| 词条 | 磁记录 |
| 释义 | § 简介 磁记录 教材 一种利用电和磁的方法将可转换为电信号的信息输入、记录和存储于强磁性介质内，并又能从其中取出和重现该信息的过程。此种信息可以是声音、图像、数字或其他可转换为电信号的信息，故磁记录技术可应用于录音、录像、记录数字和其他信息等。最早的磁录音开始于19世纪末，到20世纪40年代磁录音技术才逐渐成熟，有了较广的实际应用。50年代以后磁记录又应用到电子计算机的硬磁盘和电视技术，以及人造卫星和宇宙飞船的信息记录和传送。银行和交通磁卡等。 § 发展简史 1878年奥伯林·史米斯提出纵向和垂直磁记录的思想。1920年，德国，英国和美国都有使用薄钢片做磁记录介质，开始在广播使用。1934年用炭钢粉涂敷作磁记录介质，1936年用Fe3O4磁粉；1939年用咖马-Fe2O3磁粉；1971年用CrO2磁粉；1990年用金属磁粉。这些都是一般使用的磁记录介质。计算机磁盘所用的磁记录介质与上面的略有不同：从1955年-1985年都使用咖马Fe2O3磁粉加入粘合剂涂敷在铝合金底板上；1985年开始使用Co-Cr为基合金薄膜为磁记录介质，这种膜的易磁化方向垂直膜面；1985年磁盘开始用垂直磁记录的方式。1971年Hunt提出用各向异性磁电阻作磁盘的读出磁头。1985年在IBM3480磁带机上实现使用，1991年实现读写双元一体化各向异性磁电阻磁头，使磁盘的记录密度达到1Gb/in2.1997年巨磁电阻磁头代替磁各向异性磁电阻磁头。由于记录介质和技术不断的进步，硬磁盘的面记录密度提高最快；从1960年算起，每过十年，面记录密度就提高十倍；到2006年，3.5吋的硬磁盘面记录密度已达120Gb/in2。 目前，硬磁盘的密度还在不断提高，希望能发展成磁自旋电子学。 § 原理 将各种信息转换为随时间变化的电信号，再将它转换为磁记录介质的磁化强度随空间变化的过程称为磁记录，将其逆过程称为再生（重现）过程。这种记录和重现的过程及其原理如图所示：将输入的非电信息Si（t）（声音、像点、数码等）经过一定的非电－电转换装置（1），转换为随时间作相应变化的电流I（t）；再把电流I（t）通过记录磁头（2）的线圈，使记录磁头的缝隙处产生与输入信息相应变化的磁场H（t）；于是紧靠磁头缝隙并以恒定速度v运动的磁记录介质便受到缝隙磁场H（t）的作用，而产生相应的磁化强度M（x），于是，将随时间变化的磁场H（t）转换为按空间变化的磁化强度分布M（x），从而完成了磁记录过程（3）；磁带离开记录磁头时，由于自退磁作用，磁化强度略有降低，但仍保存着与输入信息Si（t）相应的剩余磁化强度分布M（x）。这就是将输入信息记录和存储到磁记录介质的过程。当需要把记录和存储的信息从磁记录介质（磁带）作非破坏性取出（重现）时，则需经过与上述过程相反的过程，即将存储有信息的磁带以与记录时相同的速度通过重放磁头（4）的缝隙，这时磁记录介质中的剩余磁化强度M（x）产生的外露磁场在重放磁头中感生相应的磁通量变化Ф（t），而使绕在这磁头上的线圈中感生微弱的交变电压V（t）；再将 V（t）通过放大和电－非电转换装置（5），就可得到同输入信息Si（t）相应的输出信息 So（t）。这就是将记录存储在磁记录介质中的信息重放和输出（读出）的过程。磁记录介质在重放过程中仍保留着它所存储的信息，所以是一种非破坏性的读出。如要清除磁记录介质中存储的信息，只要将磁带通过清除磁头，使其受到这磁头产生的高频磁场的作用而退磁后，就可将存储的信息清除，使磁记录介质回到退磁状态。 磁记录 按照信息记录的方式，磁记录可以分为连续的模拟式记录（如录音和录像）和分立的数字式记录（如计算机记录数字）两种。上面是按模拟式工作方式介绍磁记录原理的。数字记录的原理和过程与和上述的相似。有二种磁记录方式：1.纵向磁记录；纵向磁记录后，在磁介质中的剩余磁化强度的方向与记录时介质运动的方向一致；而且与介质的平面平行。2.垂直磁记录：这样记录后，磁介质中的剩余磁化强度的方向与介质的运动方向垂直，而且剩磁与磁介质平面垂直。这样可以提高记录密度，但要求磁记录介质具有垂直介面的强的单轴磁各向异性。二种记录方式的过程基本相同；但所用的磁记录介质和写入，读出磁头不同。磁记录同其他记录方法相比较具有这样一些特点：记录和存储的密度高，容量大，速度较快，可多次使用（非破坏性），无易失性，抗干扰性强，使用寿命长，也无显著的“疲乏”、老化和变性现象，还可一步记录（不需其他处理）和实时重放，成本较低，维护简单。这些都使磁记录适宜于大量的生产和应用。 § 材料 磁记录应用的磁性材料主要有两类：①磁记录介质。是以其剩余磁化强度为记录和存储信息的材料，属于半硬磁材料;②磁头材料；分为二种；写入和读出磁头材料。写入磁头材料是以磁头的磁-电转换功能对磁记录介质输入信息的材料，属于软磁材料。 读出磁头材料；在低密度记录时使用与写入磁头相同的材料。但在高密度记录时，读出则使用有巨磁电阻效应的传感器件。 一般说来，纵向磁记录介质大都使用磁性颗粒分散在粘合剂中做成磁浆，涂敷在塑料片基上使用。对磁性颗粒的主要要求是：1.适当高的矫顽力Hc，以提高存储信息的密度和抗干扰性；2.高饱和磁化强度4πMs和高矩形比Mr／Ms（Mr为剩余磁化强度），以提高读出信息幅度；3.低的磁性温度系数和老化效应，4.颗粒的粒度分布窄以及分散性好。对于垂直磁记录材料，还需要高的垂直膜面的单轴磁各向异性ku（见磁各向异性）。颗粒型磁记录介质有：1936年开始用Fe3O4：1939年开始用咖吗Fe2O3；1971年开始用CrO2；1990年用金属粉和钡铁氧体磁粉。 1955-1985年硬磁盘主要用咖吗Fe2O3磁粉涂敷在铝合金盘基上；1985年以后由于较多使用垂直磁记录，在铝合金片基上溅射Co-Cr为基合金薄膜是主要的磁记录材料。 对于写入和读出磁头材料的主要要求是:高的磁导率μ,以提高磁头的灵敏度和效率；高的饱和磁化强度4πMs，以提高磁头缝隙的磁场；低的矫顽力Hc，以降低磁头的损耗和噪声；低的剩余磁化强度Mr,以易于清除不需要的磁迹和降低噪声；高的电阻率ρ,以降低磁头损耗，改善频率响应特性;高的磁导率截止频率fc（即磁导率显著下降的频率），以提高磁记录频率上限，有利于高频高速磁记录；高的硬度和力学强度，以提高耐磨性能和使用寿命，降低脱粒噪声。目前采用的磁头材料有两大类：铁氧体磁头材料和金属磁头材料。前者应用最多的是Mn-Zn系铁氧体,有热压和热静压的高密度多晶材料和布里奇曼法生长的高均匀性的单晶材料；后者应用较多的有Fe-Si-Al系和Fe-Ni-Nb系等高硬度软磁合金材料。 1985年IBM 3480磁带机上开始使用各向异性磁电阻传感器代替读出磁头。1997年巨磁电阻效应全部代替各向异性电阻。现在全都使用这种传感器件作为磁盘讯号读出。目前约有三种巨磁电阻效应的器件可用为磁盘读出。 |
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