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4.8.
Réaction de l'émulsion à la lumière, courbe
sensitométrique
Le film présente une différence de noircissement en fonction de la quantité de lumiére reçue, lumière visible ou RX.
Les photons lumineux pénètrent dans l'épaisseur de l'émulsion. Pour une source lumineuse définie d'intensité I, les autres conditions étant fixes (puissance, couleur, distance, environnement) et un temps S, on peut admettre que le produit I x S identique donne les mêmes résultats quelques soient les valeurs de I ou de S.
Il comporte des conditions multiples : KV, mA, écrans renforçateurs, cassette, etc. qui devront être reproduites avec rigueur. Le film au gélatino-bromure d'Argent est peu sensible au rayonnement X lui-même.
et en juger le noircissement résultant. Il est habituel de suivre pour l'exposition une progression géométrique : 1, 2, 4, 8, 16, 32, etc, ou autrement dit les puissances de 2, ou encore une progression logarithmique de base 2. Les variations extrêmes d'exposition dépassant un rapport supérieur à 1000, la représentation graphique utilise par commodité une échelle logarithmique . Rappelons les correspondances entre les puissances de 2 et de 10.
101 (10 ) est compris entre 23 et 24 (8 et16)
102 (100 ) entre 26 et 27 (64 et 128)
103 (1000 ) très près de 210 (1024 )
Par simplification et éviter de surcharger les documents de conditions physiques multiples, on a l'habitude de ne reporter que la notion d'exposition relative et non pas des valeurs absolues d'exposition utilisant des unités rigoureuses de lumière.
On mesure la transmission de la lumière à travers le film traité (transmittance).
( It = Intensité transmise; Io = intensité initiale).
transmittance = It / Io
une valeur inférieure à 1 et fractionnaire (de 0,001 à 0,999), donc peu utilisable.
On préfère donc :
Opacité = Io / It
toujours supérieure à 1 (de 1 à 1000 ou plus) donc plus facile à utiliser.
Le noircissement est un synonyme de l'opacité.
Densité = log. opacité
Représenter sur un même graphique des variations de 1 à 2 ou de 1000 à 2000 pose des problèmes. LA aussi la représentation graphique nécessite une échelle logarithmique reportant la densité.
La densité est la valeur habituellement utilisée : elle varie de 0 à 3 ou 4.
On soumet les zones successives d'une émulsion à des expositions croissantes (ceci peut être réalisé avec un sensitomètre)
Après traitement la densité de chacune de ces zones est mesurée avec un densitomètre. Logarithme de l'exposition (en valeur relative le plus souvent) et densité (logarithme de l'opacité) sont reportés sur un graphique.
La courbe obtenue est appelée courbe sensitométrique ou courbe caractéristique du film.
La courbe continue peut être simpifiée en trois segments et deux zones de jonction :
- Opacité minimale (A -> B) : pour des expositions faibles la densité ne varie pas ; le nombre de photons etait insuffisant pour créer des germes de développement dans les grains de Br Ag. L'opacité est due au seul support, elle a généralement une densité de 0,2 et porte le nom de voile de base, quoiqu'elle ne soit pas due à un réel voile de l'émulsion.
- Zone rectiligne (C -> D ) : l'opacité croît avec l'exposition ; la densité est grossièrement proportionnelle au logarithme de l'exposition. C'est la partie utile de la courbe.
- Zone de surexposition ( E -> F) : la totalité des grains de Br Ag sont noircis et une illumination supplémentaire ne change rien. Pour des énergies trés élevées le noircissement peut même diminuer, réalisant le phénomène de solarisation, utilisé entre autres dans les contretypes.
- Le pied de courbe ( B -> C ) indique un noircissement non proportionnel. Des variations importantes de lumière n'entrainent que des faibles variations de densité.
- L'épaule de la courbe ( D-> E) est le même phénomène dans les hautes densités.
Figure 59 : courbe sensitométrique.
la tangente trigonométrique = D1D2/ E1E2
Figure 60 : pente de la courbe.
En fait la zone proportionnelle est une courbe sigmoïde ( en forme de S) continue ; une tangente géométrique en chaque point de celle-ci, parallèle à l'axe des X aux extrémités (valeur = 0) passe par une valeur maximale dans la partie moyenne d'inflexion.
La pente de la courbe est une caractéristique essentielle de la courbe sensitométrique. Elle décrit le film ; dans des conditions précises de développement, elle porte le nom de gamma maximum ou de gamma.
La pente définit la manière dont l'image rend le contraste de l'objet représenté, d'où le nom de facteur de contraste.
Les films varient dans toutes leurs caractéristiques.
La transparence du support dépend de paramètres techniques et psychologiques. Initialement une teinte bleutée compensait l'aspect jaunâtre de l'émulsion ; aujourd'hui le radiologue ne peut se passer de l'opacité de base pour les films courants, qui évite un éblouissement, alors que d'autres films destinés à la reprographie ou à des usages à proprement parler, photographiques ont une base transparente. A cette opacité du support s'associe le voile d base de l'émulsion, les deux sont souvent confondus.
La position du pied de courbe par rapport à l'exposition et plus précisément la valeur d'exposition correspondant à une densité de 0,1 au-dessus du voile de base définit la sensibilité : moins le film est sensible à la lumière, plus le pied de courbe se déplace vers la droite. La sensibilité des films photo testés en lumière blanche, est cotée en ASA ou maintenant en ISO/ASA. Il n'est pas possible de donner une valeur absolue de sensibilité comparable pour les émulsions radio car les conditions d'exposition ne sont pas standardisées, liées au type d'écran et au kV.
Il est habituel de comparer les expositions nécéssaires pour obtenir le même noircissement avec rayonnement, écrans, cassettes identiques et deux films différents (voir cours écrans renforçateurs). Pour une même sensibilité (position du pied de courbe) la pente et la position du milieu de courbe et la densité maximale peuvent être différentes. On compare alors plutôt l'exposition pour obtenir une densité de 1.
La charge en Argent par unité de surface de l'émulsion détermine l'opacité maximale. Les films actuels ont une densité maximale moindre qu'autrefois pour raison d'économie, de sorte que les zones noires sont moins opaques.
Deux films ayant mêmes sensibilité, densité maximale, mais pente différente enregistrent une latitude (distance entre minimum et maximum) d'exposition trés différente. La plus faible pente (donc le faible contraste) permet de distinguer plus de détails dans les zones de haute exposition ; mais les variations de contraste de détail sont alors réduites car dans les zones de noircissement moyen on reconnaît moins bien les différences de densité.
L'étude au microscope ou l'agrandissement photographique montrent que l'image est constituée de grains discontinus ; le grain du film n'est pas visible à l'oeil nu. Le grain des écrans renforçateurs est environ 10 fois plus gros (200 micrométres environ).
Le bromure d'argent seul est sensible aux rayonnements visibles ayant une énergie élevée, violet et bleu (0,3 à 0,5 micromètre) ; il n'est pas modifié par la lumiére jaune (0 6 ) ou rouge (voir le chapitre sur les écrans). On peut créerune sensibilité au vert, jaune et rouge par des sensibilisateurs ; un film orthochromatique enregistre jusqu'à l'orange et le panchromatique jusqu'au rouge.
Un même film peut être traité dans des chimies différentes, ou une même chimie peu traiter des films différents. Les courbes sensitométriques peuvent être comparées. La courbe sensitométrique est utilisée couramment dans le suivi de fonctionnement d'une développeuse Par simplification on choisit trois paramètres :
- le voile de base qui doit avoir un valeur de 0,2 environ +/- 0,05
- la sensibilité repérée par l'exposition nécessaire pour obtenir une densité 1 ou inversement la variation de densité pour une exposition qui donne, lorsque la machine est bien réglée, une densité de 1
- le contraste, valeur d'exposition séparant les valeurs de
densité 1 et 2,, ou plutôt différence de densités
entre deux ponts d'exposition sensées donner des densités de 1 et
2.
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