Доц., к.т.н. Глебов В.В., студенты Бабенко Л.Г., Жирнова Е.И.

Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса,

г. Шахты, Россия

ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОГРАФИЙ

Галогенсеребряная фотография по-прежнему занимает устойчивые позиции среди средств регистрации, хранения и воспроизведения информации, ее качество до сих пор не превзойдено другими методами, однако ее возможности интеграции в информационные технологии ограничены. Для электронного тиражирования, воспроизводства, преобразования и передачи фотоинформации используют различные электроактивные слоистые структуры и матричные композиции. Способность полупроводников преобразовывать аналоговым образом оптическое изображение в электрическое, используется для анодного или катодного формирования на поверхности этих полупроводников тонких рельефов, в частности, фотографических изображений, нано- и микроструктур для интегральных схем, записей голограмм и т.д. [1-3]. В таких электрохимических ячейках полупроводниковый электрод либо сам подвергается травлению, либо является подложкой для осаждения металла из электролита, что предполагает одноразовое использование полупроводника и, соответственно, высокую стоимость технологического процесса получения изображений.

В известных полупроводниковых электрохимических методах получения фотографий металлические пластины не используются в качестве обрабатываемой подложки. Устанавливая на нерабочую поверхность полупроводника фотоплёнку, мы показали возможность применения таких электрод-инструментов (ЭИ) для электрохимического получения фотографий на специально изготовленных пластинах. Для этого на одну из поверхностей плоской медной пластины после стандартной подготовки (шлифование, полирование, обезжиривание, промывка) в гальванической ванне наносился слой никеля толщиной 0,2 мкм. Выбор этих материалов обусловлен тем, что они имеют контрастные цвета и сравнительно однородные электрохимические свойства.

В качестве полупроводникового ЭИ использовалась кремниевая монокристаллическая пластина р-типа (r = 0,8 Ом×м) диаметром 76 мм и толщиной 0,38 мм. Полупрозрачный слой меди на нерабочей поверхности пластины с поверхностным сопротивлением 1,9 – 2,2 Ом/– имел толщину 15 нм. Коэффициент пропускания света медной плёнки составлял в оптическом диапазоне 55 - 60%. В эксперименте использовался ЭИ со свежетравленной поверхностью без предыстории электрохимической обработки.

В экспериментах применялся электролит на основе 5%-ного водного раствора хлорида натрия, начальная толщина МЭЗ составляла 0,1 мм, скорость течения электролита - 5 м/с. Время экспозиции составляло 2 - 3 минуты. Напряжение на электродах определялось из условия насыщения фототока и составляло 18 В, плотность технологического тока на наиболее освещённых участках (Р = 0,2 Вт/см²) была 20 мА/см², а темнового не превышала 0,03 мА/см². Прозрачная пленка подключается к отрицательному полюсу батареи, подложка с формным материалом, соответственно, – к положительному полюсу. В процессе ЭХГ на обрабатываемой пластине слой никеля подвергался анодному травлению со скоростью, определяемой освещённостью соответствующего участка полупроводниковой поверхности. В результате на обрабатываемой пластине формировалось красно-белое изображение, которое имело удовлетворительное качество по разрешающей способности (0,2 мм), контрастности, цветофактурной и информационной выразительности.

При выбранной структуре формного материала подложки (никель – медь) получаемое изображение соответствует негативному изображению; для получения позитивного изображения использовалась обратная структура слоёв на обрабатываемой поверхности: на слой никеля в гальванической ванне осаждался слой меди.

Для лучшего предохранения фотографии от коррозии и механических повреждений рекомендуется покрывать поверхность изделия защитным бесцветным лаком (нитролак, перхлорвиниловый, глифталевый и др.). Вероятно, можно расширить область практического применения предложенного способа получения фотографических изображений, если провести специальные исследования по технологии изготовления пластин. Покрытие таких пластин должно обладать таким свойством, что его цвет непрерывно изменяется от чёрного до белого (или наоборот) при изменении глубины обработки.

Результаты проведенных исследований также показали, что фотографии методом анодного травления поверхности можно получить не только при использовании полупроводниковых ЭИ, но и с помощью растровых ЭИ [4]. В этом случае разрешение изображения определяется пиксельным изображением растра ЭИ. Для уменьшения трудоемкости изготовления ЭИ с большим количеством элементов можно использовать метод сканирования ЭИ по обрабатываемой поверхности.

Литература:

1. Глебов В.В. Микроэлектрохимическая обработка поверхности полупроводниковыми электрод-инструментами // Электронный журнал «Исследовано в России», 096, стр. 1002-1004 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2005/096.pdf

2. Глебов В.В. Электрохимическое маркирование и гравирование деталей: Монография. – Ростов н/Д: Изд-во журн. «Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион», 2008. – 152 с.

3. Погребняк Т.С., Колбасов Г.Я. Наноструктурированные CdSe-электроды для фотоэлектрохимических преобразователей // Вiсник Харкiвського нацiонального унiверситету. – 2009. - № 870. – Хiмiя. – Вип. 17(40). – С. 285 – 287.

4. Патент РФ № 2345872. МПК В23Н 9/06. Электрод-инструмент для электрохимического маркирования поверхностей матричной символикой. / Глебов В.В., Кирсанов С.В. Опубл. 10.02.2009. Бюл. № 4.