthaltenden Silberhalogenid-Emulsionsschichten,
ein Verfahren für
direkte Röntgenbilderzeugung
und ein direktes Radidografiesystem zur Verwendung bei Anwendungen
mit zerstörungsfreier
Prüfung
und Personendosiskontrolle.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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In
industrieller Radiografie sind zerstörungsfreie Techniken zur Prüfung und
Analysierung von Fehlern in Komponenten wie Glas-, Papier-, Holz-
oder Metallteilen allgemein bekannt. Diese Technik findet z.B. weit verbreitete
Anwendung in der Aeronautik, der Atomwirtschaft oder der Ölindustrie,
wo sie zur Detektion von Schweißfehlern
oder Fehlern in der Materialstruktur von Flugzeugkomponenten, Kernreaktoren
oder Ölrohrleitungen
eingesetzt wird. Bei dieser Technik wird eine zu analysierende Komponente
mit Ionisierungsstrahlung, in der Regel Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung
mit einer Intensität
zwischen 10.000 und 15.000 kVp, entweder durch direkte Röntgenfotografie
oder über
eine Verstärkerfolie
durchleuchtet. Demnach erfordert diese Technik den Einsatz spezifischer
radiografischer Elemente mit hoher Empfindlichkeit gegenüber dieser
Ionisierungsstrahlung. Der Großteil
der Ionisierungsstrahlung wird aber beim Durchdringen der Silberhalogenidkörner nicht
absorbiert und nur ein sehr geringer Teil der einfallenden Strahlung
(weniger als 1%) wird tatsächlich
absorbiert und trägt
zur Bildung eines entwickelbaren latenten Bildes bei.
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Ein
ganz wichtiger Parameter zum Erzielen einer hohen Filmempfindlichkeit,
die insbesondere bei direkter Radiografie eine unverzichtbare Eigenschaft
darstellt, ist eine zweckmäßige Absorption
der Belichtungsstrahlung. Es hat sich in empirischer Weise herausgestellt,
dass der Massenabsorptionskoeffizient für Röntgenstrahlen proportional
zu einer Potenz der Atomzahl Z steht, wie beschrieben in "Encyclopaedic Dictionary of
Physics", Band 7,
S. 787, Gleichung 10, Ausg. J. Thewlis, Pergamon Press, Oxford 1957.
Aus diesem Grund wird z.B. der Gebrauch von Iodid (Z=54) im Vergleich
zu Bromid (Z=35) oder Chlorid (Z=17) besonders bevorzugt. Demzufolge
wurde bisher der Einsatz von Silberbromid(chlorid)iodid-Kristallen bevorzugt.
Eine weitere Verbesserung der Absorption der Ionisierungsstrahlung
kann durch Steigerung des Silbergehaltes und/oder der Stärke der
Emulsionsschichten erreicht werden. Außerdem ist es allgemein bekannt,
doppelseitig emulsionierte Materialien zu verwenden, durch die eine
bessere Absorption hochenergetischer Strahlung erzielt wird.
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Kubische
Silberbromidiodidkörner
wurden bislang vorzugsweise aus dem obengenannten Grund in zerstörungsfreier
Prüfung
verwendet und wurden vorzugsweise in hohen, als äquivalente Silbernitratmengen ausgedrückten Mengen
von mehr als 25 g/m2 aufgetragen, insbesondere
wenn eine höhere
Empfindlichkeit bezweckt wurde, wie das für Materialien mit Körnern mit
einem mittleren äquivalenten
Kristalldurchmesser von mindestens 0,4 μm oder einem mittleren äquivalenten
Volumen von mindestens 0,034 μm3 der Fall ist. Eine Verringerung der Silberbeschichtungsmengen
führt also
zu einer Einschränkung
der Empfindlichkeit gegenüber
direkter Röntgenstrahlung
und wiederum zu einem niedrigeren Kontrast, was sich zwar in günstiger
Weise auf die Bildqualität
(insbesondere die Körnigkeit)
auswirkt, wie das bei gewissen spezifischen Anwendungen erwünscht ist,
jedoch auch die maximal erzielbare Dichte auf einen inakzeptablen
Wert zurückbringt.
Können in
diesem Fall nur Röntgenstrahlungsquellen
mit niedrigerer Leistung (Belichtungsenergiewerte von etwa 100 kVp
statt der normalen 220 kVp) eingesetzt werden, so ist außer einem
unerwünschten
höheren
Kontrast ebenfalls eine niedrigere Empfindlichkeit zu erwarten.
Zwar lässt
sich die niedrigere Empfindlichkeit bei industriellen Röntgenbelichtungstechniken
durch Einsatz von Verstärkerfolien
in Kontakt mit industriellen Filmmaterialien für zerstörungsfreie Prüfung ausgleichen,
wobei der kombinierte Effekt der Direktröntgenbelichtung und der Belichtung
durch von lichtemittierenden, in den Verstärkerschirmen enthaltenen Leuchtstoffen
emittiertes Licht genutzt wird (wodurch das Gesamtsystem kein direktes
Röntgensystem
ist), allerdings wird dadurch nicht das Problem der zu hohen Kontraste
beseitigt.
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Eine
angemessene Lösung
für dieses
Problem wird durch EP-A 0 890 875 und die entsprechende US-A 6 030
757 geboten, in denen eine mehrschichtige Struktur für ein Material,
das für
z.B. Betonprüfung geeignet
ist, offenbart wird und außer
den allgemein bekannten Emulsionen mit kubischen Körnern ebenfalls Emulsionen
mit tafelförmigen
Körnern
verwendet werden.
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Die
tafelförmigen
Körner,
deren Einsatz in praktischen fotografischen Anwendungen bekannt
ist, sind aber schon in EP-A 0 757 286 und der entsprechenden US-A
5 965 337 als tatsächlich
zweckmäßige Körner zur
Verwendung in industriellen Anwendungen mit zerstörungsfreier
Prüfung
vorgeschlagen worden und ergeben darüber hinaus eine verbesserte
Empfindlichkeit. Ein Hinweis auf die Anwendbarkeit von Emulsionen
mit tafelförmigen
Körnern
in Dentalröntgenanwendungen
wurde schon in EP-A 0 653 670 und der entsprechenden US-A 5 370
977 gegeben. Wenngleich die Anwendbarkeit von tafelförmigen Körnern mit
verbesserter Empfindlichkeit in einem für Belichtung mit Röntgenstrahlen
oder Gammastrahlen mit einer Intensität von mindestens 10 kV vorgesehenen
industriellen radiografischen Element beansprucht wird, ließ sich aber
aus unseren Experimenten herleiten, dass bei Belichtung eines solches
Materials mit von einer Co-60-Quelle herrührenden Strahlen bei Anwendungen
wie Betonprüfung
die Empfindlichkeit nicht reicht und Materialien mit Emulsionen mit
tafelförmigen
Körnern,
wie in den genannten Anmeldungen vorgestellt, nicht zur Verwendung
bei solchen spezifischen industriellen Anwendungen mit zerstörungsfreier
Prüfung
geeignet sind.
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AUFGABEN DER
VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, fotografische Silberhalogenidfilmmaterialien
für direkte
radiografische Anwendungen, wie z.B. industrielle Anwendungen mit
zerstörungsfreier
Prüfung
und Personendosiskontrolle, wobei die entwickelten Materialien nach
Belichtung mit hochenergetischer Strahlung wie Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung,
wie z.B. von einer Co-60 herrührender
Strahlung, mit einer hohen Empfindlichkeit aufwarten, und ein System
zur Erzeugung hochqualitativer Bilder bereitzustellen.
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Weitere
Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden
Beschreibung ersichtlich.
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KURZE DARSTELLUNG
DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Gelöst werden
die erfindungsgemäßen Aufgaben
durch Bereitstellen eines gegenüber
direkter Röntgenstrahlung
empfindlichen radiografischen Elements mit einem Träger, der
auf zumindest einer Hauptfläche mit
einer tafelkörnigen,
keine spektralsensibilisierenden Farbstoffe enthaltenden Emulsion
beschichtet ist, wobei zumindest 50% der gesamten, mit Körnern beschichteten
Oberfläche
aus tafelförmigen
Silberbromidiodidkörnern
mit einem Silberiodidgehalt von höchstens 1 mol-%, bezogen auf
den Silbergehalt, besteht, wobei die Silberiodidkörner ein
mittleres Volumen zwischen 0,05 und 2 μm3 und
ein mittleres Aspektverhältnis
zwischen 5 und 25 aufweisen und der als äquivalente Menge Silbernitrat
ausgedrückte
Silbergehalt pro emulsionierte Seite zwischen 5 und 25 g/m2 liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die
tafelkörnige(n)
Emulsion(en) (nach chemischer Sensibilisierung in Gegenwart einer
selenliefernden Verbindung) Selen in einer Menge von 0,5 bis 20 μMol pro Mol
Silbernitrat enthält
(enthalten).
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Gelöst werden
die erfindungsgemäßen Aufgaben
ebenfalls durch ein System für
direkte Röntgenfotografie,
bestehend aus (1) einem erfindungsgemäßen, gegenüber direkter Röntgenstrahlung
empfindlichen radiografischen Element und (2) auf gegenüberliegenden
Seiten des radiografischen Elements zwei Verstärkerfolien, die bei Belichtung
mit Röntgenstrahlung
oder Gammastrahlung mit einer Intensität von zumindest 10 kVp Elektronen
emittieren.
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Gelöst werden
die erfindungsgemäßen Aufgaben
ebenfalls durch ein durch die nachstehenden Schritte gekennzeichnetes
Verfahren zur Erzeugung eines Röntgenbildes:
(1) Belichtung eines erfindungsgemäßen Systems mit entweder Röntgenstrahlung
oder Gammastrahlung mit einer Intensität von zumindest 10 kVp oder,
in einer besonderen Ausführungsform,
mit der Strahlungsenergie einer Co-60-Quelle, wobei ein latentes Bild
entsteht, und (2) Entwicklung des latenten Bildes.
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Spezifische
Kennzeichnen bevorzugter Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Weitere
Vorteile und Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung
ersichtlich.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Es
wurde ziemlich unerwartet gefunden, dass, wenngleich die chemische
Reifung von Silberhalogenid-Emulsionskristallen mit einer während der
chemischen Sensibilisierung Selen liefernden Verbindung seit Jahren
bekannt ist, bei für
industrielle zerstörungsfreie
Prüfung
vorgesehenen Materialien ein bemerkenswerter und völlig unerwarteter
Anstieg der Empfindlichkeit erhalten wird, wenn die Materialien
Selen in in der kurzen Darstellung der vorliegenden Erfindung und
den Ansprüchen
definierten Mengen enthalten und mit hochenergetischer Strahlung
wie von einer Cobalt-60-Quelle herrührender Strahlung, im Folgenden
als "Co-60" bezeichnet, belichtet
werden. Co-60 emittiert bekanntlich zwei hochenergetische Spektrallinien
(1,1 und 1,3 MeV) und nur diese Strahlung, die während der Durchstrahlung des
bestrahlten Gegenstands abgeschwächt
wird, liegt dem Entstehen von Gussblasenbildern in der Probe zugrunde.
Diese Quelle liefert keine Primärstrahlung einer
niedrigeren Intensität.
Eine gewisse Menge der in der Probe absorbierten Strahlung wird
als Compton-gestreute Strahlung einer niedrigeren Intensität erneut
emittiert und gelangt als solcher zum Film, bewirkt dort aber nur
eine Verschlechterung des Bildkontrasts, und jegliche Verstärkerfolie,
die die Streustrahlung verstärkt,
wird nur eine weitere Verschlechterung des Bildkontrasts herbeiführen. Zwei
Schlussfolgerungen liegen deshalb nahe:
- 1.
Das Strahlungsspektrum von Kobalt-60-Gammastrahlen unterscheidet
sich ziemlich stark von der Strahlung einer Röntgenröhre.
- 2. Erwünscht
ist eine vordere Verstärkerfolie
mit mäßiger Stärke, die
den negativen Einfluss auf die Bildschärfe während der Bestrahlung verhindert,
wobei die Folie vorzugsweise eine gewisse Menge der Streustrahlung
absorbiert, und Verstärkung
der Strahlung infolge dieser Streustrahlung unterbindet. In der
Praxis werden für
das erfindungsgemäße System
Folienbogen aus Blei, Bleioxid, Kupfer und Stahl bevorzugt, wobei
diese Folien offensichtlich dem zweiten Erfordernis genügen, jedoch
ebenfalls andere Materialien mit einem Metallfilter in Frage kommen.
Diese Verstärkerfolien,
deren Lichtemission nicht mit der Lichtemission von in "indirekter" Röntgenradiografie
verwendeten Verstärkerfolien übereinstimmt,
erlauben einen Anstieg des durch die Silberhalogenidkörner absorbierten
Anteils der Ionisierungsstrahlung und sind Teil des direkten Röntgensystems
als solcher. Die Röntgenstrahlung
steht also in Wechselwirkung mit der Verstärkerfolie, wodurch in allen
Richtungen Elektronen erzeugt werden und gewisse dieser Elektronen
durch die Silberhalogenidkörner
in der Emulsionsschicht absorbiert werden, um latente Bildbereiche
zu bilden. Eine Zunahme der Anzahl der in Richtung der Körner emittierten
Elektronen geht mit einem Anstieg der Menge der durch die Körner absorbierten
Elektronen einher. Die Stärke
dieser Folien liegt je nach Typ der angewandten Ionisierungsstrahlung
zwischen 0,025 mm und 0,5 mm. In einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Elements
ist die Blattfolie in einer Tageslichtverpackung verpackt, z.B.
in einem Pb Vacupac, Pb ETE (Edge to Edge) oder DW ETE (Edge to
Edge), die alle Warenzeichen von Agfa-Gevaert N.V., Mortsel, Belgien,
sind. Der Pb Vacupac ist völlig
licht-, luft- und feuchtigkeitsdicht, sichert eine höchste Bildqualität und ist
benutzerfreundlich. Dank der Vakuumverpackung der STRUCTURIX®-Röntgenfilme
mit Bleifolien in einer synthetischen Folie, die den Einsatz von
Vacupac® unter äußersten
Bedingungen von Schmutz und Dampf erlaubt, sind sie ideal für Anwendungen
mit einer Strahlungsintensität
von mehr als 100 kV. Das Vakuum gewährleistet einen tadellosen
Kontakt zwischen dem Film und den Bleifolien und somit eine optimale
Bildschärfe.
Die benutzerfreundliche Falte erlaubt ein schnelles Positionieren
des Films und lässt
sich in einer Bewegung öffnen.
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Das
System, auf das manchmal als "Plastikschachtel
mit vorverpackten Bleifolien" verwiesen
wird, ist ein sehr "High-Tech, High-Chem"-Komplex. Der biegsame
vakuumverpackte Rezeptorfilm besteht aus 21 Schichten, die das Produkt
einer Forschung und Entwicklung im Rahmen eines permanenten Anstrebens
einer besseren Bildqualität
sind: die Extrusionstechnologie von für fotografische Anwendungen
(Materialien) geeigneten Polyesterunterlagen, die auf diese Unterlage
angebrachten Emulsionsschichten, die Kompositmatrizen mit darin
eingebetteten, als Halbleiterlichtrezeptoren wirkenden Silberhalogenidemulsionskristallen
sind, die Rastertechnologie (des "Papier-Leim"-Typs und nicht im geringsten die Bleilegierung,
die Fotonenabsorption und Elektronenemission mit mechanischen Eigenschaften
vereint), die einen verbesserten Kontrast und eine verbesserte Empfindlichkeit
sichert, und der Außenwickel
mit biegsamen Spiegeln, die aus im Vakuum auf Thermoplaste aufgedampftem
Aluminium bestehen und mit Polymeren verstärkt und geschützt sind.
Eine solche Verpackung ist in US-A 4 586 311 und 5 413 901 beschrieben.
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Die
vorliegende Erfindung verschafft ein direktes Röntgenelement, wobei dieses
Element oder Material aus einem Träger besteht, der auf zumindest
einer Hauptfläche
mit einer tafelkörnigen,
keine spektralsensibilisierenden Farbstoffe enthaltenden Emulsion
beschichtet ist, wobei zumindest 50% der gesamten, mit Körnern beschichteten
Oberfläche
aus tafelförmigen
Silberbromidiodidkörnern
mit einem Silberiodidgehalt von höchstens 1 mol-%, bezogen auf
den Silbergehalt, besteht, wobei die Silberiodidkörner ein
mittleres Aspektverhältnis
zwischen 5 und 25 und ein mittleres Volumen zwischen 0,05 und 2 μm3 aufweisen und der als äquivalente Menge Silbernitrat
ausgedrückte
Silbergehalt pro emulsionierte Seite zwischen 5 und 25 g/m2 liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die
tafelkörnige(n)
Emulsion(en) Selen in einer Menge von 0,5 bis 20 μMol pro Mol
Silbernitrat enthält
(enthalten).
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In
einer Ausführungsform
enthält
das direkte Röntgenelement
einen Träger,
zumindest eine Silberhalogenid-Emulsionsschicht und eine lichtunempfindliche
hydrophile Kolloidschicht, wobei die Silberhalogenid-Emulsionsschicht
eine Selenverbindung der Formel (1) enthält:
in der
– Q R
1SO
2 oder R
2R
3P=X bedeutet,
– R , R
und R (gleich oder verschieden) jeweils OR
4,
NR
5R
6, SR
7, SeR
8 oder eine
Alkylgruppe, eine Arylgruppe oder eine Heteroarylgruppe bedeuten,
– X O, S
oder Se bedeutet,
– R
4, R
5, R
6,
R
7 und R
8 (gleich
oder verschieden) jeweils ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe,
eine Arylgruppe oder eine Heteroarylgruppe bedeuten oder R
5 und R
6 zusammen
die zur Bildung eines stickstoffhaltigen Ringes benötigten Atome
bedeuten.
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Ein
Verfahren zur Herstellung eines obenbeschriebenen strahlungsempfindlichen
direkten Röntgenelements
oder Röntgenmaterials
umfasst den Schritt der chemischen Sensibilisierung von zumindest
einer der Silberhalogenidemulsionen mittels einer Selenverbindung
der Formel (1) und vorzugsweise in Gegenwart eines Silberhalogenid-Lösungsmittels
bei einem pH zwischen 3 und 10, einem pAg zwischen 6 und 11 und
einer Temperatur zwischen 40°C
und 95°C.
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Eine
bevorzugte Gruppe geeigneter Verbindungen zur Verwendung bei der
chemischen Sensibilisierung von zumindest einer Emulsion, die in
das erfindungsgemäß verwendete
strahlungsempfindliche Element für
direkte Röntgenfotografie
eingebettet wird, entspricht der Formel (2):
in der R
9 ausschließlich eine
Alkylgruppe, eine Arylgruppe oder eine Heteroarylgruppe bedeutet.
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Eine
weitere bevorzugte Gruppe von Selenverbindungen der erfindungsgemäßen allgemeinen
Formel (1) entspricht Formel (3):
in der
– X O, S
oder Se bedeutet,
– R
10 eine Alkylgruppe, eine Arylgruppe, eine
Heteroarylgruppe oder eine Alkoxygruppe bedeutet.
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Spezifische
Beispiele für
nutzbare Selenverbindungen zur Verwendung im erfindungsgemäßen fotografischen
Material sind folgende Diselendisulfonate
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Weitere
spezifische Beispiele für
erfindungsgemäß nutzbare
Selenverbindungen sind die folgenden Phosphorsäurediselenide (siehe die Strukturen
P-I bis P-XI):
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Die
Verbindungen der allgemeinen Formel (1) können nach bekannten Verfahren
oder nach dem in US-A 5 910 402 beschriebenen Verfahren synthetisiert
werden.
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Es
wird empfohlen, die Silberhalogenidemulsionskörner mit einer oder mehreren
instabilen Selenverbindungen chemisch zu sensibilisieren.
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Spezifische
allgemein bekannte Beispiele für
instabile Selensensibilisatoren sind Isoselencyanate (z.B. alifatische
Isoselencyanate wie Allylisoselensyanat), Selenharnstoffe, Selenketone,
Selenamide, Selencarbonsäuren
(z.B. 2-Selenpropionsäure
und 2-Selenbuttersäure),
Selenester, Diacylselenide (z.B. Bis-(3-chlor-2,6-dimethoxybenzoyl)-selenid), Selenphosphate,
Phosphinselenide wie Triphenylphosphorselenid und kolloidales elementares
Selen.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
werden instabile Selenverbindungen, die in einer Emulsion, die die
Körner
bei einer Temperatur zwischen 45°C
und 70°C
und einem elektrischen Spannungsunterschied zwischen einer Silberelektrode
und einer gesättigten
Silber/Silberchlorid-Bezugselektrode zwischen 100 und 200 mV enthält, Silberselenid
erzeugen, besonders bevorzugt. Unter den nachstehend präzise definierten
Bedingungen ist es möglich,
die erforderliche Empfindlichkeit bei niedrigen Schleierwerten und mit
der erwünschten
sensitometrischen Stabilität
im erfindungsgemäßen bilderzeugenden
System zu erhalten.
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In
noch einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform müssen den
Emulsionskörnern
im strahlungsempfindlichen direkten Röntgenelement und im erfindungsgemäßen bilderzeugenden
System (das ein sogenanntes "primitives" oder "ungereiftes" System ist, solange
nach der Fällung
und Redispergierung der Körner
kein zumindest ein chemischer Sensibilisator zugesetzt wird) Silberselenid
erzeugende Selenverbindungen unter den vorgegebenen Bedingungen
zugesetzt werden. Solche Selenverbindungen sind vorzugsweise Verbindungen
aus der Gruppe bestehend aus substituiertem Selenharnstoff, substituiertem
Triphenylphosphinselenid und substituiertem und nicht-substituiertem
Triphenylorthophosphatselenid.
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Nachstehend
folgt eine Liste spezifischer Beispiele für diese Gruppen von Verbindungen
(Formeln I bis VII), ohne sie aber darauf zu beschränken:
– mit Triphenyltricarbonsäure substituiertes
Phosphinselenid
– mit Triphenyldicarbonsäure substituiertes
Phosphinselenid
– mit Triphenyl(mono)carbonsäure substituiertes
Phosphinselenid
– mit Triphenylsulfonsäure substituiertes
Phosphinselenid
– Triphenylorthophosphatselenid
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Die
zur Verwendung im erfindungsgemäßen direkten
Röntgenelement
geeigneten Emulsionskörner sollten
wahlweise mit einer oder mehreren Schwefel- und/oder Goldverbindungen
weiter chemisch gereift werden.
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Nutzbare
Patentliteratur bezüglich
der Verwendung von Selensensibilisatoren sowie des chemischen Reifungsprozesses
von erfindungsgemäß nutzbaren
Silberhalogenidemulsionskörnern
findet sich z.B. in EP-A 0 443 453, 0 454 069, 0 488 029, 0 638
840, 0 661 589, 0 638 840 und 0 809 136 und in US-A 5 114 838, 5 028
522, 5 112 733, 5 158 892, 5 306 613, 5 364 754, 5 389 511, 5 397
692, 5 518 873, 5 547 829, 5 573 901, 5 578 435, 5 654 134, 5 766
837, 5 807 662, 5 853 972, 5 888 717 und 5 965 343. In der Regel
werden die Selensensibilisatoren zusammen mit anderen Sensibilisatoren
wie zumindest Gold und wahlweise Schwefel und/oder sogar Tellur
verwendet.
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Besonders
nutzbare labile schwefelliefernde Verbindungen sind Verbindungen
aus der Gruppe bestehend aus Tetramethylthiodithioessigsäurediamid-,
Dimethylamindithiomercaptan-, Thiosulfat- und Thiosulfonatverbindungen.
Weitere nutzbare Verbindungen sind beschrieben in z.B. "Chimie et Physique
Photographique" von
P. Glafkides, in "Photographic
Emulsion Chemistry" von
G.F. Duffin, in "Making
and Coating Photographic Emulsion" von V.L. Zelikman et al, und in "Die Grundlagen der
Photographischen Prozesse mit Silberhalogeniden", herausgegeben von H. Frieser und veröffentlicht
von der Akademischen Verlagsgesellschaft (1968).
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Wie
in dieser Literatur beschrieben, kann die chemische Sensibilisierung
dadurch durchgeführt
werden, dass die Reifung in Gegenwart von geringen Mengen schwefelhaltiger
Verbindungen, z.B. Thiosulfat, Thiocyanat, Thioharnstoffe, Sulfite,
Mercaptoverbindungen und Rhodamine, stattfindet, wobei Kombinationen
von Golf-Schwefel-Reifungsstoffen
mit den erforderlichen Selensensibilisatoren ganz besonders bevorzugt
werden.
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Es
können
allerdings auch winzige Mengen von Tellurverbindungen wie z.B. Tellursulat,
Tellurcyanat und Tellurharnstoffe zugesetzt werden. Ebenfalls möglich sind
Reduktionsmittel wie z.B. Zinnverbindungen, wie beschrieben in GB-A
789 823, Amine, Hydrazin-Derivate, Formamidinsulfinsäuren und
Silanverbindungen, wenngleich darauf zu achten ist, die Emulsion
vor ungesteuerter Schleierbildung zu schützen.
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Die
Menge der in der (den) Tafelkornemulsion(en) der industriellen Röntgenelemente
enthaltenen Selenverbindungen liegt in der vorliegenden Erfindung
zwischen 1 × 10–5 und
5 × 10–7 Mol
(0,5 bis 10 μMol)
pro Mol Silbernitrat. Goldverbindungen (wie Goldchlorid oder Goldthiocyanat)
werden in der Regel in einer Menge zwischen 1 × 10–5 und
2,5 × 10–5 Mol
pro Mol Silbernitrat verwendet.
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Goldsalze,
die vorzugsweise in einer Menge von zumindest 0,010 Mmol pro Mol
Silber verwendet werden, sollten zumindest in Kombination mit einem
Sulfitsalz in einer Mindestmenge von 0,05 Mmol pro Mol Silber verwendet
werden.
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Wie
schon oben vorgeschlagen worden ist, ist der Einsatz von Reduktionsmitteln
bei der chemischen Reifung von Silberhalogenidemulsionskristallen
nicht ausgeschlossen und zwar weil es je nach Bedingungen empfohlen
werden kann, geringe Mengen zu verwenden, um die einschränkende Wirkung
von Schleierhemmern oder Stabilisatoren auszugleichen, z.B. substituierte
heterocyclische Mercaptoverbindungen, wie beschrieben in US-A 5
242 791. Silberlösungsmittel
können
dabei eine regulierende Rolle spielen, wie z.B. die Thiocyanationen
enthaltenden Lösungsmittel.
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Es
ist üblich,
chemische Sensibilisatoren nach der Redispergierung zuzusetzen.
Dadurch, dass das erfindungsgemäße Element
nach einer bevorzugten Ausführungsform
Emulsionen ohne spektralsensibilisierende Farbstoffe enthält, ist
der Zeitpunkt der Zugabe der chemischen Sensibilisatoren weniger
kritisch. Sonst würde
man ja die Zugabe von chemischen Sensibilisatoren als sogenannten "die epitaxiale Abscheidung
richtenden Stoffen" während und/oder
nach der spektralen Sensibilisierung bevorzugen.
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Vor
Beginn der chemischen Sensibilisierung darf die Oberfläche der
tafelförmigen
Silberhalogenidkörner
mit leicht oxidierenden Verbindungen wie z.B. Toluolthiosulfonsäure und/oder
deren daraus gebildeten Salzen behandelt werden, um zu vermeiden,
dass kleine Silberflecken in ungesteuerter Weise zu Schleierzentren wachsen.
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Die
Zugabe des chemischen Selensensibilisators kann in verschiedenen
Weisen vor Beginn der chemischen Sensibilisierung erfolgen. Selensensibilisatoren
mit gewisser Wasserlöslichkeit
können
als eine wässrige,
wahlweise mit einem wasserlöslichen organischen
Lösungsmittel
vermischte Lösung
der Dispersion von Silberhalogenidkristallen zugesetzt werden. Wasserunlösliche Selensensibilisatoren
können
nach Auflösen der
Verbindung in einem wasserlöslichen
organischen Lösungsmittel,
das in der Regel zur Zugabe von wasserunlöslichen Produkten in einer
fotografischen Silberhalogenidemulsion verwendet wird, zugesetzt
werden. Eine weitere Möglichkeit
für die
Zugabe eines unlöslichen
chemischen chalcogenen Sensibilisators ist der Einsatz einer 'Öl-in-Wasser'-Dispersion
oder, wenn verlangt, einer wie in EP-A 0 703 492 erwähnten Dispersion. In
dieser Patentanmeldung wird die Verbindung deshalb in Form einer
wässrigen
Dispersion von festen Teilchen vor der chemischen Sensibilisierung
der Silberhalogenidemulsion zugesetzt.
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Die
chemische Sensibilisierung mit Selenverbindungen mit einer in vorliegender
Erfindung beanspruchten Selenmenge, wobei die im erfindungsgemäß bevorzugten
zerstörungsfreien
Röntgenmaterial
oder Röntgenelement
verwendeten Tafelkörner
erhalten werden, erfolgt vorzugsweise in Gegenwart eines Silberhalogenid-Lösungsmittels
wie z.B. eines Thiocyanatsalzes. Dieses Lösungsmittel kann als Natrium-,
Kalium- oder vorzugsweise Ammoniumsalz zugesetzt werden, ohne allerdings
die Wahl darauf zu beschränken.
Das Thiocyanatsalz kann vor, während
oder nach Zugabe der erfindungsgemäß verwendeten Verbindung und
vor, während
oder nach Zugabe eines beliebigen anderen chemischen, wahlweise
in Kombination mit dem Selensensibilisator zu verwendenden Sensibilisators
zugesetzt werden. Die Menge Thiocyanat, die zusammen mit dem chemischen
Sensibilisator verwendet wird, ist beschränkt auf einen Wert zwischen
10–6 und
10–1 Mol
pro Mol Silberhalogenid und vorzugsweise zwischen 10–5 und
10–2 Mol
pro Mol Silberhalogenid.
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Die
im erfindungsgemäßen Element
verwendeten Selenverbindungen können
in Kombination mit anderen bekannten Selensensibilisatoren benutzt
werden. Die Selensensibilisierung selbst kann in Gegenwart einer
Schwefelverbindung und, wenn verlangt, in Gegenwart eines Edelmetalls
(z.B. Gold), wahlweise in Kombination mit einem reduzierenden Sensibilisator,
vorgenommen werden.
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Wie
schon oben angegeben, handelt es sich bei einer erwünschten
Tafelkornemulsion um eine Emulsion, in der zumindest 50% der totalen mit
Körnern
bedeckten Oberfläche
tafelförmige
Silberbromidiodidkörner sind,
die einen Iodidgehalt von 5 mol-%, bezogen auf den Silbergehalt,
ein mittleres Aspektverhältnis
zwischen 5 und 25 und ein Volumen zwischen 0,05 und 2 μm3 aufweisen. Bei für Belichtung mit energiereicher
Strahlung (von mehr als 500 kVp) ausgelegten direkten Röntgenelementen
beträgt
das Volumen der Tafelkörner
vorzugsweise mehr als 0,06 μm3.
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Das
erfindungsgemäße Element
ist fernerhin ebenfalls mit strahlungsempfindlichen Emulsionskristallen
beschichtet, wodurch ein als äquivalente
Menge Silbernitrat ausgedrückter
Silbergehalt pro beschichtete Seite zwischen 5 und 25 g/m2 erhalten wird.
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Tafelförmige Silberhalogenidkörner mit
einem {111}-Kristallhabitus werden seit 1982 als geeignete Kristallform
zur Verwendung in fotografischen Praxismaterialien gefördert und
werden definiert als Kristalle mit zwei Parallelebenen mit einem
Verhältnis
zwischen dem Durchmesser eines Kreises mit der gleichen Oberfläche wie
diese Ebenen (dem sogenannten äquivalenten
Kreisdurchmesser oder ECD) und der Stärke, die der Abstand zwischen
den zwei Hauptebenen ist (die Stärke
wird auf der Basis einer nach dem Kohlenaufdampfverfahren hergestellten,
in einem Winkel von 30° schattierten
Kopie des Korns und der Länge
des Schattens gemessen), von zumindest 2. Die in der vorliegenden
Erfindung verwendeten tafelförmigen
{111}-Silberbromid-(chlorid)iodid-Körner weisen
ein Aspektverhältnis
zwischen 5 und 20 und eine als das Verhältnis des Aspektverhältnisses
zur Stärke
oder des ECDs zur Stärke
definierte Körnigkeit
zwischen 20 und 200 auf.
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Iodidionen
können
auch durch Verwendung wässriger
Lösungen
von anorganischen Salzen von Iodid wie z.B. Kaliumiodid, Natriumiodid
oder Ammoniumiodid in die bevorzugten tafelförmigen Silberbromidiodidkristalle
eingebettet werden. Iodidionen können
allerdings ebenfalls durch Iodidionen freisetzende, organische Verbindungen
verschafft werden, wie z.B. beschrieben in EP-A 0 561 415, 0 563
701, 0 563 708,0 649 052 und 0 651 284 und in WO 96/13759. Insbesondere
zum Erhalten einer homogeneren Iodidverteilung über das Kristallvolumen im
Kristallgitter und über
die ganze Kristallverteilung bevorzugt man Iodidionen, die durch
Iodidionen freisetzende organische Mittel, wie Monoiodidessigsäure, Monoiodidpropionsäure, Monoiodidethanol
und sogar Iodidionen enthaltende Hydrogele, die Iodidionen zu erzeugen
vermögen,
verschafft werden. Die Erzeugung von Iodidionen wird durch Änderung
des pH-Wertes im Reaktionsgefäss
während
oder vorzugsweise nach Zugabe des Iodidionen freisetzenden organischen
Mittels ausgelöst.
Im Gegensatz zur Zugabe von Kaliumiodid als Iodidionenquelle bewirken
Iodidionen freisetzende organische Verbindungen eine homogenere Iodidionenverteilung über die
verschiedenen tafelförmigen
Kristalle, wodurch undefinierte Heterogenitäten und Irreproduzierbarkeiten
vermieden werden. Die Erzeugung von Iodidionen kann ebenfalls durch
Zugabe von Sulfitionen im Reaktionsgefäss ausgelöst werden. Kombinationen von
Iodidionen liefernden anorganischen und organischen Mitteln können ebenfalls
nutzbar sein. Als Iodidionenquelle können ebenfalls sehr feine Silberiodidkörner mit
einem Korndurchmesser von etwa 0,05 μm zugesetzt werden (was ebenfalls
eine gleichmäßigere Silberiodidverteilung über die
Tafelkörner
fördert,
wie beschrieben in z.B. US-A 5 955 253) und sogar die Zugabe von
KI3 ist nicht ausgeschlossen (siehe z.B.
US-A 6 033 842). Zwar erfolgt die Zugabe der Iodidionen in der Regel
während
der Fällungsstufe(n),
jedoch können
sie auch (in kleinen Mengen) während
der chemischen Sensibilisierungsstufe zugesetzt werden (sogar in
Form dieser kleinen Silberiodidkörner,
wie z.B. beschrieben in US-A 5 411 849). Die Anwesenheit von Iodidionen
stabilisiert die (111)-Kristallflächen. Obgleich höhere Werte
der Eigenempfindlichkeit halber bevorzugt werden, empfiehlt es sich,
das mittlere Iodidverhältnis auf
einen Wert zwischen 0,1 mol-% und 1,0 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge
Silber, zu beschränken und
zwar weil höhere
Verhältnisse
die Entwicklung verzögern
und zu einer unbefriedigenden Empfindlichkeit führen würden. Höhere Verhältnisse würden zudem die Empfindlichkeit
oder Fixierung beeinträchtigen
und manchmal Restfärbung
unvermeidlich machen.
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Durch
Steuerung der angewandten Fällungsverfahren
sind die Korngrößenverteilungen
der bevorzugten Silberbromidiodidkristalle über die lichtempfindliche Emulsion
homogen oder monodispers. Metallionen oder Metallionenkomplexe,
ebenfalls als Dotiermittel bezeichnet, die in der Regel in einer
beliebigen Phase der Herstellung in niedrigen Mengen den Silberbromidiodidkristallen
zugesetzt werden, haben zwar im allgemeinen einen beschränkten Einfluss
auf Kristallverteilungen in den Emulsionen, dürfen allerdings zugegeben werden,
um günstige
Effekte bezüglich
der Reziprozität
und Druckempfindlichkeit zu bewirken, wie z.B. beschrieben in US-A
5 362 619, in der während
der Fällungsstufe
feine AgI-Kristalle zugesetzt werden.
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Demzufolge
ist es von größter Bedeutung,
den pAg, die Temperatur, die Verdünnung des Inhalts des Reaktionsgefässes, die
Anwesenheit von Wachstumshemmern oder Wachstumsbeschleunigern, die
Zugabegeschwindigkeit von wässrigen
löslichen
Silbersalz- und Silberhalogenidlösungen
während
der verschiedenen Fällungsstufen
(insbesondere während
der Keimbildungsstufe, in der z.B. weniger als 10% der Gesamtmenge Silbersalz
verbraucht wird, und weiterhin während
der zumindest einen Wachstumsstufe, in der zumindest 90% des Silbersalzes
verbraucht wird), die Mischtechnik und die Misch- oder Rührgeschwindigkeit
im Reaktionsgefäss
während
der verschiedenen Fällungsstufen
sorgfältig
zu steuern, um eine homogene Verteilung der Kristallgröße mit einem
Variationskoeffizienten (der als das Verhältnis zwischen der Standardabweichung
und dem mittleren Durchmesser definiert wird) von nicht mehr als
0,10 bis 0,20 statt der normalerweise vorkommenden Variationskoeffizienten
zwischen 0,20 und 0,30 zu erhalten. Je nach den Fällungsbedingungen
können
heterogenere Verteilungen erhalten werden, die sogar vorteilhafter
sein können,
z.B. hinsichtlich des Belichtungsspielraums, aber zum Erzielen des
gleichen Effektes wie z.B. eines ansteigenden Belichtungsspielraums
müssen
Gemische aus verschiedenen homogenen Emulsionen mit sehr niedrigen
Variationskoeffizienten zwischen z.B. 0,05 und 0,15 hergestellt
werden. Diese Verfahrenweise kann zu sogar noch vorteilhafteren sensitometrischen
Eigenschaften (z.B. einem angestiegenen Kontrast) oder einer besseren
Bildqualität
(z.B. einer besseren Körnigkeit
und/oder Bildschärfe)
führen,
wie erläutert
in z.B. US-A 4 446 228 und EP-A 0 555 897.
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In
der Praxis werden dünne
tafelförmige
Körner
in einer Menge von zumindest 50%, besonders bevorzugt zumindest
70% und ganz besonders bevorzugt zumindest 90%, bezogen auf die
totale mit Körnern
beschichtete Oberfläche,
verwendet.
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Die
Zusammensetzung des Halogenids im Kristall kann sich in stetiger
oder diskontinuierlicher Weise ändern.
Emulsionen mit aus unterschiedlichen Bereichen mit unterschiedlichen
Halogenidzusammensetzungen aufgebauten Kristallen werden für eine Verschiedenheit
fotografischer Anwendungen verwendet. So kann eine Struktur, die
einen Unterschied in Halogenidzusammensetzung zwischen dem Zentrum
und dem Rest des Kristalls aufweist (d.h. eine Emulsion des Kern/Hülle-Typs),
oder eine Struktur mit mehr als zwei Kristallteilen mit unterschiedlicher
Halogenidzusammensetzung (eine sogenannte Bandemulsion) erhalten
werden. Die Änderungen
der Halogenidzusammensetzung können
durch direkte Fällung
erhalten werden oder in indirekter Weise durch Umwandlung, wobei
feine Silberhalogenidkörner
mit einer bestimmten Halogenidzusammensetzung in Gegenwart der sogenannten
Wirtskörner
gelöst
werden und so auf dem Korn eine 'Hülle' oder ein 'Band' erhalten wird.
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Wie
schon eingangs erwähnt
wird eine Edelmetallsensibilisierung eines Salzes eines Edelmetalls
(z.B. Gold, Iridium, Palladium, Platin) angewandt, wobei als Edelmetallsensibilisator
Goldsalze bevorzugt werden. Als Beispiele für übliche Goldsensibilisatoren
sind Chlorgoldsäure,
Goldsulfid, Chlorauratsalze, Aurithiocyanat und Goldselenid zu nennen.
Die menge des Edelmetallsensibilisators kann zwischen 10–8 und
10–2 Mol
pro Mol Silberhalogenid schwanken.
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Eine
Schwefelsensibilisierung kann mit Schwefelverbindungen wie Thiosulfaten,
Thioharnstoffen und Rhodaminen vorgenommen werden. Der Schwefelsensibilisator
kann ebenfalls in einer Menge zwischen etwa 10
–8 und
10
–2 Mol
pro Mol Silberhalogenid benutzt werden. Wahlweise kann eine Tellursensibilisierung
vorgenommen werden, wie beschrieben in z.B. US-A 5 273 874, 5 215
880, 5 561 033, 5 393 655, 5 547 829, 5 888 717, 5 677 120, in EP-A
0 572 663 und 1 070 986, in GB-A 2 316 184 und in
DE 19924669 .
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Bei
einer Reduktionssensibilisierung verwendet man eine reduzierende
Verbindung wie Thioharnstoffdioxid, Hydrazin-Derivate, Sulfinsäure, Polyaminverbindungen,
Zinnchlorid, Boranverbindungen und Reduktone wie Ascorbinsäure. Die
Reduktionssensibilisierung kann ebenfalls bei niedrigem pAg und/oder
hohem pH und wenn verlangt bei erhöhter Temperatur erfolgen. Diese
Art von Sensibilisierung wird als "Silberreifung" bezeichnet. Genauere Angaben finden
sich in "Research
Disclosure", Band
307.307105 und in P. Glafkides, "Chimie
et Physique Photographiques",
P. Montel – Paris,
5. Ausgabe, 1987.
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Die
Herstellung eines erfindungsgemäßen direkten
strahlungsempfindlichen Röntgenelements
umfasst im wesentlichen den Schritt der chemischen Sensibilisierung
von zumindest einer Silberhalogenidemulsion in Gegenwart der Selenverbindung
in den wie oben angegebenen bevorzugten Mengen. Die chemische Sensibilisierungsstufe
erfolgt vorzugsweise bei einem pAg zwischen 6 und 11, vorzugsweise
jedoch zwischen 7 und 10, einem pH zwischen 3 und 10, vorzugsweise
zwischen 4 und 8,5, und einer Temperatur zwischen 40 und 95°C, vorzugsweise
zwischen 45 und 85°C.
Keine dieser Bedingungen unterliegt bestimmten Beschränkungen.
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Die
Silberhalogenidemulsion kann in verschiedenen Weisen nach herkömmlichen
Verfahren angefertigt werden. Alle Verfahren beginnen mit einer
Nukleationsphase, an die eine Kornwachstumsphase anschließt. In dieser
letzten Phase der Herstellung der Emulsion werden Reagenzien in
Form von Silbersalz- und Halogenidsalzlösungen oder in Form von vorgeformten
Silberhalogenidkeimen oder feinen Körnern, die sich zügig im Fällungsmedium
lösen,
in das Reaktionsgefäss
eingefüllt.
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Die
einzelnen Reagenzien können
mittels unter oder über
dem Lösungsstand
im Reaktionsgefäss
angeordneter Zufuhrröhrchen
durch hydrostatischen Druck oder durch einen Zufuhrautomaten, durch
die der pH und/oder der pAg im Reaktionsgefäss und die Geschwindigkeit
der Zugabe der Reagenslösungen
in das Gefäss
gesteuert werden, zugesetzt werden. Die Reagenslösungen oder Reagensdispersionen
können
bei konstanter Geschwindigkeit oder konstant zunehmender, abnehmender
oder schwankender Geschwindigkeit, wenn verlangt in Kombination
mit stufenweisen Zufuhrmethoden, zugegeben werden. Genauere Einzelheiten über mögliche Verfahren
zur Herstellung einer Silberhalogenidemulsion, die im Prinzip zur
Durchführung
der vorliegenden Erfindung einsetzbar sind, sind in Research Disclosure
Nr. 38957 (Sept. 1996), Abschnitt I-C, aufgelistet.
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Außer einzelnen
Reagenzien, die für
die Bildung von Silberhalogenidkristallen notwendig sind, können noch
weitere chemische Metallsalze im Kristallgitter eingeschlossen werden.
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Solche
Verbindungen sind geeignete Ersatzprodukte für die im Silberhalogenidgitter
eingeschlossenen Silber- und Halogenidionen. Diese Ersatzprodukte,
bezeichnet als sogenannte Dotiermittel, sind unterschiedlich zu
den Metallkomplexen, die gerade vor der Beschichtung als Zutaten
durch eine EPR- oder ENDOR-Technik zugesetzt werden. Da diese Dotiermittel
es vermögen,
eine Modifikation der Kristallstruktur oder der Kristalleigenschaften
zu bewirken, eignen sie sich für
die Modifikation vieler fotografischer Eigenschaften wie der Empfindlichkeit,
des Schwarzschild-Effekts, der Gradation, der Druckempfindlichkeit,
der Schleierbildung und der Stabilität. Bei Verwendung von Koordinationskomplexen
oder sogar oligomeren Koordinationskomplexen können ebenfalls die verschiedenen,
am zentralen Metallion gebundenen Liganden im Kristallgitter eingeschlossen
werden und somit die fotografischen Eigenschaften der Silberhalogenidmaterialien
beeinflussen. Als Dotiermittel zur Einbettung in erfindungsgemäß benutzte
Emulsionen werden Dotiermittel gewählt, die als permanente oder
nicht-permanente
Elektronenfalle dienen können.
Die Dotierung selbst kann in der Regel zu einem beliebigen Zeitpunkt
während
der Kornwachstumsphase der Anfertigung der Emulsion vorgenommen
werden. Allerdings ist es wichtig, zu wissen, dass die Dotiermittel
ebenfalls in indirekter Weise durch Zugabe einer Dispersion von
sehr feinen löslichen
Silberhalogenidkörnern
oder -keimen, die das Dotiermittel enthalten, zugesetzt werden können. Genauere
zusätzliche
Angaben über
die Einführung
und Verwendung von Dotiermitteln in den Emulsionskristallen finden
sich in Research Disclosure, 38957 (September 1996), Abschnitt I-D.
Dotiermittel wie Rhodium-, Indium-, Osmium-, Iridium- und Ruthenionen
können
in der Regel in geringen Mengen zugesetzt und eingebettet werden,
wie es näher
erläutert
wird in z.B. US-A 5 306 613, 5 399 476, in EP-A 0 933 670, 0 933
671, 1 045 282 und in der am 25. Mai 1999 eingereichten EP-Anmeldung
Nr. 99201625. Ebenfalls möglich
ist die Einbettung von organischen löchereinfangenden Dotiermitteln,
z.B. unter Verwendung von Ameisensäure oder Rongaliten (Natriumformaldehydsulfoxylaten),
wie beschrieben in EP-A 0 922 994.
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Es
ist allgemein bekannt, dass in der Regel Gelatine als Schutzkolloid
für die
Silberhalogenidemulsionskristalle während der Fällung verwendet wird. Die Anfertigung
von herkömmlicher,
mit Kalk oder Säure
behandelter Gelatine ist z.B. in "The Science and Technology of Gelatin", herausgegeben von
A.G. Ward und A. Courts, Academic Press 1977, Seite 295 und folgende
Seiten, beschrieben. Die Gelatine kann ebenfalls eine enzymbehandelte
Gelatine sein, wie in Bull. Soc. Sci. Phot. Japan, Nr. 16, Seite
30 (1966), beschrieben. Ein Verfahren zur Herstellung von Tafelktornemulsionen,
bei dem im Kornwachstumsprozess Gelatine-Derivate mit chemisch modifizierten
NH2-Gruppen verwendet werden und die Gelatine
einen spezifischen Methioningehalt aufweist, sind beschrieben in
z.B. EP-A 0 697 618. Gelatine kann allerdings teilweise oder ganz
durch synthetische, halbsynthetische oder natürliche Polymere ersetzt werden.
Synthetische Ersatzstoffe für
Gelatine sind z.B. Polyvinylalkohol, Poly-N-vinylpyrrolidon, Polyvinylimidazol,
Polyvinylpyrazol, Polyacrylamid, Polyacrylsäure und deren Derivate, insbesondere
deren Copolymere. Natürliche
Ersatzstoffe für
Gelatine sind z.B. andere Proteine wie Zein, Albumin und Casein,
Cellulose, Saccharide, Stärke
und Alginate. Halbsynthetische Ersatzstoffe für Gelatine sind in der Regel
modifizierte natürliche
Produkte wie z.B. Gelatine-Derivate, die durch Umwandlung von Gelatine
mit Alkylierungs- oder Acylierungsmitteln oder durch Pfropfung von
polymerisierbaren Monomeren auf Gelatine oder vorgehärteten Gelatinen
mit infolge der Vorhärtung
blockierten funktionellen Gruppen erhalten werden, Cellulose-Derivate
wie Hydroxyalkylcellulose, Carboxymethylcellulose, Phthaloylcellulose
und Cellulosesulfate und sogar kationische Stärke, gegebenenfalls in oxidierter
Form. Weitere synthetische hochmolekulare Verbindungen, die in JP-B
52-16365, Journal of The Society of Photographic Science and Technology
of Japan, Band 29 (1), 17, 22 (1966), ibid., Band 30 (1), 10, 19
(1967), ibid., Band 30 (2), 17 (1967), und ibid., Band 33 (3), 24
(1967), beschrieben sind, können
als Dispersionsmedium verwendet werden. Auch der in EP-A 0 534 395
beschriebene Kristallhabitushemmer kann verwendet werden.
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Ein
Teil der Gelatine kann weiterhin durch ein synthetisches oder natürliches
hochmolekulares Material ersetzt werden.
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Ein
interessanter Ersatzstoff für
Gelatine ist Kieselsäure,
wie beschrieben in den Auslegeschriften EP-A 0 392 092, 0 517 961,
0 528 476, 0 649 051, 0 677 773 und 0 704 749. In EP-A 0 528 476
wird ein Verfahren zur Herstellung eines lichtempfindlichen fotografischen
Silberhalogenidmaterials beschrieben, wobei das Material Schichten
enthält,
die in als Schutzkolloid dienender kolloidaler Kieselsäure gefälltes Silberhalogenid
enthalten. In diesem Dokument erfolgt die Herstellung der Silberhalogenide
in kolloidaler Kieselsäure, wobei
Emulsionskristalle erhalten werden, die nach beendeter Fällung stabil
sind, ohne allerdings einen voraussagbaren mittleren Kristalldurchmesser
und eine voraussagbare Kristallgrößenverteilung aufzuweisen.
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Für die Fällungsprozesse,
die als kolloidales Bindemittel geeignete Kieselsole erfordern,
stehen handelsübliche
Kieselsole zur Verfügung,
wie die "Syton"-Kieselsole (Warenzeichen
von Monsanto Inorganic Chemicals Div.), die "Ludex"-Kieselsole (Warenzeichen von du Pont
de Nemours & Co.,
Inc.), die "Nalco"- und "Nalcoag"-Kieselsole (Warenzeichen
von Nalco Chemical Co), die "Snowtex"-Kieselsole von Nissan
Kagaku K.K. und die "Kieselsole,
Typen 100, 200, 300, 500 und 600" (Warenzeichen
von Bayer AG). Die Teilchengröße der Kieselsolteilchen
liegt zwischen 3 nm und 30 μm.
Die kleineren Teilchen mit einer Teilchengröße zwischen 3 nm und 0,3 μm, besonders
bevorzugt zwischen 3 nm und 7 nm, werden deshalb bevorzugt, weil
damit ein höherer
Deckungsgrad erzielbar ist und die schützende Wirkung der kolloidalen
Kieselsäure
gefördert
wird.
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Nach
beendeter Fällung
und anschließend
an alle möglichen
physikalischen Reifungsschritte wird das Emulsionsgemisch in der
Regel auf etwa 40°C
abgekühlt,
entweder vor oder nach Zugabe eines Flockulats, das eine polymere
Verbindung ist, z.B. Polystyrolsulfonsäure, die als anionisches Polymer
ein pH-bedingtes Verhalten aufweist. Unter sorgfältig gesteuerten Bedingungen
von Zugabe und Rührgeschwindigkeit
wird der pH des Dispersionsmediums mit einer Säure auf einen solchen Wert
eingestellt, dass eine qualitativ gute Ausflockung erhalten wird.
Die Ausflockung kann dekantiert und mit entmineralisiertem Wasser
gewaschen werden, um die löslichen
Salze und den die Entwicklung hemmenden Kristallhabitusmodifikator,
z.B. Adenin, bis zum Erhalt einer zulässigen Restmenge (vorzugsweise
höchstens
0,3 mg/g Gelatine) zu entfernen, oder es kann ein Ultrafiltrationswaschprozess
durchgeführt
werden, wie beschrieben in z.B. Research Disclosure, Band 102, Oktober
1972, Aufsatz 10208, Research Disclosure, Band 131, März, Aufsatz
13122, und in Mignot US-A 4 334 012. Die Ultrafiltrationstechnik
kann "on line" während der
ganzen Fällung
angewandt werden, um sowohl die zunehmende Menge Wasser, wodurch
die Verdünnung
des Inhalts des Reaktionsgefässes
verhütet wird,
als die zunehmenden Mengen an löslichen
Salzen wie dem in größter Menge
enthaltenen Kaliumnitrat zu verringern. Beispiele dafür sind beschrieben
in z.B. EP-A 0 577 886. Wird die Emulsion nach der Fällung durch
Diafiltration mittels einer halbdurchlässigen Membran gewaschen, wobei
diese Technik als Ultrafiltration bezeichnet wird, so ist es nicht
notwendig, polymere Ausflockungsmittel zu verwenden, wodurch die
Gießzusammensetzung
vor, während
oder nach dem Beschichtungsvorgang stabil bleibt. Solche Verfahren
sind beschrieben in z.B. Research Disclosure Band 102, Oktober 1972,
Aufsatz 10208, Research Disclosure Band 131, März, Aufsatz 13122, und in US-P
4 334 012. Weiterhin kann eine Redispergierung durch Zugabe einer zusätzlichen
Menge an hydrophilem Kolloid durchgeführt werden. Dadurch können die
Gesi-Werte und/oder Sisi-Werte bis auf Werte verbessert werden,
die erwünscht
sind, um stabile Gießlösungen zu
erhalten. Es ist aber deutlich, dass jedes beliebige oben erwähnte nutzbare
Schutzkolloid als Alternative für
Gelatine oder modifizierte Gelatine in Frage kommt.
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Wie
schon oben erwähnt,
darf in einer späteren
Stufe der Emulsionsherstellung, z.B. nach dem Waschen, eine zusätzliche
Menge Gelatine oder eines anderen hydrophilen Kolloids zugegeben
werden, um optimale Beschichtungsbedingungen einzustellen und/oder
die erforderliche Stärke
der aufgetragenen Emulsionsschicht zu erhalten. Vorzugsweise wird
dann ein Verhältnis
zwischen 0,3 und 1,0 von Gelatine zu als eine äquivalente Menge Silbernitrat
ausgedrücktem
Silberhalogenid erhalten. Anstelle von oder in Kombination mit Gelatine
kann auch ein anderes Bindemittel zugesetzt werden. Nutzbare Bindemittel,
Bindemittelextender, bindemittelartige Zutaten und mit Bindemitteln
verwandte Zutaten sind z.B. in Research Disclosure Nr. 36544 (1994),
Abschnitt II, beschrieben.
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Vor
der Beschichtung kann zur Steuerung der Viskosität der Gießlösung ein beliebiges Verdickungsmittel
verwendet werden, allerdings mit der Maßgabe, dass es die fotografischen
Eigenschaften der Silberiodidemulsion im beschichteten fotografischen
Material nicht beeinträchtigt.
Zu bevorzugten Verdickungsmitteln zählen wässrige Polymere wie Polystyrolsulfonsäure, Dextran,
Schwefelsäureester,
Polysaccharide, Polymere mit einer Sulfonsäuregruppe, einer Carbonsäuregruppe
oder einer Phosphorsäuregruppe,
und kolloidale Kieselsäure.
Aus der Literatur allgemein bekannte polymere Verdickungsmittel,
die eine Verdickung der Gießlösung bewirken,
können
sogar in Kombination mit kolloidaler Kieselsäure benutzt werden. Von Verdickungsmitteln
handelnde Patentschriften sind z.B. US-A 3 167 410, BE-P 558 143
und JP-A 53-18687 und JP-A 58-36768. Negative Einflüsse auf
die physikalische Stabilität,
die infolge Zugabe polymerer Verbindungen auftreten können, können durch
Nicht-Einsatz dieser
Verbindungen und Beschränken
von zusätzlichen
Zugaben von kolloidaler Kieselsäure
vermieden werden. Zum Auftrag hydrophiler kolloidaler Schichtzusammensetzungen
auf einen Träger
durch Kaskaden- oder Vorhangbeschichtungstechniken, wobei die Zusammensetzungen Gelatine
in niedrigen Mengen enthalten, um ein Gewichtsverhältnis von
Gelatine zu als eine äquivalente
Menge Silbernitrat ausgedrücktem
Silberhalogenid zwischen 0,05 und 0,4 zu erhalten, empfehlen sich
aus synthetischem Ton und anionischen makromolekularen Polyelektrolyten
zusammengesetzte Verdickungsmittel, in denen der synthetische Ton
in einer Menge von zumindest 85 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge
Verdickungsmittel, enthalten ist, wie beschrieben in EP-A 0 813
105.
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Zwecks
der Erzielung eines hohen Härtungsgrades
soll das Bindemittel der Schicht selbstverständlich eine akzeptabel hohe
Anzahl funktioneller Gruppen enthalten, die durch Reaktion mit einem
geeigneten Härter eine
Schicht mit zulänglicher
Beständigkeit
zu ergeben vermögen.
Als solche funktionellen Gruppen sind insbesondere die Aminogruppen,
sondern auch Carbonsäuregruppen,
Hydroxylgruppen und aktive Methylengruppen zu nennen. Die Härter dürfen vor
oder während
des Beschichtungsvorgangs der eine oder mehrere lichtempfindliche
Silberhalogenid-Emulsionsschichten abdeckenden Schutzschicht zugesetzt
oder in eine oder mehrere der Emulsionsschichten selbst eingebettet
werden. Das Härten
der Bindemittel des fotografischen Elements, insbesondere bei Verwendung
von Gelatine als Bindemittel, kann mit geeigneten Härtern erfolgen,
wie solchen des Epoxid-Typs, des Ethylenimin-Typs, des Vinylsulfon-Typs, wie z.B. 1,3-Vinylsulfonyl-2-propanol,
Chromsalzen, z.B. Chromacetat und Chromalaun, Aldehyden, wie z.B.
Formaldehyd, Glyoxal und Glutaraldehyd, N-Methylolverbindungen,
wie z.B. Dimethylolharnstoff und Methyloldimethylhydantoin, Dioxan-Derivaten,
z.B. 2,3-Dihydroxydioxan, aktiven Vinylverbindungen, z.B. 1,3,5-Triacryloyl-hexahydro-s-triazin,
aktiven Halogenverbindungen, wie z.B. 2,4-Dichlor-6-hydroxy-s-triazin,
und Mucohalogensäuren,
wie z.B. Mucochlorsäure
und Mucophenoxychlorsäure.
Diese Härter
können
allein oder kombiniert eingesetzt werden. Die Bindemittel können ebenfalls
mit Schnellhärtern
wie Carbamoylpyridiniumsalzen gehärtet werden. Formaldehyd und
Phloroglucin können
z.B. der (den) Schutzschicht(en) bzw. der (den) Emulsionsschicht(en)
zugesetzt werden. Erfindungsgemäß bevorzugte
Härter
sind aber Bis-(vinylsulfonyl)-methan
(BVSME) und Ethylen-bis-(vinylsulfon).
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Der
Härtungsgrad
erfindungsgemäßer direkter
Röntgenmaterialien
zur Verwendung im erfindungsgemäßen Bilderzeugungssystem
wird üblicherweise
so eingestellt, dass eine Wasserabsorption von nicht mehr als 2
g pro Gramm aufgetragener Gelatine erhalten wird, wobei der Wasserabsorptionswert
in einem Verarbeitungszyklus nach Spülung und vor Trocknung gemessen
werden kann.
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Es
ist noch eine Vielzahl anderer Ingredienzien erforderlich, um unter
den Bedingungen der Entwicklung der aus Silberbromidiodidemulsionen
beschichteten, im erfindungsgemäßen Element
verwendeten Materialien geeignete sensitometrische Eigenschaften
zu erhalten, wie z.B. eine gute Empfindlichkeit, eine gute Gradation
(ebenfalls Kontrast genannt) und eine beschränkte Schleierbildung. Im wesentlichen
enthält
das erfindungsgemäße Element
keine spektralsensibilisierenden Farbstoffe, da sie ja keine direkte
Röntgenstrahlung
einfangen.
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Verbindungen,
die Schleierbildung verhindern oder die fotografischen Eigenschaften
während
der Anfertigung, Aufbewahrung oder fotografischen Verarbeitung von
fotografischen Elementen stabilisieren, sind erforderlich und sind
in den meisten Fällen schon
während
der Emulsionsfällung
und/oder chemischen Sensibilisierung enthalten. Viele bekannte Verbindungen
können
als Schleierschutzmittel oder Stabilisator der Silberhalogenid-Emulsionsschicht
oder anderen Schichten in wasserdurchlässiger Beziehung dazu, wie
einer unterliegenden Schicht oder einer Schutzschicht, zugesetzt
werden. Geeignete Beispiele sind z.B. die in "Research Disclosure", Nr. 17643 (1978), Abschnitt VI, und
in "Research Disclosure", Nr. 38957 (1996),
Abschnitt VII, beschriebenen Verbindungen.
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Das
fotografische Element kann weiterhin verschiedene Arten von physikalische
Eigenschaften modifizierenden Gießzutaten enthalten, wie sie
in Research Disclosure Nr. 38957, veröffentlicht im September 1996,
Abschnitt IX, beschrieben sind. In diesem Research Disclosure werden
Gießzusätze, Weichmacher
und Gleitmittel, Antistatika und Mattiermittel beschrieben.
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Eine
Beschleunigung der Entwicklung kann durch Einbettung in die Emulsionsschicht(en)
oder in anliegende Schichten von verschiedenen Verbindungen, vorzugsweise
Polyoxyalkylen-Derivaten mit einem Molekulargewicht von zumindest
400, wie den z.B. in US-A 3 038 805, 4 038 075 und 4 292 400 und
EP-A 0 634 688 und 0 674 215 beschriebenen, erzielt werden.
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Das
fotografische direkte Röntgenelement
kann weiterhin verschiedene andere Zutaten enthalten, wie z.B. Verbindungen
zur Verbesserung der Maßhaltigkeit
des fotografischen Elements, Ultraviolettabsorptionsmittel und Abstandshalter.
Als Zusatzmittel zur Verbesserung der Maßhaltigkeit des fotografischen
Elements kommen z.B. Dispersionen eines wasserlöslichen oder schwerlöslichen,
synthetischen Polymers, wie z.B. Polymere von Alkyl(meth)acrylaten,
Alkoxy(meth)acrylaten, Glycidyl(meth)acrylaten, (Meth)acrylamiden,
Vinylestern, Acrylnitrilen, Olefinen und Styrolen, oder Copolymere
der obengenannten Substanzen mit Acrylsäuren, Methacrylsäuren, α,β-ungesättigten
Dicarbonsäuren,
Hydroxyalkyl(meth)acrylaten, Sulfoalkyl(meth)acrylaten und Styrolsulfonsäuren in
Frage.
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Geeignete
Ultraviolett-Absorptionsmittel sind z.B. arylsubstituierte Benztriazolverbindungen,
wie in US-A 3 533 794 beschrieben, 4-Thiazolidonverbindungen, wie
in US-A 3 314 794 und US-A 3 352 681 beschrieben, Benzophenonverbindungen,
wie in JP-A 56-2784 beschrieben, Zimtsäureesterverbindungen, wie in
US-A 3 705 805 und US-A 3 707 375 beschrieben, Butadienverbindungen,
wie in US-A 4 045
229 beschrieben, und Benzoxazolverbindungen, wie in US-A 3 700 455
beschrieben, sowie die in Research Disclosure Nr. 38957 (1996),
Abschnitt VI, beschriebenen, in dem ebenfalls optische Aufhellmittel
erwähnt
werden.
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Es
können
auch Abstandshalter mit einer in der Regel zwischen 0,2 und 10 μm liegenden
mittleren Teilchengröße eingebettet
werden. Abstandshalter können
alkalilöslich
oder alkaliunlöslich
sein.
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Alkaliunlösliche Abstandshalter
verbleiben üblicherweise
permanent im fotografischen Element, alkalilösliche Abstandshalter hingegen
werden normalerweise in einem alkalischen Verarbeitungsbad daraus
entfernt. Geeignete Abstandshalter können z.B. aus Polymethylmethacrylat,
Copolymeren von Acrylsäure
und Methylmethacrylat, und Hydroxypropylmethylcellulosehexahydrophthalat
zusammengesetzt sein. Andere geeignete Abstandshalter sind z.B.
in US-A 4 614 708 beschrieben.
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In
direkter Röntgenfotografie
hat das Material eine auf beide Seiten des Trägers aufgetragene Emulsionsschicht
(doppelseitig emulsioniertes Material). Ein Gemisch aus zwei oder
mehr Emulsionen mit Silberbromid(chlorid)iodidkristallen mit der
gleichen Kristallgröße oder
unterschiedlichen Kristallgrößen, dem
gleichen oder einem unterschiedlichen Kristallhabitus, der gleichen
oder einer unterschiedlichen Halogenidzusammensetzung und/oder einer
unterschiedlichen oder gleichen chemischen Reifungsbehandlung kann
in zumindest eine lichtempfindliche Emulsionsschicht eingebettet
werden, mit der Maßgabe,
dass zumindest eine Emulsion mit einer oder mehreren Selenverbindungen
gereifte Kristalle enthält,
was eine wesentliche Anforderung ist zum Erhalten eines Materials,
dessen tafelförmige
Körner
Selen in einer Menge zwischen 0,5 und 20 μMol (und besonders bevorzugt
zwischen 0,5 und 10 μMol)
pro Mol Silbernitrat enthalten.
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Außer der
(den) lichtempfindlichen Emulsionsschicht(en) kann das fotografische
Material an der Seite des Trägers,
auf die die lichtempfindliche(n) Emulsionsschicht(en) aufgetragen
ist (sind), verschiedene lichtunempfindliche Schichten enthalten,
z.B. eine Schutzschicht, die in zwei Schichten aufgeteilt werden
kann, wobei eine davon eine unterliegende Zwischenschicht oder eine äußerste Nachschicht
ist, die auf die "Basis"-Schutzschicht aufgetragen
oder aufgesprüht
ist, eine oder mehrere Haftschichten, eine oder mehrere Zwischenschichten
und sogar eine z.B. einen oder mehrere Härter, ein oder mehrere Antistatikmittel
und wahlweise Filterfarbstoffe für
Dunkelkammerzwecke enthaltende Nachschicht.
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Schutzschichten
enthalten vorzugsweise Gießzusätze sowie
physikalische Eigenschaften modifizierende Gießzutaten, wie sie in Research
Disclosure Nr. 38957, veröffentlicht
im September 1996, Abschnitt IX, beschrieben sind. Antistatische
Eigenschaften werden im besonderen bevorzugt zum Verhüten der
nach Entwicklung in Form von Funken auftretenden Schwärzung, der
eine abrupte Entladung von elektrostatischen Ladungen während der
Herstellung und/oder der Handhabung vor der Belichtung und/oder
Entwicklung zugrunde liegt. Ganz besonders bevorzugt wird es, die
Antistatika in die Schutzschicht oder eine darüber vergossene Nachschicht
einzubetten, wie beschrieben in z.B. EP-A 0 534 006, 0 644 454 und
0 644 456 und in US-A 4 670 374 und 4 670 376. In einer anderen
Ausführungsform
können
auch Antistatika wie Polythiophene, Vanadiumoxid oder Zinnoxid zugesetzt
werden. Besonders empfohlen ist die Zugabe von PEDT (ein Polythiophen) in
den Haftschichten, wie beschrieben in
EP
1 031 875 . Der Abriebwiderstand dieser Außenschichten
kann nach dem in US-A 4 766 059 und 4 820 615 beschriebenen Verfahren
verbessert werden. Das Aufsprühen
von Nachschichten ist z.B. in US-A 5 443 640 beschrieben worden.
Eine weitere Maßnahme
zum weiteren Unterbinden der Druckempfindlichkeit ist der Auftrag
höherer
Mengen Bindemittel wie z.B. Gelatine. Diese Maßnahme geht aber auf Kosten
einer schnellen Entwicklung und insbesondere der Trocknung. Maßnahmen
wie die in US-A 5 620 836 beschriebenen lassen sich ebenfalls in
der vorliegenden Erfindung anwenden, bieten allerdings den besonderen
Vorteil, dass die Silbermenge in den erfindungsgemäßen Elementen
wie oben beschrieben reduziert werden kann. Was das Bindemittelmaterial
in der lichtempfindlichen Emulsionsschicht betrifft, kann durch
Verwendung synthetischer Tone eine Verbesserung der Druckempfindlichkeit
herbeigeführt
werden, wie beschrieben in US-A 5 478 709.
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Zusätzlich dazu
empfiehlt sich die Anfertigung von wässrigen festen Dispersionen
in kolloidaler Kieselsäure
für alle
beliebigen fotografisch nutzbaren Verbindungen, wie z.B. in EP-A
0 569 074 vorgeschlagen wird. Diese Anfertigungsweise beinhalte
als Vorteile, dass eine dünne
Beschichtung und eine schnelle Entwicklung erzielbar werden, ohne
dass anfälligere
Schichten und damit verbunden eine Zunahme der Druckempfindlichkeit
erhalten werden.
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Der
Träger
der erfindungsgemäßen direkten
Röntgenelemente
ist vorzugsweise ein blaugefärbter
Polyesterträger
wie ein Polyethylenterephthalatträger. Die Stärke einer solchen Folie aus
organischem Harz beträgt
vorzugsweise etwa 175 μm.
Weitere geeignete Träger
aus hydrophobem Harz sind den Fachleuten allgemein bekannt, z.B.
ein Träger
aus Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polycarbonat und Polyethylennaphthalat.
Der Träger
ist weiterhin beidseitig mit einer Substratschicht überzogen,
durch die gute Haftungseigenschaften zwischen dem Träger und
den angrenzenden Schichten erhalten werden. Es können eine oder mehrere, den Fachleuten
bekannte Haftschichten aufgetragen werden, auf die haftend eine
hydrophile Kolloidschicht aufgetragen werden kann. Geeignete Haftschichten
für Polyethylenterephthalatträger sind
beschrieben in z.B. US-A 3 397 988, 3 649 336, 4 123 278 und 4 478
907. Eine bevorzugte Schichtenanordnung, in der eine Haftschichtzusammensetzung,
die als Latexcopolymer Vinylidenchlorid, Methylacrylat und Itakonsäure enthält, mit
hydrophilen Schichten überzogen
ist, wobei es sich zumindest um eine einen oder mehrere Farbstoffe
enthaltende Gelatineschicht, zumindest eine Silberhalogenid-Emulsionsschicht,
zumindest eine Schutzschicht und wahlweise eine Nachschicht handelt,
ist in EP-A 0 752 617 beschrieben. In dieser Erfindung weisen die
hydrophilen Schichten ein Quellverhältnis von nicht mehr als 200%
auf und werden die hydrophilen Schichten gleichzeitig durch Kaskadenbeschichtung
oder Vorhangbeschichtung aufgetragen. Weitere Information über geeignete Träger findet
sich in Research Disclosure Nr. 38957, Abschnitt XV, veröffentlicht
im September 1996.
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Die
vorliegende Erfindung verschafft ein System für direkte Röntgenfotografie, bestehend
aus (1) einem erfindungsgemäßen obenbeschriebenen
direkten Röntgenelement
und (2) auf den gegenüberliegenden Seiten
des direkten Röntgenelements
zwei Verstärkerfolien,
die bei Belichtung mit Röntgenstrahlung
oder γ-Strahlung
mit einer Mindestleistung von 10 kVp Elektronen emittieren, insbesondere
bei Bestrahlung mit einer Strahlungsquelle mit einer Leistung von
1,1 und 1,3 MeV, wie das der Fall ist bei einer Co-60-Quelle oder einer
Röntgenstrahlungsquelle,
die weiterhin eine Hochleistungsröhre oder sogar ein Synchrotron
enthält.
Erfindungsgemäß nutzbare
Strahlung ist energiereiche Elementarteilchenstrahlung, die durch
eine Hochleistungsröhre
oder ein Synchrotron, z.B. β-Strahlung,
Elektronenstrahlung oder Neutronenstrahlung, erzeugt wird.
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Die
vorliegende Erfindung verschafft ein Verfahren, um ein Herstellungsverfahren
mit einem durch folgende Schritte gekennzeichneten automatisierten
zerstörungsfreien
Prüfungssystem
auszustatten: Bereitstellung von zumindest einer Röntgenstrahlungs- oder γ-Strahlungsquelle
und Belichtung eines Prüfgegenstandes
mit dieser Röntgenstrahlung
oder γ-Strahlung,
wobei der Gegenstand in der Lage ist, gezielt die Röntgenstrahlung
oder γ-Strahlung
zu absorbieren.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird ein Verfahren verschafft, wobei ein Testsystem für Personendosiskontrolle
sowie ein persönlicher
elektromagnetischer Strahlungsmelder, der von einer Person getragen
werden kann, bereitgestellt werden, wobei der Melder die Person
vor Bedingungen mit Strahlungsgefahr warnt, denen von einer elektromagnetischen
Strahlungsquelle herrührende
elektromagnetische Strahlung zugrunde liegt, wobei der Melder im
wesentlichen aus einem erfindungsgemäßen Element aufgebaut ist.
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Die
vorliegende Erfindung verschafft des weiteren ein durch die nachstehenden
Schritte gekennzeichnetes Verfahren zur Herstellung eines direkten
Röntgenbildes
und insbesondere eines industriellen Röntgenbildes zur Verwendung
bei zerstörungsfreien
Prüfungen
(1) Belichtung des oben offenbarten Systems mit Röntgenstrahlung
oder γ-Strahlung
mit einer Mindestleistung von 10 kVp zur Bildung eines latenten
Bildes und (2) Entwicklung (als Teil eines Gesamtverarbeitungsprozesses)
des latenten Bildes.
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In "ökologischen" Entwicklungsverfahren verwendet man
härterfreie
Schwarzweißentwickler,
die Ascorbinsäure
(die eine biologisch besser abbaubare Entwicklungssubstanz ist als
die herkömmlichen Entwicklersubstanzen
wie Dihydroxybenzolverbindungen oder Aminophenole) und härterfreie
Fixiermittel aus Aluminium und/oder Ammoniumsalzen enthalten, wobei
die Fixiermittel als weitere Ingredienzien ein Lösungsmittel für Silberhalogenide
wie Thiosulfat, Thiocyanat oder geschwefelte organische Verbindungen
enthalten.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
wird das latente Bild nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem Ascorbinsäure als
Entwicklersubstanz enthaltenden Entwicklerbad entwickelt. Angaben über solche
Entwickler finden sich z.B. in EP-A 0 732 619 und in US-A 5 593 817, 5 604
082, 5 895 743 und 5 948 602, im am 1. März 1995 veröffentlichten Research Disclosure
Nr. 371052 (S. 185–224)
und im am 1. August 1993 veröffentlichten
Nr. 352049 (S. 542–543).
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In
einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Röntgenelement
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
völlig
vorgehärtet
und erfolgt die Entwicklung des latenten Bildes in einem Entwicklerbad
ohne weitere Härtung.
In der Praxis bedeutet dies, dass hydrophile Schichten ein Quellverhältnis von nicht
mehr als 200%, besonders bevorzugt nicht mehr als 150%, aufweisen
und das Material im Verarbeitungszyklus, der die Schritte Entwicklung,
Fixierung, Spülung
und Trocknung umfasst, vor der Trocknung und nach dem letzten Spülungsschritt
nicht mehr als 2 g Wasser pro Gramm eingebettete Gelatine enthält.
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In
einer Ausführungsform
umfasst das erfindungsgemäße Bilderzeugungsverfahren
den Schritt der Verarbeitung des im obenbeschriebenen Bilderzeugungssystem
verwendeten Filmmaterials, wobei die Verarbeitung die Entwicklung
in einer Entwicklerlösung,
die (Iso)ascorbinsäure,
1-Ascorbinsäure,
Reduktinsäure, Salze
und/oder Derivate derselben enthält,
die Fixierung in einer keine Aluminiumsalze und gegebenenfalls keine
Ammoniumsalze enthaltenden Fixierlösung, die Spülung und
die Trocknung umfasst.
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Für die Nachfüllung der
Entwicklerlösung
und der Fixierlösung
verwendet man in der Regel Nachfülllösungen in
einer Menge zwischen 300 bzw. 900 ml/m2,
besonders bevorzugt zwischen 300 und 600 ml/m2, bzw.
zwischen 400 und 1.200 ml/m2, besonders
bevorzugt zwischen 400 und 700 ml/m2. Zur
Verarbeitung verwendet man vorzugsweise einen Automaten, der mit
einem System für
die automatische Nachfüllung
der Verarbeitungslösungen
ausgestattet ist. Da die Trocken/Trocken-Verarbeitung von im erfindungsgemäßen Bilderzeugungssystem
sowie im erfindungsgemäßen Röntgenelement
benutzten Materialien im Automaten innerhalb einer relativ kurzen
Verarbeitungszeit zwischen 1,5 und 15 Minuten, besonders bevorzugt
(und realistischer) zwischen 3 und 8 Minuten erfolgt, ist es möglich, den
Silbergehalt um bis 25% niedriger einzustellen als der Silbergehalt
der Emulsionen mit dicken oder dreidimensionalen Körnern der
Elemente für
industrielle Radiografie. Eine normalerweise angewandte Ausgestaltung
im Entwicklungsautomaten umfasst der Reihe nach die folgenden Verarbeitungslösungen in
den entsprechenden Behältereinheiten
Entwickler, Fixierbad und Spülwasser.
Zum Verringern der "Schlammbildung", die durch die Verwendung
von als Konservierungsmittel im Entwickler enthaltenen Solubilisiermitteln
wie Sulfiten gefördert
wird, enthält
eine besonders geeignete Entwicklerlösung eine verringerte Menge
an Sulfit und Ascorbinsäure,
die zugleich als Hauptentwicklersubstanz und Antioxidans wirkt und
als "schlammarmer" Entwickler bezeichnet
wird.
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Zum
Erhalten einer ökologischen
Fixierung soll die Anwesenheit von Aluminiumionen verringert werden
und besonders bevorzugt soll das Fixierbad keine Aluminiumionen
enthalten. Diese Maßnahme
fördert
zudem das Verhüten
von "Schlammbildung", einem Phänomen, das
zu pi-Linien-Fehlern
führt,
wenn in den lichtempfindlichen Schichten hohe Silbermengen aufgetragen
werden. Maßnahmen
zur Verringerung der "Schlammbildung" sind weiterhin beschrieben
in US-A 5 447 817, 5 462 831 und 5 518 868. Eine besonders geeignete
Fixierlösung
enthält
weniger als 25 g Kaliumsulfit pro Liter ohne Essigsäure, wobei
das Fixiermittel einen pH-Wert von zumindest 4,5 hat, um die Fixierlösung nahezu
geruchlos zu machen. Auch die Verwendung von α-Ketocarbonsäureverbindungen kann nutzbar
sein, wie beschrieben in EP-A 0 620 483 und 0 726 491 und in der
im März
1978 veröffentlichten
Research Disclosure Nr. 16768. Als Fixiermittel eignet sich Natriumthiosulfat,
wodurch auf die Verwendung der üblicherweise
verwendeten, ökologisch
verdächtigen
Ammoniumionen verzichtet werden kann. Bei niedrigen Silberhalogenidauftragsmengen,
wie das in den erfindungsgemäßen Elementen
der Fall ist, wird eine leicht auf etwa 100 s verringerte Fixierzeit
erreichbar.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist das Nachfüllen
der im erfindungsgemäßen Verfahren
verwendeten Entwicklerlösung
notwendig, nicht nur weil das Flüssigkeitsvolumen
durch Überfließen in die
nächste Verarbeitungslösung sinkt,
sondern ebenfalls wegen der Schwankungen des pH-Wertes, denen die
Oxidation der Entwicklermoleküle
zugrunde liegt. Das Nachfüllen
kann mit regelmäßigen Zwischenzeiten,
auf Basis der Menge des zu verarbeitenden Films oder auf Basis einer
Kombination beider Parameter erfolgen. Unter diesen Bedingungen
braucht man die Nachfüllflaschen
weder zu verdünnen
noch zu vermischen, ehe sie in die Verarbeitungseinheit einzupassen.
Zudem wird die Regeneration auf ein Minimum begrenzt, insbesondere
bei der Verarbeitung von Materialien, die aus niedrigeren Mengen
an silberbromidreichen Emulsionskristallen beschichtet sind. Bevorzugt
werden minimale Regenerationsmengen oder Nachfüllmengen zwischen 300 und 600
ml/m2 für
die Entwicklerlösung
und zwischen 400 und 700 ml/m2 für die Fixierlösung. Die
Nachfüllung
eines Entwicklers, der Ascorbinsäure
oder Ascorbinsäure-Derivate
und ein 3-Pyrazolidon-Derivat
enthält,
ist beschrieben in EP-A 0 573 700, in der ein Verfahren zur Kontinuverarbeitung
eines bildmäßig belichteten
fotografischen Silberhalogenidmaterials offenbart wird, wobei die
Entwicklerlösung
mittels zumindest einer Nachfülllösung mit
einem höheren
pH als die Entwicklerlösung
nachgefüllt
wird. Weitere darauf bezogene, nutzbare, erfindungsgemäß anwendbare
Verweisungen sind EP-A
0 552 511, EP-A 0 660 175 und US-A 5 503 965, 5 895 743 und 6 083
672.
-
Die
nachstehenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung,
ohne sie aber darauf zu beschränken.
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VERGLEICHENDE
BEISPIELE
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Beispiel I
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Der
Effekt der chemischen Sensibilisierung unter Verwendung von Selenverbindungen
als Sensibilisatoren für
tafelförmige
AgBr(I)- Körner oder
-Kristalle mit einer Stärke
von 0,22 μm
wird im Nachstehenden erläutert.
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Anfertigung
der Tafelkornemulsion T
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Zu
einer Lösung
von 5,5 g oxidierter Gelatine (weniger als 30 μMol Methionin pro g) in 3 1
entmineralisiertem Wasser, die durch Zugabe von KBr auf einen pBr-Wert
von 2,4 und durch Zugabe von H2SO4 auf einen pH von 1,7 eingestellt ist, gibt
man durch 27sekündigen
Doppeleinlauf bei einer konstanten Fließgeschwindigkeit von 16 ml/Min.
eine 1,96-molare wässrige
Lösung
von AgNO3 (nachstehend als S1 bezeichnet) und
eine 1,96-molare wässrige
KBr-Lösung
(nachstehend als S2 bezeichnet). Während dieser Zugabe wird das
Reaktionsgemisch auf einer Temperatur von 51°C gehalten. Nach beendeter Zugabe
wird 1,5 Minuten lang weitergerührt,
wonach die Temperatur über
25 Minuten hinweg auf 70°C
erhöht
wird und anschließend
1 Minute lang eine NaOH-Lösung
zugesetzt wird, um den pH auf 5,6 einzustellen. Es wird 2,5 Minuten
weitergerührt,
wonach 0,5 l einer 10%igen, auf 70°C gehaltenen Gelatinelösung zugesetzt
werden. Es wird 5,5 Minuten weitergerührt, wonach S2 durch 5,5minütigen Einzeleinlauf
bei einer Fließgeschwindigkeit
von 7,5 ml/Min. zugegeben wird. Anschließend erfolgt die 1minütige Doppeleinlaufzugabe
von S1 bei einer konstanten Fließgeschwindigkeit von 7,5 ml/min
und S2 bei einer Fließgeschwindigkeit,
die so gesteuert wird, dass der pAg auf 8,9 gehalten wird. Dieser
Doppeleinlauf wird weitere 33 Min. und 23 s fortgesetzt, wobei die
Fließgeschwindigkeit
von S1 linear auf 23,1 ml/Min. gesteigert und der pAg auf 8,9 gehalten
wird. 5 Minuten nach beendetem Doppeleinlauf wird über 7 Minuten
und 20 Sekunden hinweg S1 bei einer Fließgeschwindigkeit von 7,5 ml/Min. zugesetzt.
Anschließend
werden durch Doppeleinlauf S1 1 Minute und 40 Sekunden lang bei
einer Fließgeschwindigkeit
von 7,5 ml/Min. und eine wässrige
1,93-molare KBr-Lösung
und eine wässrige
0,03-molare K2-Lösung
bei einer Fließgeschwindigkeit
zugesetzt, die so gesteuert wird, dass der pAg auf 7,4 gehalten
wird. Dieser Doppeleinlauf wird 40 Minuten und 56 Sekunden fortgesetzt,
wobei die Fließgeschwindigkeit
von S1 linear auf 36,8 ml/Min. gesteigert und der pAg auf 7,4 gehalten
wird. Die mittlere Teilchengröße der tafelförmigen Körner der
so angefertigten Emulsion, die sich aus elektronenmikroskopischen
Aufnahmen ergibt und als Durchmesser eines Kreises mit der gleichen
Oberfläche
gemessen wird, beträgt
0,78 μm,
die mittlere Stärke 0,22 μm und der
Variationskoeffizient beträgt
0,30. Der Iodidgehalt beträgt
1 mol-%, bezogen auf den Silbergehalt. Nach Waschen werden Gelatine
und Wasser zugesetzt, um einen als AgNO3-Gehalt
ausgedrückten Silberhalogenidgehalt
von 245 g/kg und einen Gelatinegehalt von 83 g/kg zu erhalten. Der
pH wird auf 6,0 eingestellt.
-
Chemische
Reifung
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Pro
Mol AgBr(I) werden der Reihe nach mit einer Zwischenzeit von 10
Minuten folgende Zutaten zugegeben
- – Natriumthiosulfat
(in einer in Tabelle 1 angegebenen Menge)
- – Selenverbindung
(in einer in Tabelle 1 angegebenen Menge, siehe nachstehende Strukturen)
-
Beide
Verbindungen I und II werden in einem Verhältnis von 1 g/l in einer Methanollösung gelöst.
- – 18
ml einer wässrigen
Lösung,
die 1,46 × 10–3 M
Chlorgoldsäure
und 1,58 × 10–2 M
Ammoniumthiocyanat enthält,
- – 13
ml einer wässrigen
Lösung,
die 7,93 × 10–3 M
Na2SO3 enthält.
-
Die
Emulsionen werden 4 h auf 52°C
erwärmt.
-
Nach
Abkühlung
wird ein Konservierungsmittel zugesetzt.
-
Auftrag der Emulsion (siehe
Tabelle 1)
-
Verbindungen,
die der Silberbromidiodidemulsion zugesetzt werden/in Gramm pro
Mol äquivalente Mengen
AgNO3
-
-
Zusammensetzung der aufgetragenen
Deckschicht (Schutzschicht) in g pro m2 (siehe
Tabelle 2)
-
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Beschichtung der Materialien
-
Die
fotografischen Materialien dieser Beispiele enthalten eine Emulsionsschicht
und eine Schutzschicht, die in identischer Weise symmetrisch auf
beide Seiten eines blaugefärbten
Polyethylenterephthalatträgers
mit einer Dichte für
Weißlicht
von 0,150 und einer Stärke
von 175 μm
aufgetragen sind. Für
die Anfertigung der Gießlösung der
Emulsionsschicht werden Lösungen
der in Tabelle 1 aufgelisteten Verbindungen unter Erwärmen und
Rühren
den gelösten
Emulsionen zugesetzt. Die Gießlösung der
Schutzschicht ist Tabelle 2 zu entnehmen.
-
Nach
Einstellung des pH-Wertes auf 6,8 werden die Viskosität und die
Oberflächenspannung
der Gießlösungen entsprechend
den Erfordernissen des Beschichtungsverfahrens optimiert.
-
Die
Emulsionsschicht und die Schutzschicht werden durch herkömmliches
Kaskadenbeschichten gleichzeitig auf eine Seite des oben erwähnten substrierten
Polyesterträgers
aufgetragen. Das als äquivalente Menge
AgNO3 ausgedrückte Silberverhältnis der
Emulsionen beträgt
11,5 g/m2.
-
Belichtungsbedingungen,
Verarbeitungsbedingungen und Ermittlung von sensitometrischen Parametern
-
Muster
der beschichteten und getrockneten Filme werden
- (1)
nach ISO 7004 mit einer 220 kV-Strahlungsquelle mit einem 8 mm starken
Kupferfilter und
- (2) mit einer Co-60-Strahlungsquelle belichtet.
-
Die
belichteten Muster werden in einem Entwicklungsautomaten, dem von
Agfa-Gevaert vertriebenen Structurix NDT-S, entwickelt, fixiert,
gespült
und getrocknet. Der Verarbeitungszyklus dauert 8 Minuten und die Entwicklertemperatur
beträgt
28°C. Als
Entwicklerlösung
verwendet man den von Agfa-Gevaert vertriebenen NDT G135 und als
Fixierlösung
den ebenfalls von Agfa-Gevaert vertriebenen G335.
-
Nach
Verarbeitung werden die folgenden sensitometrischen Parameter ermittelt
- (i) Dmin: optische
Dichte in 1000en von log-Einheiten eines unbelichteten Musters,
einschließlich
der Dichte der blaugefärbten
Polyesterschicht,
- (ii) Empfindlichkeit : die Empfindlichkeit wird gemessen als
der log E-Wert bei einer Dichte von Dmin +
2,0 (je niedriger die Ziffer, desto höher die Empfindlichkeit),
- (iii) Relative Empfindlichkeit : ein von Agfa-Gevaert vertriebener
Structurix D7-Film (Emulsionsnummer 4370041) wird unter den gleichen Bedingungen
wie für
die obengenanten Muster belichtet, entwickelt und gemessen. Die
relative Empfindlichkeit wird als der Unterschied in log E zwischen
der Empfindlichkeit des Musters und der Empfindlichkeit des als
Bezugsmuster dienenden Structurix D7-Films gemessen. Eine positive
Ziffer deutet auf ein empfindlicheres Muster als der Structurix
D7-Bezugsfilm.
-
Der
Structurix D7-Film enthält
kubische Silberbromidiodidemulsionskristalle mit einer mittleren
Korngröße von 0,54 μm.
-
Die
in nachstehender Tabelle 3 aufgelisteten Ergebnisse zeigen eindeutig,
dass durch Zugabe von Verbindung I ein merklicher Anstieg der Empfindlichkeit
für Bestrahlung
mit der 220 kV-Röntgenstrahlungsquelle
und ein noch ausgesprochener Anstieg der Empfindlichkeit für energiereiche
Bestrahlung mit einer Co-60-Quelle erhalten wird.
-
Durch
Zugabe von Verbindung I kann für
beide Strahlungsquellen ein gleicher Empfindlichkeitsunterschied
zur Bezugsempfindlichkeit erhalten werden.
-
Der
bemerkenswert hohe Anstieg der Empfindlichkeit bei der Bestrahlung
mit der Co-60-Quelle ist völlig
unerwartet.
-
-
Beispiel II
-
Die
Experimentbedingungen dieses Beispiels sind die gleichen wie in
Beispiel I, jedoch mit dem Unterschied, dass Verbindung II als Selenquelle
im chemischen Sensibilisierungsschritt verwendet wird. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 4 aufgelistet.
-
-
Wie
sich schon aus den Ergebnissen des vorigen Beispiels I ergab, wird
auch in diesem Beispiel II durch Zugabe einer Selenverbindung bei
der chemischen Reifung ein merklicher Anstieg der Empfindlichkeit erhalten,
insbesondere bei Belichtung der Materialen mit der energiereichen
Strahlung einer Co-60-Quelle.
-
Beispiel III
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In
diesem Beispiel ermittelt man den Effekt der chemischen Sensibilisierung
auf dünne
tafelförmige Körner (mit
einer Stärke
von 0,12 μm)
im Falle der Zugabe einer Selenverbindung im chemischen Sensibilisierungsschritt.
-
Anfertigung der Emulsion
T', die tafelförmige AgBr(I)-Körner enthält
-
Zu
einer Lösung
von 6,9 g einer oxidierten Gelatine in 3 l entmineralisiertem Wasser,
die eine Temperatur von 51°C
aufweist, deren pH durch Zugabe von H2SO4 auf 2,5 gebracht ist und die bei einer
Geschwindigkeit bis 600 TpM gerührt
wird, gibt man durch Doppeleinlauf eine wässrige 0,98-molare AgNO3-Lösung (nachstehend
als A1 bezeichnet) und eine wässrige
0,98-molare KBr-Lösung
(nachstehend als B1 bezeichnet): 25 ml von A1 und 25 ml von B1 werden über 30 Sekunden
hinweg zugegeben. Nach beendeter Zugabe wird die Temperatur über 30 Minuten
hinweg auf 70°C
erhöht
und wird der UAg (ausgedrückt
in mV, bezogen auf eine gesättigte
Ag/AgCl-Bezugselektrode)
kontrolliert. Der UAg soll 44,5 + 5 mV bei einer Temperatur von 70°C + 1°C betragen.
1 Minute später
wird der pH auf 5,0 + 0,3 eingestellt und sofort danach wird eine
Lösung von
50 g Inertgelatine in 500 ml entmineralisiertem Wasser von 70°C zugesetzt.
3 Minuten später
werden durch Doppeleinlauf gleichzeitig über 120 Sekunden hinweg B1
bei einer Geschwindigkeit von 7,06 ml/Min. und A1 bei einer Geschwindigkeit
von 7,5 ml/Min. zugesetzt. Über
einen weiteren Doppeleinlauf werden A1 und B1 über einen Zeitraum von 2822
s bei einer linear von 7,0 auf 21,11 ml/Min. für A1 und von 7,06 auf 21,29 ml/Min.
für B1
steigenden Geschwindigkeit zugegeben, um eine konstante UAg-Spannung
von + 40 mV im Reaktionsgefäss
aufrechtzuerhalten. Nach 5 Minuten werden A1 und B1 durch gleichzeitigen
Doppeleinlauf 60 s lang bei einer Geschwindigkeit von 10,0 bzw.
10,04 ml/Min. zugesetzt, wobei der UAg auf einem konstanten Wert
von 50 mV gehalten wird und die Fließgeschwindigkeit über einen
Gesamtzeitraum von 81 Minuten und 5 Sekunden auf 46,49 ml/Min. bzw.
46,69 ml/Min. gesteigert wird. Anschließend an den Doppeleinlauf wird
eine Menge einer Emulsion, die ultrafeine (etwa 0,040 μm starke),
100%ige, in 20 g entmineralisiertem Wasser von 40°C gelöste AgI-Kristalle
enthält,
in das Reaktionsgefäss
eingefüllt,
um nach beendeter Fällung
einen gesamten AgI-Gehalt von 0,1 mol-%, bezogen auf die Menge gefällten Silbers,
zu erhalten.
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Die
als der äquivalente
Volumendurchmesser ausgedrückte
mittlere Korngröße der so
hergestellten tafelförmigen
Silberbromidiodid-{111}-Emulsionskörner beträgt 0,53 μm und die
mittlere Stärke
0,09 μm.
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Nach
Waschen werden Gelatine und Wasser zugesetzt, um einen als AgNO3/m2-Gehalt ausgedrückten Silberhalogenidgehalt
von 245 g/kg und einen Gelatinegehalt von 83 g/kg zu erhalten. Der
pH wird auf 6,0 eingestellt.
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Im
nächsten
Teil des Experiments wird analog Beispiel 2 verfahren, jedoch mit
dem Unterschied, dass der als AgNO3-Gehalt
ausgedrückte
Ag-Gehalt der beschichteten Muster 20 g/m2 beträgt.
-
Die
Ergebnisse dieses Experiments sind in gleicher Weise wie in den
vorigen Tabellen in nachstehender Tabelle 5 aufgelistet.
-
-
Die
Ergebnisse der Tabelle 5 zeigen, dass sogar bei dünnen tafelförmigen Körnern durch
Zugabe von Verbindung I ein deutlicher Anstieg der Empfindlichkeit
für Bestrahlung
mit der 220 kV-Röntgenstrahlungsquelle
und ein höherer
Anstieg der Empfindlichkeit für
Bestrahlung mit einer energiereichen Co-60-Quelle erhalten wird.
-
Nach
Kenntnisnahme der detailliert beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden sich den Fachleuten verschiedene
Modifikationen der erfindungsgemäßen Beschreibung
eröffnen,
ohne vom erfindungsgemäßen, in
den nachstehenden Ansprüchen
definierten Schutzbereich abzuweichen.