磁記錄磁的性質(zhì)

鐵棒和鋼棒本來不能吸引鋼鐵，當(dāng)磁鐵靠近它或與它接觸時(shí)，它便有了吸引鋼鐵的性質(zhì)，也就是被磁化了。軟鐵磁化后，磁性很容易消失，稱為軟磁性材料。而鋼鐵等物質(zhì)在磁化后，磁性能夠保持，稱為硬磁性材料。硬磁性材料可做成永磁體，還可以用來記錄信息。磁帶上就附有一層硬磁性材料制成的小顆粒。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，磁記錄與人們的關(guān)系越來越密切。錄像帶，電腦中的磁盤，打電話的磁卡，銀行的信用卡，還有磁卡式車票等，都是用磁來記錄信息的。磁記錄技術(shù)提高的工作效率，給生活帶來了很大方便。

利用磁記錄時(shí)，信息先轉(zhuǎn)變成強(qiáng)弱變化的電流，這樣的電流通過磁頭，產(chǎn)生了強(qiáng)弱變化的磁場。磁帶劃過磁頭時(shí)，磁帶上的小顆粒被強(qiáng)弱不同的磁化，于是記錄了一連串有關(guān)磁性變化的信息。磁帶貼著磁頭運(yùn)動(dòng)，磁性強(qiáng)弱變化的磁帶使磁頭中產(chǎn)生變化的感應(yīng)電流，電流經(jīng)放大后變成模擬信號(hào)，便"讀"出了磁帶中記錄的信息。

磁記錄的最主要的指標(biāo)是記錄密度，即單位面積記錄的信息量。記錄材料的發(fā)展史可以說是記錄密度不斷提高的歷史。磁記錄通常分為4類:顆粒介質(zhì)，薄膜介質(zhì)，具有軟磁層的介質(zhì)，圖文介質(zhì)。根據(jù)磁記錄介質(zhì)的磁化方向?qū)⒋庞涗浤Ｊ椒譃?類:其一是縱向(水平和面內(nèi))磁記錄。在這種模式下，介質(zhì)的磁化方向與磁盤平面及磁頭的運(yùn)動(dòng)方向平行;其二是垂直磁記錄，這時(shí)介質(zhì)的磁化方向與磁盤表面(或介質(zhì)的表面)垂直;其三是橫向磁記錄。介質(zhì)的磁化方向在磁盤平面內(nèi)與磁頭的運(yùn)動(dòng)方向垂直(磁化方向與介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向垂直)。3種磁記錄方式中，縱向磁記錄應(yīng)用最廣，特別是高密度磁記錄普遍是通過縱向磁記錄模式實(shí)現(xiàn)的，但由于高密度記錄對(duì)介質(zhì)的自退磁效應(yīng)的升高，使得縱向磁記錄模式進(jìn)一步提高記錄密度相當(dāng)困難。而垂直磁記錄為提高磁記錄密度提供了出路。垂直磁記錄模式不僅可以克服上述所說的自退磁效應(yīng)，而且對(duì)磁記錄介質(zhì)中的磁層厚度的要求比較寬松。垂直磁記錄比縱向磁記錄要求更多的不同種類的磁頭。不管記錄模式如何，記錄系統(tǒng)中都包括以下幾個(gè)基本單元:存儲(chǔ)介質(zhì)、換能器、介質(zhì)或磁頭的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及匹配的電子線路。

將各種信息轉(zhuǎn)換為隨時(shí)間變化的電信號(hào)，再將它轉(zhuǎn)換為磁記錄介質(zhì)的磁化強(qiáng)度隨空間變化的過程稱為磁記錄，將其逆過程稱為再生（重現(xiàn)）過程。這種記錄和重現(xiàn)的過程及其原理如圖1所示:

將輸入的非電信息Si(t)（像點(diǎn)、數(shù)碼等）經(jīng)過一定的非電-電轉(zhuǎn)換裝置(1)，轉(zhuǎn)換為隨時(shí)間作相應(yīng)變化的電流I(t);再把電流I(t)通過記錄磁頭(2)的線圈，使記錄磁頭的縫隙處產(chǎn)生與輸入信息相應(yīng)變化的磁場H(t);于是緊靠磁頭縫隙并以恒定速度v運(yùn)動(dòng)的磁記錄介質(zhì)便受到縫隙磁場H(t)的作用，而產(chǎn)生相應(yīng)的磁化強(qiáng)度M(x)，于是，將隨時(shí)間變化的磁場H(t)轉(zhuǎn)換為按空間變化的磁化強(qiáng)度分布M(x)，從而完成了磁記錄過程(3)；磁帶離開記錄磁頭時(shí)，由于自退磁作用，磁化強(qiáng)度略有降低，但仍保存著與輸入信息Si(t)相應(yīng)的剩余磁化強(qiáng)度分布M┡(x)。這就是將輸入信息記錄和存儲(chǔ)到磁記錄介質(zhì)的過程。當(dāng)需要把記錄和存儲(chǔ)的信息從磁記錄介質(zhì)（磁帶）作非破壞性取出（重現(xiàn)）時(shí)，則需經(jīng)過與上述過程相反的過程，即將存儲(chǔ)有信息的磁帶以與記錄時(shí)相同的速度通過重放磁頭(4)的縫隙，這時(shí)磁記錄介質(zhì)中的剩余磁化強(qiáng)度M┡(x)產(chǎn)生的外露磁場在重放磁頭中感生相應(yīng)的磁通量變化Ф(t)，而使繞在這磁頭上的線圈中感生微弱的交變電壓V(t)；再將V(t)通過放大和電-非電轉(zhuǎn)換裝置(5)，就可得到同輸入信息Si(t)相應(yīng)的輸出信息So(t)。這就是將記錄存儲(chǔ)在磁記錄介質(zhì)中的信息重放和輸出(讀出)的過程。磁記錄介質(zhì)在重放過程中仍保留著它所存儲(chǔ)的信息，所以是一種非破壞性的讀出。如要清除磁記錄介質(zhì)中存儲(chǔ)的信息，只要將磁帶通過清除磁頭，使其受到這磁頭產(chǎn)生的高頻磁場的作用而退磁后，就可將存儲(chǔ)的信息清除，使磁記錄介質(zhì)回到退磁狀態(tài)。

按照信息記錄的方式，磁記錄可以分為連續(xù)的模擬式記錄（如錄像）和分立的數(shù)字式記錄（如計(jì)算機(jī)記錄數(shù)字）兩種。上面是按模擬式工作方式介紹磁記錄原理的。磁記錄同其他記錄方法相比較具有這樣一些特點(diǎn)：記錄和存儲(chǔ)的密度高，容量大，速度較快，可多次使用（非破壞性），無易失性，抗干擾性強(qiáng)，使用壽命長，也無顯著的“疲乏”、老化和變性現(xiàn)象，還可一步記錄（不需其他處理）和實(shí)時(shí)重放，成本較低，維護(hù)簡單。這些都使磁記錄適宜于大量的生產(chǎn)和應(yīng)用。

磁記錄中應(yīng)用的磁性材料主要有兩類：①磁記錄介質(zhì)。是以其磁化狀態(tài)作為記錄和存儲(chǔ)信息的材料，屬于永（硬）磁材料;②磁頭材料。是以磁頭的磁-電轉(zhuǎn)換功能對(duì)磁記錄介質(zhì)輸入和輸出信息的材料，屬于軟磁材料。

正在研究或已經(jīng)使用的磁記錄介質(zhì)材料主要有鐵氧體和金屬磁性材料或者從形態(tài)上分有顆粒型和薄膜型2大類.

一種利用電和磁的方法將可轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的信息輸入、記錄和存儲(chǔ)于強(qiáng)磁性介質(zhì)內(nèi)，并又能從其中取出和重現(xiàn)該信息的過程。此種信息可以是圖像、數(shù)字或其他可轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的信息，故磁記錄技術(shù)可應(yīng)用于錄像、記錄數(shù)字和其他信息等。最早的磁記錄開始于19世紀(jì)末，到20世紀(jì)40年代磁記錄技術(shù)才逐漸成熟，有了較廣的實(shí)際應(yīng)用。50年代以后磁記錄又應(yīng)用到電子計(jì)算機(jī)和電視技術(shù)，以及人造衛(wèi)星和宇宙飛船的信息記錄和傳送，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。

磁記錄記錄介質(zhì)

一般說來，對(duì)于磁記錄介質(zhì)的主要要求是：適當(dāng)高的矯頑力Hc，以提高存儲(chǔ)信息的密度和抗干擾性；高的飽和磁化強(qiáng)度4πMs,以提高輸出信息強(qiáng)度;高的剩磁比Mr/Ms(Mr為剩余磁化強(qiáng)度),以提高信息記錄效率和減小自退磁效應(yīng);陡直的磁滯回線,以提高記存信息分辨率；低的磁性溫度系數(shù)和老化效應(yīng)，以提高穩(wěn)定性；對(duì)于垂直磁記錄材料，還需要高的垂直膜面的單軸磁各向異性ku（見磁各向異性）?？刹捎玫拇庞涗浗橘|(zhì)可以分為三類：鐵氧體和其他強(qiáng)磁氧化物微粉；強(qiáng)磁金屬微粉；強(qiáng)磁金屬薄膜。大量應(yīng)用的是γ-Fe2O3或以其為基的磁粉,正在研制或開始試用的還有CrO2磁粉、及以Ni和Co為基的合金薄膜介質(zhì)。

磁記錄磁頭材料

對(duì)于磁頭材料的主要要求是:高的磁導(dǎo)率μ,以提高磁頭的靈敏度和效率；高的飽和磁化強(qiáng)度4πMs,以提高磁頭縫隙的磁場和防止極尖磁飽和；低的矯頑力Hc，以降低磁頭的損耗；低的剩余磁化強(qiáng)度Mr,以易于清除不需要的磁跡；高的電阻率ρ,以降低磁頭損耗,改善特性;高的磁導(dǎo)率截止頻率fc（即磁導(dǎo)率顯著下降的頻率），以提高磁記錄頻率上限，有利于高頻高速磁記錄；高的硬度和力學(xué)強(qiáng)度，以提高耐磨性能和使用壽命。采用的磁頭材料有兩大類：鐵氧體磁頭材料和金屬磁頭材料。前者應(yīng)用最多的是Mn-Zn系鐵氧體,有熱壓和熱靜壓的高密度多晶材料和布里奇曼法生長的高均勻性的單晶材料；后者應(yīng)用較多的有Fe-Si-Al系和Fe-Ni-Nb系等高硬度軟磁合金材料。

李蔭遠(yuǎn)、李國棟編：《鐵氧體物理學(xué)》，修訂版，科學(xué)出版社，北京，1978。 　戴禮智編著：《磁記錄基礎(chǔ)知識(shí)》，科學(xué)出版社，北京，1980。 　劉克哲編：《磁記錄物理》,山東科學(xué)技術(shù)出版社,濟(jì)南，1979。 　C.D.Mee, The Physics of Magnetic Recording, North-Holland, Amsterdam, 1964. 　C.E.Lowman, Magnetic Recording,McGraw-Hill,New York,1972.2100433B

磁記錄材料是指利用磁特性和磁效應(yīng)輸入（寫入）、記錄、存儲(chǔ)和輸出（讀出）圖像、

數(shù)字等信息的磁性材料。分為磁記錄介質(zhì)材料和磁頭材料。前者主要完成信息的記錄和存儲(chǔ)功能，后者主要完成信息的寫入和讀出功能。

在物理學(xué)中將這些產(chǎn)品稱為磁記錄介質(zhì)（只認(rèn)為磁粉是磁記錄材料）。在這些產(chǎn)品的消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，以磁帶所占的比例最大（見表）。磁記錄具有記錄密度高，穩(wěn)定可靠，可反復(fù)使用，時(shí)間基準(zhǔn)可變，可記錄的頻率范圍寬，信息寫入、讀出速度快等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于廣播、 電影、 電視、教育、醫(yī)療、自動(dòng)控制、地質(zhì)勘探、電子計(jì)算技術(shù)、軍事、航天及日常生活等方面。

磁記錄材料按形態(tài)分為顆粒狀和連續(xù)薄膜材料兩類，按性質(zhì)又分為金屬材料和非金屬材料。廣泛使用的磁記錄介質(zhì)是γ-Fe2O3系材料，此外還有CrO2系、Fe-Co系和 Co-Cr系材料等。磁頭材料主要有Mn-Zn系和Ni-Zn系鐵氧體 、Fe-Al系、Ni-Fe-Nb系及Fe-Al-Si系合金材料等。

①縱向磁記錄材料，記錄在磁層表面上的信號(hào)磁化方向與記錄材料運(yùn)動(dòng)方向一致，如錄像磁帶等。②橫向磁記錄材料，記錄在磁層表面上的信號(hào)磁化方向與記錄材料運(yùn)動(dòng)方向垂直或接近于垂直，如錄像磁帶等。③垂直磁記錄材料，記錄在磁層表面上的信號(hào)磁化方向與記錄材料表面垂直，如磁光盤等。