天文望远镜问世以后的二百多年中，天文观测完全靠人的眼睛进行。1827年，照相术问世。19世纪中叶，照相术开始应用到天文领域，它具有比人眼无比的优越性：视场大，可同时观测多个对象；可累积观测长达几小时，比人眼客观等。

照相观测在天文学的发展中，曾起到非常重要的作用。本文所指的天文底片，是指为了拍摄天体暗弱信号而专门研制的底片。它和普通的底片有两个不同，它的一个特点是片基是玻璃；另一个特点，就是它有比较小的互易律失效。互易率是指当一束光照射到底片上时，相同的曝光量（强度和时间的乘积）所产生的底片的密度是相同的，互易率只有中等曝光量强度情况下才适用。当曝光量强度太强和太弱时，这个线性关系就失效了。天文学家为了得到天体的微弱信号就要曝光几小时，而使用非天文底片是不可能实现地。

全世界只有少数几个国家能够生产天文底片。开始有美国、英国和德国等。后来只有美国柯达公司一家生产，它陆续生产了103a系列、Ⅰa系列和Ⅱa系列等。对于输入信噪比远大于1的探测，例如对亮变星和用干涉滤光器的照相等，为了缩短曝光时间，常采用粗颗粒、高灵敏度的103a系列天文底片。Ⅰa和Ⅱa系列的天文底片其颗粒稍细，常用在分光工作。20世纪60年代柯达公司研制出了Ⅲa系列底片，它和前几种底片有较大不同，其颗粒比较细，有较高的探测量子效率和信噪比。对于输入信噪比远小于1的探测，例如对暗弱的遥远恒星和星系的照相时，就要用这种天文底片。和前几种底片不同，它在使用前，要进行处理，叫作底片敏化。经过这样处理后，底片探测量子效率可从原来的0.1%提高到4%，望远镜照相的极限星等可以提高1～1.5等。中国使用的天文底片完全依靠进口，有一段时间受封锁的影响，一度没有底片使用。当时北京天文台提出由中国自行研制天文底片，于是开始和中国科学院感光化学研究所合作，后来中国科学技术大学化学系加入，三单位合作，在试验室中取得了一些进展。但由于所需数量太少，品种又多且工艺复杂，因此中国没有工厂愿意生产，从而没能成为产品。

随着电子技术的发展，20世纪50年代光电倍增管问市，从而实现了光电测光。它比底片有很多优点，但它只能测量单个天体，无还法替代底片。20世纪80年代出现了CCD电荷耦合器件。随着技术进步，CCD逐步在天文学中应用。和天文底片比较，CCD有无比的优越性：灵敏度高，精度高，线性范围宽，信噪比高，可直接实现数字化，可以用计算机进行实时处理等。所以天文底片已逐渐被代替。到了20世纪末美国柯达公司宣布，不再生产天文底片，以致天文底片已完全被CCD所代替。至此天文底片经历了150年之后，它完成了历史使命而从此退出了历史舞台。但是天文底片作为一个两维接收元件在天文学的发展史上，曾起过巨大作用。

天文底片是将有感光性能的材料（溴化银，碘化银等）加到明胶中再涂到玻璃干板上（图1）。底片上感光层的厚度，只有0.1毫米。底片玻璃的厚度是1.5毫米或2毫米。但因为施密特望远镜的焦面是一个球面，所以底片盒要将底片玻璃压弯曲，才能与成像球面符合。这时就需要用1毫米厚的薄玻璃板才能不被压碎。为保证感光层能够牢牢地黏合在玻璃面上，玻璃面上需先涂结合层，之后才再敷盖上乳胶层。底片玻璃下面要涂反光晕层。它能吸收没有被乳胶和玻璃吸收的剩余的光线，这样可以不影响成像的质量。

图1 天文底片结构示意图

天文底片作为一个二维的接收器，不但可以记录天象，还可以进行天体的光度测量和分光光度测量。这就需要借助特性曲线来解决。特性曲线表示照相底片的密度D和曝光量的对数（lgEt）的关系。特性曲线与底片的种类、曝光时间、显影定影条件都有关系（图2）。特性曲线的中间部分，是线性的。曲线底部和上部都是非线性的。在实际工作中每一次观测，都要做出一个定标曲线。在底片上的一个角落上要打上定标。它和观测对象同时进行显影和定影。操作者使用密度计可以测出一条定标曲线。

图2 底片特性曲线

没有用过的天文底片要保存在低温条件下（-18℃）。在使用前数小时才从冰箱中取出底片使其达到室温后，才能使用。天文底片在露光拍摄后应即刻冲洗。否则，底片会丢失一些信息。当使用柯达公司推荐的显影和定影液时，底片在药水中要做不规则的运动，以保证显影定影的均匀性。然后要用流动的清水（20℃）冲洗半小时以上，以去掉所有残留的化学药品。再用柔软的材料将玻璃反面的反光晕层擦去。最后将冲洗好的底片放在架子上，以自然风干。对拍摄过的底片进行登记后，用柔软的纸包装再装入底片袋中。由于乳胶和玻璃的物理特性不同，因此对保存底片就有比较严格的要求。注意在温度较高湿度较大的情况下，底片乳胶就会发霉。而在太干燥的情况乳胶就会干裂而与玻璃面脱离。从世界上一些天文台已积累的经验来看，底片应当保存在密闭的、恒温（18℃）恒湿（相对湿度50%）的专用的底片库中以能使保存几十年还比较好。中国分散在几个天文台的所有底片，由上海天文台主持都集中到佘山底片库中，因此中国的数万张底片得到了比较好的保护。

在150多年的天体照相观测历程中，经各国天文学家的辛勤工作，已经拍摄到了超过两百万张的底片。这些底片不仅对当时的天文研究发挥了作用，也会对今后天文研究有重要作用。为此，这就产生了一个新的课题——天文底片数字化。即用现在的扫描仪对整张底片进行扫描以将保存在底片上的信息取出来变成数字信息。世界上许多国家都在研制新型的扫描仪。扫描目标位置的精度可以达到微米级，而天体亮度的精度可达0.01星等。通常扫描一张底片只需要几分钟，而扫描的结果可以放到虚拟天文台上。这样就可以实现了天文信息共享。