Магнітна стрічка

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

На даний час в якості магнітних носіїв систем і пристроїв ЦМЗ найчастіше використовуються магнітні стрічки і диски. В системах ЦМЗ, що застосовуються в інформаційно-вимірювальній техніці, в основному використовуються магнітні стрічки. Прогрес розвитку систем ЦМЗ, досягнутий протягом останніх десятиріч, став можливим, перш за все, в результаті вдосконалення магнітних стрічок з робочим шаром із g-оксиду заліза (g – Fe2O2) і розробки нових типів досконаліших магнітних носіїв. Перспективні напрямки вдосконалення магнітних стрічок полягають в покращенні їх електромагнітних і механічних властивостей.

Підвищення Нс зменшує вплив поля саморозмагнічування, яке зростає зі скороченням довжини намагнічених однорідних ділянок магнітної стрічки, зменшуючи тим самим завал АЧХ тракту магнітного запису в області верхніх частот, а також забезпечує більший захист стрічки від впливу зовнішніх магнітних дій. Негативним наслідком збільшення Нс магнітного покриття стрічки є необхідність струму запису, що може виявитись небажаним або неможливим через введення в насичення магнітного матеріалу головки запису в зоні робочого зазору (РЗ). Використання в апаратурі ЦМЗ висококоерцитивних носіїв потребує відповідних змін в матеріалах і розмірах зони РЗ записувальних магнітних головок.

Коерцитивна сила сучасних магнітних стрічок, наприклад металічних, може досягати значень порядку 100 кА/м і вище.

Рівень вихідних сигналів відтворювальної головки прямо пропорційний залишковій індукції магнітного носія. Підвищення Br покращує один із найважливіших параметрів системи ЦМЗ – відношення сигнал-шум на виході лінійного тракту магнітного запису.

З іншого боку, збільшення Br призводить до росту поля розмагнічення і перехідної зони між сусідніми різнополярно намагніченими ділянками носія (стрічки), що призводить до збільшення завалу АЧХ тракту магнітного запису в області верхніх частот.

Для покращення АЧХ тракту в області верхніх частот і одночасно підвищення відношення сигнал-шум, вибирають матеріал магнітного покриття стрічок з як найбільшими значеннями Br і Нс.

Підвищення щільності запису цифрової інформації може бути досягнуте також шляхом збільшення kп робочого шару стрічки, оскільки збільшення kп призводить до зменшення перехідної зони між протилежно намагніченими ділянками носія.

Коефіцієнт прямокутності kп петлі гістерезису може бути підвищений в результаті застосування матеріалів з високим ступенем голкоподібності часток магнітного порошку (близько 0,1…2 мкм в довжину і 0,03 … 0,3 мкм в ширину) та їх високої однорідності.

Важливими параметрами, які визначають якість магнітних стрічок, також є однорідність магнітних властивостей; відсутність немагнітних включень по всій поверхні стрічки; ступінь електризації, тобто здатність поверхні носія до утворення електричних зарядів, які призводять до утворення імпульсних завад в головках відтворення; копір-ефект.

Істотно впливає на електромагнітні властивості носія товщина d феромагнітного покриття. Практично з самого початку застосування і вдосконалення магнітного запису стало ясно, що зменшення товщини магнітного покриття стрічки призводить до розширення АЧХ тракту і, отже, підвищення щільності запису. Це відбувається в результаті зменшення впливу ефекту саморозмагнічування і збільшення частини магнітного покриття стрічки, що знаходиться в зоні дії поля з більшим градієнтом зміни напруженості dH/dx над низхідною гранню записувальної головки.

Постійні зусилля, які направлені на зменшення товщини робочого шару порядку 2-8 мкм для порошкових покриттів і 0.1 – 0.5 мкм для металічних покриттів. Технологічний процес нанесення робочого шару на основу повинен забезпечити рівномірність товщини робочого шару по всій поверхні стрічки. Рівномірність товщини робочого шару необхідна для зменшення глибини ПАМ при відтворенні записаних на стрічці сигналів. Крім того, на глибину ПАМ також здійснюють вплив дефекти основи. При товщині робочого шару 2…5 мкм дефекти основи проявляються на робочій поверхні носія.

Основними вимогами до фізико-механічних властивостей магнітних стрічок є: точність і стабільність розмірів; висока стійкість зношування, що проявляється в малому стиранні робочого шару стрічок і збереженні міцнісних і інших експлуатаційних параметрів при тривалій експлуатації і зберіганні; низька абразивність; висока гнучкість і стійкість до багатократного згинання; висока адгезійна міцність; мала чутливість до змін умов експлуатації (температури, вологості та ін.). Механічні властивості магнітних стрічок в значній мірі визначаються матеріалом основи, в якості якої використовується поліетилентерефталат. Цей матеріал має високі механічні властивості і, перш за все, високу міцність, стійкість до дії температури, вологості і деяких видів агресивних середовищ; він зберігає свої властивості в умовах тривалого зберігання і експлуатації.

В наш час найбільше розповсюдження отримали магнітні стрічки на полімерній основі з застосуванням магнітних матеріалів робочих шарів на базі порошків оксидів заліза, двооксиду хрому, різноманітних металів і їх оксидів. Також проводяться роботи з розробки металізованих і металічних магнітних стрічок.

В якості основного матеріалу для магнітного порошку широко використовується g – Fe2O2. Цей порошок має такі магнітні властивості: Нс= 24 … 38кА/м; Br » 0,12 Тл; kп = 0,7… 0,8.

Для покращення магнітних властивостей порошку g – Fe2O3 проводяться роботи по введенню в якості додаткового елементу – модифікатора кобальту Со. В залежності від різноманітних масових співвідношень Со можна змінити Нс порошку в широких межах (30…120 кА/м). Однак одним із недоліків такого порошку є температурна нестабільність, яка обумовлена магнітно-кристалографічною структурою кобальту. Крім цього, важко досягається достатньо висока відтворюваність магнітних властивостей окремих партій порошків.

Одним із висококоерцетивних магнітних порошків є двооксид хрому (CrO2), коерцетивна сила якого порядку 38 кА/м. Для підвищення Нс до 85 кА/м використовують присадки телура, рубідія і т.д. Недоліки, які обмежують широке застосування CrO2 для виготовлення магнітних стрічок, такі: низька точка Кюрі (126 °С), більш висока абразивність частинок.

На базі таких матеріалів, як залізо, кобальт, нікель і сплавів на їх основі, отриманий цілий ряд металічних магнітних порошків, які мають широкий діапазон значень Нс = 56…120 кА/м і здатні забезпечити високі електромагнітні властивості. Металічні порошки все більше використовуються, попри труднощі їх промислового виготовлення (необхідно дуже точно регулювати режими утворення металічного порошку, частинки якого легко піддаються окисленню).

Застосування магнітних стрічок з робочими шарами, що використовують металічні порошки з високими магнітними властивостями, призводить до застосування магнітних стрічок, створення нових магнітних головок з субмікронними робочими зазорами і високою індукцією насичення. Одним з напрямків по створенню нових магнітних стрічок є розробка багатошарових стрічок (з двома і більше робочими шарами). Для нижчих шарів застосовується магнітний матеріал з Нс = 24…28 кА/м (g – Fe2O3), для верхніх з Нс = 36 … 48 кА/м (CoFeO, CrO2). Товщина шарів може бути однаковою або у верхніх шарів менша, ніж у нижніх; загальна товщина знаходиться в межах 3…10мкм.

Зменшення товщини робочого шару магнітних стрічок на базі порошків – технологічно складний процес і призводить до підвищення нерівномірності електромагнітних характеристик, а також до зменшення амплітуди відтворюваного сигналу. Тому з’явились розробки металізованих і металічних магнітних стрічок, які мають високу залишкову індукцію і майже прямокутну петлю гістерезису. Металізовані магнітні стрічки можна отримати нанесенням Со-Мо або Со-Мо-Ni електролітичним способом, хімічним відновленням Со, Ni, Fe або їх сплавів, хімічним осадженням СоР, напиленням в вакуумі магнітних сплавів CoSi, CoNiSi і т.д. Найкращі результати дають гальванічний спосіб і напилення в вакуумі.

В металізованих стрічках в якості основи використовується поліетилентерефталат.

Для виготовлення металічних стрічок часто застосовується електролітична мідь.

Широкому практичному застосуванню металізованих і металічних магнітних стрічок заважає недостатня адгезійна міцність металічних покриттів і недостатня стійкість робочого шару. Металізовані і металічні магнітні стрічки в наш час знаходяться в стадії розробки, ведуться подальші дослідження по вдосконаленню їх технічних характеристик.

Завдяки досягнутому в останній час суттєвому покращенню параметрів магнітних носіїв і головок промисловістю засвоєний раніше недосяжний діапазон густини ЦМЗ 1000…2000 біт/мм і вище. У випадку освоєння методів запису і відтворення вертикальним до площини носія полем цей діапазон може бути значно перевищений.

Галузі застосування[ред.ред. код]

  • аудіотехніка (аудіокасети)
  • відеотехніка (відеокасети VHS, міні-VHS)
  • комп'ютерна техніка (стримери)

Джерела[ред.ред. код]

  • Васюра А.С. – книга “Електромагнітні елементи цифрової техніки”

Посилання[ред.ред. код]

Магнітні_носії