Ленты-диски магнитной записи

Работоспособным считается лишь тот носитель информации, который в полной мере удовлетворяет требованиям, установленным в техническом задании (ТЗ), стандартах и технических условиях (ТУ). А требования эти из-за огромного числа областей применения носителей магнитной записи (лент, жестких и гибких дисков), весьма многообразны и в ряде случаев противоречивы. Детальное рассмотрение всего разнообразия требований, предъявляемых к носителям магнитной записи, не входит в цели книги, поэтому ниже для каждого вида носителя приведены лишь основные, наиболее общие требования.

Магнитные ленты (МЛ) для звукозаписи: обеспечение высокой чувствительности; постоянство чувствительности (при минимальной ее неравномерности) вдоль длины ленты в рулоне; обеспечение максимального уровня выходного

[ сигнала; минимальный уровень шумов и нелинейных ис-

I кажений записи.

Ленты для кассетных магнитофонов являются тонкослойными и имеют толщину не более 15 ... 20 мкм, поэтому к ним предъявляется дополнительное требование

, сохранения стабильными прочностных свойств в процессе длительной эксплуатации в нормальных условиях.

- Ленты для магнитной видеозаписи: обеспечение высокой разрешающей способности при высокой достоверности записи информации (не менее 10~ ... 10~*); большое отношение сигнал-шум; срок службы не менее 10-10 ч (5000 прогонов ленты в тракте ЛПМ видеомагнитофона) в нормальных климатических условиях; высокая износостойкость рабочего слоя МЛ, отсутствие его осыпания либо замазывания магнитных головок продуктами износа; низкий уровень шумов.

Магнитные ленты для точной записи: обеспечение высокой разрешающей способности; работоспособность в

нормальных и экстремальных условиях эксплуатации в течение заданного периода времени; большое отношение сигнал-шум; высокая достоверность записи информации.

При использовании МЛ в составе изделий новой техники, к перечисленным требованиям добавляются специальные требования, выполнение которых определяет пригодность МЛ для использования в специальной аппаратуре магнитной~записи. Это учитывается прежде всего в случаях, когда невозмбжно вмешательство оператора для замены МЛ либо исправления ее дефектов технологического происхождения; при необходимости обеспечения длительной непрерывной работы МЛ, а также для исключения потери даже незначительной части записанной информации.

Магнитные ленты для вычислительной техники: обеспечение высокой плотности записи информации; по возможности - прямолинейность предельной (сквозной) плот-ностной характеристики; предельно достижимая достоверность записи информации; высокая износостойкость рабочего слоя в нормальных и экстремальных климатических условиях эксплуатации; минимальная абразивность поверхности рабочего слоя [1]; высокий и постоянный (вдоль длины ленты в рулоне) уровень выходного сигнала; хорошая электропроводность обратного слоя МЛ.

Жесткие магнитные диски (МД): обеспечение высокой разрешающей способности рабочего слоя при высокой достоверности записи информации; высокая эксплуатационная надежность; длительный срок службы в составе ЭВМ; высокие прочностные свойства рабочего слоя, высокая адгезионная прочность рабочего слоя по отношению к основе; равнотолщинность рабочего слоя диска вдоль всей его поверхности; высокий и постоянный уровень выходного сигнала.

Гибкие магнитные диски: обеспечение заданной плотности записи информации, при высокой (не менее 10~*) степени ее достоверности; высокая износостойкость рабочего слоя (рабочих слоев) в процессе длительной эксплуатации в составе мини- и микроЭВМ.

1.2. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ ОСНОВЫ НОСИТЕЛЕЙ МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ

Материалом основы МЛ и гибких МД с ферролаковым рабочим слоем являются полиэтилентерефталат либо (для нагревостойких носителей) полиимид. Основой жестких МД служат легкие сплавы ца основе алюминия.

Отметим основные требования, предъявляемые к основам каждого из носителей.

Основа магнитных лент (МЛ): гомогенность состава, отсутствие непроплавов, механических включений и микропузырьков воздуха; постоянство необходимых физико-механических свойств вдоль длины основы в рулоне; нерастворимость в растворителях, традиционных для современного производства МЛ; высокие антистатические свойства; совместимость со связующими веществами и другими компонентами ферролакового рабочего слоя МЛ. - Основа жестких МД: стабильность структуры и свойств, их воспроизводимость от партии к партии; TexHOj логичность, пригодность для механической и химической обработки; отсутствие посторонних включений; термомеханических напряжений, микротрещин и микропустот.

Основа гибких МД: плоскостность и равнотолщинность; гомогенность состава, отсутствие непроплавов и механических включений; стабильность, стойкость к воздействию растворителей; совместимость со связующими веществами и другими компонентами ферролакового рабочего слоя МД.

1.3. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ ЗАПОМИНАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Как будет показано в гл. 4, ферропорошки, используемые в* качестве запоминающей среды в современных носителях магнитной записи, отличаются разнообразием типов, модификаций, а также структурных, технологических и магнитных свойств. Большинство особенностей, характери-зуюпшх ферропорошки конкретных типов, рассматривают- . ся в гл. 4 и 5; здесь же перечислим лишь наиболее общие требования, которым должны отвечать ферропорошки независимо от их типа и способа получения [2].

Структура микрочастиц: максимальная однородность размеров, в идеальном случае-монодисперсность; оптимальные размеры (определяемые целевым назначением носителей магнитной записи, в которых порошки используются) ; отчетливо выраженная анизотропия формы микрочастиц; отсутствие микропор ц микротрещин.

Технологические свойства: химическая стабильность; относительная простота и технологичность процессов получения (на всех стадиях); минимальная электризуемость частиц порошка; хорошая диспергируемость в пленкообразующих; отсутствие (либо минимальное, строго регламентированное содержание) вредных водорастворимых примесей и влаги; минимальная гранулярность порошка.

Магнитные свойства: оптимальное соотношение основных магнитных свойств (определяемое целевым назначением носителя); в подавляющем большинстве случаев - пре;<ельно достижимое значение остаточной магнитной индукции и коэффициента выпуклости петли гистерезиса; однородность магнитных свойств в пределах промышленных партий ферропорошка и их воспроизводимость от партии к партии; минимальная дисперсия полей перемагничйва: ния микрочастиц ферропорошка. Хотя основные рабочие параметры носителей магнитной записи определяются особенностями ферропорошка, однако они существенно зависят также от характеристик связующего вещества. В част-~ ности, такими характеристиками, непосредственно влияющими на рабочие параметры МЛ всех типов и назначений, являются достижимые технологическими методами состояние поверхности ферролакового слоя и ориентацион-иая способность ферропорошка в нем.

Связующие вещества должны отвечать следующим общим требованиям: высокая точка размягчения; температурная стабильность в составе рабочего слоя носителя; повышенная диспергирующая способность; низкий коэффициент трения; плохая адгезия к магнитным головкам; относительно малое электрическое сопротивление; высокие прочностные свойства, стойкость к атмосферным воздействиям.

ГЛАВА 2

СОВРЕМЕННЫЕ МАГНИТНЫЕ ЛЕНТЫ

2.1. НЕКОТОРЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МАГНИТНЫХ ЛЕНТ

Информационно-вычислительные комплексы, включающие ЗУ на магнитной ленте (МЛ), считаются эффективными, если они выполняют следующие основные функции: запись, хранение, воспроизведение, передачу информации. Обеспечение указанных функций ЗУ и аппаратуры магнитной записи (АМЗ) представляется задачей большой технической и технологической сложности. Она успешно решается лишь немногими странами ценой больших усилий и материальных затрат. Именно следствием отмеченной сложности, а также комплексного характера рас-сматриваемЬй проблемы является то, что лишь нескольким странам удалось создать и организовать производство МЛ для точной магнитной записи, видеозаписи и электронной вычислительной техники.

Приведем примеры использования ЗУ на МЛ: проведение научных исследований; испытания изделий техники; использование в образцах новой техники, а также в учебно-тренировочной аппаратуре, в счетно-решающих устройствах систем автоматического управления летатель-

ными аппаратами (ПА) и др. Роль 3V ЭЁМ иа магнитной ленте также велика.

ЗУ иа магнитной ленте широко представлены также в телеметрической аппаратуре, в бортовой аппаратуре ИСЗ, орбитальных станций и космических аппаратов (КА). Так, в первых исследовательских ИСЗ США типа Courier использовалась цифровая АМЗ на магнитной лейте шириной 6,25 мм суммарной толщиной 25 мкм на лавсановой основе, ЗУ этой аппаратуры имело информационную емкость 55 Кбнг при линейной плотности записи информацяи 73 бит/мм. Скорость движения МЛ в обоих направлениях составляла 76 см/с.

Еще в 60-е гг. в бортовой аппаратуре зарубежных ИСЗ начали использоваться и ЗУ петлевого типа, содержащие, например, кольцо МЛ шириной 6,25 мм с длиной петли леиты 100 и, имевшей скорости движения 32,6 и 0,0254 см/с. В 70-е гг. технический уровень бортовой АМЗ с ЗУ на МЛ существенно повысился: в ией начали использоваться накопители емкостью до 10 бит с ресурсом работы до 18-10 ч, обладавшие возможностью записи информации со скоростями до 10 Мбит/с. Примером носителя информации в них может служить МЛ шириной 25,4 мм с линейной плотностью записи информации 80 бит/мм, или эквивалентной поверхностной плотностью записи 10* бит/мм, регистрируемой на 28 дорожках. В бортовых ЗУ изделий космической техники в 70-е гг. широко использовались МЛ шириной 6,25; 12,7 v 25,4 мм при длине леиты в рулоне от 15 до 30 м (в ЗУ петлевого типа) и до 380 м- в рулоне, при скоростях движения ленты 25... ... 300 см/с, с числом дорожек 8 ... 15 и более. С другой стороны, в ряде случаев скорость записи информации иа МЛ составляла 0,75 мм/с.

Таким образом, уже 20 ... 25 лет тому назад дли столь ответственных применений в составе изделий дорогостоящей новой техники требовались ЗУ на МЛ, отличающиеся высокой эксплуатационной надежностью и устойчивостью работы в течение длительного времени. Трудность обеспечения работоспособности ЗУ на МЛ усугублялась такими жесткими условиями их работы, как ускорения до 4000... 6000 м-с- (400 ... 600 g) с длительностью действия ударного ускорения до 3 мкс при перегрузках до 6000 м-с- и сильные хаотические вибрации [3]. Недостаточная нагревостойкость МЛ (в 1963 г. предельно допустимая рабочая температура дли МЛ в бортовых ЗУ ИСЗ США составляла 190 С при длительности теплового воздействия 2 ч) требовала использования в АМЗ тепловых экранов, герметичных контейнеров, заполненных гелием под давлением, и принятия других защитно-предохранительных мер.

Потребность современной техники в ЗУ на МЛ постоянно растет, несмотря на расширение использования накопителей на магнитных дисках (НМД). Конструкции накопителей на магнитной ленте (НМЛ) непрерывно совершенствуются: скорости передачи данных в них возрастают, емкость НМЛ также постоянно увеличиваетси. Известен, например, НМЛ, емкость которого составила более 50 Мбит при диаметре рулона леиты 270 мм, длине ленты в рулоне 732 мм и ширине ее 12,7 мм.

В качестве примера современного НМЛ с высокой плотностью записи информации можно упомянуть аппарат, в котором используется МЛ шириной 25,4 мм. Его пропускная способность приближается к 100 Мбит/с при достоверности записи около Ю ; информационная емкость одного рулона ленты диаметром 300 мм равна около 50 Гбит при поверхностной плотности записи информации 85 Мбит/см.

В настоящее время МЛ широко используется также в периферий-

ных ЗУ ЭВМ для хранения больших массивов данных (т. е. в архивных ЗУ) и является наиболее экономичным средством их накоплении. К числу уникальных НМЛ следует отнести ЗУ сверхбольшой емкости фирмы Атрех (США), рассчитанное на заполнение 10 бит информации. В этом ЗУ для предельного увеличения плотности записи использован вращающийся блок универсальных магнитных головок. Представляется, что появление таких ЗУ будет способствовать расширению роли магнитной записи в информационно-вычислительной технике.

Одной из устойчивых тенденцнй развития НМЛ является стремление разработчиков к их миниатюризации.

Таблица 2.1

Магнитная лента &о(сЬ-7Г7 на ягольчатой гамма-окнси железа фирмы ЗМ (США)

Таблица 2.2.