Разделы сайта

Читаемое

Обновления Sep-2017

Промышленность Ижоры -->  Керамические композиционные материалы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 [ 94 ] 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

сердечник магнитной головки. Движение перед зазором головки участков носителя с противоположной ориентацией намагниченности индуцирует в головке ЭДС (выходной электрический сигнал).

Магнитная запись применяется для записи звука, изображения (черно-белого и цветного), различных данных (в числовом и буквенном виде) и пр. Одной из основных характеристик записи любого сигнала, определяющей эффективность использования носителя, является плотность записи. Различают продольную, поперечную и поверхностную плотность записи.

Продольная плотность записи (Р) - это число импульсов, периодов гармонического колебания или бит информации, приходящееся на единицу длины носителя в направлении записи.

Поперечная плотность информации (Porj) - это число дорожек записи, приходящееся на единицу длины носителя в направлении, перпендикулярном к направлению записи.

Поверхностная плотность записи (Р) - это число импульсов, периодов гармонического колебания или бит информации, приходящееся на единицу поверхности рабочего слоя носителя. Очевидно, что Р = Р-Р.

В зависимости от вида записываемого сигнала для оценки плотности записи используются разные единицы измерений. Продольная плотность импульсного сигнала измеряется в импульсах на миллиметр, волнового сигнала (аналогового) - в периодах на миллиметр, а цифрового - в битах на миллиметр.

Для определенности в дальнейшем чаще всего будем говорить о битах информации, поэтому уместно напомнить определения. В вычислительной технике числа, слова и прочие данные представляют в двоичной системе, т. е. в виде комбинации знаков О и 1. Единицы или знаки дю-ичной системы называют битами (от англ. binary - двоичный и digit -знак, цифра). Бит - единица количества информации, которое содержится в сообщении типа да - нет . Последовательность из 8 битов образует более крупную единицу информации - 1 байт. Одним из обоснований применения двоичной системы является простота и надежность накопления информации в виде комбинации всего двух физических состояний носителя, например, в виде изменения или постоянства намагниченности в данной точке носителя информации.

Плотность записи определяет информационную емкость носителя -количество информации (битов), которое в нем может быть накоплено. Чем выше плотность записи, тем эффективнее используется носитель, тем меньше требуется места для хранения одного и того же количества

8. Ш11ИТНЫЕ И СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

информации. Поэтому повышение плотности записи является постоянной задачей совершенствования любой системы записи.

Основные этапы развития магнитной записи можно рассмотреть на рис. 8.8. Датой рождения магнитной записи считают 1898 г., когда датским инженером Вальдемаром Поульсеном бьш запатентован телегра-фон - аппарат для записи речевых сообщений, передаваемых по телефону. В этом аппарате первым практически реализованным носителем

X 1

>

е- 2.

о m

I J3.

1900

1920

1940

1960

1980

2000 год


1900

1920

2000 год

о го

so и с © о к

I I П (

1900

1920

1940

1960

1980

-L-i

2000 год

Рис S8 Схема развития материалов для магнитной записи за XX век: приборьГи устройства; б - компоненты и блоки; . - материалы



магнитной записи была стальная рояльная проволока диаметром 0,5... 1 мм, намотанная в виде цилиндрической спирали на немагнитный валик. В процессе записи или воспроизведения валик вместе с проволокой вращался относительно магнитной головки, которая перемещалась параллельно его оси, скользя по виткам проволоки, как по резьбе ходового винта.

Основные недостатки металлических носителей, остановивщие их практическое применение, проявились в эксплуатации. Это скручивание и коррозия, трудность соединения проволоки или стальной ленты в случае обрыва, а главное - большая масса металлического носителя, затрачиваемая на единицу времени записи. Например, для магнитной записи докладов на Международном конгрессе в Копенгагене в 1908 г., производимой в течение 14 ч, потребовалось 2500 км (примерно 100 кг) проволоки.

В 1925 г. И.И.Крейчману в СССР и в 1928 г. Ф. Пфлеймеру в Германии были вьщаны патенты на носители записи, у которых на бумажную, пластмассовую или какую-либо другую гибкую немагнитную подложку нанесен рабочий слой, состоящий из магнитного порошка, диспергированного в немагнитной связующей среде. Этот тип носителя в виде порошковой магнитной ленты получил в дальнейшем наибольшее распространение. В качестве активного материала рабочего слоя сначала использовали порошок карбонильного железа (полученный методом термического разложения пентакарбонила железа). С 1935 г. стали применять порошок магнетита Рез04, а с 1939 г. - порошок гамма-оксида железа (y-FcjOj). Для материала подложки использовали ацетилцеллю-лозу. Выпуск порошковых магнитных лент вместе с изобретением способа устранения нелинейньгх искажений сигнала путем высокочастотного подмагничивания в процессе записи стал вторым рождением магнитной записи. Созданный в 1934 г. специально для работы с порошковой магнитной лентой аппарат получил новое наименование - магнитофон.

В 1952 г. начали использовать магнитные ленты для запоминания информации в ЭВМ, а в 1956 г. - для записи телевизионных передач. Магнитные ленты стали применять в системах программного управления и в телеметрических комплексах. Вместо магнитного порошка со сферической формой частиц стали широко применять порошки с игольчатыми частицами. Это позволило путем приложения магнитного поля в процессе изготовления ленты ориентировать в одном направлении (направлении записи) магнитные частицы и благодаря этому значительно повысить характеристики готовой ленты.

В 1960-1970-е годы развитие носителей магнитной записи продвинулось вперед с разработкой новых магнитных материалов. Был создан новый магнитный порошок с высокими магнитными свойствами, состоящий из диоксида хрома (СГО2). Появились новые модификации порошков оксида железа - с более мелкими частицами и с добавкой кобальта, что привело к повышению магнитных свойств и улучшению их температурной стабильности.

В 1970-1980-е годы в носителях наряду с оксидными магнитными порошками вновь, как в 1934 г., стали использовать в качестве активного материала рабочего слоя металлические магнитные порошки железа и его сплавов, в частности, с кобальтом. Отличие современных металлических порошков от применявшихся в первых промышленных лентах в значительно меньшем размере, удлиненной форме частиц и более высокой коэрцитивной силе. Использование таких порошков позволило в несколько раз увеличить плотность записи, хотя и потребовало увеличения токов записи и подмагничивания из-за их большой коэрцитивной силы.

Одновременно с выпуском лент с металлическими магнитными порошками начался промышленный выпуск магнитных лент со сплошным металлическим рабочим слоем, которые получают путем вакуумной металлизации полиэтилентерефталатной подложки. Рабочий слой из Co-Ni-сплава имеет пониженную толщину (0,1...0,2 мкм) по сравнению с рабочим слоем порошковой магнитной ленты (1 мкм), так как для достижения одинакового значения остаточного магнитного потока из-за отсутствия немагнитного связующего нужен меньший объем рабочего слоя. Отсюда следует, что при общей толщине ленты 5...10 мкм в кассете данного объема может поместиться на 10 % больше ленты со сплошным металлическим слоем, чем с порошковым. Другими словами, лента со сплошным рабочим слоем обладает большей информационной емкостью на единицу объема.

Представление о современных порошковых носителях и материалах запоминающей среды можно получить из данных табл. 8.12.

Для того чтобы разобраться в важности различных параметров материалов магнитной записи, рассмотрим основные требования к ним. Можно рассматривать отдельно характеристики качества процессов записи, хранения информации и воспроизведения (рис. 8.9). Наиболее общие требования таковы - легкость, точность и плотность записи, стабильность хранения информации, легкость и точность воспроизведения. Эти требования зачастую противоречат друг другу, что на рисунке



Таблица 8.12. Характеристики магнитных порошков для материалов

упоминающей средь, и рабочего слоя носителя информации

Характеристика

г-Ре20з

Co-y-FejOj

СгО,

Форма частиц, мкм Средний размер; длина, мкм диаметр, мкм М, кА/м

К, кДж/м Тип решетки

8, мкм

/Я, кА/м (кЭ)

5 Тл

Р, бит/мм

Игольчатая

0,2...0,5 0,02...0,06 320 0,40 - 4,64

Шпинель

Игольчатая

0,2...0,4 0,02...0,06 375 0,47 100

при 4 % Со Шпинель

Порошок Игольчатая

0,2...0,4 0,02...0,04 368 0,46 20

ОЦТ (типа рутила)

BaFe,20,9

Пластинчатая

h = 0,01...0,03 0,05...0,08 320 0,40 310

6...10*

5...10*

29...42

29...50

24...32

38...80

(0,3...0,4)

(0,48...])

0,11...0,14

0,12...0,18

0,12...0,16

0,14...0,23

0,80...0,88

0,80...0,87

< 1300

< 1700

Рабочий слой носителя

5...8*

38...50 (0,48...0,63) 0,14...0,19 0,]6.,.0,21 0,91...0,98

< 1500

0,5...5

60...160 (0,75,..2)

0,12...0,13 0,18

0,65...0,71 < 6700

Игольчатая

0,05...0,2

1J85 1,49 48

0,5...1

80... 160 (1...2)

0,33 0,39 0,85

Обозначения: - намагниченность насыщения, В = цЛ/ - индукция насыщения, В- остаточная индукция, K - константа магнитокристаллической анизотропии, 5 - толщина рабочего слоя носителя, fy - объемная доля порошка, jH -коэрцитивная сила по намагниченности, = В/В - коэффициент прямоугольности петли гистерезиса, Р - линейная продольная плотность записи.

* При использовании в электронной вычислительной технике и в аппаратуре точной магнитной записи, где требование наибольшей плотности записи особенно важно, толщина рабочего слоя 6 может быть снижена до 2,5 мкм.

отражено линиями связи требований с различными параметрами (шириной дорожки записи Ь, коэрцитивной силой /Я, коэффициентом прямоугольности петли гистерезиса к, намагниченностью насыщения М, толщиной рабочего слоя 5 и коэффициентом выпуклости петли гистерезиса у). Знак + у линии связи означает, что для выполнения соответствующего требования параметр должен иметь наибольшее значение, а знак - - наименьшее значение. Рассмотрим некоторые из требований подробнее.

Хранение информации

Воспроизведение

Легкость записи

Запись

Точность

Плотность

Стабильность

Легкость воспроизведения

Точность


Лс. S.9. Схема взаимосвязи требований к материалам для магнитной записи

Чтобы обеспечить легкость воспроизведения, как можно больше должно быть значение выходящего из носителя остаточного магнитного потока который взаимодействует с головкой воспроизведения и создает выходной сигнал системы записи. Величина Ф= В5Ь = \1МЬЬ, где В - Мо/- ~ остаточная индукция материала запоминающей среды, - магнитная постоянная, - остаточная намагниченность. Иногда эту формулу предпочитают записывать, используя коэффициент прямоугольности петли гистерезиса к. == В/В, где В = ЦрЛ/ - индукция насыщения. Тогда Ф= Ksb.

Стабильность информации: носитель информации должен ее сохранять неограниченное время. Стабильность записанной информации тем выше, чем больще работа перемагничивания, которая равна укНВ, где у -коэффициент выпуклости петли гистерезиса.

Плотность записи. При продольной записи векторы намагниченности лежат в плоскости магнитного носителя и по обе стороны магнитного перехода магнитного потока направлены навстречу друг другу. Минимальная длина однородно намагниченных участков / (размер бита записанной информации) определяет линейную продольную плотность записи Р= 1/1. Магнитостатическая энергия взаимодействия двух соседних встречно намагниченных участков длиной / равна приблизительно



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 [ 94 ] 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123

© 2003 - 2017 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка