감광학 정리 1

 ortho type regular type   
감광영역 녹색감성(정색성)
580nm 이하  청색감성(비정색성)
500nm 이하    
이용 증감지 희토류 증감지
(Gd2O2S:Tb,  La2O2S:Tb)  CaWO 4     

* ortho system이 regular system보다 우수한 점
 1. 고감도 고화질
 2. 필름의 보존시 fog진행이 느리고 cross over를 차단하는 층이 있어 투명성이
    우수하다.
 3. 취급이나 기계반송시에 흠이나 상처방지 등의 물성이 우수하다. 
    But, ortho system은 관전압 의존성이 있어서 약 80kV이상에서는 고감도
     그 이하의 저관전압이 되면 감도는 저하된다.

* 증감지
 1. 형광체의 입자가 크면 감도는 높으나 선예도가 저하된다.
 2. 증감지를 사용하면 r(감마)치는 높아진다.
 3. time scale법을 쓰면 상반칙불성립이 적용되어, intensity scale법 이용.
 4. 증감률(증감계수.IF)
   1)
 
IF =  증감지를 사용하지 않을때의 노출   
  증감지를 사용 할 때의 노출 
  
   2) 증감률은 증감지의 촬영 효과를 나타내는 지표
   3) 일정 흑화도(D=1.0)를 내기 위한 X선 조사시간의 비로 나타낸다.
 5. 여러 종류의 증감지를 사용 할 경우 대조도에는 차이가 없으나 감도에는
    차이가 있다.  
 6. 관전압이 올라갈수록 증감지의 증감계수도 올라간다.(관전압 의존성)
 7. cross over
   증감지 전면의 형광체에서 발생한 빛이 인접한 유제층과 film base를 통과한
    후 반대편 유제층에도 노광되어 상을 흐리는 현상.
 8. 증감지 사용의 장점
  ·촬영 시간 단축
  ·피폭 선량 감소
  ·contrast 감소
 

9. 증감지 사용의 단점
  ·선예도 저하
 
* fog
 고온고습에서 잘 발생
 
 1) light fog
   ·안전광(색광 밝기)의 부적절
   ·안전광에 과다 노출된 film
  2) radiation fog
   ·불필요한 방사선에 노출된 film
   ·암실의 부적절한 방사선 방어
   ·방사성 물질의 부적절한 보관으로 인한 film의 접근
  3) age fog
   유효 사용 기간이 지난 film
  4) oxidation fog
   공기에 의해 산화된 감광 film
  5) chemical fog
   부적절한 현상 처리에 의한 fog
  6) scatter fog
   산란선에 노출된 film
  7) dichromatic fog ( 이색 fog )
   부적당한 중간 수세, 노화된 정착액에 의한 현상액과 정착액의 상호 작용
    
* 감광유제층
     할로겐화 은 + gelatin ( 보호교질 )
     할로겐 원소와 은(Ag)의 화합물
 1. X선 film의 할로겐화 결정 : 평균 크기는 약 1.0 ∼ 1.5 μm, 등축정계
 2. 할로겐 원소 : F, Cl, Br, I, At
 3. 감광물질 : AgBr, AgI, AgCl
 4. X선 film중의 할로겐화 은 : AgBr ( 90∼99% ) + AgI ( 1∼10% ) 
   AgBr의 감광 파장단은 약 480nm에 있으나 AgI를 함유한 것은 장파장
   쪽으로 약간 연장되어 있다.
 5. 사진유제중 입자의 크기는 유제의 감도와 관계가 있다.
   입자의 크기 분포가 사진유제의 특성 좌우. X선용 film의 입자는 비교적 크다.     입자가 클수록 감도 우수.
 6. Gelatin(보호교질) - 감광과정에서 할로겐화은 수용체, 잠상 안정화
   팽윤(swelling): gelatin의 분말에 물을 가하면 물을 흡수하여 팽창하는 것.

* 할로겐화은 결정의 성질
  1) 격자결합
  2) 용해도: 난용성( 물에 녹지 않는다)
  3) 환원 반응 : 현상액 , 현상주약
4) 광흡수 : 광화학 제 1법칙(물질에 흡수된 빛 에너지만이 광화학 반응을 일으
           킬 수 있다.)
  5) 광전도성 : 빛을 조사했을 경우에 전도성이 나타나는 현상.
               온도가 상승함에 따라 커진다.

* 감광물질의 순서 ( 大 ⇒ 小 )
 
감광도(감도)  AgBr - AgCl - AgI   
정착속도  AgCl - AgBr - AgI   
용해도  AgCl - AgBr - AgI   
장파장 감광 순서  AgI  - AgBr - AgCl 

* 사진유제의 조제
  혼합 - 제 1숙성 - 탈염 - 제 2숙성 - 유제의 도포
  1. 혼합 : 질산은과 할로겐화 알카리의 각 수용액을 혼합
  2. 제 1 숙성(물리 숙성) : 할로겐화은 입자 성장.
  3. 탈염 : 할로겐화은 결정과 가용성 염을 분리
  4. 제 2 숙성(화학 숙성) : 화학변화가 일어나 유제의 감도가 높아진다.
  5. 유제의 도포
※ 제 2 숙성이 끝난 후 분광증감제(감색성을 장파장으로 연장), 기타 첨가제를
    넣는다.  

* 사진유제를 만드는 혼합법 : 싱글제트법, 더블제트법, 역흔법

* matte제
film과 증감지 or film 사이의 밀착 방지. 그 표면에 적당한 활성이 있게 하여 
 정전기 발생 방지.
* irradiation
 입사된 빛이 감광유제층 내에서 반사  굴절되는 현상. 영상의 선예도를 저하
 시킴.
* 경막제 : 팽윤 방지.
* 대전 방지제 : 정전기 방지.

* 현상액 - 현상주약, 보조제, 첨가제, 용제
유기환원제의 알카리성 용액을 사용해서 할로겐화은 유제의 잠상 부분의 은을
 환원 석출시킨다.
 1. 현상주약
   1) 주로 유기환원제
   2) metol, hydroquinone, phenidone
   3) OH기와 NH2기를 갖는 화합물.
   4) 벤젠 유도체인 경우 ortho와 para의 위치.
 
                       ¬
         
                                    ­      

                                    ®
                                   

                      ¯
     ¬ , ­ : ortho
     ¬ , ¯ : para
     ® , ¯ : meta

   5) metol(M)과 hydroquinone(Q)의 비교
 
 metol (M) hydroquinone(Q)   
현상작용  급속 완만   
PH 낮다 높다   
대조도  연조(low contrast) 경조(high contrast)   
온도 억제제 영향  적다  크다   
단독으로서의 활성 크다 적다   
결정의 상태 무색 침상 백색 침상   
아황산염 수용액중 용해성 적다  크다 

   ※ 초가성성
     두 종의 현상주약을 혼합하여 사용할 때 그 현상 속도가 각각 단독으로
     사용할 때의 현상 속도 합계보다 훨씬 커지는 현상. 
 2. 보조제
  1) 보호제 - 현상주약의 산화 방지. 아황산 나트륨(Na 2SO3 )
  2) 촉진제 - PH 조절.
    수산화 나트륨(NaOH), 붕사(Na2B4O7·10H2O, 미립자 현상)
    탄산칼슘(CaCO3), 수산화 칼륨(KOH)
  3) 억제제 - fog 방지
    MQ 용액 : KBr
    PQ 용액 : 유기성 억제제
 3. 첨가제 
   1) 경막제 : 팽윤 방지. 크롬 명반
   2) 완충제 : PH 유지. 붕산(H3 BO3)
 4. 용제 - 물(증류수)

* 특성곡선
   농도
   

                     θ

    
                                   노광량의 대수치

1. 횡축은 노광량의 대수치, 종축은 화상의 농도
    Why ? ① 넓은폭의 노출량을 작은 수치로 표시 가능.
          ② 일정한 비로 증가하는 노광량의 변화를 절대값과 상관없이 횡축에
              좁은 거리로 표시 가능.
  2. 족부, 직선부, 견부, 반전부 4부분으로 나뉨.
  3. r(감마) - 직선부가 횡축과 이루는 각의 tan값 (tan θ) . contrast에 관계.
  4. 특성곡선을 이용하여 증감지, 현상액, 감도, 농도 비교.
  5. 곡선의 왼쪽에 위치할수록 감도가 높다.
  6. 진단 유효 농도 범위: 0.25 ∼ 2.0
  ※ 노출 관용도
       특성곡선에서 직선부가 포함되는 노광축의 크기
      ⇒ base+fog+0.25∼2.0의 사진농도
       contrast와 노출 관용도는 역비례 관계

* Sensitometry의 용도
 ·film의 사진특성 측정
 ·현상처리제의 성능 측정
 ·자동현상기의 처리 성능의 측정(QC)
 ·증감지의 감도 측정

* 평균 계조도
 · 특성 곡선에서 진단 유효 농도 범위가 포함되는 직선의 기울기의 값.
 · 평균 계조도↑ -  contrast↑
 
 =   D2 – D1 =  1.75   
  log E2 – log E1   log E2 – log E1 
     D2  : base + fog + 2.0의 사진농도 
     D 1 : base + fog + 0.25의 사진농도 
     log E2 : 사진농도 D2 노출량
     log E1 : 사진농도 D1 노출량
  ※ 계조도 - 특성 곡선의 모든 점의 경사 
 
=   D2 – D1   
  log E2 – log E1 

* 감마치 - 특성곡선에서 직선부가 이루는 각도의 tan값
 
 =   D2 – D1 =  2.0 – 1.0   
  log E2 – log E1   log E2 – log E1 
   D2 , D1 : 직선부 상의 사진농도 
   log E2  : 사진농도 D2노출량
   log E1 : 사진농도 D1노출량
   감마치↑ - contrast↑

* 1. film의 사진농도(D) - 불투과도의 상용대구치
 
D =     Log10  입사광   
    투과광 
 
  2. film의 불투과도(O)
 
O =      1 =  입사광   
  T   투과광 

  3. 투과율  T(%)
 
T (%) =      입사광   
  투과광 

  

* 잠상
 1. 잠상: 현상핵이 있는 할로겐화 집단.
 2. 현상: 잠상의 존재 하에 할로겐화은을 은으로 환원하는 반응.
 3. 현상핵: 빛 or X선의 영향으로 할로겐화은 결정중에 광은이 감광핵에
           집중되어 현상시 흑화의 중심이된 상태로 크게 성장한 감광핵.
 4. 잠상 형성 과정
   1) 할로겐화은 결정이 빛 흡수 - Br ion으로부터 전자가 유리.
   2) 감광핵에 의해 전자포획 - 감광핵이 음전하로 대전.
   3) 은이온에 의한 중화 - 은이온이 감광핵으로 이동.
   4) 잠상 형성 - 은원자의 성장(잠상)
 ※Gurney - Mott이론: 전자의 거동에 초점을 맞추어 잠상형성 과정 설명
   Mitchell이론: 양공의 거동에 초점을 맞추어 잠상형성 과정 설명 

* 증감 - film의 감도를 증가시키는 처리. 
 1. 분광증감 - 감광영역을 확대시키기 위해. 제 2숙성후 첨가. 
 2. film을 제조할 때의 증감 - 분광증감, 화학증감
   · film을 사용할 때의 증감 - 초증감
   ·film을 현상할 때의 증감 - 증감현상에 의한 증감(보력 처리)
 ※감감 - 분광증감과는 반대로 사진유제에 어떤 종류의 색소를 첨가하여
          감도를 저하시키는 것.

* 감도 측정법
 1. 시간 노광법(time scale method)
   X선 장치의 timer에 의한 방법과 Pb slit 이동에 의한 방법 2가지가 있다.
 2. 거리법
  1) Boot strap법 - Al step wedge 사용
   a. ΔlogE(=0.3, 2배)가 기준 노광과 배수노광의  노광량비의 대수치이다.
   b. 문제점
    ·인접하는 알루미늄 계단에서 발생하는 산란선의 영향
    ·상반칙 불궤 또는 간헐노광 효과의 누적
    ·X선 출력 변동 및 거리의 오차에 따르는 노광량의 오차 누적
 3. 강도 노광법(intensity scale method)
  1) parameter
   · X선 관전압(선질)
   ·X선관 - 필름간 거리(SID)
   ·조사시간
   ·X선 관전류  
  2) 거리 역자승 법칙
    SID가 n배 증가하면 X선 강도는 (1/n)2배로 감약.
   ex) 거리가 1/2로 줄이면 (1/2)2의 역수, 강도는 4배 증가
 

3) 비감도
  두 필름의 특성 곡선에서 base density + fog density로부터 농도 1.0을 생기게
  할 수 있는 노광량을 각각 E1 , E2(진수치)로 하면 필름1을 기준으로 한
  필름2의 비감도(SR2)는
 
SR2 =  E1 5100    
  E2   
 
 4. 빛 노광법

* 노광에 관한 현상
 1. 상반법칙(Bunsen - Roscoe's 법칙)
  1) E = I·t  
    ( I는 노출 강도, t는 노출 시간 )
  2) 강도 변화법, 시간 변화법
  3) 노광 파장이 100nm이하 자외 영역,  X선·전자선의 경우 상반칙 성립.

 2. 상반법칙 불궤(Schwarzchild's 법칙)
  1) E = I·tP    
     ( P는 Schwarzchild 지수, P≠1인 상수 )
  2) 강도 변화법, 형광 증감지 사용(의학 사진)할 때 상반칙 불궤 성립

 3. 흑화법칙
   D = f(I∙t)   
   ( D는 사진 흑화도, f는 constant )

 4. 간헐효과
∙감광재료에 노광을 주는 경우, 동일 노광량이라도 노광을 몇 회로 나누어서
  주면 1회로 전 노광을 했을 때의 결과와 다른 현상. 
∙X선 노출시 간헐효과는 없다.
 
5. solarization(반전현상)
   노광량이 많아질수록 일어나는 반전현상.
 
반전현상 반전현상 아님   
Villard 효과  Clyden 효과   
Sabatier 효과 Weigert 효과   
Albert 효과 -- 

* 잠상에 관한 현상

 1.잠상퇴행
사진유제에 노광을 시킨 다음 오랫동안 있다가 현상하면 노광 후 즉시 현상한
 것에 비해서 화상의 농도가 저하되는 현상 
  1) 영향인자
    감광재료의 품종, 방치시간, 노광의 종별, 노광후 감광재료의 보존조건
  2) X선이나 r선에 의한 노출은 잠상퇴행이 빠르다.(r>X>빛)

 2. 압력효과
  ∙노출 전의 압력, 마찰 - film white mark 
  ∙노출 후의 압력, 마찰 - film black mark                           
 
3. static
  마찰, 기타의 원인으로 사진 필름면에 대전이 생기면 필름을 현상했을 때
   특이한 모양이 나타나는 현상.

 4. 위사진 효과
빛이나 복사선, 입자선 이외의 원인(금속면, 약품, 혈액, 목재)으로 사진유제에
 잠상이 만들어지는 것.    ex) Russel 효과

* film
 1. film의 구성
  1) 감광 유제층의 두께: 5 ∼ 10 μm
  2) Base 두께: 150 ∼ 200 μm
  3) film 전체 두께: 200 ∼ 300 μm
  4) Anti-halation/non-curl backing : film이 말리는 것 방지, halation방지  
 ※ halation
    강한 입사광이 지지체로부터 반사되서 감광 유제층에 재감광 되는 것.
 
 2. film의 종류
  1) 양면 유제 film
    직접 X선 노출 film, screen-type film
  2) 단면 유제 film
    mammography film, 간접 촬영용 film, CRT, Duplication film(복제용 Film, 반전현
    상 이용),  Subtraction film(감산처리용 film, 골음영 제거 – 혈관조영 사진)
  

 ※ Duplication film (복제용 film)
  ∙단면유제 film
  ∙자외선으로 노출
  ∙원본 방사선 사진에 따라 여러 size
  ∙평균 계조도가 -1정도
  ∙반전현상 이용
 
3. film의 보관 온도가 높으면, film의 감도 저하, fog 발생 증가.

4. film의 이상적인 보관 조건
   ∙습도: 40 ~ 60%
    온도: 10 ~ 15℃(50~60℉)
    최적 온도: 10℃(50℉)

* 현상  
 1. 1) 현상 온도를 약간 올리면
    ∙사진 농도 증가(film 감도 증가)
    ∙영상 대조도 증가
    ∙ chemical fog 증가
   2) 현상 온도를 급격히 올리면
    ∙전체적인 사진농도 증가
    ∙chemical fog가 심해짐(대조도 감소)   
 
 2. 현상 효과의 영향 인자
   1) 현상액의 조성
     ∙ KBr의 양,  PH (PH가 높을수록 현상 속도는 빨라짐)
     ∙ X선 film용 PH범위: 10 ∼ 11.5     
   2) 현상 온도
   3) 현상액의 교반
   4) 현상액의 농도, 노화도
    ※노화 현상액 - 현상주약의 산화물, HBr이 침전  
   5) 현상액의 보충률

 3. 인접 효과 - 보더 효과와 프린지 효과를 합쳐서.
   1) 보더 효과: 화상의 고농도쪽 끝이 새로운 현상약의 공급을 받아서
                 보통 보다 농도가 높아지는 것
   2) 프린지 효과: 화상의 저농도쪽 끝이 보통 보다 저농도로 되는 것
  ※ Eberhard 효과
   노광된 상의 크기에 차이가 있을 때 상의 크기에 따라 사진농도가 바뀌는
    현상.

* 정착 - 현상 후의 미감광을 수용성 은착염으로 변환하는 처리
 
 1. 산성 경막 정착액의 조성 - 정착제, 보조제, 용제
  1) 정착제: 할로겐화은을 용해시킴.
            티오황산 나트륨( Na2S2O3 ), 티오황산 암모늄 - (NH4 )2S2O3   
  2) 보조제 - 보호제, 산제, 완충제, 경막제
    a. 보호제: 산에 의한 정착액의 분해 방지. 유황 침전(황색 침전)
              아황산 나트륨( Na2S2O3 )   
    b. 산제: 정착액의 PH조절. CH3COOH (초산)
    c. 완충제: 정착액의 침전 방지, 유효 PH범위(4.4~5.2) 유지.
               H3BO3 (붕산) 
    d. 경막제: 크롬 명반, 칼륨 명반
              경막 작용 최대의 PH: 4.8
  3) 용제: 물 
 2. 정착액의 티오황산염의 작용 최대 농도
  1) 티오황산 암모늄: 10 ∼ 15%
  2) 티오황산 나트륨: 40 ∼ 50%
 
 3. 티오황산 암모늄이 티오황산 나트륨 보다 정착속도가 빠르다.
 
 4. 정착시간은 필름의 유제층이 투명하게 되기까지의 시간의 2배가 필요하다.
 
 5. 정착 효과의 영향 인자
    1) 정착제의 종류
    2) 티오황산염의 농도
    3) 정착 온도
    4) film의 종류 - 할로겐화은의 종류  결정의 크기, 감광 유제층의 두께
    5) 정착액의 노화도
    6) 정착액의 교반
    7) 정착액의 보충률
 
 6. 정착액의 피로도를 판정하는 방법
   1) 요오드화 칼륨법 - 요오드화은의 침전(노란색) 유무에 따라   
 
 7. 노화 정착액의 은의 회수 - 전기분해법
* 자동 현상기
 1. 과정
    현상 - 중간수세 - 정착 - 수세 - 건조
 
 2. 장점
  ∙현상 처리 시간의 단축
  ∙현상 처리의 표준화
  ∙현상 처리 작업량의 확충
  ∙대량의 사고 발생(단점)
 
 3. 현상액: 경막제 첨가 ⇒ 연화 방지
  1) 현상액의 관리방법
    a. 비중 측정법
    b. 분석학적 측정법
    c. PH 측정법
    d. 사진학적 방법(가장 일반적) 
       일상 방사선 사진에 의한 방법, sensitometry법, 농도 조절법  
 
 4. 정착액: 신속 정착액 사용
 5. film
  1) 얇은 감광 유제층
  2) 액온은 30 ~ 40℃
  3) 유연성이 좋아야 하므로 polyester base(PET) 이용
 6. Starter(현상 개시제)
  1) 산제: 약한 산. PH 조절
  2) 억제제: KBr (fog 방지)
 7. 신속 현상 처리의 원리
현상 처리 온도의 상승
현상액의 순환 및 교반
film의 roller에 의한 이동
높은 경막성을 가진 할로겐화 은의 밀도가 높고, 감광유제층의 두께가 얇은 film사용.
현상액의 정규적인 보충
강력한 현상처리액
sqeegee효과(by squeegee roller)
⇒ 전 단계에서 다음 단계로 film이 넘어갈때 액을 제거해 주는
   roller.