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光碟的維護、處理與壽命測試-美國國家標準與技術局的系列研究
◎資料蒐集:檔案典藏組 2009-01-31

美國國家標準與技術局為了使各界對於目前最普遍使用的儲存媒體--光碟,有較為深入的認識,因此發表了「光碟的維護與處理--圖書館館員與檔管人員的指南」及「美國國家標準與技術局/美國國會圖書館--光碟的壽命測試程序」兩份報告,以助於瞭解光碟的技術與結構,做到更妥善的典藏。

◎資料蒐集:檔案典藏組

壹、前言
  美國國家標準與技術局/NIST為了發展相關標準,設有「資訊技術實驗室」,專門負責執行科技測試、研發測試方法以及編製參考指南,它同時以技術領導與合作研究的方式,扮演著促進美國經濟成長與提升產業
競爭力的角色,「技術報告--500系列」(網址:http://www.itl.nist.gov/lab/specpubs/sp500.htm)即是以ITL與產官學界所合作執行的研究所發表之系列報告。
貳、第252號報告-光碟的維護與處理—圖書館館員與檔管人員的指南
一、概述
  NIST根據產業界的知識以及本身的研究,發表這份指南,透過詳盡的解說和建議,希望將受到環境或人為處理因素的影響,導致光碟儲存資料遺失的情形降到最低,並且讓光碟的使用壽命得以延長,資訊得以永久保存。
二、光碟的構造簡介
(一)聚碳酸酯/塑膠基底層(polycarbonate/plastic substrate layer)
  此層為光碟片的主要構造,其厚度須足以維持雷射光聚焦於金屬反射層與資料層,並支撐光碟片保持平坦。基底層由於塗佈了一層資料層,因此如有任何因素干擾雷射光聚焦,均會導致無法正確讀取資料。
(二)資料層(data layer)
1、CD-ROM、DVD-ROM光碟
  此類光碟係商業用途也可稱為壓片型光碟。它運用製模機以所謂「刻版」技術,將訊號或軌道預刻在光碟片中,再以鑄印器將完成的光碟刻版轉製為金屬版,最後將此成品送進射出成型機中,進行大量複製。
2、CD-R、DVD-R、DVD+R光碟
  僅寫一次型光碟的資料層夾在基底層與金屬層之間,此層塗佈的有機染料會吸收雷射光並轉換成熱能,藉由所造成的局部高溫讓染料產生化學變化以燒成坑並寫入資料。光碟的有機染料並無可逆性,所以僅能記錄一次。
3、CD-RW、DVD-RW、DVD+RW和DVD-RAM光碟
  覆寫型光碟的資料層也是在基底層和金屬層之間,其材質稱為「相變合金薄膜」。雷射光將薄膜的資料區域加熱後,形成訊息與標記,再經由導電層的快速冷卻作用,這些bits或marks會保持在「非結晶態」,相變合金薄膜如再遇足夠溫度,組成原子就會回復到有次序的結晶狀態,使先前寫入資料消失。
(三)金屬(反射)層(Metal Layer;Reflective Layer)
1、CD-RW、CD-ROM、DVD-RW、DVD+RW、DVD-ROM、DVD-RAM光碟
其材質為鋁,主要是因為便宜且易於應用。鋁會因為曝露在氧氣中或因濕氣滲透而生鏽,使得反射能力降低,最終導致無法讀取光碟資料。
2、CD-R、DVD-R、DVD+R光碟
採用金、銀或銀合金,銀的反光能力較金稍佳,但易與空氣污染物中的二氧化硫產生化學反應進而被腐蝕,因此較容易失去反射性。金不易腐蝕且非常穩定耐久,但是價格昂貴。鋁則因易與染料產生化學作用而變質,因此不被採用。
3、雙面DVD-ROM光碟
此類型DVD有兩個金屬反射層,雷射光束可在上方的半反射層與下方的完全反射層之間,輪流讀取資料,比一般單面DVD提供四倍的容量。
二、影響光碟壽命的因素
(一)環境因素
1、溫度與相對濕度
光碟必須保存在溫度較低且較乾燥的環境,並避免極端的環境波動。
2、光線曝露
(1) ROM光碟
室內光線對於光碟的傷害並不大,除非曝露在光線下或窗邊日曬數十年才可能會有顯著變異,因此不列入光碟壽命的考量因素。
(2) R光碟
  陽光中的紫外光或其他UV光線的長期照射,會使光碟加熱,促使染料層的光學屬性改變,提高劣化機率。染料的劣化會減低透明度,最後導致原本屬未燒錄的區域,形成黑記,造成資料讀取錯誤。
(3) RW、RAM光碟
  RW/RAM光碟對光線並不敏感,一般光線對光碟的影響很微小,但相變合金薄膜則會受熱影響,陽光的直接照射會加速其劣化。
3、濕氣
  基底層的塑膠材質是光碟的主要成分,此層易因吸取濕氣而受損。將光碟放回乾燥的環境,濕氣可以逐漸消散,但是,其他成分液體的接觸,可能在光碟片中留下污物或溶解物質。
4、有機溶劑
  光碟片應避免接觸強烈的有機溶劑,例如:丙酮及苯。此類溶劑會溶解基底層的塑膠成分,使損壞的光碟無法修復。
5、磁性、X光、微波和輻射
  磁性與X光並不會損壞光碟,微波會破壞光碟,甚至光碟的金屬成分也會破壞微波爐。
6、存放方式
  光碟片不使用時必須存放於獨立的承裝盒,使用後也應立即放回盒內,避免遭受外物損害,承裝盒亦可紓緩環境快速變化對光碟所產生的壓力。
(二)光碟表面的處理因素
1、雷射讀取面上的刮痕
  刮痕的廣度與深度對雷射光的聚焦能力有不同程度的影響,由於資料層遠低於表面,因此輕微的刮傷尚不致影響雷射光讀取資料。即使刮痕足以影響雷射對焦,但是錯誤偵測碼以及校正碼多可協助解讀資料。惟若刮痕既深且廣,並聚集在一起時,則校正碼亦無法處理。
2、CD標籤面刮痕
  CD標籤面的刮痕是較嚴重的問題,因為金屬反射層及資料層與表面相當接近,因此十分容易受損。反射層上輕微的刻傷,即會破壞其反射性,並影響雷射光的讀取能力,此種損害是無法修復的。
3、DVD標籤面刮痕
  在CD中十分容易受損的金屬層,在DVD則是位於中間部位,因此DVD標籤上的刮痕並不會對光碟造成太大的問題,除非刮痕非常之深。
4、指印、污跡、灰塵
  光碟雷射讀取面上的指印、污跡、灰塵會干擾雷射光的聚焦,阻礙雷射光或減低雷射光強度,尤其指印和污跡所造成的影響比刮痕來得大,而且無法利用校正系統修復。
5、標籤印刷與畫記
  標籤印刷與畫記在光碟製作中是一個重要的過程,墨水的性質不同,對光碟會有不同的影響。而光碟的保護膠如接觸含有溶劑的筆會使品質劣化,因此建議使用水性筆。
6、拗折
  拗折會對光碟造成壓力,即使未損及光碟資料,但是光碟機可能無法運作,或無法讓雷射光讀取資料。
7、標籤及其黏膠
  標籤經過一段時間之後可能層層剝離,進而影響光碟機的運作,尤其標籤黏膠會與光碟保護膠產生化學反應,因此NIST建議預計要長期儲存的光碟,最好不要黏貼標籤。
參、第263號報告-美國國家標準與技術局/美國國會圖書館--光碟的壽命測試程序
  有鑑於數位化資訊的保存,是許多機構所同樣面臨的迫切問題,因此,NIST與國會圖書館於2004年6月起,合作針對當前最普遍應用的光碟媒體,展開使用壽命的測試研究。研究採用「加速老化技術」探討溫度和相對濕度兩項因素對光碟的影響。雖然實驗結果尚未正式發布,但是可以從中發現,國外研究機構正深入探討各類型光碟的適當保存方法,致力於延長光碟的壽命。



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