Tre generazioni di celle fotoelettriche hanno alimentato esposimetri a mano e in-camera, e ciascuna fallisce in modo diverso. Un esposimetro è affidabile solo quanto la sua cella, e la differenza tra Selenium, solfuro di cadmio e silicio non è una curiosità antiquaria: determina se l’ago è attendibile in un interno buio, sotto tungsteno, o subito dopo che la cella ha trascorso un minuto puntata verso il cielo. Sbagliare significa ritrovare l’errore nel negativo come ombre mal posizionate. Punta un esposimetro al silicio non corretto verso una stanza illuminata al tungsteno con la Tri-X e leggerà l’infrarosso che la pellicola non può vedere, raccomanderà un’esposizione più veloce, e abbasserà il dettaglio nelle ombre di zona III verso zona II. È stata la cella, non il fotografo, a prendere quella decisione.

Selenium: autoalimentato, calibrato sull’occhio, cieco nel buio

La cella al Selenium fu la prima cella pratica per esposimetri, introdotta da Rhamstine e Weston nei primi anni Trenta attraverso la Weston Electrical Instrument Corporation; la serie Weston Master ne divenne la forma canonica. È un sandwich fotovoltaico: una piastra base in ferro, uno strato di Selenium, e un elettrodo in oro semitrasparente ultrasottile sopra. La luce che attraversa l’oro genera una corrente tra l’oro e il ferro, letta direttamente da un galvanometro senza batteria nel circuito. La corrente in uscita è proporzionale alla luce incidente, motivo per cui un Weston Master vecchio di cinquant’anni funziona ancora in un corpo completamente meccanico.

Spettralmente il Selenium si comporta bene. La sua risposta raggiunge il picco nel verde intorno a 560–570 nm, leggermente verso il rosso rispetto alla funzione di efficienza luminosa fotopica, che raggiunge il picco a 555 nm. Questa stretta corrispondenza è il motivo per cui il Selenium ignora l’infrarosso e dava le letture “indulgenti” alla luce del giorno per cui questi esposimetri erano noti; il saggio del 1949 sulla J. Sci. Instrum. sui filtri di correzione spettrale per Selenium confermò che la risposta era abbastanza vicina alla fotopica da richiedere solo una modesta correzione con filtri di vetro.

Il problema è la sensibilità. Su un Weston Master III il campo luminoso va da 25 a 1600, scendendo a un campo basso di 0,2–50, ma al di sotto di una lettura dell’ago di circa 10 le divisioni della scala si addensano e diventano illeggibili. Questo è il limite pratico: un esposimetro al Selenium gestisce a malapena la luce di un interno domestico e non riesce a registrare la luce di una candela o della luna. L’invecchiamento peggiora le cose. L’elettrodo in oro sottile e la sigillatura si degradano nel corso dei decenni, e la cella soffre di una fatica indotta dalla luce, quindi le vecchie celle al Selenium derivano verso il basso, leggendo meno del reale. Un esposimetro che raccomanda mezzo stop in più rispetto ai suoi vicini è di solito una cella al Selenium stanca, non una calibrazione di cui fidarsi.

Solfuro di cadmio: abbastanza sensibile per il TTL, ma con memoria

Una cella al solfuro di cadmio (CdS) è un fotoresistore: la sua resistenza cala all’aumentare della luce, quindi ha bisogno di una batteria per alimentare il circuito a ponte. Il vantaggio è una sensibilità ben superiore al Selenium, e dimensioni abbastanza ridotte da stare all’interno di una fotocamera. Per questo la Asahi Pentax Spotmatic del 1964 — tra le prime fotocamere di produzione con misurazione through-the-lens, dopo la Topcon RE Super del 1963 — usava due celle CdS dietro il prisma, e per questo il CdS soppiantò il Selenium per la misurazione TTL e con luce disponibile nel corso del decennio.

Il CdS ha un band gap di circa 2,42 eV, che dà un picco spettrale intorno a 515 nm e una risposta utile da circa 515 a 730 nm, con una buona corrispondenza all’occhio. Ma porta con sé due difetti. Il primo è la velocità: il tempo massimo di risposta spettrale è circa 100 ms, e a questo si aggiunge un effetto memoria. La resistenza dipende dalla storia recente della cella in termini di luce; dopo una transizione da luminoso a buio può impiegare dai 30 secondi a un paio di minuti per leggere correttamente l’oscurità, e i tipi ad alta sensibilità derivano per ore. Misura una strada soleggiata, entra in un portone e leggi immediatamente, e la cella ricorda ancora a metà il sole, segnalando troppa luce e sottoesponendo le ombre di un stop o più fino a quando non si stabilizza. Conservare l’esposimetro alla luce prima dell’uso, anziché coperto in una borsa buia, riduce il ritardo.

Alcuni esposimetri usavano invece il selenide di cadmio (CdSe), con un picco più nell’infrarosso a 690–730 nm e una risposta più veloce di 10 ms per una maggiore portata nella scarsa luce, ma la resistenza del CdSe è molto più sensibile alla temperatura rispetto al CdS, quindi il guadagno veniva a scapito della stabilità al freddo o al caldo.

Il secondo difetto del CdS riguarda l’alimentazione. I circuiti a ponte erano calibrati sulla tensione piatta e costante di 1,35 V di una cella a mercurio PX625 o PX13, e molti non avevano regolazione di tensione. Inserisci una alcalina da 1,5 V in quella presa e la lettura si sposta di circa mezzo stop a un stop intero. La vendita di batterie a mercurio fu vietata nel 1996 per motivi di tossicità, quindi qualsiasi esposimetro CdS ereditato che usa una PX625 vive ora su un sostituto: usa una cella zinco-aria da 1,35 V o un adattatore, non una alcalina senza adattatori, altrimenti la precisione della cella è compromessa ancor prima che l’effetto memoria possa influire.

Silicio: veloce, lineare e avido di infrarosso

Il fotodiodo al silicio è fotovoltaico ma genera una tensione molto inferiore rispetto al Selenium, quindi dipende da un amplificatore e da una batteria. In cambio risponde in microsecondi, non ha effetto memoria misurabile e rimane lineare su un campo molto ampio. La velocità è decisiva per il flash: un lampo dura una frazione di millisecondo, e una cella CdS con il suo ritardo di 100 ms non può fisicamente integrarlo, mentre una cella al silicio registra l’intero lampo. Gossen ha integrato la cella silicon-blue nel Profisix e nel Luna-Pro SBC nel 1977, e il Lunasix F / Luna-Pro F del 1981 ha aggiunto la misurazione del flash proprio grazie a quel tempo di risposta. Il silicio aveva soppiantato il CdS nella maggior parte degli esposimetri entro la fine degli anni Ottanta.

Il suo punto debole è spettrale. Il silicio nudo risponde da circa 200 nm nell’ultravioletto fino a circa 1100 nm, con il picco di responsività nel vicino infrarosso, comunemente intorno a 850–980 nm e intorno a 0,4–0,7 A/W, ben al di fuori di ciò che la pellicola pancromatica registra come luminanza. Non corretto, legge in eccesso qualsiasi sorgente ricca di infrarosso, il tungsteno più di tutti. La soluzione è un filtro di correzione del colore integrato che taglia l’infrarosso e riconfigura la risposta verso la fotopica, e il risultato viene venduto come cella silicon-blue (SBC) o SPD. Risolve lo stesso problema di corrispondenza fotopica che la letteratura sui filtri per Selenium aveva affrontato, ma con il mezzo opposto: dove il Selenium aveva bisogno di un tocco di filtro per aggiungere correzione, il silicio ha bisogno di un filtro aggressivo per sottrarre il suo appetito per l’infrarosso. Un esposimetro al silicio è preciso solo quanto quel filtro.

Scegliere in base al modo di fallire

Abbina la cella al compito e al difetto che non può evitare. Per un paesaggio in piena luce, il Selenium e una cella silicon-blue leggono entrambi in modo affidabile; il Selenium non ha bisogno di batteria e ignora l’infrarosso per sua natura. Per un interno con luce disponibile scarsa, scegli il CdS o il silicio per la sensibilità, ma concedi al CdS i suoi 30 secondi a un paio di minuti per dimenticare la scena più luminosa che hai appena lasciato. Per il flash, solo il silicio funziona; Selenium e CdS sono entrambi troppo lenti per cogliere il lampo. Per un esposimetro ereditato o invecchiato, diffida prima del Selenium per la deriva verso il basso, e verifica quale batteria richiede un’unità CdS prima di fidarti di una singola lettura. Sotto tungsteno, fidati del filtro SBC rispetto a una cella al silicio nuda o sottoesporrai le ombre di quello stop che l’infrarosso ha inventato. Sapere quale cella si trova dietro l’ago spiega la maggior parte dei disaccordi tra due esposimetri puntati sulla stessa scena.