刻录光盘的相关知识

以前我们测试刻录盘片，总是按照一个规格，一个档次的产品来测试，但是这样则很难将一些品牌的全系列产品说的面面俱到，目前市场上我们可以经常见到的刻录盘的品牌很多，但是并不是每一个品牌都拥有全面的产品，有的也是只有刻录盘中的一个品种.可以称得上产品覆盖面很全面的刻录盘的品牌不多，也就是莱德科技，理光科技，ACER,LG，三星等等几家。　　虽然刻录盘的品牌很多,刻录盘的规格也不少,但是如果从刻录盘的原理来看也无非就是金,绿,蓝三种而已,这时恐怕会有朋友再问了,目前市场上的刻录盘很多阿,什么水蓝盘,白金盘,彩盘,黑的,紫的,红的,绿的,黄的.根本不止上面的三种阿?那么您先不要着急,让我慢慢地给你分析一下.　　我们都知道在刻录盘刚刚兴起的时候，只有金盘。绿盘和蓝盘之分.这三种光盘的主要区别在于，它们分别使用了花菁（Cyanine）、酞花青（Phthalocyanine）和金属化偶氮（AZO）化合物三种不同颜色的有机染料，从而使CD-R光盘呈现出绿、金、蓝三种不同的颜色。从数据记录和读取的原理来看，不同颜色的CD-R光盘都具有相同的功能，即利用大功率激光束的热效应使激光焦点照射的染料微区产生不可逆的物理化学变化，形成具有与CD-ROM光盘凹坑相同光学反射特性的信息凹坑。　　1．绿盘　　绿盘是最早开发生产出的CD-R光盘，绿盘采用了日本Taiyo　Yuden公司发明的花菁染料Cyanine。由于花菁染料的颜色为青蓝色，因此与24K金反射层的金色混合之后，就会使CD-R光盘的记录面呈现绿色。 由于CD-R标准（橙皮书）是基于花菁染料的记录灵敏度、记录阈值和反射率等记录特性制定出的，而且所有的CD-R或CD-RW刻录机均按照橙皮书规格进行设计生产，因此绿盘对各种品牌和型号的CD-R或CD-RW刻录机的兼容性较强。 绿盘使用的花菁染料记录灵敏度很高，各种CD-R和CD-RW刻录机都能在绿盘记录层快速形成可靠的信息凹坑。但是随之而来的问题就是绿盘对强光过于敏感，例如在夏日中午阳光的暴晒下，绿盘中的花菁染料会发生物理化学变化而使光盘报废。为了降低绿盘对强光的敏感性，一些CD-R绿盘生产厂家在花菁染料中加入了不易感光的材料，结果使花菁染料的颜色变淡，从而使这种绿盘的颜色与金盘接近，因此这种CD-R光盘也被称为金绿盘。　　2．金盘/白金盘　　针对花菁染料对强光敏感的缺点，三井公司又开发出了基于Phthalocyanine的酞菁染料。酞菁染料本身呈淡黄色，与反射层的金色混合后，使CD-R光盘的记录面呈黄金色，因此使用金反射层的酞菁染料CD-R光盘被称为金盘。为了降低金盘的生产成本，目前许多CD-R盘生产厂使用银反射层，使酞菁染料的淡黄色与反射层的银色混合后，使记录面呈白金色，因此这种CD-R盘被称为白金盘。 与花青染料相比，酞菁染料具有较高的稳定性，对室内和室外强光均不敏感。三井公司在80°C的高温、85%的相对湿度实验室条件下，用强光对CD-R金盘照射了1000小时，然后再对CD-R金盘进行刻录，并检查刻录数据的块误码率BLER（Block Error Rate）。实验结果表明，刻录数据的块误码率BLER小于CD-ROM标准（黄皮书）所规定的最小BLER。从这种苛刻实验条件下获得的实验结果可以推断出，CD-R金盘的使用寿命超过100年。柯达公司和Philips公司也分别从各自的实验结果得出了这一推论，这说明CD-R金盘适于可靠地长期保存数据。 金盘对CD-R或CD-RW刻录机的写入激光功率要求较高，酞菁染料通常推荐的写入激光功率为6.5（±0.5）mW，而绿盘对写入激光功率的要求较低，花菁染料的写入激光功率为5.5（±1.0）mW。因此绿盘较低的写入功率和较宽的功率范围可降低对CD-R或CD-RW刻录机写入激光功率的要求，大大提高了绿盘与CD-R或CD-RW刻录机的兼容性。3．蓝盘　　为了降低CD-R绿盘和金盘的成本，三菱化学公司开发生产出了一种金属化的AZO有机染料，并使用成本较低的银作反射层材料。AZO本身为深蓝色，因此与反射层的银白色混合后，使CD-R光盘的记录面呈蓝色，因此使用AZO染料的CD-R光盘就被称为蓝盘。CD-R蓝盘除了价格便宜之外，也具有可长期保存数据的优点。Verbatim公司的实验结果表明，蓝盘也具有100年以上的使用寿命。　　4 彩色盘片:　随着时间的推移，绿盘本身的兼容性好，价格便宜的优点越来越受到人们的欢迎，但是绿盘的寿命却是人们所担心的问题，尤其是绿盘和蓝盘盘片对光和温度比较敏感，阳光对于盘片的破坏性很大。长时间的阳光照射会使盘片刻过的区域变金黄色，然后全片CD-R会完全变金黄色。金盘或白金盘就以优秀的抗光性著称。目前对于彩盘而言有两种说法,一种说法是:人们在白金盘的基础上将本来呈透明色的盘体加上颜色，以用来增强刻录盘的抗光性和美观性。另一种说法是：早在1994年PlayStation出来的时候SONY就开始使用黑盘了。分析其原因，就可能是由于黑盘的反射率小，比普通的CD-ROM光盘更能吸收激光；反过来说，就是使用少量的激光束便能得到良好的读取效果，也就更好地延长了激光头的寿命。　　彩盘大部分刻录容量都属于标准容量，它的特色在于刻录面摆脱传统金、蓝、绿、白这几种常规色彩，呈黑、棕、黄、红、紫、深蓝、深绿等色彩，使刻录盘具有独特的个性。特别是黑色的刻录盘受到很多电脑爱好者的青睐，认为利用黑盘刻录出来的作品够COOL。某种说法为不同颜色的碟片具有自己不同的特性，有的如红色和绿色可以提高CD机的读取效果，有的如黑色可以长时间稳定的保存刻录内容，但这种说法目前还没有第三方权威认定。大部分电脑爱好者购买彩盘都是冲着颜色漂亮去的。由于使用 phthalocyanine 染料的光盘可以呈现任何颜色,所以实际上这些彩色盘片的本身用的染料就是phthalocyanine和我们常见的白金盘的染料是一样的.而其反射层鉴于成本的问题多半使用的还是白银反射层.　　我们上面所叙述的仅仅只是不同颜色刻录盘的一些简单的介绍而已,但是为了满足那些喜欢刨根问底,刻录钻研的朋友要求, 我们还是将关于刻录盘染料的一些实现原理放在了这段话的下面,感兴趣的朋友可以尽量的往下看.　　我们常说的 CD实际上是Compactdiscs的缩写。不管其存储的是音乐（Audio）、数据（Data）还是其它多媒体视频文件（Video）等，所有数据都经过数字化处理变成“0”与“1”，其所对应的就是光盘上的Pits（凹点）和Lands（平面）。所有的Pits都有着相同的深度与长度。一个Pits大约只有半微米宽，大概就是五百粒氢原子的长度。而一张CD光盘上大约有28亿个这样的Pits。当激光映射到盘片上时，如果是照在Lands 上，那么就会有70％到80％激光被反射回；如果照在Pits上，就无法反射回激光。根据反射和无反射的情况，光盘驱动器就可以解读“0”或“1”的数字编码了。　　而我们常说的刻录盘则是指CD-R 和CD-RW两种.CD-R是CD-Recorder或CD-Recordable的缩写，是一张光盘只可以让用户写一次的光盘驱动器，其数据格式与CD-ROM相同；CD-R规格书由飞利浦公司（philips）和索尼（sony）共同制定于1990年，雅马哈公司（yamaha）在同年推出了第一部2倍速CD-R驱动器。CD－RW是CD-ReWritable的缩写，是允许用户在同一张可擦写光盘上反复进行数据擦写操作的光盘驱动器，由ricoh公司首先推出。CD－RW采用相变技术来存储信息。相变技术是指在盘片的记录层上，某些区域是处于低反射特性的非晶体状态；数据是通过一系列的由非晶体到晶体的变迁来表示。CD－RW 驱动器在进行记录时，通过改变激光强度来对记录层进行加热，从而导致从非晶体状态到晶体状态的变迁。与CD－R驱动器相比，CD－RW具有明显的优势：CD－R驱动器所记录的资料是永久性的，刻成就无法改变。若刻录中途出错，则既浪费时间又浪费CD－R光盘；而CD－RW驱动器一旦遭遇刻录失败或须重写，可立即通过软件下达清除数据的指令，令CD－RW光盘重获“新生”，又等重新写入数据。　　市场上的刻录盘片价格不等，质量也参差不齐，有些刻录盘片更是在硬件结构上做文章，我们都知道CDR刻录盘的结构应该是从上到下共有五层　　1. 印刷层　　2. 保护层　　3. 反射层　　4. 染料层　　5. 底层　　CD-RW刻录盘的结构应该有七层　　1. 印刷层　　2. 保护胶层　　3. 反射层　　4. 介电层　　5. 纪录层　　6. 介电层　　7. 底层　　但是有些廉价的刻录盘片只是有基本的3.反射层4. 染料层5. 底层，省略了保护层和印刷层，这样只要盘片的背面稍有摩擦，整张的刻录盘就报废了，我手里这样的刻录盘基本上已经全部阵亡了，多亏留在上面的只是测试用的数据，不然就惨了。所以在购买刻录盘片的时候不要只考虑盘片的价格，要知道上面的数据才是真正的无价之宝啊。　　虽然CD 和CD-R和CDRW只差了一两个字,但是在实现的技术上可是完完全全的两码事.一个是压制出信息坑,一个则是烧制出信息坑.　　压制盘片的工作流程基本上是这样的1、数据检测 :光盘的内容一般来自音像制作单位或软件开发商，这些单位在节目制作完毕后，会将内容刻录在一张CD-R光盘上或录制在母带上作为“源盘”交给复制生产商。复制生产商为了保证制作出的光盘不出现质量问题，通过先进的检测设备对源盘上的数据进行检测，这些检测设备的精度比我们使用的光驱或其它光盘播放设备精度高的多，并经常用标准盘进行校对以保证设备的精度。只有不存在数据问题的源盘才被转到母版制作工序.　　2、制作模片:制作模片是一个复杂的过程，也是关系光盘质量的重要过程。首先，为了保证光盘的普遍可读性，光盘复制厂商会对母带或CD-R上的数据进行格式化，以保证这些数据符合ISO9660 CD-ROM逻辑格式的国际标准，通过格式化的数据可以在PC、Mac、Unix等操作系统中使用。转换后，设备会对格式化的数据进行逐字节的核对，以保证数据的正确。当然，如果您制作APPLE格式或UNIX格式的光盘，现有的设备也会对它作出相应的处理。 在玻璃基片上的感光树脂是用一个旋转涂膜系统按照螺旋轨道以1~8微米（比头发细460倍）的厚度涂上去的，接收到激光束记录仪发射出蓝色激光的感光树脂曝光，然后通过显影药水将曝光部分腐蚀掉，在未被腐蚀的部分和腐蚀掉部分之间就形成了凸起和凹下，这样就将信息留在基片上。制作基片的过程是整个光盘制作过程最关键的一环，光盘质量再好也只能达到基片的质量，而且这些凸起和凹下仅相当于烟尘颗粒的大小，所以制作基片的车间空气中尘埃的数量是严格控制在一定数量内的，任何一个灰尘都可能造成严重的数据丢失。 经过显影的主片，在树脂表面上蒸镀一层银作为导电层，以便为以后的电铸工艺做准备。这个过程实际上是一个电镀的过程，但形成的厚度较电镀厚的多，所以被称为“电铸”，电铸制作出可以用于复制生产的金属模子，将基片放入含有镍离子（一般是磺胺基镍）的电解液中。通电后，基片表面含银部分不断吸引镍离子，镍层不断增厚，最终形成一个0.3毫米的镍片。这个坚硬的镍片是同主片的凸凹正好相反，被称为“父片”。 制作成“父片”后，并不是马上用父片开始制作光盘，而是采用同样的方法来制作“母片”，再利用“母片”制作“模片”。　　3、 注塑生产注塑机是由一个模片和模具组成，模片就是我们在母版作工序中的最终产品，通过它可以在盘基上形成信息面。模具则是一个光滑的表面（读取面），再加热筒中熔融的聚碳酸脂被传送到模具中，同时模片和模具闭合形成一个空腔，在空腔内注入聚碳酸脂的同时，加热筒的螺杆转动，推动模片向前移动，给聚碳酸脂一个压力，使其表面同两边的模具完全贴合，并开始强制冷却。这个过程一般为3~5秒钟，一张光盘的质量好坏取决于模片的质量、加热的温度、螺杆的压力和冷却的时间。模片质量不好就无法保证数据的准确；加热温度和螺杆的压力与模片同聚碳酸脂的贴合度有直接关系，贴合度低就无法保证信息的正确。　　4、 溅射反射层下面的工序就是真空溅射反射层，溅射工艺也是在一体机里面完成的。其原理是将高纯度的铝做成圆形的“铝靶”，上下通正负极，中间真空并充填惰性气体。当通电的时候，铝靶上的铝原子受电子冲击溅射到光盘的信息面上，从而形成一个反射层。铝靶同光盘之间的距离很短，并有一对铜制的比光盘稍小的圆环，防止铝溅射到光盘以外。由于采用溅射的方法，每张光盘的反射层都很薄，仅有几个铝分子厚。 铝靶的内部同样要求高度的清洁，因为任何杂质都会使光盘反射层出现“针眼”，或者杂质碳化造成黑点。一般一个铝靶可以生产10万张光盘，但连续使用的铝靶能够生产更多的产品。 前面我们提到的金盘是用铜合金或者金做反射层，如果采用铜合金作为反射层就不能采用溅射的方法了，而是将金粉或铜合金粉采用类似“喷粉”的方法涂附在光盘的信息面上。除了铜合金本身价格高以外，这样的工艺不仅效率不高，而且损耗大，容易出现质量问题，所以这也是金盘价格高的另一个原因。　　5、涂附保护漆　　6、印刷盘片　　和压制盘片相比,烧制盘片的过程要求并没有那么的高,因为盘体和刻录机都是事先已经生产好的了,刻录数据到刻录盘上,其实只是相当于完成了压制盘片中的一个环节而已.但是就是刻录盘片和刻录机的出现,让那些不用大批量复制盘片的用户找到了自己烧录盘片最廉价最容易实现的途径,刻录机要刻录盘片,刻录盘片肯定是和只读光盘的原里不一样了,那么可烧录盘片的秘密在那里呢?其实就是在刻录盘片的染料层上. CD－R染料的读写原理 CD-R有机染料数字光存储中，写入信息时记录介质产生不可逆的物理化学变化，形成永久性的记录。写入时10mW左右的激光束在记录介质膜层上聚焦成直径约1mm的微光斑，能量密度达106W/cm2, 在不到1ms的时间内把光照微区内的膜层温度升高到数百度，使膜面性质发生改变或完全破坏，形成稳定的记录信息点。只读光盘的巨大成功为写一次型光盘的崛起奠定了坚实的基础。同时，写一次型光盘以用户手中数以千万计的只读光盘机为基础，与只读光盘兼容（能被相应的只读光盘机读出）是其作为商品取得成功的前提。所以，CD－R染料读写机理应与只读类光盘相兼容。 写一次型光盘的记录是光热效应记录，即记录激光束的光能转化为热能对记录介质起作用，形成记录信息符。一般认为，激光诱导型有机光盘染料介质的写入包括以下三个阶段：　　1、 染料吸收激光光子，跃迁到各个激发态。　　2、 在纳秒的时间内，吸收的光子能量通过辐射（荧光和磷光）转化为光能或通过内转换等非辐射途径转换为热能。由此可见，为使记录层具有较好的写入性能，一般要选择那些具有较高的非辐射跃迁效率以及极低的荧光和磷光量子产率的染料。一些热转换效率接近于1的染料常被用于光盘介质。　　3、 吸收的热量使得记录层的温度在短时间内达到数百度（如250℃以上），由此引发了记录层染料的漂白和鼓泡或基片的熔化、流动、变形和烧蚀等过程。在以上三个阶段之后，有关CD－R盘片变化原理尚没有统一认识。　　一种看法是：染料层在激光的作用下迅速熔化、变形、气化、分解，基片和反射层之间形成一个类似于CD的信号坑（约1mm）(如图1所示）。由于信号的读出是根据凹坑处反射率降低来实现的，这种反射率的降低可以认为是由于凹坑处本身的反射率降低引起。　　另一种解释认为被反射层和基片所密封的染料层中不可能出现具有空隙的凹坑，在激光照射处的染料层发生了流动，使得染料层渗透的PC基片中形成一个深度为80nm左右的凹坑，在金反射层表面也形成约7nm左右的鼓包，同时在该处的染料层被流回的聚碳酸酯所稀释（如图2所示）。如果读出光斑的直径大于凹坑的直径，CD－R的读出原理就同样可用干涉的原理来解释， 假定在780nm处染料的折射率ndye 2.8，基片的折 射率为npc＝1.57，则其光程差： DOPD=(ndye-npc) 磀凹坑＋2磀鼓包磏dye =2 (2.8-1.57) 80 +272.8 = 241nm 加上染料被稀释所引起的约100nm的光程差，总的光程差为341nm，与CD的光程差相似。这就解释了两者兼容的原因。图1 CD-R信号记录部位反射率变化曲线 ( 假 定 信 号 的 坑 道 满 足 椭 圆 方 程 ，npc=1.57，nAu = 0.146， kAu ＝4.49，ndye = 2.8， kdye = 0.06, l＝780nm，ddye = 120，凹 坑 内 为 空气)图2 CD－R光盘的“鼓包”写入原理示意图 在上面的叙述中,我们也看到了,不同的染料在烧录后的结果其实是不完全相同的,但是他们都有一个共性,就是热转换效率接近于1.　　当然最早期的染料并不是现在的花菁（cyanine）酞菁染料（Phthalocyanine）等等.　　2 染料的性质和种类　　早期称作WORM的写一次型光盘，记录介质采用的是无机材料。但无机材料对各种波长的光都有较强烈的吸收，不能满足在780nm处有高于70%的原始反射率的要求，从而不能与只读光盘兼容；其次，无机材料还有长时间受光照容易产生龟裂，以及易氧化等缺点，而有机染料则能避免这些缺点。此外，有机染料的还有一下突出优点：　　1. 具有较低的熔点和软化温度，因而具有较高的灵敏度；　　2. 具有较低的热导率，有利于形成较小的微坑；　　3. 性能稳定，不易受到空气和湿度的腐蚀；　　4. 可以用旋转涂布法制作光盘，制作成本较低；　　5. 毒性一般比常用无机介质要小；　　6. 有机染料的光学及热学性能可通过改变分子结构来调整，利于有机合成。 所以在目前CD－R盘片中普遍采用有机染料。CD－R光盘染料按其结构可将其分为花菁、酞菁、醌类、金属络合物、偶氮类化合物等。目前广泛用于CD-R的有机一次记录材料有花菁染料、酞菁和偶氮染料。工业生产上所用的大部分为花菁染料，制成的CD-R光盘呈绿色，称“绿盘”；也有一部分用酞菁染料，光盘呈淡绿的金色，称“金盘”；用偶氮染料制成的CD-R光盘为蓝褐色，称为“蓝盘”。下面分别介绍这几种材料:　　1） 花菁类染料　　花菁（cyanine），由日本的Taiyo Yuden公司研究并最早以此材料生产出CD－R盘片，橘皮书在制定时便以此为依据制定。大多数的CD-R刻录机是参考花菁的特性而设计和测试, 而现今CD-R 光碟片的工厂也大多使用花菁染料。这类染料的分子内部含有由甲川基(CH)n组成的共轭链，n可为奇数或偶数。共轭链两端或链中间连有杂环、芳环化合物、环烯化合物等与共轭链组成一个大的共轭体系，分子内部的氢可被一定数目的各类取代基取代。 这类化合物的最大吸收波长均在红外区和近红外区。它的最大吸收波长与甲川基链的长短有关，每增加两个甲川基，花菁染料的吸收峰大约向长波方向移100nm。花菁染料的克分子消光系数很大，即使很小的能量(约0.5nJ/bit)也可烧蚀出明显的小坑，可获得较高的信噪比，因而这类染料被大量应用于写一次型光盘记录。这类染料，特别是直链类对光和热的稳定性较差，在光照下，很易被单线态氧所氧化。为增加其稳定性，亚甲基染料中可引入拉电子基团或者环体结构。四方酸衍生物是花菁染料中一种比较新的化合物，它作为光记录材料，具有明显的优点。花菁染料的光氧化反应可以通过添加金属蛰合物(Chelate)来淬灭单线态氧而提高花菁染料的稳定性。加入淬灭剂后光氧化反应速率常量下降很多，因此在CD-R光盘制作中必须添加淬灭剂。 要制备花菁染料薄膜，首先要将花菁染料和淬灭剂与聚乙烯醇(PVA)溶入二丙酮醇中，当溶解完毕后经过过滤，用旋涂法在PC塑料盘基上制成薄膜。从花菁染料在溶液中和在PVA薄膜中的光吸收光谱曲线，可以看出在薄膜中光吸收峰变宽并向长波移动。花菁薄膜在激光记录波长(780nm)的折射率（n）为2.4，吸收系数(k)为0.7cm-1。2）酞菁染料　酞菁染料（Phthalocyanine）是由Mitsui Toatsu（三井） 化学公司首先发明了此类染料并和Kodak（柯达）公司联合研制了此类CD－R盘片。优点是抗光性很好，可延长存放数据的时间。酞菁染料的化学分子式如图4所示。酞菁分子结构是由16个原子组成的高化学稳定性的共轭体系，学名为四氯杂苯并。其中，金属离子(M)和取代基(X)可以被替换，从而改变酞菁染料的光学和光谱性质。这类化合物被证明是写一次型光盘中很有前途的记录材料，它的广谱性好，对紫外、可见及近红外都很灵敏，从化学稳定性和光吸收强度来看是一个很好的光吸收剂，它的主要缺点是溶解性很差。但可通过在周边引入大的基团如叔丁基、长链的醇酯及聚酯增加其溶解度。其中双轴向、边周、边周及轴向同时取代的萘硅酞菁尤其引人注目，不但合成成本低，且性能优越。多家外国公司的商品化光盘采用了酞菁类染料作为记录介质。专利上报道的可用于写一次型光盘的酞菁染料几乎囊括了所有类型的酞菁，但主要以有取代基的金属酞菁为主。 由于酞菁染料的分子结构与其和高聚物一起形成记录层后的读写性能的关系不是很明确，酞菁染料的成功选择很大程度上要靠尝试法。酞菁染料的选择一般可从以下两个方面考虑：　　1. 溶解性。染料在用于旋涂的非极性溶剂中的溶解度应大于2％。　　2. 吸收波长。有机溶剂中酞菁的最大吸收波长应在680nm~730nm之间，成膜后由于红移使吸收峰变为730nm左右。 未取代酞菁一般不溶于有机溶剂，使得提纯和旋转涂膜变得困难，另外空心酞菁的吸收波长也偏低，不适于作为目前的写一次型光盘记录介质，需要对分子作以下两个方面的改性：　　其一，使其带上空间位阻较大的侧链以改变其溶解性。一般的取代基有链状的烷基、烷氧基、羧基等，溶解度随其碳原子数的增加而增大，一般碳原子数应大于3；　　其二，通过改变分子结构使其吸收波长发生变化。主要的方法是引入给电子取代基或改变其中心配位金属原子，我们主要通过选择合适的配位原子来使其吸收波长满足要求。 酞菁染料要比花菁染料的光和化学稳定性要高，但其在有机溶剂中的溶解度极小，难于用旋涂法制备薄膜。通过在金属酞菁分子结构中引入烷基侧链得到Pr4VOPc，酞菁染料在四氯乙烷中的溶解度可达30mg/ml，可以制备Pr4VOPc/PMMA薄膜。由Pr4VOPc在氯仿溶液(2×105M)中和PMMA薄膜中的吸收光谱，可见在薄膜中的吸收峰展宽了许多。钒氧酞菁(VOPc)存在着三种不同的相（I，II，III)，相II为热力学稳定相，可以从非晶相I加热得到相II，但加热温度要到200°C以上。由相II组成的薄膜的最大吸收峰在近红外区域(λmax=800nm)，用有机溶剂蒸气处理可以使VOPc的相I转变至相II，吸收峰由684nm红移至820nm。以上的研究己表明，Pr4VOPc染料在聚合物中的溶解度比VOPc的大，但由于四个丙基的空间阻碍作用大，发生相变较难。实验表明，Pr4VOPc掺杂聚合物薄膜(Pr4VOPc/PMMA=1)在四氢呋喃(THF)蒸气中(室温)处理，随着处理时间的延长，796nm处的吸收增加。酞菁染料薄膜可以用物理气相沉积的方法制备，这种薄膜也具有很好的记录特性。　　3）偶氮染料　偶氮（Azo-metal Complex）为有机染料，它由Verbatim（万胜）和MITSUBISHI（三菱化工）研制。噻唑杂环的偶氮染料的光吸收峰值靠近长波区域(>600nm)。下图表示一种的偶氮染料[4氯-5(丙二氰叉基)甲基噻唑-4'N,N-二乙基胺基偶氮染料]的结构式。该染料熔化温度为160℃，分解温度为290℃，能溶合于硝酸纤维素(NC)中。染料在二氯甲烷中的吸收光谱中，吸收峰值位置为640nm，它与红光半导体激光器的波长(630~650nm)是相匹配的。用He-Ne激光器作光源，初步的动态读写性能显示当写入功率达14mW时，载噪比大于45dB(测试条件为：转速444r/min，载波频率500Hz，激光脉冲宽度80ns)。　　4）醌类染料 醌类染料（quinone）主要有萘醌染料和蒽醌染料及其它们的衍生物，萘醌染料和蒽醌染料的一般结构式为图6所示。　萘醌 蒽醌 醌分子是一个强的电子受体，通过在分子内引入适当的给体和强的受体，将使它具有分子内电荷转移化合物的性质，吸收从可见区移到红外区，克分子消光系数增大，对商用半导体激光器的辐射有较强的吸收。这类染料中研究得比较多的是1,4-萘醌型和9,10-蒽醌型染料，这类化合物不易溶解也不带电荷，一般以真空镀膜的方法来制备光盘的记录层，生产成本高。但其优点是不用溶剂，因而盘基不受任何侵蚀，整个光盘的性质可得到改善。　　5）其它类型的染料 金属络合物（如双硫酚类、靛苯胺金属络合物、偶氮苯金属络合物等)、苯亚胺染料、噻唑啉染料、二酮类染料、聚芳环类染料也可广泛地作为写一次型光盘记录介质。 由于染料的分子结构和其功能（特别是热性能）之间的关系尚未研究透彻，染料的选择在很大的程度上依赖于实验，目前选择染料的首要准则是看其吸收波长。波长为780nm左右的半导体激光器的出现曾经刺激了大批新型的红外吸收染料的合成，如二硫酚金属、萘酞菁等。用于光盘介质的染料分子一般具有共轭体系染料的基本结构特征，即骨架决定了它们的主要吸收带的范围，如2、3碳花菁染料及其衍生物、萘醌染料、一些蒽醌染料、酞菁染料、一些金属络合物染料对光的最大吸收波长都是在可见区。新染料的开发可以利用半经验的分子轨道计算方法计算，主要有EHMO、PPP、CNDO、MNDO等，其中PPP法被认为是计算染料分子吸收波长的最佳方法。此外将有机一次记录材料应用于高性能CD-R和DVD-R光盘，必须要解决高的反射率(~70%)和长寿命的问题。光盘的多层膜具有高的反射率。目前应用反射率高的金膜作反射层，并且利用染料在吸收带尾部的反常色散(Krams-Kronig Relation)，希望染料有高的反射率n和低的吸收系数k。花菁染料是符合上述要求的，但酞菁染料的折射率偏低。因此，有人尝试在有机介质中掺入 金属颗粒形成复合材料ORMets从而获得高的反射率n值和低的吸收系数k值。当有机一次记录材料要作为长期文档存储介质时，光盘寿命是一个关键。实验表明，花菁染料比酞菁染料的热和光的稳定性差。　　4 CD-R染料的配制和回收　　CD－R染料溶液由染料、主溶剂、副溶剂组成。由于盘片性能主要由染料层厚度和染料在槽和岸上的分布(槽填充来决定), 而膜层厚度受到染料浓度和旋转程序设定的控制而槽填充受到副溶剂浓度的控制， 所以只要严格控制染料的浓度和第二种溶剂的含量，才能确保有一个比较稳定的工艺参数，能提高染料的循环次数。在生产中染料的浓度正比于染料的吸光度，染料吸光度的测量用分光光度计，而副溶剂的测量主要依靠气相色谱分析。 CD－R盘片染料的配制过程为：　　1）染料和溶液的准备：主要是染料和主、副溶液的准备。　　2）由粉末配制染料（未搀杂搅拌)：首先确定染料粉末的重量(通常为染料重量的2%-3%)并按相应比例计算出主溶剂和副溶剂所必须的相对体积。量出主溶剂的一半加入到合适尺寸的器皿中在搅拌时，要慢慢的向器皿中加入所有的染料和副溶剂，持续搅拌直到所有的染料溶解。量出剩余的主溶剂使最终溶液达到预期的重量，最后用过滤器过滤新配制的染料溶液。 3）染料测定：取一定量的过滤后的染料溶液样品，有主溶液稀释。使用分光光度计在500～900nm的区域内测出样品光谱并记录最大波长(～713nm)和在最大波长处的吸光度。最终的吸光度同标准样本作的比较作为接受性试验。　　4）染料溶液浓度的检验：由于染料浓度正比于染料的吸光度(Beer-Lambert 法则：Log10I0/I (吸光度)＝ε.l.c 其中ε=衰减系数(extinction coeff)，l=光程长度(pathlength)，c=浓度)，通过分光光度计检验。　　5）副溶剂浓度检验：由于副溶剂在～280nm处吸收在这个区域的响应完全被染料的吸光度覆盖了，分光光度计不适合用于它的检测，因此主要使用气相色谱分析对副溶剂浓度进行检测 6）染料回收：在旋涂完成后，染料固体可以通过旋转式蒸发器从溶液中提取出来或将未沉积的染料溶液排入回流收集容器中。由于旋涂和排流过程中大量的主溶剂蒸发了，回流的染料溶液是高度浓缩的，通过分光光度计测量溶液中染料的浓度，加入相应主溶液，再通过气相色谱分析计算出所需副溶剂的量并加入其中，最后通过过滤器搅拌和过滤再次利用。 由于染料在CD－R盘片中的重要性，其配制过程应严格按照相应的规程执行，　5. CD-R染料的涂布和洗边 与只读型CD盘片相比，CD－R盘片的制造工艺中，主要不同的就是与染料有关的的步骤。即染料的涂布、洗边和烘干是CD－R盘片制造所特有的，其中染料的涂布和洗边是比较关键的两步，下面就这两步进行介绍。 CD－R盘片的通常的涂布方式采用 (Spin Coating) 旋转涂布。这种方法是注塑后的基片首先经过冷却，然后将配制的染料溶液滴到光盘基片表面，并将盘片高速旋转而形成很厚的一层并逐渐挥发减薄，进而在盘基上涂一层0.2um厚的染料层。染料层是CD-R基片工作的核心部分，控制的关键在于染料涂布的位置、厚度与均匀性，这两个参数均会在不同程度过上影响到CD-R反射率（Reflec-tivity）、推挽信号（Push-Pull）、径向对比（Radial Contrast）和不同速率刻录时CD-R的表现。盘片的沟槽形貌，染料的配置控制染料涂布的厚度和均匀性。为了使染料能均匀涂布在盘基表面，其旋转速度应严格控制。在CD－R产生之初，日本公司通常是采用8阶段甩涂方案，即通过8个不同转速的控制，来完成染料的涂布。经过改进目前普遍采用3步或4步法甩涂，主要过程是先通过慢转速，将染料涂布完全，之后逐步加快转速来完成薄化涂层和溶剂干燥等，整个过程大约10秒。 洗边的作用是把盘片最外圈约1.5mm的染料层用溶剂冲洗掉。这种处理主要是使反射层能完全覆盖盘片的边缘，使得染料完全与空气隔绝，以防止大气从边缘对染料薄膜起化学作用。如果洗边位置过小，银层不完全覆盖染料，容易引起盘片最外围性能不稳定，洗边太多，又破坏盘片的最大数据容量。洗边的位置和圆整性是靠调节清边的终结位置，溶剂量以及时间转速来实现的。相比压制盘片而言,刻录盘的制作复杂程度有过之而无不及,但是这些工艺是在工厂里就完全搞定的了,普通用户自然不用为其操心,他们只用把注意力放在什么牌子上的刻录盘比较好用,比较耐用,价格又比较便宜就可以了。　　相比压制盘片而言,刻录盘的制作复杂程度有过之而无不及,但是这些工艺是在工厂里就完全搞定的了,普通用户自然不用为其操心,他们只用把注意力放在什么牌子上的刻录盘比较好用,比较耐用,价格又比较便宜就可以了,那么我们就来关注一下市场上成型的刻录盘的大概情况吧!

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