照相顯影劑

含有米吐尔与对苯二酚成分的MQ显影剂

在照相機感光胶片的處理過程中，照像顯影劑（或稱顯影劑）是一種将感光胶片曝光后形成不可见潜影显现出肉眼可见影像的化學品。显影剂还原曝光后胶片中潜影部分浅白颜色的卤化银，将其转化为黑色、细腻的金属银微粒；这一过程在感光胶片的药膜层内完成。显影剂只会与胶片上曝光过的卤化银反应，这构成了胶片摄影的基础原理。一般而言，显影时间越长，胶片中图像的色彩密度越高，冲洗出的负相显得越深。

歷史

一開始攝影上所使用藥劑的開發經過了很多實驗的研究。不久後發明出更好的藥劑，其使用與鐵離子有關的鹽類，像是草酸鐵、硫酸亞鐵和乳鐵。

配方

對於黑白的相片，常見的顯影劑有對甲基氨基苯酚硫酸鹽（metol）、1-苯基-3-吡唑烷酮（phenidone）或dimezone（4,4-dimethyl-1-phenylpyrazolidin-3-one）和對苯二酚 。這些是由水性溶液和適合的鹼性藥劑像是碳酸鈉、碳酸氫鈉、硼砂去和亞硫酸鈉產生合適的pH值來讓由大氣中的氧氣降低藥劑的氧化能力。對苯二酚是可和metol疊加的，意味著它在乳膠中氧化使顯影劑還原成銀原子後使metol電荷還原。亞硫酸鹽不只扮演防止顯影劑在水溶液中氧化的角色，它也有機制能讓metol藉由對苯二酚再生，還有在夠高的濃度下扮演銀鹵化物溶劑的角色。

大部分的顯影劑含有微量的溴化鉀修飾和限制顯影劑的作用來抑制化學灰的產生。對於高對比度的顯影劑有高濃度的對苯二酚和低濃度的metol還有傾向於使用強鹼像是氫氧化鈉使pH值達到大約11到12。

Metol很難溶解於高鹽度的顯影劑溶液中，所以幾乎先使用metol。對於溶解化學物質的順序是非常重要的。有些攝影師再加入metol前先加入亞硫酸鈉以防止氧化，結果大量的亞硫酸在水溶液中使metol的溶解速度變慢。

由於metol具有毒性會造成皮膚敏感，現在廣告紙使用的顯影劑常用phenidone或dimezone S（4-羥甲基-4-甲基-1-苯基-3-吡唑烷酮）取代之。對苯二酚對於人體和環境也都具有毒性，現在有些用抗壞血酸或維生素C來取代。然而這些藥品都只有很低的穩定性。抗壞血酸有補償和增加影像清晰度的優點，但在製造的過程會產生氧化的副產品，也就是說它會阻礙高活性鄰近地區的發展。這也解釋了為甚麼抗壞血酸有低維持性，當它氧化時期會降低溶液的pH值且使之顯影劑無效，而剩下的顯影劑活性降低。最近很多研究員已經研究出一些應用的方法增加其抗壞血酸的穩定性。

其他顯影劑有對氨基苯酚、甘氨酸 （N-（4-羥基苯基）甘氨酸）、鄰苯三酚和鄰苯二酚，當用在低組成成分的亞硫酸鹽的顯影劑時，後面兩個化合物會使明膠變硬和染到附近顯影的顆粒。一般來說，光學密度的染色會在高曝光（高度顯影）的區域增加。這特性因為增加他的負質對比度與密度有關而被依些攝影師發信後，有著高度的尋求，這意味著明亮部分的細節不需要「隔擋」（達到夠高的密度時細節和調性會有很多損害）就能被捕捉。對苯二酚也有此特性，然而其染色只會出現在有微量亞硫酸鹽的水溶液中，大部分的對苯二酚顯影劑富含大量的亞硫酸鹽。

在過去的年代中，拿來當作顯影劑的有氯對苯二酚、草酸亞鐵、羥基胺、乳酸亞鐵、Eikonogen、atchecin、安替比林、乙酰苯胺、阿米酚。

顯影劑也包含水做為軟化劑防止鈣的殘渣生成，例如EDTA鹽類、三聚磷酸鈉、NTA 鹽類等。

原本的平板印刷的顯影劑基本組成由亞硫酸鹽和甲醛。少量的亞硫酸鹽、多量的對苯二酚和增加簡省強度的「感染性發展」（曝光的鹵化物結晶和未曝光的鹵化銀結晶相撞，也會造成他們還原），提高了影像線條銳利的影響。這些高能量顯影劑有短的托盤時間，但這段時間是可以被使用的。

現在平板印刷的顯影劑使用肼的化合物、四氮唑化合物和其他胺類的物質來增加對比度，不需依賴典型的對苯二胺，只需平板印刷顯影劑的配方。現在的配方極相似於快速存取顯影劑因此他們的托盤壽命長。然而典型的平版印刷顯影劑只使用對苯二胺使得托盤壽命變短而且容易改變。

顯影

顯影劑在乳膠中選擇性地還原卤化银結晶變成銀，但這些只有隱藏的影像中心會如此透過光來製造。光敏感的階層和鹵化銀結晶的乳膠組成分是基於明膠中。光當中的兩個光子必須被銀的鹵化結晶物吸收去形成一個穩定的雙原子銀金屬結晶物。顯影劑一般使用來將只會還原鹵化銀結晶。較快曝光或低光能階的底片常常擁有比較大的光粒因為這些影像要捕捉較少的光。好的光粒底片，像柯達，需要更多的光去增加機會來讓鹵化銀結晶吸收光，在他門穿越截面時至少要吸收兩個光子。因此鹵化銀結晶大小會跟底片曝光速度成比例。金屬銀離子影像是顯現暗的（黑的）。一旦需要達到更高等級的還原得要在稀酸當中清洗然後在硫代硫酸鈉溶液中把還沒氧化的鹵化銀結晶溶解並移除，使之顯影過程暫停，這方法叫做定影。大部分廣告用底片顯影劑都用雙重溶液或「推進」（推進底片曝光速度）顯影（補償顯影劑，如Diafine）的程序讓還原劑對苯二酚浸泡和使明膠膨脹，然後底片被引入鹼性溶液當中，活化顯影劑活性（降低還原電位）。曝光的區域會在明膠中耗盡微量的顯影劑，然後在底片變成完全不透明之前停止製造銀的結晶物。這些區域會持續或得最少的光來顯影因為他們沒有耗盡顯影劑。這樣有比較低的對比度，不過時間不會很急且底片來自各種顧客和不同的曝光中將發展得比較令人滿意。

隨著顯影和不同顯影劑的發明從一開始到現在，影響銀在顯影影像中和大量光子之間的關係。這種學問叫作感光測定，是在19世紀末由F Hurter & V C Driffield首創的。

彩色顯影

在彩色和發色的黑白攝影中，他們顯影過程相似，除了當還原銀的同時也氧化了對苯的彩色顯影劑，从而同时生成金属银原子和颜色染料。有几种不同的冲洗方法，C-41冲洗幾乎适合所有的彩色底片。在此流程中显色剂在乳膠中與在顯影溶液中的彩色顯影劑反應來產生可看見的染料。此顯影劑備用再衍生物對苯二胺。

在彩色顯影底片中，有三種不同的显色剂：分别对蓝色、紅色和黃色敏感，但也有紅色染青色的显色涂层，或黃色染紅色的显色涂层，遮些分別為標準青色染料、標準紅色染料，但可構成橘色染料。此外第三種橙色劑叫作DIR（Developer Inhibitor Release）显色劑，這种显色劑会在染料形成的阶段释放吸收能量的物质，影響邊緣效果的锐利而提高整體影像的品質。

彩色反转片显影

对于类似柯达Ektachrome，富士Provia等系列的彩色反转摄影胶片,需要采用E-6冲印处理完成显影。E-6冲印处理主要由六个步骤组成：

• 1.首显

首显过程需要使用含有菲尼酮与对苯二酚磺酸盐的黑白显影剂。显影药液需要精确保持在华氏度100.4°F(摄氏度38°C)以避免反应温度误差所导致的显影过度或显影不足。对于大多数EI100曝光指数的彩色反转片，首显步骤需要6分钟时间；延长首显时间能够降低胶片的最大密度（Dmax）使其迫冲至更高曝光指数。首显步骤是E-6冲印处理中最重要的一步，因为其黑白显影过程还原各感光染料层中的卤化银，形成银颗粒组成的黑白负相，并决定反转胶片最终的影像密度与反差。

• 2.水洗

顾名思义，水洗的作用系清除第一步首显步骤引入的碱性显影液，保证后续步骤的药液不受污染。柯达官方建议的水洗步骤为2分钟，温度需保持在华氏度100.4°F(摄氏度38°C)左右。

• 3.反转

在这一步骤，由强氧化剂作为主要成分的反转药液被胶片感光乳剂吸收，与首显步骤中未经显影的卤化银结合。但在下一步彩显之前，反转药液不会与乳剂中未经显影的卤化银发生反应。该步骤完成后，后续的冲洗步骤允许在不大于800英尺烛光·秒（SI单位：约8000勒克斯·秒）总曝光量的安全灯下完成，以便工程师监测冲洗过程及故障排除。

• 4.彩显

彩显的作用是将胶片各彩色感光乳剂中的染料完成显影。此步骤使用如柯达CD-3等彩色显影剂。在该步骤中，胶片的三层感光层内每一层都含有不同的染料耦合剂，但这些不同的染料耦合剂都能与同一种彩色显影剂结合。彩色显影剂将未经显影的卤化银还原形成银颗粒，自身被氧化，并分别与每一层中原位的染料耦合剂结合形成彩色染料完成曝光过程。最终在首显步骤中未形成黑白负相的区域留下彩色染料，形成彩色正相。

• 5.调整

彩显过后的胶片在调整液中洗去彩色显影剂，这样有利于防止彩色显影剂污染后续步骤的漂白液，造成色染。调整液中通常含有保护染料用的甲醛，以及EDTA等金属络合剂。

• 6.漂白

漂白步骤系将彩显过程中形成的金属银负相去除。漂白液中含有三价铁离子，同调整液中EDTA结合将胶片中金属银颗粒转化为卤化银： ${\ce {{Fe+++EDTA}+{Ag^{\circ }}+Br^{-}->{Fe++EDTA}+AgBr}}$ 漂白过后的胶片将继续定影、水洗、干燥，得到最终的彩色反转片成品。

目前市面上最常用的反转片冲洗工艺是E-6冲印处理，能够冲洗80年代后发售的绝大部分彩色反转片，如Ektachrome、Provia、Velvia等。柯达公司已停产的Ektachrome相纸也能使用该方法完成冲洗。

普通的黑白胶卷也能通过类似的步骤冲洗成黑白反转片。在首显步骤过后，首先去除显影得到的银颗粒负相（这一步骤可使用重铬酸钾与硫酸进行漂白，并在后续步骤中清洗以移除胶片上的铬酸盐染色），尔后将首显步骤中未显影的潜影部分雾化，并进行二次显影，得到黑白正相。然而该方法并非对所有黑白胶片有同样的良好效果，其冲洗低速胶片（如伊尔福公司Pan-F）能得到较高的伽马值。柯达为其发售的Panatomic-X黑白胶卷提供的“直接正像冲洗套装”采用硫酸氢钠与硫酸作为漂白液，以及使用混合后不稳定的二次显影液。该二次显影液必须在混合后2小时内使用完毕。

其他方法

柯達底片的K-14 process在顯影的過程中才加入染料。其他胶片则在乳胶中已经包含了三层对不同光敏感的感光涂料。

彩色顯影印刷，Cibachrome方法也使用色助劑來印刷，它會在顯影的過程中在適當的地方被漂白出來。此化學機制完全不同於C41（使用偶氮染劑，在光照下不容易褪色）。

參考文獻

• Wall, E.J. Dictionary of Photography. London: Hassel, Watson and Viney Ltd. 1890. 
• The British Journal. Photographic Almanac. London: Henry Greenwood and Co Ltd. 1956. 

• Langford, M J. Advanced Photography. London: Focal Press. 1980.