Физические основы магнитной записи




Скачать 93.24 Kb.
НазваниеФизические основы магнитной записи
Дата публикации25.08.2013
Размер93.24 Kb.
ТипЛекция
vbibl.ru > Химия > Лекция

Лекция 24


Эксплуатационная надежность магнитной записи

План лекции:

  1. Физические основы магнитной записи

  2. Проблемы эксплуатационной надежности магнитной записи

  3. Правила эксплуатации магнитных носителей



Физические основы магнитной записи


Магнитные носители в настоящее время являются основным средством энергонезависимого хранения цифровой информации.

В основу записи положен метод остаточной магнитной индукции, возникающей за счет гистерезиса магнитного материала (рис.24.1).



Рис.24.1. Характеристика намагничивания с гистерезисом:

H=I - напряженность магнитного поля;

Нc - коэрцитивная сила;

Br - остаточная индукция.

Характеристики основных магнитных материалов приведены в табл. 24.1.

Таблица24.1

Характеристики магнитных материалов

Материал


Нс,

Вr,

gFe2O3

24

0,12

CogFe2O3

43

0,13

CrO2

42

0,14

CoFe (порошок)

82

0,24

FeCoCrB, FeCoNi

120

0,15


^ Порошки на основе Fe2O3 появились в 50-е годы и до настоящего времени широко используются для производства магнитных носителей. Вследствие доступности исходного сырья, простота в технологии получения порошка, управляемость магнитными свойствами, высокое значение точки Кюри (740-960К), высокая термостойкость и термостабильность магнитных свойств. Порошок стабилен в химическом отношении и обладает способностью совместного хранения практически со всеми материалами.

^ Модифицированная двуокись хрома. Термомагнитные свойства двуокиси хрома были открыты в 1828 году Беклером и исследованы М. Бернардом. Особенности заключаются в высокой коэрцитивной силе и низкой точке Кюри 400 К. Промышленные исследования двуокиси хрома - с 1970-80 гг. Существенным недостатком магнитных носителей на базе двуокиси хрома - низкая химическая стойкость, в том числе и воздействия влаги (гигроскопичность). При нахождении порошка на воздухе в течение 3-х часов влагосодержание повышается в 2 раза. Принципиальным является и наличие химической реакции с материалами подложки. Кроме того, стоимость носителей на двуокиси хрома является высокой, высокая абразивная способность.

^ Кобальтированная гамма-окись железа - возможность повышения магнитных свойств гамма-окиси железа. Магнитные носители обладают высокой способностью сигнал \ шум, способность передачи высоких частот. Низкая точка Кюри - 310-370 К, поэтому хранение при повышенной температуре снижает сигнал воспроизведения. При температуре 430 К при 20 минутах снижается уровень сигнала на 50% при плотности 40 бит / мм, действие давления.

^ Тонкодисперсные порошки (взвесь Fe, Co). Первоначально: Fe Hc=80 кА/м. Co с размером частиц 0,1 мм : Hc=56-64 кА/ м.

Достоинства - Hc и Вr -высоки, намагниченность насыщения велика, что делает их незаменимыми при необходимости обеспечить высокую плотность записи, меньший уровень шумов.

Недостатки - химическая нестабильность, способность к самовоспламенению (термитные шашки).

Порошковые сплавы Fe Co (Hc =20-160 кА/ м), Fe Co Ni, где Ni ведёт к увеличению Нс до 115 кА/м.

Помимо магнитных материалов в состав носителя входят и другие компоненты.

^ Связующие вещества, используемые в технологии магнитных носителей, являются нелетучими синтетическими смолами, способными образовывать в слоях, толщиной до 10мкм прочные пленки аморфного строения. Смолы обладают способностью нести остальные компоненты рабочего слоя, в который входит магнитный порошок пластификатор, отвердитель, антистатические добавки, антифрикционные добавки (смазка), упрочняющие добавки.

Требования к связующим веществам: прочность, устойчивость к атмосферному воздействию, способность создавать защитную пленку для магнитного порошка, упругость, минимальная степень удержания растворителей, низкая гигроскопичность (способность накапливать влагу), адгезия к материалу подложки. В качестве связующих веществ используются эпоксидные и феноксидные смолы, полиуретаны, полихлорвинил, нитроцеллюлозные смолы. При нанесении вещества используются бензольные и кетоновые растворители.

Важным фактором является степень термостойкости. К связующим веществам примешиваются следующие добавки:

  1. Антифрикционная добавка. Цель добавки – снижение абразивного износа рабочего слоя носителя и головки и снижение коэффициента трения. Требования к добавке – эффективность использования при температуре до 80 0С, отсутствие испарения, окисления, инертность к остальным компонентам магнитного носителя. В качестве таких добавок используется силиконовая смазка (полидиметилсилаксол), дисульфат молибдена MoS2.

  1. Антистатические добавки – образуют обратный слой на подложке, вводятся обычно в рецептуру растворителей. Требования к добавкам – проводимость, минимальное количество летучих веществ, химическая совместимость. В качестве таких добавок используется графит или углерод в виде сажи. В качестве основы магнитного носителя используется обычно полиэтилен, полиамиды или металлы.



^

Проблемы эксплуатационной надежности магнитной записи


Магнитные носители относятся к числу невосстанавливаемых комплектующих изделий. Порча подложки, стирание рабочего слоя являются необратимым процессом. С общетехнической позиции надежность магнитного носителя может быть определена как его свойство сохранять и поддерживать во времени технические характеристики в заданных условиях хранения и эксплуатации. При этом к техническим характеристикам носителя относятся как его механические параметры, так и электромагнитные. Техническая надежность магнитного носителя выражается достоверностью воспроизведения записанной информации.

Функция достоверности воспроизведения является эквивалентом отказа аппаратуры. Эта функция зависит от стойкости механических и электромагнитных свойств носителей. На указанные свойства в свою очередь влияют факторы времени, условия хранения и эксплуатации, количество обращения к носителям. Можно воспроизвести зависимость, характеризующую снижение уровня выходного сигнала для различных типов носителей (рис.24.2).



Рис.24.2. Снижение уровня магнитного сигнала в зависимости от числа считываний

Количество прогонов неодинаково, в зависимости от климатических условий, в которых прогоны осуществляются. Так, если количество прогонов для  Fe2O3 3000...4000 в нормальных условиях, то в наименее благоприятных (наличие полей, высокая влажность и температура) количество прогонов снижается до 200.

Кроме традиционных факторов (механический износ, заводские дефекты изготовления) на носители действуют:

  1. химические факторы (содержание кислорода и озона воздуха, влага, двуокись серы, ультрафиолетовые компоненты светового излучения, температура окружающей среды);

  2. механические факторы (ускорения, которым подвергается носитель, скорость движения при наличии неоднократного электрического поля, усилия деформации, шероховатость головки считывания (при наличии контакта), наличие дефектов головок);

  3. электромагнитные факторы (наличие неоднородных электрических и любых магнитных полей в зоне хранения - эксплуатации носителя, наличие статического электричества, взаимовлияние слоёв ленточного носителя.


^ Влияние механических нагрузок. Одним из факторов, вызывающих усиление влияния механических нагрузок на магнитные носители является то, что в качестве подложек используется полиэтилентерафтолат. Типичная характеристика зависимости деформации от усилий для этого материала приведена на рис24.3.



Рис.24.3. Относительное удлинение носителя при нагрузке

Деформации носителя формируются (рис.24.4):

  1. за счёт трения;

  2. за счёт ускорения при пуске/останове ленты;

  3. за счёт инерционности подвижных частей.

Рис.24.4. Механизм формирования деформаций

Основным следствием механических воздействий оказываются: снижение достоверности записи информации, падение рабочих параметров, разрушение рабочего слоя (воздействие разности деформаций носителя и рабочего слоя), нарушение адгезии. (Механизм адгезии (прилипания) - увеличивается площадь сцепления.) При вертикальном воздействии - растекание поверхностного слоя, нарушение сцепления, выкрашивание рабочего слоя.

Следствием воздействий механических нагрузок на рабочий слой оказывает также ослабление намагниченности.

Основной эффект, который приводит к изменению намагниченности – магнитострикционный (рис.24.5).

Рис.24.5. Характеристики магнитострикционного эффекта

Под действием повышенного давления ослабляются, в частности, высокочастотные сигналы. Например, один из способов снижения влияния атмосферных факторов - помещение магнитных носителей в среду с избыточным давлением воздуха с заданными параметрами (влажность, наличие химически активных веществ).
^ Световое воздействие. Как показывают эксперименты, световое воздействие оказывает влияние только на органические компоненты носителя. Световое воздействие вызывает ускорение процесса полимеризации. При этом наименьшей стойкостью обладают носители на основе двуокиси хрома (катализатор). Видимые изменения: потеря глянца, потемнение, коробление, растрескивание (рис.24.6).



Рис.24.6. Влияние освещенности на магнитный носитель

Влияние электромагнитных излучений

Электромагнитные излучения. Приводят к понижению стабильности сигнала. Снижение остаточной намагниченности рабочего слоя наблюдается при напряженности поля больше 1,2 .КА/м. Порог начала снижения свойств при воздействии переменного поля на частотах 10-100кГц не превышает 80 А/м. При воздействии постоянного магнитного поля порог начала снижения стабильности записи составляет 4 КА/м
^ Воздействие проникающих и ионизирующих излучений. Это воздействие зависит от вида, дозы и ряда сопутствующих факторов окружающей среды. Основное влияние ионизирующих излучений происходит на органические слои носителя. Под действием излучения возможно образование жидких и газообразных продуктов, что ухудшает механические свойства основы носителя. На рис.24.7 представлены результаты облучения носителя источником 170 р/с при 298 К.

Рис.24.7. Влияние ионизирующих излучений на магнитный носитель:

σу - предел упругости; σп - предел прочности.

При увеличении суммарного интегрального облучения модуль упругости возрастает, относительное удлинение при нагрузке и пределы прочности снижаются:

СВОЙСТВА

^ ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ

Модуль упругости

возрастает

Относительное удлинение при нагрузке

снижается

Прочность на разрыв

снижается

Прочность на слои

снижается

^ Влияние климатических условий. В результате совместного воздействия на магнитную ленту повышенной температуры и влажности происходит деградация ее физико-механических свойств из-за выпотевания из рабочего слоя ленты клейких веществ и различия в изменениях компонентов рабочего слоя. Снижается адгезионная прочность рабочего слоя по отношению к полимерной основе, скапливаются продукты износа на поверхности ленты.

Кроме того, если компоненты подобраны таким образом, что имеют различный коэффициент объемного расширения от влажности, что вызывает коробление пленки, нарушения однородности рабочего слоя (CrO2).

Вода, проникшая в рабочий слой, создает среду (раствор), ускоряющую протекание химических процессов, в воде растворяется кислород , образуя химически активный раствор. Наличие кислорода, влажности, света ускоряют процесс старения, в частности фотоокисления. Следствием фотохимического разложения рабочего слоя является уменьшение его вязкости (увеличение хрупкости). При механических деформациях увеличивается вероятность появления микро и макротрещин и т.п.

Ферропорошки выступают в роли катализатора ( Fe2O3 ) или сами вступают в химические реакции ( СrO2 ). Ускорение зависит от объемов концентрации порошка.

Наиболее уязвимыми для температурных воздействий компонентами рабочего слоя магнитоносителей являются вещества органической природы: связующие, пластификаторы, диспергаторы и т.п. Если точка Кюри (действие на магнитный слой) превышает 80-200оС, то на органические вещества действуют как отрицательные, так и положительные температуры:

  1. отрицательные низкие - снижение пластичности;

  2. очень низкие - снижение прочности вплоть до полного разрушения;

  3. повышенные - снижение упругости и прочности;

  4. циклические колебания - следы отпотевания и связанные с ним изменения.

Ферропорошки также имеют нестабильность свойств. Повышенной термочувствительностью отличаются порошки Со-Fe2O3, CrO2.

^

Правила эксплуатации магнитных носителей


Обращение с магнитными носителями сводится к правилам, основанным на минимизации рассмотренных выше неблагоприятных вздейтсвий.

Класс чистоты машинного зала должен иметь высшую (в технике) категорию. Воздух в вычислительный зал должен подаваться обеспыленным и кондиционированным. Колебания температуры относительно номинального значения не должен превышать  2оС.

Относительная влажность воздуха должна выдерживаться в достаточно жестких пределах 10...40%. В машинном зале должно поддерживаться избыточное давление.

Особенно жесткими должны быть требования к содержанию пыли. Число пылинок на 1 дм3 не должно превышать 104. Пол в машинном зале должен быть обработан пылеотталкивающим препаратом, швы в полу должны быть плотными, без щелей, рекомендуется антистатическая одежда, антистатическое покрытие пола.

Краска для стен и потолка - износоустойчивая. Запрещается белить потолок побелками.

Хранение магнитных носителей осуществляется при to 1020oC, по возможности в контейнерах, экранированных от электрических и магнитных полей, относительная влажность 20-80%.

Важным фактором, обеспечивающим хранения носителя, является периодическая перезапись. По разным источникам требуется перезапись информации раз в квартал - раз в месяц. Смена носителя после 5-10-кратной перезаписи.

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Физические основы магнитной записи iconПлан лекции: Физические основы оптической записи Механизмы и узлы...
Отличается высокой прочностью, малой удельной плотностью, долговечностью, химической стойкостью и стойкостью к воздействию тепла...

Физические основы магнитной записи iconТематическое планирование по физике в 11 классе
Вектор магнитной индукции. Линии магнитной индукции. Правило буравчика (правой руки)

Физические основы магнитной записи iconУрок 4 Измерение и кодирование информации. Цель урока: повторить...
Обмен информации происходит при помощи сигналов. По радио или телевидению, на магнитной записи сигналы передаются в форме непрерывных...

Физические основы магнитной записи iconКонтрольная работа дисциплины основы документацтонного обеспечения управления
Для выполнения контрольной работы Вам надлежит изучить дисциплину «Основы документационного обеспечения управления» согласно учебнику,...

Физические основы магнитной записи iconЛитература
Устройство и принцип работы измерительных преобразователей Физические основы его работы

Физические основы магнитной записи icon"Утверждаю" Проректор мгу профессор П. В. Вржещ
Физические основы методов исследования потоков (спец курс) профессор Знаменская И. А. Ц-67 физфак

Физические основы магнитной записи iconФизические основы гидравлики
...

Физические основы магнитной записи iconЭкзаменационные вопросы по дисциплине сухтп для дрб-41 Погрешности...
Биметаллический и дилатометрический термометры. Физические основы построения. Область применения

Физические основы магнитной записи iconРабочая программа по дисциплине ен. Ф. 6 Физические основы электроники
Омский институт водного транспорта (филиал) фбоу впо «Новосибирская государственная академия водного транспорта»

Физические основы магнитной записи iconРабочая программа по дисциплине фтд. 4 Физические основы получения информации
Омский институт водного транспорта (филиал) фбоу впо «Новосибирская государственная академия водного транспорта»

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница