Введение к работе
Актуальность теми. В течении последних десяти лег оптический диск напел множество применений. Возможность записи значительного объёма информации с сроком хранения более 50 лет, простота тиражирования делают оптический диск очень привлекательным. Высокопроизводительные компьютерные станции, телевизионные системы, а такгг.е медицинское диагностическое оборудование, базирующееся на вычислительной технике, предъявляют серьёзные требования к носителям информации; элементарной ячейкой которой является лунка в регистрирующей среде, так называемый пит.
Существующие магнитные носители не в состояний удовлетворить требованиям по архивоспособности и времени доступа к информации. Создание лазерного диска однократной записи с высокой архивоспособностью и скоростью записи является наиболее актуальной проблемой. Однако для создания оптимальной конструкции и технологии такого носителя может потребоваться огромное количество экспериментов. Это связано со сложностью протекания физико-химических процессов при записи информации. Моделирование тепломасссобменных процессов позволяет сократить число дорогостоящих экспериментов. Важно не только описание происходящих процессов при помощи математического моделирования, но и оптимизация таких параметров, как энергия записи, прогнозирование теплофизических свойств веществ перспективных для использования в оптической записи.
Цель работы. Описание тепломассообменных процессов, протекающих при нанесении информации на лазерный диск однократ-чой записи на основе титана. Построение физической и математической модели процесса образования' пита. Определение ос--юбных характеристик динамики образования пита, влияющих на качество и скорость наносимой информации.. На'основании анализа произведенных теоретических и экспериментальных исследований наметить модели конструкций лазерного диска, перспективных для записи в реачъном масштабе времени, а также модернизировать технологію записи.
Научная-новизна. В диссертационной работе предложены фи-
- 4 -зическая и математическая модели тепломассообменннх процессов, протекающих при образовании пита. Автором предложены модели наиболее подробно описывающие процесс записи, в отличии от существующих . Проведенные численные расчеты на основании предложенной модели показали, достаточно хорошее их соответствие - результатам экспериментальных исследований. Анализ расчетов еыявил недостатки существующей конструкции лазерного, диска однократной записи на основе титана, а тачке способы их устранения. С этой целью была предложена модель конструкции лазерного диска однократной записи, включающая слои титана и вольфрама. Расчёт конструкции показал перспективу увеличения скорости записи, не ухудшая при атом архи-воспоссбности носителя. Приведён ряд конструкций на ос.чоеє многослойной системы титан/висмут/алюминий, способной осуществлять запись со скоростью близкой к реальному масштабу времени. Численные расчёты на основании предложенной математической модели помогли обосновать правомочность упрощения моделей с целью сокращения объёмов вычислений. При зтом с удовлетворительной точностью отражены наиболее важные процессы, протекающие при образовании пита.
Ьіагоди исследования в диссертационной работе базируются на научном потенциале российских и зарубежных учёных по воздействию лазера на тонкие пленки. Используются численные методы моделирования процессов переноса (метод конечных элементов , неявный метод расщепления), а также экспериментальные исследования изменения коэффициента отражения на установке контроля магнитооптических покрытий в системах ривер-снвной оптической памяти .
Практическая значимость. Описанная в работе физическая и математическая модель и комплекс программ могут быть использованы, после небольвой модернизации, для расчёта любых конструкций оптического диска однократной записи,' как с реально существующими материалами, так и для материалов с заданными свойствами. Комплекс программ может также быть использован для анализа процессов записи на реверсивных носителях (основанных на фазовыхпереходах). Предложены новые, более перспективные многослойные конструкции лазерного диска на основе систем /п/У/ и /Ti/Bi/Al/, позволяющие увеличить скорости записи при той же архиБоспособностп, и технология
их реализации.
Вподі)ение результатов работы осуществлено в НПО "Аван
гард". Полученные результаты были танке использованы и
внедрены в Санкт-Петербургском Технологическом Университете.
Научные положения, выносимые на защиту:
физическая модель тепломассообменных процессов, протекающих при' нанесении информации на лазерный диск однократной записи;
анализ процессов и механизмов- образования пита;
влияние слоев, выполненных по методу молекулярного наслаивания, на скорость образования пита;
математическая модель тепломассообменных процессов протекающих при записи;
расчет формы границы пита численными методами (неявным методом расщепления, методом конечных элементов) и скорости её движения;
анализ экспериментальных исследований и сравнение их с численными расчётами.
Ащюбацкя^ Основные результаты работы докладывались на НТО отдела 1120 "Улучшение параметров записи лазерного диска однократной записи" НПО "АВАНГАРД", Санкт-Петербург, 1993 г., и на семинаре "Применение методов молекулярного наслаивания для улучшения параметров записи лазерного диска однократной записи" на кафедре физической химии Санкт-Петербургского Технологического Университета, 1994 г..
Публикации. Представленные на защиту результаты опубликованы в статьях [1-31.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, шести приложений. Её общий объём 193 страницы, в том числе: 51 рисунок, три таблицы, список литературы из 66 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.