光学仪器和器材的防潮防霉防氧化问题
光学仪器和器材的防潮防霉防氧化问题
光学仪器和器件的运用十分广泛，除了照相机，摄像机，数码相机，显微镜，内窥镜，水准仪，经纬仪等民用产品外，也广泛应用于国防军事方面，如红外制导，激光制导武器和夜视设备等。现代的光学仪器和器件已不仅仅局限于光学镜头，还包含了电子电器设备，精密机械，磁光胶等记录设备和材料等。现代光学仪器和器件均是精密产品，对使用和存放的环境的相对湿度有较高的要求。
空气相对湿度的高低, 平时并不易人注意, 由于对这方面的了解不深入和缺乏必要的防护措施, 因而潮湿和霉菌和金属氧化所造成的损害随时在静悄悄地发生, 不断造成损失。据有关资料1989年统计记载, 因潮湿霉菌和氧化腐蚀造成的损失约为世界各国总产值的3-4%, 美国为700亿美元(其中**装备物资损失50-60亿美元), 英国为16亿英镑, 日本为110亿美元, 原西德为190亿马克, 我国为300亿元人民币。
在高湿环境下, 潮湿对工业产品及其它物品的危害主要表现为非金属制品产生霉变和潮解, 金属制品产生锈蚀等腐蚀现象。
二、霉菌的发生与危害
1, 霉菌的发生
霉菌种类异常繁多, 它们包括真菌门中的子囊菌纲、藻状菌纲、不完全菌纲等, 其中, 对工业材料有侵袭作用的有四万余种。
霉菌传播主要依*孢子, 孢子呈微小粉末状, 肉眼不易观察到。孢子从霉菌中弹射出来, 由于其体积小, 重量轻,随空气气流运动和尘埃以及人体和物体的移动四处漂浮。孢子有平整的表面,能长时间悬浮在空气中, 凡是空气可以流通的地方, 孢子均可侵入, 孢子在流动过程中, 一但遇到适宜发育的环境, 即可被生长繁殖, 传宗接代, 也就是常说的长霉了。
2, 物品长霉的条件
1), 湿度: 环境相对湿度大于60%霉菌即可生长。大于RH 65%时, 生长加快,湿度达RH80-95%时, 是霉菌的高发环境。
2), 温度: 霉菌菌丝体在8度以上环境温度即可生长, 12度以上生长加快,当温度在10度以上, 湿度在60%以上的环境下, 霉菌即可对物品造成危害。当温度在20-35度, 湿度在75-95%时, 霉菌即可呈爆发性生长。
3), 营养物质: 霉菌对营养物质需要的量很少, 碳、氮、钾、磷、硫、镁等是霉菌的必需营养物质, 霉菌还能吸收所有的无机盐来源的基本元素。当物品含有上述霉菌所需的营养成份, 而环境的温度湿度又适宜孢子发育时, 即可长霉。
3, 可被霉菌侵袭破坏的物品种类
霉菌主要通过对物品的分解, 造成物品的损坏。可被霉菌分解的物品有:
1), 天然物质: 纤维材料(竹木、纸张、棉麻草本植物及其它天然纤维), 动植物制品(丝绸、毛制品、皮革等), 天然橡胶, 油脂和油以及以动植物为原料制成的胶。
2), 合成材料: 塑料(聚氯乙烯、聚氨脂类树脂、环氧树脂、丙烯树脂等), 乳胶涂料及粘结剂, 油漆(某些组份), 氯丁橡胶等。
空气相对湿度的高低, 平时并不易人注意, 由于对这方面的了解不深入和缺乏必要的防护措施, 因而潮湿和霉菌和金属氧化所造成的损害随时在静悄悄地发生, 不断造成损失。据有关资料1989年统计记载, 因潮湿霉菌和氧化腐蚀造成的损失约为世界各国总产值的3-4%, 美国为700亿美元(其中**装备物资损失50-60亿美元), 英国为16亿英镑, 日本为110亿美元, 原西德为190亿马克, 我国为300亿元人民币。
在高湿环境下, 潮湿对工业产品及其它物品的危害主要表现为非金属制品产生霉变和潮解, 金属制品产生锈蚀等腐蚀现象。
二、霉菌的发生与危害
1, 霉菌的发生
霉菌种类异常繁多, 它们包括真菌门中的子囊菌纲、藻状菌纲、不完全菌纲等, 其中, 对工业材料有侵袭作用的有四万余种。
霉菌传播主要依*孢子, 孢子呈微小粉末状, 肉眼不易观察到。孢子从霉菌中弹射出来, 由于其体积小, 重量轻,随空气气流运动和尘埃以及人体和物体的移动四处漂浮。孢子有平整的表面,能长时间悬浮在空气中, 凡是空气可以流通的地方, 孢子均可侵入, 孢子在流动过程中, 一但遇到适宜发育的环境, 即可被生长繁殖, 传宗接代, 也就是常说的长霉了。
2, 物品长霉的条件
1), 湿度: 环境相对湿度大于60%霉菌即可生长。大于RH 65%时, 生长加快,湿度达RH80-95%时, 是霉菌的高发环境。
2), 温度: 霉菌菌丝体在8度以上环境温度即可生长, 12度以上生长加快,当温度在10度以上, 湿度在60%以上的环境下, 霉菌即可对物品造成危害。当温度在20-35度, 湿度在75-95%时, 霉菌即可呈爆发性生长。
3), 营养物质: 霉菌对营养物质需要的量很少, 碳、氮、钾、磷、硫、镁等是霉菌的必需营养物质, 霉菌还能吸收所有的无机盐来源的基本元素。当物品含有上述霉菌所需的营养成份, 而环境的温度湿度又适宜孢子发育时, 即可长霉。
3, 可被霉菌侵袭破坏的物品种类
霉菌主要通过对物品的分解, 造成物品的损坏。可被霉菌分解的物品有:
1), 天然物质: 纤维材料(竹木、纸张、棉麻草本植物及其它天然纤维), 动植物制品(丝绸、毛制品、皮革等), 天然橡胶, 油脂和油以及以动植物为原料制成的胶。
2), 合成材料: 塑料(聚氯乙烯、聚氨脂类树脂、环氧树脂、丙烯树脂等), 乳胶涂料及粘结剂, 油漆(某些组份), 氯丁橡胶等。
有兴趣的读者，可以阅读认识潮湿危害与霉菌危害这篇文章。
三, 金属氧化腐蚀的发生与危害
金属的氧化腐蚀过程就是空气中的水分、氧气导致金属产生电化学反应的过程。反应的结果使金属结构因氧化腐蚀产生变化, 酥松、起层、粉化, 致使失去金属应有的性状。而钢铁因腐蚀发生的性状改变, 就是常言所讲的”生锈” 。
科学研究证明, 金属氧化腐蚀的空气相对湿度临界值, 钢为70%, 铜为60%, 铝为76%, 铁为63%, 锌为60%。将金属存放于该临界值以上的环境中, 氧化腐蚀速度随空气相对湿度值的增加而不断加速。
四，潮湿、霉菌、氧化腐蚀对光学仪器和器件的危害及防护要求
1, 光学镜头
光学镜头是光学仪器的主要器件。现代光学镜头为提高性能,在镜头表面均敷有多层由高分子材料构成的膜。这一层合成材料为霉菌的生长繁殖提供了丰富的营养, 霉菌在光学镜头表面分解膜的成份进行生长繁殖, 菌丝体呈树枝状在镜头表面漫延,使镜头透光和成象性能变差, 直至菌丝体覆盖整个镜头。霉菌还能利用镜头玻璃体中的无机盐成份提供营养, 因此菌丝体还向玻璃体内纵向侵蚀, 渗透发展。光学镜头一般都由多个镜片构成, 霉菌菌丝体不仅在镜片的表面生长, 还通过镜片边沿漫延到镜片背面, 使镜片两面长霉而无法清除。并且, 霉菌通过漫延和弹射孢子的方式在多片镜片之间传染, 使镜头失去使用价值而无法挽救，导致报废。
霉菌在镜头表面繁殖初期, 凭肉眼不易观察到。当能用肉眼看到时, 一般已造成一定的损坏。发现得非常及时的, 可用专用药水清洗镜头表面, 迟一些的,菌丝体已切入镜头玻璃体, 即使清洗, 所造成的切痕损坏已无法补救。对已侵入镜片背面的镜头,虽也可拆开镜头进行清洗, 但已造成的损失仍不可挽回, 光学镜头出厂均经过精密调校。一般维修店因无技术条件, 拆开后再装回的镜头性能将受影响。并且, 清洗镜头费用昂贵, 以照相机镜头为例, 清洗费用有时高达镜头本身购置费用的30%。此外, 如清洗不彻底, 当时不易发现, 今后还会复发。要保证光学镜头的安全，应将镜头存放在相对湿度在40%左右的环境中。
２，电子电器设备
电子电器设备目前已成为现代光学仪器实现功能的一部分。电子电器产品都要求在干燥条件下存放。在高湿环境下，会造成绝缘等级下降，整机故障，其元器件如电容器受潮后容量会减少, 集成电路等受潮后易产生内部故障; 潮湿还会使计算机CPU及板卡金手指及电子器材的引脚和接插件氧化, 导致接触不良或焊结性变差, 晶体产生氧化等。将电子电器设备存放于相对湿度40%的环境中，可保证安全。
３，精密机械、高亮度金属
光学仪器的结构部件，测量及运动部件等往往都属于精密机械加工产品，有些光学仪器还要高亮度金属来配合完成任务。这些精密机械在高湿环境下会被氧化腐蚀，造成失准、精度下降、亮度降低、导致工作性能下降甚至报废,
４，影像胶片
影像胶片是光学仪器的采集信号的传统记录手段。影像胶片均由高分子材料片基和表面敷涂的有机感光材料构成,适宜霉菌分解。特别是表面的感光药膜最易受霉菌侵袭。影像胶片乳胶层感光药膜还极易受潮发生水解, 损坏胶片图象, 长霉后, 霉菌排泄的草酸类物质能侵蚀银影颗粒和染料影象。染料影象在高湿条件下亦会自行水解, 高湿度也促使影片上残留化学药品破坏画面。空气中的有害气体如硫化物、过氧化物等, 即使浓度很低, 也会构成有害影响。过氧化物是引起银影象颗粒被氧化主要原因, 使胶态银形成带色的沉积斑。其它如油漆挥发气和活性化合物都会损坏片基和影象。此外, 有化学活性的尘埃还会使画面褪色或形成污斑。某些保存2-20年的缩微负片上出现了细微的色斑或污痕,是由于银影象局部氧化, 致使胶态银呈现红色或黄色斑点。这是由空气中的氧、水气和大气中的有害气体过氧化物、臭氧、二氧化硫、硫化氢和其它工业废气所导致。
影像胶片在存放中, 本身还会释放出一种名为乙酸的气体, 在乙酸的腐蚀作用下, 胶片上的黄色首先开始变坏, 然后是所有的颜色开始变色和剥落, 最后底片本身也受到损坏。这个损坏过程称为" 乙酸综合症"。因此, 影像胶片不仅需防潮, 还需在净化环境中保存。
低湿环境可以避免影像胶片长霉和减缓影象染料褪色,但湿度过低或湿度频繁的周期变化, 又会降低片基和乳剂层的附着性, 出现胶片边缘剥落、曲卷、乳剂层龟裂等现象。而高温环境会使交朋友色彩发灰, 丧失层次。
理想的摄影胶片长期保存环境是相对湿度40%, 温度1-8摄氏度, 环境空气净化。
影像胶片保存国家标准:
照片档案管理规范 GB / T 11821
6.1.1条 保存底片的适宜温湿度为: 温度 13-15℃, 相对湿度 35-45%。
6.1.2条 保存照片的适宜温湿度为: 温度 14-24℃, 相对湿度 40-60%。
6.4.3条 库房内昼夜相对湿度变化不大于±5%。
已加工电影安全胶片的贮存技术 GB-9049
6.1.1条 中期贮存条件(至少保存10年)
三, 金属氧化腐蚀的发生与危害
金属的氧化腐蚀过程就是空气中的水分、氧气导致金属产生电化学反应的过程。反应的结果使金属结构因氧化腐蚀产生变化, 酥松、起层、粉化, 致使失去金属应有的性状。而钢铁因腐蚀发生的性状改变, 就是常言所讲的”生锈” 。
科学研究证明, 金属氧化腐蚀的空气相对湿度临界值, 钢为70%, 铜为60%, 铝为76%, 铁为63%, 锌为60%。将金属存放于该临界值以上的环境中, 氧化腐蚀速度随空气相对湿度值的增加而不断加速。
四，潮湿、霉菌、氧化腐蚀对光学仪器和器件的危害及防护要求
1, 光学镜头
光学镜头是光学仪器的主要器件。现代光学镜头为提高性能,在镜头表面均敷有多层由高分子材料构成的膜。这一层合成材料为霉菌的生长繁殖提供了丰富的营养, 霉菌在光学镜头表面分解膜的成份进行生长繁殖, 菌丝体呈树枝状在镜头表面漫延,使镜头透光和成象性能变差, 直至菌丝体覆盖整个镜头。霉菌还能利用镜头玻璃体中的无机盐成份提供营养, 因此菌丝体还向玻璃体内纵向侵蚀, 渗透发展。光学镜头一般都由多个镜片构成, 霉菌菌丝体不仅在镜片的表面生长, 还通过镜片边沿漫延到镜片背面, 使镜片两面长霉而无法清除。并且, 霉菌通过漫延和弹射孢子的方式在多片镜片之间传染, 使镜头失去使用价值而无法挽救，导致报废。
霉菌在镜头表面繁殖初期, 凭肉眼不易观察到。当能用肉眼看到时, 一般已造成一定的损坏。发现得非常及时的, 可用专用药水清洗镜头表面, 迟一些的,菌丝体已切入镜头玻璃体, 即使清洗, 所造成的切痕损坏已无法补救。对已侵入镜片背面的镜头,虽也可拆开镜头进行清洗, 但已造成的损失仍不可挽回, 光学镜头出厂均经过精密调校。一般维修店因无技术条件, 拆开后再装回的镜头性能将受影响。并且, 清洗镜头费用昂贵, 以照相机镜头为例, 清洗费用有时高达镜头本身购置费用的30%。此外, 如清洗不彻底, 当时不易发现, 今后还会复发。要保证光学镜头的安全，应将镜头存放在相对湿度在40%左右的环境中。
２，电子电器设备
电子电器设备目前已成为现代光学仪器实现功能的一部分。电子电器产品都要求在干燥条件下存放。在高湿环境下，会造成绝缘等级下降，整机故障，其元器件如电容器受潮后容量会减少, 集成电路等受潮后易产生内部故障; 潮湿还会使计算机CPU及板卡金手指及电子器材的引脚和接插件氧化, 导致接触不良或焊结性变差, 晶体产生氧化等。将电子电器设备存放于相对湿度40%的环境中，可保证安全。
３，精密机械、高亮度金属
光学仪器的结构部件，测量及运动部件等往往都属于精密机械加工产品，有些光学仪器还要高亮度金属来配合完成任务。这些精密机械在高湿环境下会被氧化腐蚀，造成失准、精度下降、亮度降低、导致工作性能下降甚至报废,
４，影像胶片
影像胶片是光学仪器的采集信号的传统记录手段。影像胶片均由高分子材料片基和表面敷涂的有机感光材料构成,适宜霉菌分解。特别是表面的感光药膜最易受霉菌侵袭。影像胶片乳胶层感光药膜还极易受潮发生水解, 损坏胶片图象, 长霉后, 霉菌排泄的草酸类物质能侵蚀银影颗粒和染料影象。染料影象在高湿条件下亦会自行水解, 高湿度也促使影片上残留化学药品破坏画面。空气中的有害气体如硫化物、过氧化物等, 即使浓度很低, 也会构成有害影响。过氧化物是引起银影象颗粒被氧化主要原因, 使胶态银形成带色的沉积斑。其它如油漆挥发气和活性化合物都会损坏片基和影象。此外, 有化学活性的尘埃还会使画面褪色或形成污斑。某些保存2-20年的缩微负片上出现了细微的色斑或污痕,是由于银影象局部氧化, 致使胶态银呈现红色或黄色斑点。这是由空气中的氧、水气和大气中的有害气体过氧化物、臭氧、二氧化硫、硫化氢和其它工业废气所导致。
影像胶片在存放中, 本身还会释放出一种名为乙酸的气体, 在乙酸的腐蚀作用下, 胶片上的黄色首先开始变坏, 然后是所有的颜色开始变色和剥落, 最后底片本身也受到损坏。这个损坏过程称为" 乙酸综合症"。因此, 影像胶片不仅需防潮, 还需在净化环境中保存。
低湿环境可以避免影像胶片长霉和减缓影象染料褪色,但湿度过低或湿度频繁的周期变化, 又会降低片基和乳剂层的附着性, 出现胶片边缘剥落、曲卷、乳剂层龟裂等现象。而高温环境会使交朋友色彩发灰, 丧失层次。
理想的摄影胶片长期保存环境是相对湿度40%, 温度1-8摄氏度, 环境空气净化。
影像胶片保存国家标准:
照片档案管理规范 GB / T 11821
6.1.1条 保存底片的适宜温湿度为: 温度 13-15℃, 相对湿度 35-45%。
6.1.2条 保存照片的适宜温湿度为: 温度 14-24℃, 相对湿度 40-60%。
6.4.3条 库房内昼夜相对湿度变化不大于±5%。
已加工电影安全胶片的贮存技术 GB-9049
6.1.1条 中期贮存条件(至少保存10年)
6.1.2条 长期贮存条件(永久性保存)
感 光 层 片基类型 湿度 温度℃ 感 光 层 片基类型 湿度℃ 温度
黑白影片 纤维树炙片基 40-60% <20 黑白影片 纤维树炙片基 15-50 <20
黑白影片 聚酯片基 40-60% <20 黑白影片 聚酯片基 30-50 <20
彩色影片 纤维树炙片基 40-60% <5 彩色影片 纤维树炙片基 15-40 <5
彩色影片 聚酯片基 40-60% <5 彩色影片 聚酯片基 25-40 <5
注: 该标准对中期贮存条件的上限放宽到60%, 否则该标准无法执行。但从霉菌的发生条件可看出, 60%已属不安全范围。而实际上只要把环境相对湿度控制在40%, 就能达到安全贮存的目的。
４，磁记录材料
磁记录材料是现代光学仪器采集数据的常用记录载体。磁记录材料由高分子材料制成带基, 其内含有的增塑剂、分散剂等，均适宜霉菌分解吸收。
磁记录材料受潮, 还会使磁粉脱落; 长霉, 使带基受到侵蚀, 二者均会造成记录的数据信号丢失。脱落的磁粉和菌丝体还会堵塞计算机、摄录像机的磁头, 使机器不能正常工作, 此外, 霉菌还可通过磁头进行传染。
现在,一般对磁记录材料记录的信息都采用定时重新拷贝的办法来预防受潮发霉对数据信号造成损失, 但费时而又麻烦, 并有局限。如加密磁盘无法复制;录音录像带复制后会造成质量下降, 多次复制后音像质量会十分低劣, 以至不能满足要求。要保证磁记录材料的安全，应将磁记录材料存放在相对湿度在40%左右的环境中。
空气中的二氧化硫、硫化氢、氮氧化物、一氧化碳、氯气、臭氧等工业废气也会对磁记录材料造成损坏。其中影响最大的是二氧化硫和硫化氢。目前, 城市空气污染现象较普遍, 为防止信息丢失, 磁记录材料还应在净化空间中保存。
对于需要进行十年以上长期保存的磁记录材料, 则需按国家标准进行保存。
计算站场国家标准 GB 2887
4.10.3条 媒体的存放条件 4.12.2.1条 腐蚀性气体环境分级
纸媒体 磁带 磁盘 A级 B级
已记录 未记录 已记录 未记录 二氧化硫 ≤0.15 ≤1
温度 5-50 <32 5-50 4-51.5 硫化氢 ≤0.01 ≤0.1
湿度 40-70% 20-80 8-80% mg/ m3
注: 该标准对贮存条件的上限放宽到80%, 否则该标准无法执行。但从霉菌的发生条件可看出, 实际上80%已属不安全范围。而实际上只要把环境相对湿度控制在40%, 就能达到安全贮存的目的。
５, 光记录电子信息媒体
光记录也是现代光学仪器采集数据的常用记录载体。光记录是通过在光盘表面刻录或烧录的方式记录信号，再通过铝膜来反射信号, 光盘机通过激光光束照射光盘铝膜，再通过对光线的反射产生不同的反光来读取数据，因此光盘能否正常读取, 反光铝膜的亮度至关重要, 要求很高。但是, 光盘的表面塑料保护膜具有穿透微量水份的性质,在高湿环境下铝膜的亮度就会因水份所产生的电化学作用而氧化, 从而导致亮度降低, 致使光盘不能读出或读错信号, 造成不能正常播放使用而报废。此外霉菌亦可在光盘的塑料表面生长。因此为防氧化, 将光盘存放于相对湿度40%的环境中，可保证安全。
感 光 层 片基类型 湿度 温度℃ 感 光 层 片基类型 湿度℃ 温度
黑白影片 纤维树炙片基 40-60% <20 黑白影片 纤维树炙片基 15-50 <20
黑白影片 聚酯片基 40-60% <20 黑白影片 聚酯片基 30-50 <20
彩色影片 纤维树炙片基 40-60% <5 彩色影片 纤维树炙片基 15-40 <5
彩色影片 聚酯片基 40-60% <5 彩色影片 聚酯片基 25-40 <5
注: 该标准对中期贮存条件的上限放宽到60%, 否则该标准无法执行。但从霉菌的发生条件可看出, 60%已属不安全范围。而实际上只要把环境相对湿度控制在40%, 就能达到安全贮存的目的。
４，磁记录材料
磁记录材料是现代光学仪器采集数据的常用记录载体。磁记录材料由高分子材料制成带基, 其内含有的增塑剂、分散剂等，均适宜霉菌分解吸收。
磁记录材料受潮, 还会使磁粉脱落; 长霉, 使带基受到侵蚀, 二者均会造成记录的数据信号丢失。脱落的磁粉和菌丝体还会堵塞计算机、摄录像机的磁头, 使机器不能正常工作, 此外, 霉菌还可通过磁头进行传染。
现在,一般对磁记录材料记录的信息都采用定时重新拷贝的办法来预防受潮发霉对数据信号造成损失, 但费时而又麻烦, 并有局限。如加密磁盘无法复制;录音录像带复制后会造成质量下降, 多次复制后音像质量会十分低劣, 以至不能满足要求。要保证磁记录材料的安全，应将磁记录材料存放在相对湿度在40%左右的环境中。
空气中的二氧化硫、硫化氢、氮氧化物、一氧化碳、氯气、臭氧等工业废气也会对磁记录材料造成损坏。其中影响最大的是二氧化硫和硫化氢。目前, 城市空气污染现象较普遍, 为防止信息丢失, 磁记录材料还应在净化空间中保存。
对于需要进行十年以上长期保存的磁记录材料, 则需按国家标准进行保存。
计算站场国家标准 GB 2887
4.10.3条 媒体的存放条件 4.12.2.1条 腐蚀性气体环境分级
纸媒体 磁带 磁盘 A级 B级
已记录 未记录 已记录 未记录 二氧化硫 ≤0.15 ≤1
温度 5-50 <32 5-50 4-51.5 硫化氢 ≤0.01 ≤0.1
湿度 40-70% 20-80 8-80% mg/ m3
注: 该标准对贮存条件的上限放宽到80%, 否则该标准无法执行。但从霉菌的发生条件可看出, 实际上80%已属不安全范围。而实际上只要把环境相对湿度控制在40%, 就能达到安全贮存的目的。
５, 光记录电子信息媒体
光记录也是现代光学仪器采集数据的常用记录载体。光记录是通过在光盘表面刻录或烧录的方式记录信号，再通过铝膜来反射信号, 光盘机通过激光光束照射光盘铝膜，再通过对光线的反射产生不同的反光来读取数据，因此光盘能否正常读取, 反光铝膜的亮度至关重要, 要求很高。但是, 光盘的表面塑料保护膜具有穿透微量水份的性质,在高湿环境下铝膜的亮度就会因水份所产生的电化学作用而氧化, 从而导致亮度降低, 致使光盘不能读出或读错信号, 造成不能正常播放使用而报废。此外霉菌亦可在光盘的塑料表面生长。因此为防氧化, 将光盘存放于相对湿度40%的环境中，可保证安全。
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