CC BY
51
Известия Томского политехнического университета. 2009. Т. 314. № 2
УДК 620.171
КОНТРОЛЬ СТАБИЛЬНОСТИ ФОРМЫ ОПТИЧЕСКИХ НОСИТЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЯХ
С.А. Чугреев, С.И. Герасимов
Сибирский государственный университет путей сообщения, г. Новосибирск E-mail: Gerasimov@stu.ru
Выполнен расчетноэкспериментальный анализ напряженного состояния в оптических носителях информации, возникающего при напылении светоотражающего слоя. Установлена корреляция характера интерференционных полос и технологических производственных операций.
Ключевые слова:
Неразрушающий контроль, напряженное состояние, изгибные деформации, интерференция.
Под оптическими носителями информации будем понимать совокупность различных видов компакт-дисков (КД), изготовленных из поликарбоната [1]: CD, CD-R, CD-RW, DVD±R, DVD±RW,, DVD-5, DVD-9, DVD-10. Здесь приняты следующие стандартные обозначения типов КД: CD - КД емкостью 750 Мб, изготовленные методом репликации; CD-R
- записываемые КД емкостью 750 Мб; DVD-5 - КД емкостью 4,7 Гб, изготовленные методом репликации; DVD±R - записываемые КД емкостью 4,7 Гб; DVD-9 - двухслойные односторонние КД емкостью 9,4 Гб, изготовленные методом репликации; DVD-10
- двухсторонние КД емкостью 9,4 Гб, изготовленные методом репликации.
Известно, что при производстве КД применяют различные методы контроля оптико-геометрических параметров [2]. В частности, в каждой точке объекта возможен контроль двойного лучепреломления. Предполагается, что КД остается идеально плоским на всех технологических этапах производств - от изготовления исходной заготовки из поликарбоната до напыления светоотражающего слоя и нанесения защитного слоя лака. Вместе с тем, хорошо известно влияние даже тонких поверхностных металлизированных слоев на изгиб пластин, изготовленных из низкомодульных материалов. Визуально было обнаружено, что многие КД имеют блюдцеоб-разные изгибные деформации, ориентированные вдоль собственной оси вращения. Была выдвинута гипотеза, что такое осесимметричное искривление дисков возможно из-за того, что напыляемый металлизированный слой приводит к появлению радиальных касательных напряжений на одной из поверхностей КД, определяющих прогибы диска.
Новым в предлагаемом способе определения напряженного состояния КД является соединение метода конечных элементов с оптической интерферометрией. Исследовались диски разных типов и толщин - сплошные с односторонним напылением (CD, CD-R, CD-RW), составные с внутренним напылением (DVD, DVD±R, DVD±RW), отдельные части составных дисков, как с напылением, так и без напыления. Диски закреплялись жестким зажимом вблизи внешнего контура и располагались вертикально.
Схема экспериментальной установки представлена на рис. 1.
У
В
сз a> CO а ot L^/-^ ^^ 'ах ^ * Г
0 A, <-1 < i * 1С >:
4 с > h^-►
Рис. 1. Схема экспериментальной установки
Плоская монохроматическая волна света от лазера освещает поверхность КД. Направления освещения и отражения определяются углом а, лежащим в плоскости уог (рассмотрим плоский случай). Предположим, что в результате напыления светоотражающего слоя диск изогнулся и принял форму части сферы. В этом случае все параллельные оси г лучи света, отражаясь от КД, пересекутся в одной точке 0, называемой фокусом. Введем обозначения: R=AB - радиус КД; Rl=AíBí - радиус изображения КД в плоскости экрана; £1=АА1 - расстояние от КД до экрана; £=ОА - расстояние от точки 0 до плоскости КД; W - стрела прогиба КД, подлежащая определению, р=0В - расстояние от точки В до фокуса 0.
Из рис. 1 следуют очевидные соотношения: Я _ Я, 5 _ 5 - 5/
Я - £
2 + R2,
W=р-S=
■sJr2S,2 + R4 - 2R3R1 + R2R2 - RS,
R - R
. (1)
