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时间:2020-01-17
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1、第四章磁记录材料*21世纪是“信息世纪”,大容量存储技术在信息处理、传递和保存中占据相当重要的地位。*磁记录技术在信息存储领域具有独特的地位,它的发展已经有100多年历史。*磁记录设备:磁带、软盘、硬盘特点:价格低廉,性能优良,记录密度逐年提高,信息写入和输出速度快,容量大,可擦除重写实例:磁带录音机、录像机、银行卡、图书卡、门卡、计算机*光记录的特点:非接触式记录,存储密度高、容量大,性价比高缺点:信息的读写需要精密跟踪伺服的光学头,光盘驱动器价格较贵,数据传输速度慢*固态存储器的特点:没有运动部件,可靠性高,可以高速随机存储,不需电池供电,数据为
2、不挥发性缺点:存储量较小,价格高*20世纪80年代出现的其它存储设备:光盘、固态存储器(如U盘等)4.1磁记录概述*磁记录的功能是将一切能转变为电信号的信息(如声音、图像、数据和文字等),通过电磁转换记录和存储在磁记录介质上,并且该信息可以随时重放。*根据记录信息的形态,磁记录可分为:模拟式磁记录、数字式磁记录*根据磁化强度与记录介质的取向,数字式磁记录可分为:水平磁化模式、垂直磁化模式4.1.1磁记录的基本过程*由介质上的记录磁迹所构成的磁化强度的空间变化代表记录信号的时间变化规律4.1.2模拟式磁记录定义:将声音振动的大小、图像的明暗等原样地转变
3、为磁化的强弱,记录在记录介质表面上的方式分类:无调制记录(直接记录)、调制记录无调制记录:无偏磁记录、直流偏磁记录、交流偏磁记录*偏磁信号本身并不反映在磁介质的记录信号上直接记录调制记录:调幅记录、调频记录*载波信号反映在磁介质的记录信号上一、偏磁记录1、直流偏磁记录*优点:较好的线性关系和较高的记录灵敏度*缺点:当没有信号时,存在直流背底噪声;信号的动态变化范围只能在线性部分2、交流偏磁记录*特点:存在交流消磁,不导致背底噪声;很好的线性特性;信号失真度小,信噪比高。二、调制记录*调制的原因:输入信号随时间的变化范围很宽,有些是超低频信号,有些是
4、瞬态式的信号,动态范围很宽。*调制:用低频信号去控制高频振荡,使其具有低频信号特征的过程称为调制。*调幅:以调制信号去控制载波的振幅,使载波的振幅按调制信号的规律变化。包络线反映了调制波的特点。*调频:以调制信号去控制载波的频率,使载波的频率按调制信号的规律变化。特点:其频率随调制信号振幅的变化而变化,而它的幅度却始终保持不变。4.1.3数字式磁记录*根据磁化强度与记录介质的取向,数字式磁记录可分为水平磁化模式和垂直磁化模式两类。一、水平磁记录*通常采用环形磁头与具有纵向磁各向异性的记录介质相组合的形式,记录介质中的剩磁方向平行于介质平面。*水平磁记
5、录的位密度越来越大地受到退磁场引起过渡区展宽限制的影响。展宽决定于*限制:过小的晶粒尺寸难以长久地保持磁记录的信号,而过高的矫顽力势必使磁头难以写入。二、垂直磁记录*随着记录面密度的提高,微小磁化单元产生的退磁场越来越小。因此相比水平磁记录,垂直磁记录大幅度地提高了记录密度。*要实现垂直磁记录,记录介质应具有很强的垂直磁各向异性4.2磁头及磁头材料*定义:实现电信号和磁信号之间相互转换的电磁能量转换器件。*体型磁头→→薄膜磁头→→磁电阻磁头4.2.1磁头的种类*体型磁头的磁芯材料:Fe-Ni合金为基础的软磁合金;Mn-Zn铁氧体和Ni-Zn铁氧体;M
6、IG磁头(metalingap)*薄膜磁头的优点:工作缝隙小、磁场分布陡和磁迹宽度窄,故可提高记录速度和读出分辨率。*体型磁头和薄膜磁头都是利用电磁感应原理进行记录和再生。都有如下要求:1、高磁导率;2、高饱和磁化强度;3、低矫顽力及低各向异性;4、高电阻率;5、小型、轻量,耐磨性强;6、加工性好。*磁电阻磁头:利用各向异性磁电阻效应,为读操作磁头4.2.2磁头材料一、合金磁头材料*常用材料:含钼坡莫合金、仙台斯特合金*合金磁头材料的优点:高磁导率、高饱和磁化强度、矫顽力低等。缺点:涡流损耗大二、铁氧体磁头材料*常用材料:Ni-Zn、Mn-Zn*优点
7、:损耗低,材质硬,抗腐蚀性比金属好。*缺点:饱和磁化强度低在提高记录密度上存在困难三、非晶态磁头材料*特点:饱和磁化强度高,矫顽力低,高频特性较好,耐磨性耐腐蚀性好。*常用材料:Co-(Zr,Hf,Nb,Ta,Ti)二元系合金薄膜,Co-Fe-B类金属非晶态薄膜。四、微晶薄膜磁头材料*特点:有更大的饱和磁化强度,比非晶材料更适合高矫顽力磁性介质的高密度特性。*常用材料:Fe-M(V,Nb,Ta,Hf等)-X(N,C,B)五、多层膜磁头材料*特点:与微晶薄膜相比,多层薄膜进一步抑制了晶粒的生长,实现了低磁致伸缩BS高,HC低缺点:耐热性差*目前典型
8、的多层膜材料:Fe-C/Ni-Fe用于垂直磁记录磁头;Fe-Al-N/Si-N用于垂直磁记录磁头;Fe-Nb
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