3.Приготовление тонких фоточувствительных пленок [5,6]

Фоточувствительный слой, содержащий металлическое серебро, можно получить путем приготовления тонких пленок. Тонкие пленки как галогенидов серебра, так и серебрянные пленки легко получаются методом термического вакуумного напыления этих веществ на диэлектрические подложки. В качестве подложки чаще всего используют стеклянные пластинки. Мы в дальнейшем будем говорить о пленках, представляющих собой композицию AgCl-Ag (пленка хлористого серебра на стекле, покрытая сверху тонким слоем серебра) (рис.3).

Рис.3

Рис.4

Приготавливаются такие пленки так (рис.4) : для испарения веществ используют вакуумную камеру, в которой имеется плоский испаритель, изготовленный из молибденовой фольги и нагреваемый током ; в испаритель помещают испаряемое вещество заданной массы М, над испарителем на заданном расстоянии r закрепляют параллельно плоскости испарителя стеклянную пластинку, которую называют подложкой ; вакуумную камеру откачивают до давления примерно 5.10^-5 мм.рт.ст. ; затем включают испаритель, нагревая его с помощью тока до температуры плавления испаряемого вещества ; расплавленное вещество испаряется в вакууме и осаждается в виде пленки на стеклянную подложку. Толщину пленки, которая получится на подложке, можно оценить по простой формуле [5,6] :

(3.1)

где - плотность испаряемого вещества,- угол падения молекулярного пучка на произвольную точку подложки ; в точке, расположенной над испарителем. В случае экспериментов с пленкамиAgCl-Ag чаще всего приготавливают пленки AgCl толщины порядка 100 нм, а напыляемый сверху слой серебра практически всегда делают с толщиной примерно 10 нм. Очень важно, что столь тонкая пленка серебра не является сплошной, а состоит из частиц, которые имеют неправильную форму и являются отдельными или могут контактировать с соседними частицами, образуя с ними перемычки. Пленки с таким строением называют мозаичными. Здесь уместно заметить, что длина волны света в средней части видимого диапазона спектра составляет примерно 500 нм (0,5 мкм) и пленки, которые мы будем рассматривать, имеют толщины, меньше .

Вообще следует заметить, что строение любой пленки существенно изменяется при изменении ее толщины. В случае серебра (рис.5, негативное изображение) при больших толщинах пленка сплошная, хотя и состоит из отдельных кристаллитов.

Рис.5. [6]

Но эти кристаллиты тесно контактируют друг с другом как в плоскости пленки, так и по ее толщине. Эти кристаллиты разориентированы относительно друг друга и пленку такого строения называют поликристаллической. Поликристаллические пленки неизбежно являются в той или иной степени пористыми и имеют плотность меньшую, чем плотность массивного материала. Пленки серебра с толщинами более 0,1 мкм являются хорошим зеркалом и отражают примерно 98 % падающего на них света. При толщинах немного меньших 0,1 мкм пленка еще сплошная, но становится частично прозрачной и прозрачность пленки возрастает по мере дальнейшего уменьшения толщины. При толщинах меньше 20 нм в строении пленки появляются разрывы – она перестает быть сплошной в своей плоскости. При толщине, лежащей в интервале 10-15 нм пленка становится мозаичной – она состоит из отдельных частиц неправильной формы, между многими из них существуют узкие перемычки (рис.5). Наконец, при толщинах около 5 нм пленка представляет собой систему практически изолированных частиц сферической формы – средний диаметр частиц примерно соответствует толщине пленки. Такие пленки называют гранулярными или коллоидными. Поскольку толщина пленки очень мала по сравнению с ее площадью, то она представляет собой двумерный коллоид. Гранулярные серебрянные пленки имеют на просвет характерный, ярко выраженный желто-оранжевый цвет.