信息记录材料磁记录优秀PPT.ppt

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1、信息信息记录材料磁材料磁记录第1页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院2 磁磁 记记 录录v 2-1 磁记录概述磁记录概述v 2-2 磁记录材料磁记录材料v 2-3 磁记录技术磁记录技术v 2-4 磁介质存储器磁介质存储器v 2-5 磁记录发展趋势磁记录发展趋势第2页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院2-1 磁记录概述磁记录概述一、磁记录的起源一、磁记录的起源v标志性事件：标志性事件：v人们一般认为磁记录是从人们一般认为磁记录是从1898年年丹麦丹麦人人普尔生普尔生(Valdemar Poulsen)发明发明

2、钢丝录音机钢丝录音机开始的。开始的。v这是磁记录技术的开端！这是磁记录技术的开端！v人们称他为人们称他为“磁记录之父磁记录之父”第3页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院一、磁记录的起源一、磁记录的起源v时间时间：1888年年 早在普尔生发明磁性录音机十年早在普尔生发明磁性录音机十年前前v人物人物：美国人奥：美国人奥史密斯史密斯(0berlin Smith)v事件事件：发表了关于：发表了关于磁性录音可能性磁性录音可能性的论文的论文v观点观点：史密斯认为将随时间变化的声音转换为电流：史密斯认为将随时间变化的声音转换为电流进而转换为磁性的变化而被记录，再以

3、相反的过程进而转换为磁性的变化而被记录，再以相反的过程重放是可行的重放是可行的v意义意义：这一观点为今天的磁记录奠定了基础：这一观点为今天的磁记录奠定了基础第4页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院v 时间时间：1898年年v 人物人物：普尔生：普尔生v 事件事件：发明钢丝录音机，即在钢丝上记录声音，：发明钢丝录音机，即在钢丝上记录声音，再把它再生出来，并用听筒听所录的声音再把它再生出来，并用听筒听所录的声音v 意义意义：标志着磁记录技术的开端：标志着磁记录技术的开端一、磁记录的起源一、磁记录的起源第5页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与

4、印刷工程学院包装与印刷工程学院一、磁记录的起源一、磁记录的起源v 时间时间：1900年年v 人物人物：普尔生：普尔生v 事件事件：在巴黎万国博览会上，展出：在巴黎万国博览会上，展出“钢丝录音机钢丝录音机”这一发明，轰动了整个博览会。这一发明，轰动了整个博览会。v 后续后续：由于钢丝录音机发出的声音太小，后来他：由于钢丝录音机发出的声音太小，后来他又发现使用一定的又发现使用一定的直流电流通过电磁铁直流电流通过电磁铁可以得到可以得到较大的输出，于是在较大的输出，于是在1907年他又发明了年他又发明了直流偏磁直流偏磁的录音方式的录音方式第6页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学

5、院包装与印刷工程学院二、磁记录的发展历程二、磁记录的发展历程1.1.模拟磁记录模拟磁记录v通过磁头把输入的电流信号转化为变化的磁场来磁化磁介质，通过磁头把输入的电流信号转化为变化的磁场来磁化磁介质，并通过磁头把磁介质上的磁信号转换成电信号输出（或把信并通过磁头把磁介质上的磁信号转换成电信号输出（或把信号擦除）号擦除）2.2.数字磁记录数字磁记录v将数字代码信息以电流的形式输入到磁头线圈中，形成将数字代码信息以电流的形式输入到磁头线圈中，形成磁场后磁化磁介质，并以磁化状态的形式保存在磁记录磁场后磁化磁介质，并以磁化状态的形式保存在磁记录介质上。通过磁头把磁介质上的磁信号转换成电信号，介质上。通过

6、磁头把磁介质上的磁信号转换成电信号，再还原成数字形式输出再还原成数字形式输出第7页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院1.1.模拟磁记录的发展模拟磁记录的发展磁录音发展磁录音发展 A钢丝录音机：钢丝录音机：189820th30s B磁带录音机：磁带录音机：20th30s50s至今至今v推动磁性录音机达到实用程度推动磁性录音机达到实用程度 美国人美国人LDe Forest1906年发明三极管和年发明三极管和1912年发明放大器之后年发明放大器之后v20世纪世纪30年代初人们又发现了年代初人们又发现了交流偏磁交流偏磁的方法，的方法，显著地改进了钢丝录音机的

7、质量，在磁记录的发显著地改进了钢丝录音机的质量，在磁记录的发展史上迈出了关键的一步展史上迈出了关键的一步第8页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院 磁录音发展磁录音发展v 20世纪世纪30年代初德国的弗勒姆完成了年代初德国的弗勒姆完成了塑料带上涂塑料带上涂布磁性粉末代替钢丝录音的塑料磁带布磁性粉末代替钢丝录音的塑料磁带v 1935年德国人发明环形磁头后，出现了最早的磁年德国人发明环形磁头后，出现了最早的磁带录音机带录音机带基：塑料带基、醋酸纤维素带基、聚酯薄膜磁粉：氧化铁磁粉（Fe2O3）、-Fe2O3针状磁粉v 磁带代替了钢丝以后，提高了记录密度，改

8、善了信磁带代替了钢丝以后，提高了记录密度，改善了信噪比和动态范围，显著地提高了记录性能噪比和动态范围，显著地提高了记录性能第9页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院 磁录音发展磁录音发展v19401940年，发明了超音频偏磁法，较好地解决了磁性录年，发明了超音频偏磁法，较好地解决了磁性录音系统的失真和噪声问题音系统的失真和噪声问题v19451945年，美国年，美国M MCarmrasCarmras开发成功了以开发成功了以-FeOOH-FeOOH为起为起始原料的、经水热合成后制成的始原料的、经水热合成后制成的-Fe2O3-Fe2O3针状磁粉，针状磁粉，并

9、采用了外加静磁场的磁定向技术，使磁带各项特并采用了外加静磁场的磁定向技术，使磁带各项特性显著改善性显著改善第10页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院 磁录音发展磁录音发展v第二次世界大战后，磁记录技术，特别是涂敷第二次世界大战后，磁记录技术，特别是涂敷-Fe2O3Fe2O3磁粉的技术得到了突飞猛进的发展磁粉的技术得到了突飞猛进的发展1947年，美国3M公司研制的在醋酸纤维素带基上涂布-Fe2O3磁粉的NOlll型磁带开始销售在一些国家中实现了磁带录音机的商品化许多国家的广播事业也广泛采用磁带录音技术1951年美国Du Pont公司的Mylar聚酯薄膜

10、开始用作磁带带基，为磁记录材料的薄型化、小型化、大容量和慢速高密度发展开辟了道路。第11页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院 磁录像发展磁录像发展v20世纪世纪50年代是磁记录进入图像记录的时代年代是磁记录进入图像记录的时代1956年，美国Ampex公司研制出世界上公认的用于电视广播系统的第一台彩色录像机。1963年荷兰Philips公司开发出3.81mm盒式录音机和录音磁带，逐步取代盘式录音系统1975年日本sony公司发明Beta max家用录像机1976年JVC公司发明VHS家用录像机v家用录像机的普及促进了磁带消费的急速增长家用录像机的普及促

11、进了磁带消费的急速增长v录像磁带和录像机成为电视广播的关键设备录像磁带和录像机成为电视广播的关键设备第12页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院2.2.数字磁记录的发展数字磁记录的发展v19471947年开始用磁记录方式来存储计算机数字信号年开始用磁记录方式来存储计算机数字信号v从从5050年代开始，将数字信号存储在磁性材料表面就年代开始，将数字信号存储在磁性材料表面就成为计算机大容量存储器的标准方式成为计算机大容量存储器的标准方式v磁芯、磁盘（软、硬）、磁鼓和磁带磁芯、磁盘（软、硬）、磁鼓和磁带一直是计算机一直是计算机中的重要记忆元件中的重要记忆元件

12、v发展趋势：高密度、大容量、小型微型化发展趋势：高密度、大容量、小型微型化第13页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院 A 磁磁 带带v初期的计算机磁带是初期的计算机磁带是19531953年美国年美国IBMIBM公司公司发表的发表的1/21/2英寸宽的开盘英寸宽的开盘带，带，记录密度记录密度仅为仅为100bpi100bpi，19731973年就达到年就达到6250bpi6250bpi，以后各种小以后各种小型盒式带陆续引入计算机系统型盒式带陆续引入计算机系统v1919世纪八十年代后，用于大型计算机的大容量的卡盘式计算机磁带相世纪八十年代后，用于大型计算机

13、的大容量的卡盘式计算机磁带相继实现商品化继实现商品化1984年的IBM3480卡式计算机磁带，存储量达200MB1991年的IBM3490E型，存储量可达800MB1995年商品化IBM3590型，存储容量高达10GBv优点：可以更换磁带。优点：可以更换磁带。v缺点：工作方式为串行存取，取数据等待时间过长缺点：工作方式为串行存取，取数据等待时间过长第14页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院B B磁磁 鼓鼓v由于磁带串行存取的工作方式，取数的等待时间由于磁带串行存取的工作方式，取数的等待时间太长，不能满足计算机快速数据交换的需要太长，不能满足计算机快速

14、数据交换的需要v为了提高数据传输率，发明了磁鼓为了提高数据传输率，发明了磁鼓v19541954年美国年美国IBMIBM公司制造的公司制造的IBM650IBM650型磁鼓型磁鼓v缺点：体积庞大，记录密度低，且存储容量小缺点：体积庞大，记录密度低，且存储容量小 第15页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院C C硬磁盘硬磁盘v硬磁盘起源于硬磁盘起源于1956年年v美国美国IBM研制成的研制成的IBM350型硬磁盘存储器，型硬磁盘存储器，存储量存储量为为40MBv1975年被年被IBM3340型型(温彻斯特盘温彻斯特盘，简称，简称温盘温盘)v1976年研制出存

15、储容量为年研制出存储容量为317MB的的IMB3350系统系统v1980年投放市场的年投放市场的IBM3380硬磁盘机存储容量高达硬磁盘机存储容量高达252MB盘片尺寸从14英寸逐步缩小到8英寸、5.25英寸，直至主流为3.5英寸笔记本电脑用的硬盘更小为2.5、1.8英寸等第16页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院D D软磁盘软磁盘发展方向发展方向高密度、大容量、小型微型化高密度、大容量、小型微型化v1972年，美国年，美国IBM公司研制成公司研制成8英寸单面单密英寸单面单密度软磁盘度软磁盘FD，应用于，应用于3470数据存储系统。数据存储系统。v1

16、976年、美国年、美国Shugart公司研制成公司研制成5.25英寸英寸小型软磁盘小型软磁盘MD。双面倍密度。双面倍密度v1980年，日本年，日本Sony公司开发出公司开发出3.5英寸微型软英寸微型软磁盘磁盘MF，后来被定为世界微型磁盘的标准，成为，后来被定为世界微型磁盘的标准，成为数据磁记录介质的主流数据磁记录介质的主流第17页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院三、磁记录的特点三、磁记录的特点磁记录的优点：磁记录的优点：va a存储的内容不易丢失，可长期保存存储的内容不易丢失，可长期保存vb b存储密度不断提高，存储的每一位信息占用的面存储密度不断

17、提高，存储的每一位信息占用的面积很小，存储容量增大，能满足计算机的发展需要积很小，存储容量增大，能满足计算机的发展需要vc c写入、读出的速度比较快，而且可以盖写，具有写入、读出的速度比较快，而且可以盖写，具有重复使用性能重复使用性能vd d价格相对较低价格相对较低第18页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院三、磁记录的特点三、磁记录的特点磁记录的缺点：磁记录的缺点：存取速度不够快，数据传输率比较低磁头与磁介质的相对运动为机械运动，易磨损，寿命有限；存取速度进一步提高受到限制；对机械加工的精度要求高体积相对较大v目前，磁表面存储器正面临光盘和目前，磁表

18、面存储器正面临光盘和U U盘等的挑战盘等的挑战第19页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院2-2 磁记录材料磁记录材料v 磁记录材料磁记录材料 (magnetic recording material)利用磁特性和磁效应输入（写入）、记录、存储和输出（读出）信息的磁性材料v 主要包括：主要包括：磁记录介质材料 主要完成信息的记录和存储功能 磁头材料 主要完成信息的写入和读出功能第20页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院一、物质的磁性与磁化一、物质的磁性与磁化v 1.几个基本概念几个基本概念 磁畴 磁场强度H、

19、磁感应强度B、磁导率 磁化、剩磁v 2.铁磁性物质的磁化铁磁性物质的磁化 磁滞回线v 3.铁磁材料分类铁磁材料分类 软磁材料 硬磁材料第21页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院1.几个基本概念几个基本概念v 磁磁 畴畴在铁磁性物质内有许多自发磁化区域，在同一区域内，当原子的磁矩方向相同时即达到饱和磁化这种小区域称为磁畴vv 磁场强度（磁场强度（H H）表示磁场各点磁力大小和方向的量vv 磁感应强度（磁感应强度（B B）磁感应强度与相垂直的面积的乘积叫该面积的磁通量，单位面积上的磁通量称为磁感应强度vv 磁导率（磁导率（）磁感应强度与磁场强度的比值，即

20、：磁感应强度与磁场强度的比值，即：=B/H第22页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院v 磁磁 化化铁磁性物质受外加磁场的作用而具有磁性，即铁磁材料被磁化具体而言，指铁磁材料在外磁场的作用下，磁畴内的原子磁矩趋向于外磁场方向整齐排列v 剩剩 磁磁当外磁场撤除后，铁磁材料仍保留有一定的磁性，称为剩磁第23页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院2.铁磁性物质的磁化铁磁性物质的磁化v 初始状态初始状态 当外磁场未作用时，铁磁材料未被磁化 此时：H=0H=0，B=0B=0v 接下来，将经历的状态：接下来，将经历的状态：

21、初始初始饱和饱和饱和饱和剩磁剩磁归零归零归零归零反向饱和反向饱和第24页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院初始初始饱和饱和外加一磁场作用，外加一磁场作用，外加一磁场作用，外加一磁场作用，当当当当 HH 时，使得时，使得时，使得时，使得 B B；B B随曲线随曲线随曲线随曲线OVPOVP上升到达上升到达上升到达上升到达P P点；点；点；点；此时，此时，此时，此时，H=HmH=Hm，B=BmB=Bm；此后，再增大此后，再增大此后，再增大此后，再增大HH值，值，值，值，B B值也不再增加值也不再增加值也不再增加值也不再增加第25页，本讲稿共92页天津科技大

22、学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院饱和饱和剩磁剩磁n n当当当当 HH 时，随之时，随之时，随之时，随之 B B；n n但不是沿着原来的轨迹返回零但不是沿着原来的轨迹返回零但不是沿着原来的轨迹返回零但不是沿着原来的轨迹返回零点，而是沿着另一段曲线减小到点，而是沿着另一段曲线减小到点，而是沿着另一段曲线减小到点，而是沿着另一段曲线减小到BrBr；n n当当当当H=0H=0时，时，时，时，B=BrB=Br；n nBrBr称为称为称为称为剩余磁感应强度剩余磁感应强度剩余磁感应强度剩余磁感应强度n n这种现象称为这种现象称为这种现象称为这种现象称为剩磁现象剩磁现象剩磁现象剩磁现象第2

23、6页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院剩磁剩磁归零归零n n 要使要使要使要使B B值减小为零值减小为零值减小为零值减小为零,需需需需加一反向的磁场加一反向的磁场加一反向的磁场加一反向的磁场n n 随反向磁场逐渐增强，随反向磁场逐渐增强，随反向磁场逐渐增强，随反向磁场逐渐增强，B B值逐渐减小；值逐渐减小；值逐渐减小；值逐渐减小；n 当当当当H=-HcH=-Hc时时时时,B=0,B=0n n Hc Hc称为称为称为称为矫顽力矫顽力矫顽力矫顽力,即：矫即：矫即：矫即：矫正部分剩磁所需的磁力正部分剩磁所需的磁力正部分剩磁所需的磁力正部分剩磁所需的磁力第2

24、7页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院反向饱和反向饱和当反向磁场继续增当反向磁场继续增当反向磁场继续增当反向磁场继续增强时，铁磁性物质强时，铁磁性物质强时，铁磁性物质强时，铁磁性物质被反向磁化；被反向磁化；被反向磁化；被反向磁化；n n 当当当当H=-HmH=-Hm时时时时,B=-Bm B=-Bm；n n 即达到即达到即达到即达到“反向饱反向饱反向饱反向饱和和和和”状态。状态。状态。状态。第28页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院剩磁剩磁n 反向饱和后反向饱和后n 再令再令H=0时时,n B=-Br第29页

25、，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院归零归零 n要使要使要使要使B B值从值从值从值从-Br-Br减为零；减为零；减为零；减为零；n n 则又需加一磁场；则又需加一磁场；则又需加一磁场；则又需加一磁场；n n 当当当当H=HcH=Hc时时时时,B=0,B=0第30页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院“磁磁 滞滞 回回 线线”n n 令令令令HH，则，则，则，则B B；n n 当当当当H=HmH=Hm时，时，时，时，B=Bm B=Bm；n 即回到饱和状态；即回到饱和状态；即回到饱和状态；即回到饱和状态；n 这种

26、现象叫做：这种现象叫做：这种现象叫做：这种现象叫做：“磁滞现象磁滞现象磁滞现象磁滞现象”；n n 该过程形成的闭合曲该过程形成的闭合曲该过程形成的闭合曲该过程形成的闭合曲线，叫做：线，叫做：线，叫做：线，叫做：“磁滞回线磁滞回线磁滞回线磁滞回线”第31页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院小小 结：结：p 磁滞现象磁滞现象n n 在外磁场作用的过程中，磁感应强度在外磁场作用的过程中，磁感应强度B B的变化总是落后于磁场的变化总是落后于磁场强度强度HH的变化的变化n n 这种现象称为这种现象称为磁滞现象磁滞现象p 表征磁记录介质磁性的主要参量：表征磁记录

27、介质磁性的主要参量：n Bm 最大饱和磁化强度n Br 剩余磁感应强度n Hc 最大矫顽力第32页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院n 剩余磁感应强度剩余磁感应强度 Brn 表示外磁场撤销后，铁磁材料保留磁性的强弱n Br越大，表明铁磁材料保留磁性越强n 剩磁状态剩磁状态n 反应了铁磁性物质具有记忆的特性；n 矫顽力矫顽力n 反映了这种记忆能力的可靠性和稳定性；n Hc越大，表明越可靠和稳定第33页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院3.铁磁材料分类铁磁材料分类n 铁磁性材料分类铁磁性材料分类 软磁性材料 当

28、外磁场撤销后，立即回到未磁化状态；硬磁性材料 当外磁场撤销后，仍保持磁化状态。第34页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院 软磁性材料的特点软磁性材料的特点v 磁导率磁导率磁导率磁导率(=B/H)(=B/H)(=B/H)(=B/H)大；大；vv 矫顽力矫顽力矫顽力矫顽力HcHcHcHc小；小；小；小；vv 磁滞回线呈细长条状；磁滞回线呈细长条状；磁滞回线呈细长条状；磁滞回线呈细长条状；v 这种材料容易磁化，但退磁也容易；这种材料容易磁化，但退磁也容易；v 适合做适合做适合做适合做磁头材料磁头材料！第35页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与

29、印刷工程学院包装与印刷工程学院 硬磁性材料的特点硬磁性材料的特点v 磁导率磁导率(=B/H)(=B/H)小；小；小；小；v 矫顽力矫顽力矫顽力矫顽力HcHc大；大；大；大；v 磁滞回线较宽，接近矩形（短粗胖型）；磁滞回线较宽，接近矩形（短粗胖型）；磁滞回线较宽，接近矩形（短粗胖型）；磁滞回线较宽，接近矩形（短粗胖型）；v 这种材料磁化后能保留较强的剩磁，而且不这种材料磁化后能保留较强的剩磁，而且不容易被消除；容易被消除；v 适合做适合做适合做适合做磁性记录介质材料磁性记录介质材料磁性记录介质材料磁性记录介质材料！第36页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程

30、学院磁记录基础磁记录基础v 磁滞现象、电磁感应现象磁滞现象、电磁感应现象是磁记录的基础是磁记录的基础v 记录介质属硬磁材料，即远离磁头之后，会在介记录介质属硬磁材料，即远离磁头之后，会在介质中留下剩磁质中留下剩磁BrBr；如果；如果介质中各点的介质中各点的BrBr值依次与值依次与记录电流成比例的变化记录电流成比例的变化，就可实现磁记录过程！，就可实现磁记录过程！v 磁记录磁记录就是电信号通过磁头产生的磁场，在磁性就是电信号通过磁头产生的磁场，在磁性介质上使微小磁粉（粒子）磁化产生剩磁，并与介质上使微小磁粉（粒子）磁化产生剩磁，并与电信号波形相对应地排列起来的过程。电信号波形相对应地排列起来的过

31、程。第37页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院第38页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院二、磁记录介质材料二、磁记录介质材料n 磁记录介质材料磁记录介质材料p 指主要完成信息的记录和存储功能的材料p 将磁性材料薄薄地涂布在基体表面制成n 本部分主要讨论两个问题本部分主要讨论两个问题p 1.对磁记录介质材料的要求p 2.磁记录介质材料的种类第39页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院1.对磁记录介质材料的要求对磁记录介质材料的要求 具有具有具有具有硬磁硬磁硬磁硬磁特性

32、，要求具有较高的剩磁特性，要求具有较高的剩磁特性，要求具有较高的剩磁特性，要求具有较高的剩磁BrBr值，适当的矫顽力值，适当的矫顽力值，适当的矫顽力值，适当的矫顽力HcHc值，值，值，值，磁滞回线接近矩形；磁滞回线接近矩形；磁滞回线接近矩形；磁滞回线接近矩形；磁层表面组织致密，厚薄均匀，平整光滑，无针孔麻点，能经磁层表面组织致密，厚薄均匀，平整光滑，无针孔麻点，能经磁层表面组织致密，厚薄均匀，平整光滑，无针孔麻点，能经磁层表面组织致密，厚薄均匀，平整光滑，无针孔麻点，能经受磁头碰撞和摩擦而不划伤表面；受磁头碰撞和摩擦而不划伤表面；受磁头碰撞和摩擦而不划伤表面；受磁头碰撞和摩擦而不划伤表面；记录

33、密度高；磁层越薄，记录密度越高；记录密度高；磁层越薄，记录密度越高；记录密度高；磁层越薄，记录密度越高；记录密度高；磁层越薄，记录密度越高；对周围环境的温度、湿度变化不敏感，无明显的加热退磁现象，对周围环境的温度、湿度变化不敏感，无明显的加热退磁现象，对周围环境的温度、湿度变化不敏感，无明显的加热退磁现象，对周围环境的温度、湿度变化不敏感，无明显的加热退磁现象，能长期保持磁化状态；能长期保持磁化状态；能长期保持磁化状态；能长期保持磁化状态；输出信号幅度大，分辨率高，噪声低；输出信号幅度大，分辨率高，噪声低；输出信号幅度大，分辨率高，噪声低；输出信号幅度大，分辨率高，噪声低；价格低廉，易于高效率

34、生产价格低廉，易于高效率生产价格低廉，易于高效率生产价格低廉，易于高效率生产第40页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院v 上述性能的实现不但取决于磁性材料的特性，而上述性能的实现不但取决于磁性材料的特性，而且取决于生产工艺水平且取决于生产工艺水平v 如何减少磁层厚度，是提高记录密度，扩大存储如何减少磁层厚度，是提高记录密度，扩大存储容量的关键环节之一！容量的关键环节之一！磁层越薄，则垂直磁场小，磁层越薄，则垂直磁场小，磁层越薄，则垂直磁场小，磁层越薄，则垂直磁场小，从而磁扩散面积小，因此记录密度高从而磁扩散面积小，因此记录密度高从而磁扩散面积小，因此

35、记录密度高从而磁扩散面积小，因此记录密度高第41页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院2.磁记录介质材料的种类磁记录介质材料的种类n 常用磁记录介质主要有常用磁记录介质主要有-Fe-Fe2 2O O3 3系、系、CrOCrO2 2系、系、Fe-CoFe-Co系和系和 Co-CrCo-Cr系材料等；系材料等；n 按形态分类：按形态分类：颗粒涂布型材料 连续薄膜型材料第42页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院 颗粒涂布型材料颗粒涂布型材料v制造工艺制造工艺形态是一些针状的磁粉形态是一些针状的磁粉形态是一些针状的磁

36、粉形态是一些针状的磁粉n n 金属氧化物：如金属氧化物：如金属氧化物：如金属氧化物：如-Fe-Fe2 2OO3 3、FeFe3 3OO4 4和和和和CrOCrO2 2等等等等n n 金属微粒：金属微粒：金属微粒：金属微粒：FeFe、CoCo、NiNi等等等等第43页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院 连续薄膜型材料连续薄膜型材料v 连续型材料连续型材料 主要是主要是Co合金，包括：合金，包括：Co-Ni-P、Fe-Ni-Co、Co-P等，以及这些材料的不同比例的组合等，以及这些材料的不同比例的组合v 制造方法制造方法 薄膜介质的制造方法有电镀法、化学

37、沉积法、真空沉积法、溅射法等；用以在基体表面形成连续的磁性薄膜第44页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院三、磁三、磁 头头 n 功能功能n 主要完成信息的写入和读出功能 n 本部分主要讨论三个问题：本部分主要讨论三个问题：1.对磁头材料的要求 2.常用磁头材料 3.磁头的分类第45页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院磁磁 头头v 磁磁 头头既可将电脉冲信号转换成介质上的磁化状态又可将介质上的磁化状态转换成电脉冲信号v 磁头是磁头是电磁转换电磁转换的桥梁，是磁表面存储器的关键的桥梁，是磁表面存储器的关键元件之

38、一！元件之一！第46页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院1.对磁头材料的要求对磁头材料的要求vv 具有软磁特性，即当外磁化场撤销后，立即回到未磁化状态；具有软磁特性，即当外磁化场撤销后，立即回到未磁化状态；具有软磁特性，即当外磁化场撤销后，立即回到未磁化状态；具有软磁特性，即当外磁化场撤销后，立即回到未磁化状态；vv 具有高的饱和磁化强度具有高的饱和磁化强度具有高的饱和磁化强度具有高的饱和磁化强度BmBm，高的磁导率，高的磁导率，高的磁导率，高的磁导率；vv 低低低低HcHc，以降低磁头的损失；，以降低磁头的损失；，以降低磁头的损失；，以降低磁头的损

39、失；vv 低剩余磁化强度低剩余磁化强度低剩余磁化强度低剩余磁化强度BrBr，有利于抹除不需要的残余磁迹，并降，有利于抹除不需要的残余磁迹，并降，有利于抹除不需要的残余磁迹，并降，有利于抹除不需要的残余磁迹，并降低剩磁引起的噪声；低剩磁引起的噪声；低剩磁引起的噪声；低剩磁引起的噪声；vv 高电阻率，可以降低铁芯的涡流损耗；高截止频率，以提高使高电阻率，可以降低铁芯的涡流损耗；高截止频率，以提高使高电阻率，可以降低铁芯的涡流损耗；高截止频率，以提高使高电阻率，可以降低铁芯的涡流损耗；高截止频率，以提高使用频率的上限；用频率的上限；用频率的上限；用频率的上限；vv 具有较好的热稳定性。具有较好的热稳

40、定性。具有较好的热稳定性。具有较好的热稳定性。第47页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院2.常用磁头材料常用磁头材料 合金材料合金材料例如：坡莫合金、铁硅铝合金和非晶态合金等例如：坡莫合金、铁硅铝合金和非晶态合金等 铁氧体材料铁氧体材料例如：例如：Mn-ZnMn-Zn锰锌铁氧体、锰锌铁氧体、Ni-ZnNi-Zn镍锌铁氧体等镍锌铁氧体等vv 坡莫合金机械加工性能好，矫顽力低，饱和磁化强度大，但电阻率低，耐坡莫合金机械加工性能好，矫顽力低，饱和磁化强度大，但电阻率低，耐坡莫合金机械加工性能好，矫顽力低，饱和磁化强度大，但电阻率低，耐坡莫合金机械加工性能好

41、，矫顽力低，饱和磁化强度大，但电阻率低，耐磨性差，多用于磨性差，多用于磨性差，多用于磨性差，多用于磁带磁带磁带磁带机磁头；机磁头；机磁头；机磁头；vv 非晶态合金软材料如钴铁、钴铁铌等具有很高的导磁率和磁化强度，矫顽力低，耐非晶态合金软材料如钴铁、钴铁铌等具有很高的导磁率和磁化强度，矫顽力低，耐非晶态合金软材料如钴铁、钴铁铌等具有很高的导磁率和磁化强度，矫顽力低，耐非晶态合金软材料如钴铁、钴铁铌等具有很高的导磁率和磁化强度，矫顽力低，耐磨性好，多用于薄膜磁头和垂直记录磁头上；磨性好，多用于薄膜磁头和垂直记录磁头上；磨性好，多用于薄膜磁头和垂直记录磁头上；磨性好，多用于薄膜磁头和垂直记录磁头上；

42、vv 铁氧体材料电阻率高，耐磨，耐腐蚀，但磁导率和磁通密度不高，机械加工性能差，多铁氧体材料电阻率高，耐磨，耐腐蚀，但磁导率和磁通密度不高，机械加工性能差，多铁氧体材料电阻率高，耐磨，耐腐蚀，但磁导率和磁通密度不高，机械加工性能差，多铁氧体材料电阻率高，耐磨，耐腐蚀，但磁导率和磁通密度不高，机械加工性能差，多用于用于用于用于软磁盘软磁盘软磁盘软磁盘机和机和机和机和硬磁盘硬磁盘硬磁盘硬磁盘机磁头上。机磁头上。机磁头上。机磁头上。第48页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院3.磁头的分类磁头的分类（1）根据磁头功能分）根据磁头功能分 记录（写入）磁头记录（

43、写入）磁头 读出（重放）磁头读出（重放）磁头 抹除（消磁）磁头抹除（消磁）磁头vv 主要应用于磁带，为记录介质消磁、抹去磁带上记录的信号，主要应用于磁带，为记录介质消磁、抹去磁带上记录的信号，主要应用于磁带，为记录介质消磁、抹去磁带上记录的信号，主要应用于磁带，为记录介质消磁、抹去磁带上记录的信号，以便重新使用；以便重新使用；以便重新使用；以便重新使用；vv 消磁磁头消磁磁头消磁磁头消磁磁头是用来消除已记录在介质上的信息，即消除磁记是用来消除已记录在介质上的信息，即消除磁记是用来消除已记录在介质上的信息，即消除磁记是用来消除已记录在介质上的信息，即消除磁记录介质上的任何剩余磁化录介质上的任何剩

44、余磁化录介质上的任何剩余磁化录介质上的任何剩余磁化第49页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院（2 2）根据磁头与介质是否接触分）根据磁头与介质是否接触分 接触式磁头接触式磁头 在读写时，磁头与磁记录介质直接相接触在读写时，磁头与磁记录介质直接相接触 应用：应用：常用于常用于磁带机和软磁盘机磁带机和软磁盘机中中 浮动式磁头浮动式磁头 由介质高速运动时产生的气流，在磁头和介质表面由介质高速运动时产生的气流，在磁头和介质表面之间形成一层极薄的空气薄膜（气垫）之间形成一层极薄的空气薄膜（气垫）使磁头与介质表面脱离接触而浮动使磁头与介质表面脱离接触而浮动 应用

45、：应用：硬磁硬磁盘采用浮动式磁头盘采用浮动式磁头第50页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院（3 3）根据磁头的运动状态分）根据磁头的运动状态分 固定磁头固定磁头 环状磁头固定，磁带沿着纵向方向运行，与磁头接触环状磁头固定，磁带沿着纵向方向运行，与磁头接触 实现实现纵向或垂直纵向或垂直记录，例如：磁带录音机记录，例如：磁带录音机 旋转磁头旋转磁头 磁头装在旋转的磁鼓上，磁带沿纵向运行，磁头在横向（横向磁头装在旋转的磁鼓上，磁带沿纵向运行，磁头在横向（横向扫描）或斜向（螺旋扫描）与磁带接触使之磁化扫描）或斜向（螺旋扫描）与磁带接触使之磁化 实现实现横向和

46、斜向横向和斜向记录，例如：磁带录像机记录，例如：磁带录像机第51页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院（4 4）根据磁头读写原理的不同）根据磁头读写原理的不同 感应式磁头感应式磁头 读出信号与通过磁头感应线圈的磁通变化率成正比，读出信号与通过磁头感应线圈的磁通变化率成正比，记录介质的运动速度越快，读出信号越大。记录介质的运动速度越快，读出信号越大。磁阻磁头磁阻磁头 采用采用感应写、磁阻读感应写、磁阻读的分离式设计，以便针对读写的分离式设计，以便针对读写的不同特性分别进行优化的不同特性分别进行优化 由于磁头是由于磁头是通过阻值变化通过阻值变化而非电流变化

47、来感应信号而非电流变化来感应信号幅度，因而对信号变化相当敏感，读取准确率高幅度，因而对信号变化相当敏感，读取准确率高第52页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院2-3 磁记录技术磁记录技术n 一、磁记录原理一、磁记录原理n n 1.1.写入过程写入过程n n 2.2.读出过程读出过程n 二、磁记录模式二、磁记录模式n n 1.1.纵向磁记录纵向磁记录n n 2.2.横向磁记录横向磁记录n 3.3.垂直磁记录垂直磁记录n 三、数字磁记录编码方式三、数字磁记录编码方式第53页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院一、

48、磁记录原理一、磁记录原理v 从存储原理上看，硬磁盘、软磁盘、磁带、光从存储原理上看，硬磁盘、软磁盘、磁带、光磁盘等均属于磁表面存储器磁盘等均属于磁表面存储器v 所谓所谓“磁表面磁表面”，是在带状或圆片状的载体上，是在带状或圆片状的载体上涂敷了薄薄的一层磁性材料而形成的，其厚度一涂敷了薄薄的一层磁性材料而形成的，其厚度一般在般在0.20.5um。v 以磁介质的以磁介质的两种不同剩磁状态两种不同剩磁状态（不同剩磁方向）（不同剩磁方向）来表示二进制数字信息来表示二进制数字信息“0”&“1”第54页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院v 磁记录本质磁记录本质磁

49、表面存储器的信息记录和读出过程都是电、磁信息转换的过程v 磁记录的实现磁记录的实现通过磁头和运动着的磁介质来实现的 第55页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院1.“写入写入”过程过程vv 磁头用铁磁性材料做磁芯，上面绕有读磁头用铁磁性材料做磁芯，上面绕有读磁头用铁磁性材料做磁芯，上面绕有读磁头用铁磁性材料做磁芯，上面绕有读/写线圈写线圈写线圈写线圈vv 磁头位于贴近磁表面的上方，载体相对磁头做匀速运动磁头位于贴近磁表面的上方，载体相对磁头做匀速运动磁头位于贴近磁表面的上方，载体相对磁头做匀速运动磁头位于贴近磁表面的上方，载体相对磁头做匀速运动vv 磁

50、头上开有一条很窄的缝隙，称工作间隙（头隙或前隙）磁头上开有一条很窄的缝隙，称工作间隙（头隙或前隙）磁头上开有一条很窄的缝隙，称工作间隙（头隙或前隙）磁头上开有一条很窄的缝隙，称工作间隙（头隙或前隙）第56页，本讲稿共92页天津科技大学天津科技大学 包装与印刷工程学院包装与印刷工程学院如何如何“写入写入”v 若给磁头线圈通以一定方向的脉冲电流，磁头中若给磁头线圈通以一定方向的脉冲电流，磁头中将产生磁场将产生磁场v 在磁头工作间隙处，磁力线通过载体表面磁层在磁头工作间隙处，磁力线通过载体表面磁层形成一个闭合回路形成一个闭合回路v 这样，磁表面被脉冲电流对应的磁场磁化，从这样，磁表面被脉冲电流对应的