01/09/2015
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
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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