Съемка в ультрафиолетовых лучах и в свете фотолюминесценции.

Прядко А.М., доц., к.т.н.

Съемка в ультрафиолетовых лучах – это съемка в этих невидимых глазу человека излучениях, а фотолюминесцентная съемка – это съемка холодного свечения различных веществ и материалов, на которые воздействует ультрафиолетовое излучение.

Вначале рассмотрим природу ультрафиолета и фотолюминесценции.

В электромагнитном спектре излучений область ультрафиолета занимает промежуточное положение между видимым светом и лучами Рентгена. Ультрафиолетовое излучение было открыто немецким физиком И.В. Риттером в 1801 г., который в своих опытах использовал солнечный свет, стеклянную призму и пластинку, покрытую хлоридом серебра. Стеклянная призма разложила солнечный свет в спектр, которым Риттер и проэкспонировал фотопластинку в течение нескольких минут. После воздействия света на пластинку он обнаружил, что белый слой хлорида серебра потемнел не только в зоне видимой части спектра под воздействием синих и фиолетовых лучей, но и за зоной фиолетового края спектра. Таким образом он получил доказательство существования невидимых коротковолновых излучений, к которым оказались чувствительны галогениды серебра. Эта область длин волн, невидимых глазом, и была названа ультрафиолето­вой (УФ, UV). Сегодня считается, что ультрафиолетовый диапазон занимет приблизительн область длин волн от 1…10 нм до 380…400 нм. Для удобства анализа воздействия ультрафиолета эта область разбивается на более мелкие участки.

Международная комиссия по освещению (МКО) предложила следующее деление УФ-излучений с длинами волн от 100 нм до 400 нм: УФ-А – 315…400 нм; УФ-В – 280…315 нм; УФ-С –100…280 нм. Необходимо отметить, что такое деление ультрафиолетового спектра на перечисленные области условно, так как свойства ультрафиолетовых лучей, характерные для одной области спектра, присущи частично и соседним областям, хотя и в меньшей степени.

Диапазон 1…180 нм получил название вакуумного ультрафиолета (VUV) вследствие того, что такое излучение пропуска­ется только вакуумом. Эта коротковолновая часть ультрафиолетового излучения особенно с длинами волн короче 120 нм, практически полностью поглощается всеми известными материалами и средами, включая воздух.
Диапазон 180…280 нм называется ко­ротковолновым или дальним ультрафиолетом (далекая область ультрафиолетового спектра, FUV). В этом диапазоне излучения про­пускают кварц и фотографический желатин. Излучения в дальней области обладают свойством озонировать воздух и
убивать бактерии. Эта же область ультрафиолетового излучения используется в газосветных люминесцентных источниках света для получения яркой флуоресценции светящихся составов, которыми покрыты трубки (с внутренней стороны) люминесцентных ламп.

Диапазон длин волн 280…300 нм известен как средний ультрафиолет (MUV). Эти излучения характеризуется способностью вызывать покраснение и загар человеческой кожи, а также благотворным воздействием (в определенных дозах) на рост и развитие животных и растений.

Диапазон 300…400 нм называют длин­новолновым или ближним ультрафиолетом (ближняя область ультрафиолетового спектра, NUV) и именно эти излучения пропускает обычное стекло. Ближняя к видимому спектру область ультрафиолетового излучения (320…400 нм) содержит лучи, широко применяемые для люминесцентного анализа, а также для возбуждения светящихся веществ при люминесцентной видео-, фото- и киносъемке.

Наиболее мощным естестественным источником ультрафиолетового излучения является солнце. Однако земной поверхности достигают только ультрафиолетовые лучи с длинной волны не менее 290 нм. Более коротковолновые ультрафиолетовые лучи полностью поглощаются озоном, содержащимся в относитносительно большом количестве в стратосфере. Доля ультрафиолетового излучения в солнечном спектре зависит от высоты солнца над горизонтом. Чем ближе солнце к горизонту, тем меньше в солнечном свете ультрафиолетовых лучей. При высоте солнца 1º над горизонтом в составе сонечной радиации, достигающей поверхности земли, не содержится излучений с длиннами волн короче 420 нм, то есть ультрафилетовые лучи в свете восходящего и заходящего солнца отсутствуют.

Основными искусственными источниками мощного ультрафиолетового излучения во всех участках ультрафиолетовой области спектра являются ртутные лампы высокого и сверхвысокого давления.

Ртутные лампы высокого давления ПРК (прямая ртутно-кварцевая) используют дуговой разряд в парах ртути между двумя вольфрамовыми электродами внутри трубки, изготовленной из кварца. Газовый разряд в этих лампах происходит при давлении 400…700 мм ртутного столба. Свечение образует по оси трубки яркий светящийся столб. Ртутные лампы высокого давления образуют линейчатый спектр излучения. Наибольшая энергия приходится на на ближнюю ультрафиолетовую область спектра с максимумом 365 нм. Помимо спектральных линий ртутные лампы высокого давления излучают слабый сплошной спектр, составляющий несколько процентов от общего светового потока лампы.

Ртутные лампы сверхвысокого давления СВД изготовляются двух видов: с воздушным и водным охлаждением. Лампа СВД с воздушным охлаждением имеет форму толстостенного шара из плавленного кварца, в который впаяны два вольфрамовых электрода. В колбе лампы в парах ртути давление возрастает до 50 атм и возникает очень высокая яркость свечения. Лампа СВД с водяным охлаждением представляет собой короткую кварцевую трубку с внутренним диаметром около 1мм. Давление паров ртути в трубке достигает 100 атм. Такая лампа заключена во вторую трубку из кварца или специального стекла. Между стенками лампы и внешней трубкой подводится охлаждающая вода. Ртутные лампы сверх высокого давления дают видимый белый свет, но в спектре их излучения также содержится значительное количество ультрафиолетовых излучений.

Современные металло-галогенные лампы (НМI), как разновидность ртутных ламп, при гораздо более низком давлении внутри колбы излучают видимый свет различной заданной цветовой температуры, который также в своем спектре содержат достаточно мощные ультрафиолетовые излучения.

В качестве искусственных источников ультрафиолетового излучения могут быть использованы ртутно-аргоновые лампы ИГАР, ксеноновые лампы ДКСШ, дуговые ртутные шаровые лампы ДРШ, люминесцентные эритемные лампы ЭУВ и угольные дуговые лампы, в спектрах излучения которых содержится значительное количество ультрафиолетовых лучей. Из последних разработок новых источников УФ излучения – эксилампы, светодиоды и лазеры (аргонный, азотный), включая лазер на свободных электронах, работающий на длине волны 124 нм.

Разработкой и производством УФ ламп занимется целый ряд крупнейших электроламповых фирм: Philips, Osram, LightTech, Radium, Sylvania, ОАО «Лисма» (Саранск), ООО «ВНИСИ» (Москва) и др. В подавляющем большинстве эти лампы предназначены для различных приборов и установок фотобиологического воздействия (УФБД). Номенклатура УФ ламп для УФБД от Philips насчитывает более 80 наименований. В отличие от осветительных эти источники излучения, как правило, имеют селективный спектр, рассчитанный на достижение максимально возможного эффекта для определенного ФБ процесса.

Номенклатура специальных осветительных приборов создающих УФ потоки, предназначенных для использования в процессе съемок, весьма ограничена. Предлагая такие приборы, производитель максимально учитывает безопасность их эксплуатации, так как мощное ультрафиолетовое излучение оказывают на человека вредное воздействие, вызывая ожоги кожи и глаз, повреждая сетчатку. Среди таких приборов – осветительное оборудование для театров, клубов, дискотек, танцевальных залов.

Ниже – некоторые из них. Один из самых современных осветительных приборов – светодиодный LED Shadow (рис.1). Он содержит 192 УФ светодиода (максимум излучения приходится на длину волны 405 нм); диммер, который управляется по DMX512 и имеет 3 канала управления. Угол рассеяния светового пучка составляет 28°. Габариты прибора – 356× 248× 165мм. Вес 2, 2кг. В приборе направленного света Black Gun UV- spot (рис.2) используется лампа HQV-400 мощностью 400 Вт (рис.3). Так называемые лампы черного света излучают преимущественно в длинноволновой ультрафиолетовой области спектра (диапазон UVA) с незначительной долей видимого света и оказывают минимальное негативное влияние на человека.

Рис.1. Светодиодный осветительный прибор LED Shadow

Рис.2. Прибор направленного света Black Gun UV- spot

Рис.3. УФ-лампа HQV-400

Рис.4. Acme UV-125

Аналогичная конструкция и такая же лампа используется в приборах SV Light SL060UV, Acme UV-400, Chauvet tfx-bl400/black shadow 400. В номенклатуре прожекторов Acme – UV-160, UV-125. Другую конструкцию – приборы направленно-рассеянного УФ света с параболоидным отражателем мощностью 160 Вт и 125 Вт предлагает Acme (рис.4).

Осветительный прибор с параболоидным отражателем ПРОТОН Black light 400 представлен на рис.5.

Рис.5. ПРОТОН Black light 400

Оригинальная конструкция на 24 UV светодиодах – осветительный прибор CHAUVET LED PAR 56-24 UV BLACK (рис.6) имеет управление по DMX при двух каналах управления и весе 2, 0 кг.

Рис.6. CHAUVET LED PAR 56-24 UV BLACK

Ультрафиолетовые светильники на трубчастых UV-лампах TLD 18W/08 (длина 60 см), на одной и двух лампах TLD 36W/08 (длина 120 см) – рис. 7.

Рис.7. Прибор Svetoch UW-20

Компания Hamamatsu изготовило серию ультрафиолетовых источников света называемую Lightningcure для применении при различных видах съемки, включая макро-, и микросъемки, и в эксперименальных исследованиях. Серия Lightningcure состоит из трех типов продукции. Источники света LC-L1 и LC-L2 состоят из ультрафиолетового светодиода, позволяющий получить монохроматичный свет с длиной волны 365 нм (± 5 нм). Источник света LC8, содержит ксеноновую лампу или ртутно-ксеноновую, работающую в диапазоне длин волн от 240 до 700 нм.

Явление фотолюминесценции, как одной из разновидностей люминесценции, представляет собой свечение вещества под воздействием поглощаемой им энергии оптического излучения и в частности под воздействием рассмотреного выше ультрафиолетового излучения.

Основным законом фотолюминесценции является закон Стокса (Дж. Г. Стокс, 1852г.), согласно которому длина волны центра тяжести спектра излучения, как правило (за редкими исключениями), больше длины волны по­глощаемого излучения. Немецкий физик Э.Ломмель сформулировал этот закон так: мак­симум спектра люминесценции сдви­нут по отношению к максимуму спект­ра поглощения в сторону более длин­ных волн. Таким образом, видимое излучение может быть получено лишь с помощью вещества, поглощающего наиболее короткое видимое или ультрафиолетовое излучение. Получение ви­димого излучения за счет красного или инфракрасного излучения возможно лишь в особых случаях.

Вторым важным законом фотолюминесценции является закон квантового выхода, согласно которому каждому кванту (фотону) поглощенного излу­чения может соответствовать лишь один квант (фотон) испускае­мого излучения.

Так как энергия кванта обратно пропорциональнадлине волны, то закон квантового выхода означает, что энергетический выход фотолюминесценции, т. е. отношение энергии испускаемого излуче­ния к энергии поглощаемого, всегда меньше единицы и будет тем больше, чем меньше разница в длинах волн поглощаемого и испус­каемого излучений.

Свойствами фотолюминесценции обладает большинство природных соединений органического и неорганического происхождения. Следует отметить, что способностью светиться под действием ультрафиолетовых лучей обладают почти все вещества, за исключением металлов, фарфора, некоторых сортов стекла и немногих других. Но самый большой энергетический выход имеют люминофоры (от латинского lumen – свет и греческого phoros – несущий), которые могут быть как твёрдыми, так и жидкими веществами, обладающие способностью люминесцировать под воздействием различного рода возбуждений. По типу возбуждения люминофоры подразделяются на фотолюминофоры, рентгенолюминофоры, радиолюминофоры, катодолюминофоры, электролюминофоры. Некоторые люминофоры могут быть смешанного типа (например, ZnS·Cu является фото-, катодо- и электролюминофором). По химической природе различают органические люминофоры – органолюминофоры, и неорганические – фосфоры. Фосфоры, имеющие кристаллическую структуру, называются кристаллофосфорами.

Свечение люминофора может быть обусловле­но как свойствами его основного вещества (основания), так и примесями – акти­ваторами. Активатор образует в основании центры люминесценции.Названия активированных люминофоров склады­ваются из названий основания и акти­ваторов, например: ZnS∙ Cu, Со обозначает, что люминофор сульфид цинка ZnS активирован медью Cu и кобальтом Со. Смешанные люминофоры могут состоять из нескольких оснований и активаторов (например, ZnS, CdS∙ Cu, Со, где второе основание – сульфид кадмия CdS).

Для синтеза люминесцирующих составов применяют вещества, называемые плавнями и минерализаторами, способствующие кристаллообразованию люминофора и его успешной активации. По их числу и свойствам, их можно разделить на категории: растворимые в воде, малорастворимые и нерастворимые. А также – на легкоплавкие, и тугоплавкие вещества.

Кристаллофосфоры (например, MgWO₄ и (ZnBe)₂SiO₄∙ Mn) нашли широкое применение в покрытиях люминесцентных ламп. Но для съемок в свете фотолюминесценции большое распространение получили органолюминофоры. Органолюминофоры в качестве основания используют люминофор под названием ТАТ 33.Они могут светиться в растворах (флуоресцин, родамин) и в твердом состоянии (пластмассы, антрацен, стильбен и др.). Цвет люминесценции органолюминофора может быть подобран для любой области видимого спектра.

При варке люминесцирующего стекла в шихту добавляются актива­торы, чаще всего соли редкоземельных эле­ментов или элементов актиноидного ряда. Выход люминесценции, спектр и длительность свечения люминесцент­ных стёкол определяются свойствами ак­тиватора.

Весьма важной характеристикой люминофоров является время послесвечения – длительность свечения ве­щества после прекращения действия поглощаемого излучения. Дли­тельность послесвечения различных люминофоров ко­леблется от 10^-9 с до нескольких часов. Наиболее короткое время послесвечения имеют органолюминофоры, наиболее длительное – кристаллофосфоры. Люминофоры, излучающие в видимой области спектра, оцени­ваются также по яркости свечения при их возбуждении в опреде­ленных условиях заданным монохроматическим излучением. Иног­да применяют понятие световой отдачи люминофора, представляю­щей собой отношение светового потока, испускаемого люминофо­ром, к мощности поглощаемого излучения.

Одним из наиболее востребованых типов люминесценции при съемках является как раз фотолюминесценция, поскольку люминофоры с этими свойствами – фотолюминофоры – используются для создания люминесцентных красок.

В последние годы на базе люминофоров созданы светящиеся люминесцентные краски, используя которые получены светящийся лак для ногтей (AcmeLight Glow nail Art), светящиеся камушки, светящаяся бумага, светящаяся самоклеющаяся пленка Oracal, светящиеся ткани и др. Люминесцентные краски начали использовать при создании шоу-программ, карнавальных и сценических костюмов, декораций, а также для получения световых спецэффектов при съемке фильмов. В этот перечень можно добавть автотюнниг, сувениры, фотообои. Последние в темноте создают иллюзию глубины помещений, оживающей панорамы ночного города или магического сада.

Среди производителей люминесцентных красок – Россия, Германия, Голландия, Тайвань и др. В советский период производство люминофоров было налажено и в Украине.

Fluor Light Flower – серия разноцветных люминесцирующих жидкостей, созданных на акриловой основе, для нанесения на живые цветы. Не воздействуя на клетчатку лепестков, жидкость не портит цветок. Благодаря акриловой основе происходит быстрая воздушная сушка. Применяется для нанесения на живые цветы, живые и искусственные елки и другие растения.

Люминесцентная краска AcmeLight Tree обладает эффектом послесвечения в темноте на протяжении 10…14 часов. Это однокомпонентная защитная краска для дерева. Она образует химически стойкое лакокрасочное покрытие, предохраняющее окрашенную поверхность от агрессивных воздействий внешней среды, в том числе от морской воды, газов, кислот, солей и щелочей.

Созданы совершенно безопасные для человека люминесцентные краски всех цветов для текстиля AcmeLight Ttextile. Люминесцентные двухкомпонентные краски для стекла AcmeLight Glass Original имеют прекрасную адгезию к любым поверхностям. Они имеют отличную устойчивость к воздействию воды и ко многим другим материалам с содержанием растворителя. Эта краска специально разработана для нанесения логотипов, слоганов, изображений и любой др. информации на стеклянные и керамические поверхности такие как: бокалы, пепельницы, рюмки, стаканы, стеклянные контейнеры, декоративное стекло, керамические плитки. После нанесения этой краски изделие прогревается в термопечи при температуре 180º С в течение 90 минут с последующим остыванием в самой печи 30 мин.

Методика сьемки в невидимых ультрафиолетовых лучах заключается в выделении ультрафиолетовых лучей с помощью светофильтров из спектра излучения ртутных или других источников света и последущей регистрации отраженных от объектов съемки этих излучений. Т.е., чтобы осуществить специальную кино-, видео- или фотосъемку в невидимых ультрафиолетовых лучах, отраженных объектом съемки, необходимо иметь совсем другой тип УФ-светофильтров, выделяющих УФ-излучения и задерживающий все остальные. Эти фильтры еще называются UV-pass, то есть «пропускающие ультрафиолет». Необходимо учитывать, что почти все эти светофильтры, изготовленные из специального стекла, пропускают кроме лучей ультрафиолетовых также лучи длинноволновой зоны видимого спектра с длинной волны более 500, 600 или 700 нм. Этот свет в большинстве случаев не сказывается на результате, если для сьемки в ультрафиолетовых лучах применяются специальные фотографические материалы, не сенсибилизированные к длинноволновой зоне видимого спектра.

Фильтров UV-pass выпускается не так уж много. Самыми распространенными являются фильтры, выполненные из специального стекла Schott UG 1 (например, выпускавшийся до 2004-го года фильтр Tiffen 18A), Schott UG 2, Schott UG 5, Schott UG 11, HOYA U-360, HOYA U-340, HOYA U-330, B+W 403. Для съемки в ультрафиолетовых лучах можно также применять российские ультрафиолетовые и фиолетовые стекла-фильтры: УФС-1 с зоной пропускания 240-400 нм и максимумом на длине волны 330 нм, УФС-2 (270-380 нм, 330 нм), УФС-3 (320-390 нм, 360 нм), УФС-4 (340-390 нм, 370 нм), ФС-1 (330-460 нм, 400 нм), ФС-6 (290-460 нм, 380 нм) и др.

Из стекол УФС-3 и УФС-4 изготовляют увиолевые колбы так называемых «черных ламп» или колпаки, в которые заключаются источники ультрафиолетового излучения, а также плоские светофильтры для прожекторов и софитов.

В таблице 1 приведены приблизительние значения коротковолновой границы пропускания разных материалов.

Таблица 1.

Для выделения участка спектра от 310 до 340 нм с максимумом на длине волны 325 нм можно самостоятельно изготовить серебряный светофильтр. Для этого на пластинку из кварца химическим или другим способом нанести тонкий слой серебра. Толщина серебряного слоя должна быть такой, чтобы сквозь него, если смотреть на Солнце, был виден синий диск, но очертания крыш домов на фоне неба не были видны. Для защиты нанесенного серебряного слоя от механических повреждений его накрывают второй пластинкой из кварца с прокладкой по краям из фильтровой бумаги и обклеивают по краям.

Растворы некоторых химических веществ пропускают разные участки спектра в ультрафиолетовой области. Жидкостные светофильтры обычно имеют широкие полосы пропускания, но сильно ослабляют излучение. Незначительные загрязнения химических реактивов приводят к еще более сильному уменьшению коэффициента пропускания. Многие растворы под действием ультрафиолетовой радиации быстро портятся и их пропускание резко ухудшается. По причине нестабильности жидкие светофильтры применять избегают.

Для выделения более коротковолновой ультрафиолетовой радиации – в диапазоне от 200 до 300 нм – особый интерес представляет газовый светофильтр, в котором в качестве поглощающего вещества используются смеси хлора и брома в газообразном состоянии. Этот светофильтр имеет высокий коефициент пропускания в сравнительно широком спектральном интервале длин волн, достигающий примерно на длине волны l =270 нм своего максимального значения 47%. Газовый светофильтр отличается постоянством и может быть применен для выделения широкой полосы ультрафиолетового спектра.

В тех случаях, когда необходимо выделить определенные линии из спектров источников ультрафиолетового излучения, как, например, при микросьемке, для достижения наибольшей резкости изображения можно применить кристаллические светофильтры. Кристаллы галогенных солей (KCl, KBr) с примесями таллия и свинца обладают свойством пропускать узкие полосы ультрафиолетового излучения. Однако кристаллические светофильтры необходимо применять в совокупности с газовым светофильтром, чтобы поглотить длинноволновую часть спектра.

Кристаллические светофильтры изготовляют из расплава солей путем выращивания монокристаллов, которые могут быть получены диаметром до 150 мм и высотой до 150 мм. Из полученных монокристаллов вырезаются пластинки, которые затем шлифуются, как оптические детали. Так как кристаллы галогеннных солей гигроскопичны, то их необходимо защищать от влаги. Для этого их покрывают кварцевыми пластинками толщиной 0, 5…1мм. Кристаллические светофильтры обладают стойкостью по отношению к ультрафиолетовому излучению, постоянством свойств во времени и в отличие от других светофильтров выделяют более узкие участки в ультрафиолетовой области спектра со значительно меньшими потерями внутри полосы пропускания. Кроме того, полосу пропускания можно в известных пределах перемещать по спектру в зависимости от процентного содержания компонентов смешанного кристалла, что дает возможность создавать светофильтры для пропускания нужных длин волн и лучше приспосабливать их к конкретным требованиям эксперимента.

Съемка в невидимых ультрафиолетовых лучах осуществляется в условиях, когда эти лучи, отраженные обьектом съемки, непосредственно воздействуют на матрицу цифровой камеры или на светочувствительный слой фотографического материала. Конечно, объектив, используемый при таких съемках, должен обладать способностью пропускать УФ-излучения, а премник (матрица, пленка) – иметь достаточную чувствительность к этим лучам.

Оптическое стекло в зависимости от сорта пропускает ультрафиолетовые лучи только длинноволновой зоны, но не короче 320-350 нм. Поэтому обычные объективы пригодны для сьемки лишь в ультрафиолетовых лучах, близких к лучам видимого фиолетового света. Прозрачность различных объективов даже в этой зоне ультрафиолетового спектра неодинакова, она зависит от сортов стекла и длинны пути луча в стекле. Многолинзовые обьективы пропускают меньше ультрафиолетовых лучей чем более простые. При почти одинаковой конструкции обьективов пропускание ими ультрафиолетовых лучей может сильно разнится. Так, обьектив «Ксенар» F=150мм, 1: 4, 5 пропускает 37% ультрафиолетового излучения с длинной волны 366 нм, в то время как обьектив «Зоннар» f=50мм, 1: 1, 5 пропускает только 5%.

Для сьемок в ультрафиолетовых лучах средней зоны применяются специальные обьективы, изготовленные из прозрачного кварца, каменной соли или флюорита.

Прозрачный кварц (двуокись кремния) отличается большим пропусканием не только в видимой области спектра, но также в ультрафиолетовой и в инфракрасной. Ультрафиолетовые лучи пропускаются им с некоторым поглощением до длины волны 160 нм.

Кварцевое стекло получают путем плавления кварца в электропечи при водородно-кислородном пламени. В зависимости от метода обработки и от примесей кварцевой шихты, полученное стекло может быть совершенно бесцветным, прозрачным, полупрозрачным, непрозрачным или опаловым. В последнем случае оно называется витреозилом.

Другой материал – флюорит CaF₂ (плавиковый шпат – фторная соль кальция) – обладает еще большей проницаемостью для ультрафиолетовых лучей. Природные кристаллы флюорита иногда имеют большие размеры (до 25 см) в поперечнике. Эти кристаллы большей частью окрашены в различные оттенки фиолетового, зеленого, желтого, бурого, синего, реже – красного цвета. При нагревании окраска исчезает, возвращаясь при действии на кристаллы радиоактивных излучений, паров кальция и электрических разрядов. Для изготовления оптических деталей используют совершенно прозрачные кристаллы флюорита. Флюорит обладает очень малой дисперсией, что значительно упрощает конструкцию изготовленных из него объективов.

Кварцевые и флюоритовые фотографические объективы и объективы для микроскопов бывают двух типов: хроматически скоррегированые и хроматически нескоррегированые. В качестве примера можно привести конструкцию, состоящую из пяти линз. Вторая и третья из четырех кварцевых линз замыкают между собой линзу, изготовленную из каменной соли, с помощью которой осуществляется хроматическая коррекция объектива для ультрафиолетовой зоны 215 нм и видимой части спектра. Такой объектив может быть использован для съемки в ультрафиолетовых лучах средней зоны вплоть до 200 нм.

Обычные фотографические материалы весьма малочувствительны к ультрафиолетовому излучению, что обусловлено сильным поглощением ультрафиолетовых лучей желатиной эмульсионного слоя.

Для повышения чувствительности фотографической эмульсии к ультрафиолетовым лучам в 1901году был предложен способ изготовления фотопластинок, который заключался в том, что галогениды серебра наносились осаждением на пластинку, уже покрытую слоем желатины, образуя тонкий поверхностный слой. Так называемые фотопластинки Шумана, в которых желатина уже не препятствовала действию ультрафиолетовых лучей на галогениды серебра, показали в 200 раз более высокую чувствительность к доступным для кварцевой оптики лучам ультрафиолетовой области спектра.

Позднее появились другие способы повышения чувствительности фотографических материалов к ультрафиолетовым лучам: удалением части желатины из эмульсионного слоя с помощью кислот, введением в эмульсионный слой флуоресцирующих веществ или же смазывание поверхности эмульсионного слоя флуоресцирующими веществами.

Для покрытия эмульсионного слоя пригодны такие флуоресцирующие вещества, как, например, смесь бензола со следами парафинового или машинного масла, эфирный раствор так называемой замазки Рамсая, состоящей из вазелина и каучука, а также раствор эскулина в глицерине. Однако такой способ неудобен потому, что перед проявлением экспонированных пленок необходимо удалять нанесенный на поверхность эмульсии масляный слой.

Наиболее приемлемым, особенно для кинопленок, является способ сенсибилизации к ультрафиолетовому излучению, который заключается в погружении светочувствительной кинопленки в 1%- ный спиртовой раствор салициловой кислоты или салициловокислого натрия. После купания в течении 1…2 мин кинопленка высушивается.

Проявление после экспонирования сенсибилизированных таким способом фотографических материалов производится обычным способом, без предварительной промывки.

Фотографические материалы, сенсибилизированные к ультрафиолетовым лучам при помощи салициловой кислоты или салициловокислого натрия, выдерживают длительное хранение без изменения их фотографических свойств, так как салициловая кислота и ее соли не влияют на свойства фотографической эмульсии. Салициловая кислота и ее соли не оказывают влияние и на свойства проявляющих растворов.

Для сенсибилизации к ультрафиолетовым лучам лучше всего использовать кинопленки, не сенсибилизированные к длинноволновой части видимого спектра, такие, как позитивная пленка или пленка для звукозаписи.

В настоящее время также имеются специальные разработки фото- и кинопленок, предназначенные для съемки в ультрафиолетовых лучах.

Методика съемки в свете фотолюминесценции состоит в том, что в процессе съемки объект освещается невидимыми ультрафиолетовыми лучами или коротковолновым видимым (фиолетовым и даже синим) светом, которые вызывают его свечение в более длинноволновой части спектра –голубым, зеленым, желтым, оранжевым, красным цветом. Т.е. объект сьемки должен при таких съемках обладать либо способностью собственной флуоресценции, либо содержать специально введеные в него или нанесенные на его поверхность флуоресцирующие или фосфоресцирующие вещества.

Фотолюминисцентная съемка или киновидеосъемка в свете фотолюминисценции, не требует особой оптики, так как она осуществляется в области видимого спектра как обычная съемка, одной из составляющих которой является регистрация холодного свечения различных веществ, возбужденного ультрафилетовым облучением. Правда, чтобы отсечь отраженные объектом сьемки ультрафиолетовые лучи перед объективом необходимо установить светофильтр, поглощающий ультрафиолет, который может завуалировать полученное изображение.

К таким светофильтрам можно отнести ультрафиолетовые фильтры серии UV Protector (рис.8). В эту группу входят светофильтры Tiffen SkyLight 1A или 1В (название “sky light” дословно переводится с английского как «свет неба») и фильтры против дымки Haze 1 и 2. Данные фильтры существенно уменьшают УФ-излучение, из-за которого при обычных съемках цветное изображение может приобрести синеватый оттенок. Фильтр Sky - 1A, поглощая 46%УФ-излучения, обладает еще и едва заметным утепляющим эффектом за счет слегка розоватого оттенка. Он в процессе обычных съемок применяется для ландшафтной и портретной цветной съемки, при съемке на открытом воздухе в условиях тени и сплошной облачности. Фильтры Haze известны как устраняющие дымку, вызванную жестким ультрафиолетовым излучением солнца при съемке в горах выше 1000 м над уровнем моря, на берегу водоемов, на снежных или песчаных поверхностях. Фильтр Haze-1 отсекает 3/4 УФ-излучений, a Haze-2A – практически все ультрафиолетовые лучи.

Рис.8. Ультрафиолетовый фильтр серии UV Protector и характеристика его пропускания

В семейство ультрафиолетовых фильтров от Tiffen также входят протекторные светофильтры UV15, UV 16, UV17, Warm UV17.

Ультрафиолетовый фильтр UV-17 устраняет избыток УФ-излучения немного меньше чем Haze-2А, a Warm UV-17 («теплый» UV-17) сочетает достоинства фильтра UV-17 со свойствами фильтра 812 Color Warming Filter (специальный «утепляющий» светофильтр также поглощающий дополнительно 50% ультрафиолетовых излучений) что придает изображению дополнительный желто-розовый оттенок.

Компания Marumi выпускает несколько типов UV-фильтров, включаясерии UV, Sky 1A, Sky 1A MC, а также светофильтр MC-L370 Dynamic, который отсекает УФ-излучения до длины волны 370 нм.

На рис. 8 приведена кривая пропускания фильтра UV Protector, который на длине волны λ =350 нм полностью блокирует попадание УФ-излучений на светочуствительный слой кинофотопленки или на матрицу камеры. При этом максимум пропускания светофильтра (коэффициент пропускания τ =90%…92%) начинается с λ =400…410 нм.

Явление фотолюминесценции может быть использовано при создании спецэффектов и комбинированных кадров в кинофильмах и сериалах (светящаяся одежда, светящиеся живые и неживые объекты съемки и т.п.).

Большое практическое значение имеет люминесцентная микрофотография и микрокиновидеосьемка. Благодаря фотолюминесценции можно оптически выделить и заснять совершенно неразличимые при осмотре на обычном микроскопе компоненты некоторых микропрепаратов, дифференцировать очень близкие между собой виды микроорганизмов, отличить мертвые клетки от здоровых, исследовать перемещение и действие в организме ряда лекарственных веществ, изучать воздействие наркотических средств на живую клетку и механизм отмирания клеток, а также исследовать целый ряд других явлений и процессов.

Как уже отмечалось выше под воздействием УФ излучений светятся практически все вещества и люминесцентное свечение отличается не только по интенсивности, но и по окраске. Это позволяет распознавать и изучать химический состав многих предметов, определять присутствие в них того или иного вещества и его количественное содержание. На явлении фотолюминесценции основаны такие важные методы современного научного исследования, как люминисцентный анализ и люминесцентная дефектоскопия с фото- или кинофиксацией или с видеосъемкой.

В задачу люминесцентного анализа входит определение присутствия того или иного вещества и его количественного содержания в исследуемых пробах, наблюдение происходящих в веществе химических изменений и т.д.

Метод люминесцентного анализа находит применение в геологии и петрографии, где он дает возможность определять состав исследуемых образцов породы и минералов. В текстильной, бумажной, фармацевтической и других отраслях промышленности с помощью фотолюминесценции определяют чистоту химикатов, производят сравнение красителей и т.п., а также создают так популярные сегодня светящиеся рисунки на тканях. В сельскохозяйственном производстве люминесцентный анализ служит средством отбора портящихся овощей, фруктов и их семян на ранней стадии этого процесса, когда он еще не может быть обнаружен другими способами. Например, по цвету фотолюминесценции срезов картофеля можно отделить больные клубни от здоровых, обнаружить сорняки среди семян или примесь спорыньи в муке.

Широкое применение в технике находит метод люминесцентной дефектоскопии, позволяющий обнаружить тонкие, неразличимые глазом трещины в металле и других материалах. Для этого исследуемую деталь помещают в ванну с флуоресцирующим раствором, нагретым до температуры, близкой к кипению. Раствор проникает в мельчайшие трещины изделия. Деталь вынимают из раствора, промывают и с помощъю ультрафиолетового облучения вызывают флуоресценцию остающегося в трещинах флуоресцирующего вещества. На темном фоне металла вырисовываются все трещины и другие дефекты поверхности, в которые проник флуоресцирующий раствор. Здесь также могут использоваться аналитические фото-, кино-, и видеосъемки.

В лабораториях криминалистики и судебной медицины люминесцентный анализ широко применяется как тонкое средство экспертизы, позволяющее обнаружить всякого рода подделки, фальсификации и скрытые следы преступлений. Без применения химических методов, которые всегда оставляют следы, с помощъю аналитической лампы ультрафиолетового излучения легко обнаруживают подделку денег, документов и т. п., так как даже небольшое различие в сортах бумаги и в красках сказывается на флуоресценции. Подобным образом удается обнаружить подделку печатей и подправки на штампах почтовых марок.

При исследовании картин в ультрафиолетовых лучах устанавливают более поздние дорисовки или другие подделки и делают важные заключения о действительном возрасте картин, так как применявшиеся в разное время краски и лаки люминесцируют по-разному.