照相显影剂

含有米吐尔与对苯二酚成分的MQ显影剂

在照相机感光胶片的处理过程中，照像显影剂（或称显影剂）是一种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学品。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。

历史

一开始摄影上所使用药剂的开发经过了很多实验的研究。不久后发明出更好的药剂，其使用与铁离子有关的盐类，像是草酸铁、硫酸亚铁和乳铁。

配方

对于黑白的相片，常见的显影剂有对甲基氨基苯酚硫酸盐（metol）、1-苯基-3-吡唑烷酮（phenidone）或dimezone（4,4-dimethyl-1-phenylpyrazolidin-3-one）和对苯二酚 。这些是由水性溶液和适合的碱性药剂像是碳酸钠、碳酸氢钠、硼砂去和亚硫酸钠产生合适的pH值来让由大气中的氧气降低药剂的氧化能力。对苯二酚是可和metol叠加的，意味着它在乳胶中氧化使显影剂还原成银原子后使metol电荷还原。亚硫酸盐不只扮演防止显影剂在水溶液中氧化的角色，它也有机制能让metol借由对苯二酚再生，还有在够高的浓度下扮演银卤化物溶剂的角色。

大部分的显影剂含有微量的溴化钾修饰和限制显影剂的作用来抑制化学灰的产生。对于高对比度的显影剂有高浓度的对苯二酚和低浓度的metol还有倾向于使用强碱像是氢氧化钠使pH值达到大约11到12。

Metol很难溶解于高盐度的显影剂溶液中，所以几乎先使用metol。对于溶解化学物质的顺序是非常重要的。有些摄影师再加入metol前先加入亚硫酸钠以防止氧化，结果大量的亚硫酸在水溶液中使metol的溶解速度变慢。

由于metol具有毒性会造成皮肤敏感，现在广告纸使用的显影剂常用phenidone或dimezone S（4-羟甲基-4-甲基-1-苯基-3-吡唑烷酮）取代之。对苯二酚对于人体和环境也都具有毒性，现在有些用抗坏血酸或维生素C来取代。然而这些药品都只有很低的稳定性。抗坏血酸有补偿和增加影像清晰度的优点，但在制造的过程会产生氧化的副产品，也就是说它会阻碍高活性邻近地区的发展。这也解释了为什么抗坏血酸有低维持性，当它氧化时期会降低溶液的pH值且使之显影剂无效，而剩下的显影剂活性降低。最近很多研究员已经研究出一些应用的方法增加其抗坏血酸的稳定性。

其他显影剂有对氨基苯酚、甘氨酸 （N-（4-羟基苯基）甘氨酸）、邻苯三酚和邻苯二酚，当用在低组成成分的亚硫酸盐的显影剂时，后面两个化合物会使明胶变硬和染到附近显影的颗粒。一般来说，光学密度的染色会在高曝光（高度显影）的区域增加。这特性因为增加他的负质对比度与密度有关而被依些摄影师发信后，有着高度的寻求，这意味着明亮部分的细节不需要“隔挡”（达到够高的密度时细节和调性会有很多损害）就能被捕捉。对苯二酚也有此特性，然而其染色只会出现在有微量亚硫酸盐的水溶液中，大部分的对苯二酚显影剂富含大量的亚硫酸盐。

在过去的年代中，拿来当作显影剂的有氯对苯二酚、草酸亚铁、羟基胺、乳酸亚铁、Eikonogen、atchecin、安替比林、乙酰苯胺、阿米酚。

显影剂也包含水做为软化剂防止钙的残渣生成，例如EDTA盐类、三聚磷酸钠、NTA 盐类等。

原本的平板印刷的显影剂基本组成由亚硫酸盐和甲醛。少量的亚硫酸盐、多量的对苯二酚和增加简省强度的“感染性发展”（曝光的卤化物结晶和未曝光的卤化银结晶相撞，也会造成他们还原），提高了影像线条锐利的影响。这些高能量显影剂有短的托盘时间，但这段时间是可以被使用的。

现在平板印刷的显影剂使用肼的化合物、四氮唑化合物和其他胺类的物质来增加对比度，不需依赖典型的对苯二胺，只需平板印刷显影剂的配方。现在的配方极相似于快速存取显影剂因此他们的托盘寿命长。然而典型的平版印刷显影剂只使用对苯二胺使得托盘寿命变短而且容易改变。

显影

显影剂在乳胶中选择性地还原卤化银结晶变成银，但这些只有隐藏的影像中心会如此透过光来制造。光敏感的阶层和卤化银结晶的乳胶组成分是基于明胶中。光当中的两个光子必须被银的卤化结晶物吸收去形成一个稳定的双原子银金属结晶物。显影剂一般使用来将只会还原卤化银结晶。较快曝光或低光能阶的底片常常拥有比较大的光粒因为这些影像要捕捉较少的光。好的光粒底片，像柯达，需要更多的光去增加机会来让卤化银结晶吸收光，在他门穿越截面时至少要吸收两个光子。因此卤化银结晶大小会跟底片曝光速度成比例。金属银离子影像是显现暗的（黑的）。一旦需要达到更高等级的还原得要在稀酸当中清洗然后在硫代硫酸钠溶液中把还没氧化的卤化银结晶溶解并移除，使之显影过程暂停，这方法叫做定影。大部分广告用底片显影剂都用双重溶液或“推进”（推进底片曝光速度）显影（补偿显影剂，如Diafine）的程序让还原剂对苯二酚浸泡和使明胶膨胀，然后底片被引入碱性溶液当中，活化显影剂活性（降低还原电位）。曝光的区域会在明胶中耗尽微量的显影剂，然后在底片变成完全不透明之前停止制造银的结晶物。这些区域会持续或得最少的光来显影因为他们没有耗尽显影剂。这样有比较低的对比度，不过时间不会很急且底片来自各种顾客和不同的曝光中将发展得比较令人满意。

随着显影和不同显影剂的发明从一开始到现在，影响银在显影影像中和大量光子之间的关系。这种学问叫作感光测定，是在19世纪末由F Hurter & V C Driffield首创的。

彩色显影

在彩色和发色的黑白摄影中，他们显影过程相似，除了当还原银的同时也氧化了对苯的彩色显影剂，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冲洗几乎适合所有的彩色底片。在此流程中显色剂在乳胶中与在显影溶液中的彩色显影剂反应来产生可看见的染料。此显影剂备用再衍生物对苯二胺。

在彩色显影底片中，有三种不同的显色剂：分别对蓝色、红色和黄色敏感，但也有红色染青色的显色涂层，或黄色染红色的显色涂层，遮些分别为标准青色染料、标准红色染料，但可构成橘色染料。此外第三种橙色剂叫作DIR（Developer Inhibitor Release）显色剂，这种显色剂会在染料形成的阶段释放吸收能量的物质，影响边缘效果的锐利而提高整体影像的品质。

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

柯达底片的K-14 process在显影的过程中才加入染料。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。

彩色显影印刷，Cibachrome方法也使用色助剂来印刷，它会在显影的过程中在适当的地方被漂白出来。此化学机制完全不同于C41（使用偶氮染剂，在光照下不容易褪色）。

参考文献

• 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.