Прикладная фотохимия

В середине 70-х годов Xerox Corporation предложила новый метод цветного копирования, в котором ксерографический слой является трехслойным и состоит из трех аморфных полупроводников (халькогенидных стекол), чувствительных в различных областях видимой части спектра. Фотопроводящие свойства халькогенидных стекол нашли также применение в телевизионных трубках, разработанных фирмой Hitachi и японско

й радиовещательной компанией (Japan Broadcasting Corporation) для малогабаритных цветных телевизоров; в качестве активного элемента в таких трубках используется дифференцированный аморфный сплав селена, мышьяка и теллура.

Основные принципы ксерографии

В переводе на русский язык термин «Xerox» означает «сухой». Данный термин используется в случае, когда речь идет о многократном использовании плоской или цилиндрической поверхности с фотопроводящим слоем, например слоем аморфного селена.

Сущность метода «Ксерокс» состоит в следующем. Если на какую-либо основу нанести слой фотополупроводника толщиной 10-100 мкм с высоким удельным сопротивлением (порядка 1013-1014 Ом⋅см), а затем равномерно зарядить этот слой по всей поверхности до высокого электрического потенциала, то электрический потенциал слоя в темноте длительное время существенно не изменится. Это явление называется фотоэлектрическим эффектом. При экспонировании такого фотополупроводникового слоя на освещенных участках, соответствующих пробельным участкам оригинала, происходит полная или частичная нейтрализация электрических зарядов, в то время как на неосвещенных участках, соответствующих тёмным участкам оригинала, сохраняется первоначальное распределение зарядов, в результате чего образуется так называемое скрытое электростатическое изображение. Для получения видимого изображения поверхность экспонированного фотополупроводника покрывают специальным темным порошком – тонером (или его суспензией), заряд которого противоположен по знаку заряду фотополупроводникового слоя. Порошок притягивается к поверхности фотополупроводникового слоя в местах скрытого электростатического изображения, сохранивших высокий потенциал, и изображение таким образом проявляется. Однако проявленное изображение является непрочным, оно легко нарушается, если прикоснуться к нему, поэтому это изображение закрепляется на самом полупроводнике или переносится на другую поверхность, где также закрепляется. Перенос проявленного изображения производится контактным способом - наложением бумаги или какого-либо другого носителя на проявленную поверхность фотополупроводника. При контакте поверхность, на которую переносится изображение, равномерно заряжается большим потенциалом того же знака, что и фотополупроводник, поэтому большая часть порошка притягивается к носителю. Процесс закрепления состоит в том, что порошок, с помощью которого было проявлено электростатическое изображение, расплавляется и прочно соединяется с поверхностью, образуя постоянное и длительно сохраняющееся изображение. Фотополупроводниковую поверхность, с которой переносится электростатическое изображение на другую поверхность, можно использовать многократно, очищая ее для последующего использования.

Таким образом, основу технологии ксерографического метода с переносом изображения составляют шесть следующих операций:

- электризация фотополупроводникового слоя;

- экспонирование слоя для создания скрытого электростатического изображения;

- проявление скрытого изображения проявляющим составом;

- перенос проявленного изображения на бумагу или другие носители;

- закрепление изображения;

-очистка фотополупроводникового слоя для повторного использования.

Перенос изображения может происходить как с плоской фотополупроводниковой поверхности, так и с цилиндрической (барабана).

Фотохромные материалы

Фотохромизмом называется явление обратимого изменения строения молекул или их электронного состояния, происходящего под действием света и сопровождающегося изменением окраски вещества. При этом могут происходить обратимые изменения и других свойств, например, показателя преломления, растворимости, реакционной способности, электрической проводимости. Фотохромизм присущ большому числу органических и неорганических соединений.

Различают химический и физический фотохромизм.

Химический фотохромизм обусловлен внутри- и межмолекулярными обратимыми фотохимическими реакциями (таутомеризация, диссоциация, димеризация, цис-транс-изомеризация и др.).

Физический фотохромизм — результат перехода атомов или молекул из основного синглетного в возбуждённые синглетные или триплетные состояния. Изменение окраски в этом случае обусловлено изменением заселённости электронных уровней. Такой фотохромизм наблюдается при воздействии на вещество только мощных световых потоков.

Фотохромными называются материалы, в которых используется явление фотохромизма органических и неорганических веществ; они используются для регистрации, хранения, обработки и передачи оптической информации и для модуляции оптического излучения.

Стимулом разработки фотохромных материалов послужили высказанные в 1956 идеи их использования при создании оптической памяти вычислительных машин и средств защиты глаз от солнечного света и излучения ядерного взрыва. С развитием лазерной техники повысился интерес к фотохромным средам для регистрации и обработки оптической информации. Выявление новых свойств фотохромных материалов, изменяющихся при фотохромных превращениях, например изменение показателя преломления, расширило возможности области их применения (например, для модуляции излучения).

В зависимости от области использования фотохромные материалы изготавливаются в виде жидких растворов, полимерных плёнок, тонких аморфных и поликристаллических слоёв на гибкой или жёсткой подложке, полимолекулярных слоёв, силикатных и полимерных стёкол, монокристаллов.

Применение фотохромных материалов основано на их светочувствительности, на появлении или изменении окраски непосредственно под действием излучения, на обратимости происходящих в них фотофизических и фотохимических процессов, на различии термических, химических и физических свойств исходной и фотоиндуцированной форм фотохромных веществ.

Обладая уникальной способностью изменения светопропускания в зависимости от интенсивности активирующего излучения, фотохромные материалы оказались пригодными для создания светозащитных устройств с переменным светопропусканием. Наиболее широкое применение получили фотохромные силикатные стёкла, содержащие микрокристаллы галогенидов серебра (AgBr, AgCl и др.), благодаря почти неограниченной цикличности процесса фотоиндуцированного окрашивания - спонтанного обесцвечивания в темноте. В модуляторах оптического излучения, в т. ч. лазерного, всё большее применение находят органические полимерные стёкла и плёнки на основе светочувствитвительных соединений, проявляющих физический фотохромизм (фотоиндуцированное триплет-триплетное поглощение и синглет-синглетное просветление).

На основе органических фотохромных соединений, испытывающих обратимые фотохимические превращения (спирооксазины, дитизонаты металлов, фульгиды и др.), создаются солнцезащитные очки массового спроса.

 Скачать реферат