声像档案耐久性

第三章声像档案耐久性
声像档案(audio-visual archives)的载体材料不是纸张，而以文字、声音、图象或声像共存的方式记录信息，各有特殊的制成材料，而信息的重现或传递需要特殊的设备才能实现。

制成材料的化学成分比纸张复杂，信息的记录方式比字迹更易损坏和变质，保护任务更加艰巨。

声像档案的信息记录形式更生动，容易大量复制，储存量大，信息传递速度快，保管空间小。

第一节机械录音档案耐久性
一、机械录音原理
机械录音原理：声波（20～20000Hz）振动（机械波）——传动杆——刻刀——载音材料（蜡片、胶片）——深浅不同的声槽和音沟（sound tracks）
放音原理：以原有速度拉动载音材料（唱片）——用唱针随载音材料的声槽纹路移动——机械波振幅扩大——发出原来声音
二、机械录音档案的制作
制版：金属模版唱片(gramophone record),以蜡片、胶片（原始录音片）为初次正模，翻铸成金属模型，以保存声音信息。

初次负模（一版）1张
初次正模（二版）1×（4—5）张
二次负模（三版）（4—5）×（7—8）张
制片：塑料唱片，由二次负模金属模板大量复制生产，以热塑性材料为载体的唱片（正版），以还原声音信息。

三、机械录音档案的结构与组成
金属模版唱片的铜腐蚀反应：在水做介质条件下，铜受到各种污染源的侵蚀，膨胀松软，结构改变。

Cu + Cl— CuCl (氯化亚铜，铜锈) + e
2 CuCl + H2O Cu2O (氧化亚铜) + 2HCl
2 Cu2O +2 H2O + 2CO2 + O2 2CuCO3·Cu(OH)2（碱式碳酸铜，也叫铜绿）
反应不停进行下去：
4CuCl + 4 H2O + O2 CuCl2·3Cu(OH)2(碱式氯化铜，灰白粉状) +2HCl
四、机械录音档案的耐久性与保护条件
（一）金属模版唱片的耐久性与保护条件
1.载体材料 Cu、Ni机械强度好、不变形
金属活泼易腐蚀（corrsion）、结构酥松或形成垢斑
2.记录材料声槽音沟易机械刀痕损伤、易污染、存灰尘，信息失真
保护条件：
防潮防有害气体防尘防热防机械损伤防氧化物防污需要放于硬质纸盒包装
聚乙烯塑料薄膜密纹唱片金属铜模版唱片化学锈蚀
(二) 塑料唱片的耐久性与保护条件
1.树脂(resin)的概念
（1）天然树脂：由树木和热带昆虫体内分泌物的、受热软化冷却后又能凝固的一类天然高分子化合物，如松香、虫胶、琥珀等。

（2）合成树脂：由单体聚合或将天然高分子化合物化学改性而成的高聚物，是制造塑料、合成纤维、合成橡胶、粘合剂等的主要原料。

其特点是具有可塑性和成型性。

2.塑料(plastic materials)的概念
由合成树脂或天然树脂经化学改性后的产物为主要原料，适当加入填料、增塑剂及其他添加剂，在一定温度和压力条件下能成型为各种制品的材料。

3.热塑性塑料
（1）热塑性的概念
受热软化并表现为可塑性，冷却时硬化，再次受热则又有重复变软和可塑的特性。

（2）热塑性塑料的优缺点
优点：加工成型简便，具有较好的物理力学性能；具有优良的耐腐蚀、抗水、绝缘等特性。

缺点：耐热性较差，温度过低发硬发脆强度下降。

4. 载体材料聚乙烯等热塑树脂耐腐蚀、耐磨损、耐水性好，对温度敏感，热软冷脆，易变形；在光、热、有害气体等条件下老化降解，分子解聚，无规则断裂，侧基脱落，强度下降，发粘、发脆、发黄、变硬主链断裂，支链基团改变，不耐久；有的塑料溶于有机溶剂或发生霉变。

5. 保护条件防高温防低温其他同金属唱片的保护条件
思考题：
1.新型载体档案与纸质档案相比信息存储的特点是什么？
2.唱片档案的记录原理是什么？
3.为什么要收藏金属模版唱片？
4.如何从金属模版唱片和塑料唱片载体材料的理化性质分析库房保管条件？
5. 用热塑性材料做档案的载体有什么优缺点？
名词解释与基本概念：
新型载体档案唱片档案热塑性树脂金属锈蚀作用声槽音沟
第二节胶片档案耐久性
一、胶片档案(negative silver image)的结构与组成
35mm 缩微卷片
16mm缩微平片
16mm缩微封套片
35mm缩微开窗片
二、胶片档案的耐久性
（一）影像变质
1.黑白胶片银影像
银易溶于硝酸、硫酸和盐酸，遇硫化氢、硫和臭氧变色。

(HNO3来自于硝酸片基或空气中NO2)
硝化反应：6Ag + 2HNO3 3Ag2O + 2NO + H2O
Ag2O + 2HNO32AgNO3 + H2O
硫化反应：2Ag + S Ag2S
2Ag + H2S Ag2S + H2
如定影不充分胶片上残留未感光AgX阶段，见光后析出Ag；如停留在NaAgS2O3阶段，长期存放后分解成Ag2S黄斑。

如水洗不充分残留的Na2S2O3与空气中的成分作用会使影像变质退色
Na2S2O3 + CO2 + H2O H2SO3 + S
H2SO3 + O2H2SO4
2Ag + S Ag2S(黄斑)
Ag2S + H2SO4AgSO4(白斑)
ISO组织规定胶片档案中的Na2S2O3的残留量应小于0.7μg /cm2
2．彩色胶片染料影像
按减色法的彩色合成按加色法的彩色合成
减色法是用三个补色的透明色素相叠或染料相混再现色彩的一种方法。

黄== 白－蓝
品红== 白—绿
青== 白—红
黄+ 品红== 白—蓝—绿== 红
青+ 黄== 白—红—蓝== 绿
品红+ 青== 白—绿—红== 蓝
黄+品红+青==白—蓝—红—绿==黑
影像明退：染料分子都是从苯及其同系物衍生来的，内含许多不饱和化学键，容易吸收光谱中的紫外光部分，紫外光波长短、能量大，使化学键断裂，结构破坏而退色。

影像暗退：染料分子本身的不稳定基团受热、潮、酸、碱等作用，分子结构发生变化而退色。

（二）明胶变性
胶片结构中明胶比率占55%，它是一种纯度非常高的透明蛋白质胶，作为卤化银的分散剂、悬浮剂、增感剂、粘和剂和保护剂。

明胶蛋白质是由若干个氨基酸脱水聚合形成的多肽链结构，前一个氨基酸—COOH中的—OH和后一个氨基酸—NH2中的—H脱水，形成肽键—CO—NH—。

1.明胶的酶降解
明胶分子中含有较多的亲水基团，含水量达20%左右，内含氨基酸，营养丰富，容易孳生霉菌。

霉菌分泌的蛋白酶将明胶蛋白分解成肽链，肽酶将肽分解成直接可利用的氨基酸。

明胶成分降解、液化、变质，失去功能。

2.明胶的化学分解
明胶是一种同时具有酸性基团和碱性基团的两性化合物，容易发生酸或碱的化学分解作用。

3.明胶机械强度差，不耐折、不耐刻划。

4.明胶胶体的变形性
温度过高发粘发软，温度过低容易脆化；湿度过高吸水膨胀，湿度过低，失水收缩，容易使乳剂层脱落或画面尺寸变形。

已曝光的底片
彩色显影后的底片
（有银影处即有色彩）
银粒漂除后的底片
定影后的底片
底片上影象颜色
（为原件的补色）
已感光的卤化银
显影后的银粒
彩色负片成色原理
（三）片基老化
1.硝酸片基
由天然高分子化合物纤维素进行硝化处理而制成,有一定的机械强度，能压成薄膜，透明性好。

[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3[C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O
不耐久性：
（1）高温下自行分解，强度下降；放出热量，热量积累容易引起自燃或爆炸，是不安全片基，现已禁用。

（2）化学性质不稳定，容易放出NO x对银影象有损害，促使银发生硝化反应。

2.三醋酸纤维素酯
由天然高分子化合物纤维素进行醋化处理而制成,化学性质稳定，不易燃烧，不溶于水，耐热性、耐光性好，机械强度大。

CH3CO
[C6H7O2(OH)3]n + 3n O [C6H7O2(OCOCH3)3]n + 3nCH3COOH
CH3CO
不耐久性：
1）[C6H7O2(OCOCH3)3]n在一定条件下发生部分水解，随着水解程度的加深，亲水性的—OH越来越多，使片基机械强度下降。

2）尺寸缺乏稳定性，空气湿度大吸水膨胀，空气干燥明显收缩。

容易使感光层从片基脱落。

3.聚酯（聚对苯二甲酸乙二酯，又称涤纶）
由对苯二甲酸二甲酯和乙二醇缩聚而成。

化学性质稳定，不与大部分化学品作用；不易老化、发黄、发脆；耐热、耐光、耐湿、耐磨，尺寸稳定性好；机械强度好。

不耐久性：
（1）片基容易产生静电而吸尘。

（2）高度的惰性造成片基与感光层结合有困难，粘结牢度低。

（3）对碱的稳定性较低，氨对它的影响最大。

三、黑白胶片档案的保护条件
作为长久保管的胶片档案必须达到以下三个条件：
醋酸纤维素片基或聚酯片基
（一）胶片材料
Ag—明胶乳剂层，银化学性质稳定
Na2S2O3残留量<0.7μg/cm2(长期保管)
（二）冲洗条件
Na2S2O3残留量<0.4 g/cm2(永久保管)
珍贵相片翻拍（1958年毛主席视察合肥钢铁厂）（1967年制作）
定影、水洗不彻底形成的硫化银黄斑（2000年拍摄）
（三）保管条件
1.低温、低湿
母片的适宜温湿度：5—10℃，20—30%
一般胶片的适宜温湿度：13—15℃，30—40%
2.密闭防光、防有害气体、防灰尘、防脆裂、防机械划伤、防霉等
3.每年检查一次
（1）目测，检查有无划伤、手印、受潮、龟裂、霉菌等异常变化，及时处理。

（2）测PH，防醋酸纤维素酯水解产生醋酸。

（3）闻酸味、臭味，防醋酸纤维素酯水解产生醋酸。

（4）绕卷片，防粘连
思考题：
1.黑白银盐影像损坏的主要因素有哪些？如何保护银粒影像？为什么要彻底定影？
2.彩色影响为什么不耐久，容易发生明退和暗退？如何保护彩色影像？
3.白光是如何合成的？什么是三原色，什么是三补色？
4.利用色彩合成有两种方法，什么叫加色法，什么叫减色法？
5.物体彩色的明度、色调、饱和度的概念是什么？
名词解释和基本概念
黑白胶片和彩色胶片基本结构感光材料卤化银感光性和成象原理彩色负片成色原理蛋白质分子结构明胶化学两重性潜影生成过程显影反应定影反应染料影象明退和暗退银硫化
第三节磁性载体档案耐久性
一、磁记录(magnetic records)原理
(一)磁记录原理：电生磁现象
声频信号
视频信号相应电信号（电流强度I）输入记录磁头，使磁头导线处在磁场中文字信号
相应磁信号（磁场强度H） H磁化磁介质，使其产生磁场感应强度（B）撤去外磁场，磁介质上记录了磁信号（剩磁强度Br）
（二）重现原理：磁生电现象
载体材料上的磁迹（剩磁强度Br）通过重放磁头缝隙，产生外磁场强度外部磁力线使磁头导线产生感应电动势电信号放大还原成声频、视频、文字等信号
二、磁性载体档案的结构与种类
（一）颗粒的形状与大小
针状颗粒受单畴颗粒尺寸的限制，颗粒尺寸小于单畴颗粒临界尺寸时，将使颗粒的铁磁性质发生变化，在一定温度下，如果没有外磁场，颗粒将会失去剩磁，发生超顺磁现象，没有剩磁也就没有磁记录信息。

颗粒过大，磁层表面粗糙，厚薄不匀，剩磁就不一致，输出信号失真。

（二）剩磁（Br）
磁介质在撤去外磁场时仍保留的磁感应强度，磁介质应有足够大的剩磁（单位：T）,可以增加输出信号的幅度。

（三）矫顽力
要使剩磁强度（Br）下降为零时，所必须外加的外磁场强度称为矫顽力(单位：A/m)。

磁介质应有适当的矫顽力。

矫顽力过高难以消磁；过低则会增大自退磁效应和复印效应。

（四）居里温度
使铁磁质转变为顺磁质时的温度，超过居里温度磁介质失去铁磁性呈现顺磁性，无信号。

一般磁介质居里温度在400℃
四、磁性载体档案的保护条件
（一）防外磁场，外磁场源如：电视机、扬声器、电动机、收录机等。

（二）防高温
1.温度越高复印效应越大。

2.有些带基（聚氯乙烯）不耐热容易老化；胶粘剂软化，造成磁带发粘，磁粉脱落。

（三）防高湿
1.磁带具有一定的吸湿性，造成带基尺寸不稳定。

2.湿度过高，容易长霉。

3.有些带基（醋酸纤维素酯）和胶粘剂容易发生水解反应。

（四）防低湿
1.湿度过低，带基产生静电，易吸尘，信号失真
2.湿度过低，带基干燥发脆磁粉脱落。

（五）防机械划伤
（六）防尘，保持空气清洁
（七）防震
思考题：
1.磁记录档案信息衰退的主要原因是什么？
2.磁记录介质的主要参数对信号有什么重要性？
3.在你的生活中接触那些类磁记录信号，是否容易丢失？
名词解释和基本概念
铁氧体磁性材料磁记录原理磁化磁场强度磁感应强度剩磁感应强度矫顽力磁滞复印效应弛豫时间居里温度自退磁效应
第四节光盘耐久性
光盘信息储存是通过介质在激光作用下产生物理变化的方式而实现的，其记录方式主要有烧蚀记录、变形记录、磁光记录、相变记录等。

一、光盘(videodisk)信息记录原理
（一）激光记录信息原理
1.激光的定义和特性
受激辐射产生的光放大。

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,简称Laser。

某些具有亚稳态能级结构的物质在一束能量等于亚稳态和低能态的能量差的光子照射激发下，能产生受激辐射输出大量与外来光子完全一致的光，这就是激光。

特性：具有一般光的特性外还具有独特优越性，强度高，单色性好，相干性和方向性好。

2.记录原理
声音、图象、文字等信号 二进制信号 脉冲电信号 激光脉冲信号 热效应 在记录介质上产生细微物理变化 3.读出原理
光盘上的烧蚀、形变、相变等信号 激光入射光照射 反射偏振光偏振面旋转角度不同 脉冲电信号 二进制信号 声音、图象、文字等信号
(a)室温时 (b)激光照射时 (c)冷却时
磁光可擦式光盘信息记录原理
信息记录区磁矩方向朝下
二、单面记录光盘的结构
（二）盘基一般要求
1.厚度均匀，机械强度高
2.耐热性好，不易老化
3.记录灵敏度高，光的透过性好，激光通过片基时不会产生额外象差。

（二）反射层
是一层反射率很高的金属膜，用于信息读出和写入的光反射层，一般用铝膜，铝对激光的反射率达95%。

（三）记录层
记录介质是光盘赖以读写存储信息的物质，它的结构、性能和生产是决定高密度光盘存储器质量的关键因素。

质量要求极为严格：
4.能制成厚度均匀、生产重复性良好的大面积薄膜；
5.记录灵敏度高，能在一定功率的激光光点照射下，以较低的能量在介质上形成凹坑
或改变其光学特性，产生记录信息的物化标志，并能用光学方法读出信息；
6.分辨率高。

由于高密度光学记录系统要求记录光点的直径小于1μm，因而记录介
质必须能保持显微标志。

分辨率必须大于1000线对/mm。

7.信噪比大。

记录介质的物化标志外形规则整齐，边界清晰，才能降低噪声。

8.显微缺陷密度小，抗缺陷性能强，即使是1μm2大小的针孔或灰尘微粒也会产生误
码。

9.记录介质的物理和化学性质能保持长期稳定。

（四）保护层
保护层主要是一种透明物质，保护记录介质免受腐蚀、划伤、防尘、防污等，又要不明显降低记录介质的光灵敏度。

如：ZnS、AlN、SiO2等。

三、影响光盘的耐久性的因素
（一）影响光盘耐久性的内因（组成成分）
1.保护层
SiO2 + 4HF↑ SiF4↑+ 2H2O
Si3N4 + 12 HF↑ 3 SiF4↑+ 4NH3↑
ZnS + 2HCl H2S↑+ ZnCl2
AlN + 3HCl AlCl3+ NH3↑
AlN + 3H2O AL(OH)3 + NH3↑
在空气污染物卤化物、氨气、有机溶剂和灰尘等作用下，保护膜出现龟裂、水解等损害。

光学特性发生变化，影响读出信号的功率。

2.片基
1）铝合金片基上有一层自然形成的Al2O3薄膜，有保护作用，薄膜遇卤化物易发生腐蚀，生成AlX3，暴露出的Al立即又与空气中的O2产生Al2O3薄膜，再遇卤化物又遭破坏，最终片基腐蚀形成孔洞，直至溃烂。

2）有机玻璃片基与氨等碱性气体作用变色；与有机溶剂接触会产生龟裂，均使光学特性发生显著变化。

3.记录介质
1）Te容易氧化生成TeO、TeO2、TeO3、TeO4，信息灵敏度下降。

必须使保护层不受损害。

2）有机染料记录介质，染料性质不稳定，遇光、热、氧作用时，分子结构会缓慢发生变化，耐久性下降。

（二）影响光盘耐久性的外因
2.空气污染物
有害气体： HF、HCl、NH3
有机溶剂
尘粒：NaCl微粒等
3.温湿度，适宜温湿度：14—24℃，45—60%
高温高湿加速有害化学物质对光盘制成材料的破坏，影响信息读出。

高温高湿使光盘变形，如：有机玻璃片基受热或吸水均会膨胀，造成信息道位移，
使读写光点偏离信息道，引起误码。

4.保持信息读取面的清洁，防止受污和机械损伤。

标记面上的脏污、划痕、异物会影响读出时对激光的吸收、反射程度，破坏记录信
息的标记，造成误码。

思考题：
1.光盘档案与纸质档案相比信息存储各有什么特点？
2.光盘档案有哪些其他档案材料所没有的优越性？
3.电子文件能否作为永久保存的档案？
4.光盘的记录方式有哪几种？简述各自记录原理。

5.决定光盘耐久性的因素是什么？如何保护？
名词解释和基本概念
激光激光记录信息原理电子文件只读型光盘追记型光盘可擦式光盘烧蚀记录光磁转变记录相变记录。