Файл: Брагинский, Г. И. Технология магнитных лент.pdf

жениости поля записи, а как следствие этого, больше сигнал, полу­ чаемый при последующем воспроизведении. Из рис. 19 видно, что крутизна кривых квазиидеального намагничивания, т. е. восприим­ чивость магнитной ленты, зависит от величины начальной амплитуды переменной составляющей поля Н^.. Существует оптимальное зна­ чение переменной составляющей поля, при котором магнитная лента обладает максимальной восприимчивостью. Применительно к маг­ нитной записи это означает, что имеется оптимальное значение высокочастотного тока подмагничивания / в . ч т . о п т > ПРИ котором отдача сигналограммы максимальна. Оптимальный режим подмагни­ чивания устанавливают экспериментально.

Крутизна кривой квазиидеального намагничивания при опти­ мальном подмагничивании и длина ее прямолинейного участка зависят от магнитных свойств рабочего слоя ленты, которые опре­ деляются его материалом и технологией изготовления магнитной ленты. Чем больше длина прямолинейного участка динамической характеристики, тем больше максимально допустимый уровень записанного сигнала. Уровень записи оценивают остаточным маг­ нитным потоком в ленте, максимальное значение которого лими­ тируется возрастанием нелинейных искажений, поскольку динами­ ческая характеристика линейна лишь в ограниченных пределах.

Одной из важных задач исследователей и технологов, производя­ щих магнитные ленты, является разработка и получение рабочих слоев, обеспечивающих возможно большие крутизну и протяженность прямолинейного участка кривой квазиидеального намагничивания.

Критическое значение поля подмагничивания и критическая зона. При рассмотрении намагничивания порошковых ферромагнетиков, содержащих малые однодоменные частицы, было отмечено (см. стр. 31), что необратимые изменения магнитного состояния отдельной частицы происходят при условии, что напряженность воздейству­ ющего внешнего поля больше некоторой критической величины, определяющей коэрцитивную силу частицы. При воздействии сум­ марного поля, содержащего переменную и постоянную составля­ ющие, необратимое изменение магнитного состояния в соответствии с постоянной составляющей поля происходит при определенном критическом значении переменного поля.

Рассмотрим процесс намагничивания отдельной однодоменной и одноосной частицы ферромагнетика при воздействии поля, содер­ жащего переменную и постоянную составляющие. Предположим, что направление вектора напряженности внешнего поля совпадает с осью легкого намагничивания частицы. При этих условиях петля гисте­ резиса частицы будет иметь прямоугольную форму, а ширина петли будет равна удвоенной коэрцитивной силе частицы Н сі (рис. 20). Допустим также, что самопроизвольная намагниченность частицы равна —J rs, а поле взаимодействия этой частицы с окружающими ее частицами —Нті. В этом случае исходное магнитное состояние опре­ делится точкой А (см. рис. 20).

Если внешнее поле содержит только постоянную составляющую, то частица перемагнитится только при условии, что величина

47

напряженности воздействующего поля не меньше суммы ІІті + Н с, а направление противоположно вектору Нті. При воздействии поля, содержащего кроме постоянной также и переменную составляющую, частица перемагнитится при меньшей величине постоянной соста­ вляющей поля. В нижней части рис. 20 в системе координат Н — t изображена кривая суммарного поля, постепенно уменьшающегося до нуля. Постоянная составляющая поля Н = имеет направление, противоположное полю взаимодействия Нті, и больше его по вели­ чине. При больших значениях амплитуды переменной составляющей

частицы имеют однодоменную структуру и одинаковую коэрцитивную силу Н сі, но различные для разных частиц поля взаимодействия. При воздействии на такой образец суммарного и уменьшающегося магнитного поля в момент времени, когда перемен­ ная составляющая поля уменьшается до Нкр, часть частиц перемагни­ тится. Перемагнитятся в соответствии с направлением постоянной составляющей поля только те частицы, для которых в момент вре­ мени, когда переменная составляющая поля достигает критического значения, постоянная составляющая превышает поле взаимодей­ ствия и противоположна ему по направлению. Чем больше постоян­ ная составляющая при Н ^ = Нкр, тем большее число частиц изменит свое магнитное состояние и тем больше будет намагниченность всего тела.

Рабочий слой современных магнитных лент представляет собой порошковый ферромагнетик с частицами однодоменной структуры. При магнитной записи с высокочастотным подмагничиванием каждый участок ленты, содержащий большое число однодоменных частиц, проходя над зазором головки, подвергается воздействию поля,

48

содержащего переменную (высокочастотную) составляющую и по­ стоянную, определяющуюся мгновенным значением сигнала. Если поле подмагничивания над центром зазора имеет величину напря­ женности больше критической, то «запись», т. е. изменение знака намагниченности частиц в соответствии с направлением поля звуко­ вой составляющей, происходит на некотором расстоянии от зазора, где переменная составляющая поля равна Нкр. Область поля в про­ странстве вблизи зазора записывающей головки, в которой проис­ ходят необратимые изменения магнитного состояния частиц рабочего слоя ленты, называют критической зоной. Если бы частицы порошка рабочего слоя ленты были абсолютно однородны и имели одинаковую

коэрцитивную силу, то во всех точ­ ках критической зоны напряжен­ ность поля подмагничивания была бы равна критическому значению.

TF- *7771

Рис. 21. Линии равных продоль­ Рис. 22. Критическая зона при разных ных составляющих напряженно­ значениях тока высокочастотного подмаг­ сти поля вблизи зазора записы­ ничивания.

вающей головки при различных значениях Н/Н3 (Н3принята за 1).

Располагается критическая зона за «сбегающим» ребром, ограни­ чивающим зазор головки. На рис. 21 показаны линии равных зна­ чений продольной составляющей напряженности поля над рабочим зазором записывающей головки. Одна из этих линий, для которой выполняется условие Н ~ = Нлр, будет сечением критической зоны для ленты с одинаковой для всех частиц значением Нсі.

Коэрцитивная сила частиц порошка рабочего слоя реальных маг­ нитных лент различна и лежит в пределах от Нсмин до f f CM3KC. Раз­ личие в коэрцитивной силе обусловлено неоднородностью частиц по форме и размерам, а также их различной ориентацией по отноше­ нию к полю (см. рис. 10). Коэрцитивная сила ленты, определяемая при макроскопических измерениях, имеет значение среднее между указанными крайними пределами. Поэтому критическая зона, в кото­ рой возникает необратимая намагниченность ленты, имеет некоторую конечную протяженность, ограниченную линиями равных напряжен­ ностей (рис. 22).

Положение, форма и протяженность критической зоны зависят от однородности частиц порошка рабочего слоя ленты по коэрцитив­ ной силе и от распределения поля вблизи зазора головки. Чем лучше локализовано поле вблизи зазора, т. е. чем круче кривая, характери­

зующая распределение напряженности поля (см. рис. 17), тем уже критическая зона.

Локализация поля зависит от ширины зазора головки и мате­ риала сердечника: чем больше его магнитная проницаемость, тем

более резко падает напряженность поля. Но главным образом про­ тяженность критической зоны зависит от свойств рабочего слоя магнитной ленты. Критическая зона расширяется с удалением от поверхности головки (см. рис. 22), поэтому она шире для лент, имеющих толстый рабочий слой. Положение и ширина критической зоны зависят также от величины тока высокочастотного подмагничивания. Чем он больше, тем дальше от зазора головки поле уменъпшвтся до критического значения, причем увеличивается и ширина критической зоны (см. рис. 22). С удалением же критической зоны от зазора головки уменьшается и постоянная составляющая поля. Следовательно, меньшее число частиц будет перемагничиваться и носи­ тель будет приобретать меньшую остаточную намагниченность. Про­ тяженность критической зоны оказывает влияние на величину оста­ точной намагниченности при малых значениях длины волны записи.

Волновые потери при магнитной записи с высокочастотным подмагничиванием и при воспроизведении сигнала. При малых дли­ нах волн записи на сигналограмме получаемый при воспроизведении сигнал значительно ослабляется. Ослабление воспроизводимого сиг­ нала, которое зависит от длины волны записи, называют волновыми потерями. Эти потери ограничивают допустимую продольную плот­ ность записи п = 1 Д , препятствуют уменьшению скорости движения носителя записи и являются основной причиной частотных искаже­

ний в тех случаях, когда записываемые сигналы имеют широкий диапазон частот.

Рассмотрим причины возникновения волновых потерь на при­ мере записи звука, хотя они имеют большое значение при записи и воспроизведении и других сигналов. Волновые потери возникают как в процессе записи магнитной сигналограммы, так и в процессе воспроизведения. При записи они приводят к уменьшению амплитуды остаточного магнитного потока в рабочем слое ленты с уменьшением длины волны записи при постоянной величине тока записи. В про­ цессе воспроизведения за счет волновых потерь амплитудное значение магнитного потока в головке воспроизведения, создаваемого движу­ щейся сигналограммой, при малых значениях длины волны записи значительно меньше, чем при больших длинах волн, для одной и той же амплитуды остаточной намагниченности сигналограммы.

В процессе записи с высокочастотным подмагничиванием волно­ вые потери обусловлены конечной протяженностью критической зоны, и величина этих потерь тем больше, чем больше отношение ширины критической зоны к длине волны записи. За счет конечной ширины критической зоны в рабочем слое ленты образуется как бы множество фонограмм, смещенных по фазе друг относительно друга. Остаточная намагниченность в каждом сечении ленты определяется

как равнодействующая векторов намагниченности отдельных фонограмм [29].

При ширине критической зоны а и длине волны записи Я остаточ­

50