Авиа

Архив рубрики «Ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса»

Вг, крутизну характеристики В—Н и высокое отношение ЛВ/&Н, оптимальное значение коэрцитивной силы Нс, согласованное с частотной характеристикой, величинами копир-эффекта, токов стирания и записи. Кроме того, при изменении внешних условий—температуры, давления и пр.— магнитные характеристики должны оставаться неизменными.

Порошковые магнитные ленты могут быть сплошными или многослойными.

Сплошные ленты состоят из ПВХ, в котором равномерно распределен магнитный порошок. ВЛ настоящее время многослойные ленты вытесняют сплошные из-за плохих электроакустических свойств последних. Основная причина этого—малая объемная концентрация магнитного порошка (5—10%)- С увеличением же концентрации порошка уменьшается прочность ленты.

Наибольшее распространение получили двухслойные ленты, состоящие из основы и нанесенного на нее магнитного порошка. Иногда, для улучшения адгезии рабочего слоя к основе между ними наносят специальный подслой. С целью уменьшения абразивности лент и повышения их износостойкости поверх рабочего слоя иногда наносят защитный слой толщиной 1 — 1,5 мкм.

Чтобы в такой системе порошок — связующее вещество частицы характеризовались большими и равномерными полями перемагничивания, они должны иметь преимущественно игольчатую форму и только один магнитный домен.

Если для приготовления магнитного лака используют порошок с анизотропной формой частиц, то электроакустические свойства ленты можно улучшить путем ориентации частиц порошка вдоль направления, в котором они будут намагничиваться при записи. Повышение электроакустических свойств ленты обусловливается улучшением ее магнитных свойств. Магнитная ориентация создается под действием приложенного статического магнитного поля вдоль ленты.

Металлизированные носители магнитной записи

Как и порошковые носители с ферролаковым рабочим слоем, металлизированные носители могут быть изготовлены в виде ленты, диска, кольца, барабана и т. д. Металлизированные ленты отличаются от порошковых тем, что на пластмассовую основу вместо рабочего слоя из окисного магнитного порошка нанесен очень тонкий слой магнитного металла или сплава. Интерес к таким носителям связан с необходимостью решения основных задач техники записи — повышения разрешающей способности и миниатюризации систем записи.

Повысить разрешающую способность носителя можно увеличением.коэрцитивной силы либо снижением толщины рабочего слоя. Однако запись на высококоэрцитивный носитель увеличивает расход энергии и усложняет записывающее устройство; кроме того, существуют принципиальные ограничения для увеличения коэрцитивной силы, связанные с трудностью локализации мощных магнитных полей и влиянием рассеяния электромагнитной энергии.

Поэтому нецелесообразно увеличивать коэрцитивную силу более чем в 2—3 раза по сравнению с существующим в настоящее время значением, Таким образом, повышать разрешающую способность носителя следует, по-видимому, путем снижения толщины рабочего слоя. Наиболее тонкостенные порошковые ленты имеют толщину рабочего слоя 3 мкм, экспериментальные ленты 0,5—1,0 мкм. На магнитных дисках толщина порошкового слоя достигает 0,5—1,0 мкм. Однако возможности снижения толщины ленты ограничиваются технологией и физической природой окисных   магнитных порошков.

Поэтому размер частиц материалов не должен превышать 1 мкм, а отношение длины к диаметру частицы будет более пяти. Это следует из теории пропорциональности отношения сигнал — шум квадратному корню из числа доменов. Следовательно, частицы должны быть как можно-меньшими при данной плотности их упаковки. Есть и нижний предел размера частиц, равный 0,02 мкм, У таких частиц уже ясно выражены

суперпарамагнитные свойства материалов. Дополнительное условие, которому должны соответствовать частицы, состоит в том, что они могут быть диспергированы в связующем таким образом, чтобы получалась гладкая поверхность: тогда можно предупредить уменьшение коротковолнового выходного сигнала или увеличение модуляционного шума из-за шероховатости поверхности.

В технике применяют только окислы, в основном 7-Fe203, а также двуокись хрома Сг02.

¦y-Fe203 используют преимущественно для записи цифровой информации и синусоидальных сигналов. Он имеет кубическую симметрию типа шпинели и решетку с периодом а=0,834 нм. Материал имеет малую кристаллическую анизотропию: константа анизотропии К== = —4,63 кДж/м3 и преимущественное направление [111]. Малая анизотропия означает, что желаемая магнитная жесткость должна получаться из анизотропии формы, т. е. следует придать частицам игольчатую форму.

Специальная технология позволяет регулировать рост «зародышей». Когда длина по продольной оси игольчатого кристалла достигает 1 мкм, реакцию останавливают, образовавшийся затем ферромагнитный окисел — закись железа медленно окисляют в воздухе при 250° С и получают Y-Fe203 в виде игольчатых кристаллов, большинство из которых имеет направление [111], парал-лельноеих продольной оси.

Как показано в ряде исследований, для тонкой пленки с легкой осью, лежащей в ее плоскости, существует пять возможных вариантов доменной структуры. При отсутствии поля свободную энергию образца можно рассматривать как сумму трех членов: поверхностной энергии доменных стенок Fa, магнитостатической объемной энергии Fm и энергии анизотропии Fa. Доменную структуру можно считать устойчивой, когда суммарная энергия минимальна. Рассмотрим пленку единичной площади D при ширине домена’со, если плотность энергии стенок сг^и плотность энергии анизотропии аа.

нивая полученные значения энергии, получаем, что од-нодоменная структура энергетически выгодна при D<C <900 нм (рис. 44). С увеличением толщины (Z>^3= ^100 мкм) более выгодными становятся замкнутые слоистые доменные структуры, в которых домены располагаются по толщине пленки. В однодоменных пленках перемагничивание происходит однородным спиновым вращением, которое значительно быстрее смещения границ доменов, в результате чего образуется прямоугольная петля гистерезиса. Однако необходимо учитывать, что с уменьшением толщины доменная стенка не остается неизменной и образование стенок нового вида приводит к снижению магнитостатической энергии. К границам нового вида относятся границы с поперечными узлами (пер-маллоевые пленки в диапазоне   толщин   20—100 нм),

сдвоенные границы  (пленки состава Fe—Ni—Mo и Co-пленки).

Кроме того, малый объем элементов памяти на ферромагнитных пленках позволяет резко увеличить емкость информации в небольшом объеме. Более высокая точка Кюри пленок Fe—Ni и Fe—Ni—Go увеличивает их рабочий температурный интервал по сравнению с ферритами; они менее чувствительны к облучению и вибрациям.

Тонкие ферромагнитные пленки имеют толщины примерно 10—100 нм; чаще всего их получают методом термического испарения в вакууме (рис. 36). Испаряемый металл осаждается на подложки из кварца, каменной соли, слюды, фтористого кальция. Подложки очищают специальными методами и подогревают до 300—400° С.

Большинство тонких ферромагнитных пленок обладает одноосной анизотропией, т. е. в плоскости пленки существует преимущественное направление намагничен-

ности. При отсутствии поля вся пленка представляет собой домен, намагниченный вдоль этого направления. Величина одноосной анизотропии пленки обычно не связана  с  магнитной    кристаллографической    анизотропией вещества пленки и значительно ниже ее по величине. Величина одноосной анизотропии поликристаллических ферромагнитных пленок зависит от двух факторов: а) величины магнитного поля, наложенного в момент образования пленки; б) величины угла падения атомного пучка на подложку.

Применяют в качестве малогабаритных ленточных магнитных сердечников (микронные сердечниф) в переключающих устройствах. Сердечники микронного проката выгодно отличаются от ферритовых более высокой температурной стабильностью электромагнитных параметров и максимальной частотой перемагничивания, более низкими пе-ремагничивающими полями, большим отношением сигнала к помехе. Указанные преимущества обеспечивают

высокую надежность и быстродействие при работе переключающих устройств. Однако из-за сложности изготовления микронные сердечники значительно дороже ферритовых. Поэтому в последнее время в микроминиатюрных электронных приборах начали использовать ферромагнитные пленки, наносимые на подложки путем напыления в вакууме. Ферромагнитные пленки характеризуются высокой температурной стабильностью электромагнитных параметров и быстродействием. Они относительно дешевы и позволяют применять прогрессивные технологические методы микроминиатюризации.

Некоторые вопросы теории и принципы использования

В производстве быстродействующих ^малогабаритных ЭВМ и оперативных запоминающих устройств используют тонкие ферромагнитные пленки, обладающие рядом преимуществ по сравнению с элементами памяти, выполненными на ферритовых кольцах. Важнейшее из них — возможность максимально быстрого перематничивания ферромагнитных пленок процессом однородного спинового вращения, которое происходит за время от десятых долей наносекунды до нескольких наносекунд.

Этот принцип положен в основу двухслойной пленочной системы, которая носит название «бикор» (рис. 47). Высококоэрцитивная пленка в этой системе является запоминающей, низкокоэрцитивная —

нитное состояние запоминающей среды — магнитного носителя. В качестве запоминающей среды наибольшее распространение получили магнитные ленты. Наряду с лентой исследуют полезность среды массовых накопителей информации и накопителей большой емкости — блоки дисков, барабаны, сердечники и тонкие пленки. Они обеспечивают доступ к любой части большого объема информации за несколько миллисекунд в отличие от магнитной ленты, где информация записана последовательно и воспроизведение требует большей затраты времени.

Магнитное состояние изменяется в процессах записи и стирания информации в результате действия на магнитный носитель магнитного поля, создаваемого магнитными головками.’От параметров магнитных головок зависят важнейшие показатели магнитной" записи: поверхностная плотность ее, надежность сохранения информации, взаимозаменяемость магнитных носителей, соотнощение полезного сигнала и помех и многие другие.

Успехи магнитной записи в значительной мере объясняются также непрерывным совершенствованием носителей записи.

Получаются путём напылением на монокристаллическую подложку, обнаруживают в плоскости не одну, как в случае поликристаллических пленок, а две взаимно перпендикулярные оси легкого намагничивания, направленные вдоль ребер куба, что и соответствует монокристаллу Fea. Поликристаллические пленки имеют одну ось легкого намагничивания, которая является некоторой усредненной -для всей пленки. В отдельных участках пленки эта ось может иметь отклонения от оси легкого намагничивания пленки в целом, обусловленные различной ориентацией кристаллитов пленки. Это явление носит название дисперсии анизотропии ферромагнитных пленок.  Дисперсия   анизотропии  в Ni—Fe-пленках  может

быть следствием колебаний любой из трех частей анизотропии, обусловленных направленным упорядочением пар атомов железа, напряжениями и дефектами; оказывают влияние также неоднородности состава по толщине пленки. Дисперсия анизотропии проявляется на изображении домена, полученного с помощью электронного микроскопа в виде ряби, называемой тонкой стукту-рой доменов. Дисперсия анизотропии уменьшается с уменьшением разориентировки кристаллитов пленки и исчезает в совершенном монокристалле.

В настоящее время наибольшее распространение получили ферриты с ППГ. Ферритовые сердечники — основные элементы памяти, на которых работает 90% всех электронно-вычислительных машин. Это объясняется следующими факторами: 1) ферритовые сердечники обладают спонтанной прямоугольностью петли гистерезиса, т. е. получаемой после обычного отжига без охлаждения в магнитном поле: 2) технологический процесс производства их относительно прост и экономичен; 3) из них можно изготовлять различные сложные по форме детали.

Следует отметить, что технология производства ферритов с ППГ прецизионна. Исходные материалы, приме-няемые для изготовления сердечников’ с ППГ, должны’ обладать повышенной степенью чистоты. Характерные особенности технологии их производства: высокая температура окончательного обжига (порядка 1400° С) и «воздушная закалка» изделий. Во избежание окисления обжиг изделий производят в защитной среде (в вакууме или атмосфере инертного газа). Несмотря на прецизионность технологии, основной проблемой остается воспроизводимость свойств: далеко не всегда удается изготовить материалы с повторяющимися параметрами. При-

чина этого кроется в чрезвычайно сложном сочетании факторов, влияющих на свойства ферритов: исходный химический состав и физико-химич’еское состояние шихты, характер превращений, происходящих в процессе предварительной обработки и окончательной стадии спекания. Поэтому в настоящее время производят 100%-ный контроль свойств ферритовых сердечников с ППГ (для них имеются только временные технические условия).

Для получения металлизированных магнитных, носителей пригодны все известные методы металлизации —-нанесения тонких слоев металла на немагнитную подложку: электролитическое осаждение, химическое осаж-

дение, термическое    разложение   карбонилов металла, вакуумное испарение, катодное распыление.

В результате получаются металлические слои, основной составной частью которых является, кобальт: Со— Ni, Со—Р, Со—Ni—Р, Со—Мо и др. Металлизированные носители могут быть магнитоизотропными или анизотропными. Анизотропные носители при электролитическом осаждении получаются, если процесс происходит в •магнитном поле, параллельном плоскости основы. -При химическом осаждении анизотропные носители образуются в результате направленного полирования основы ленты.

Магнитные свойства металлических слоев малой толщины обеспечивают высокие показатели лент. Прежде всего это относится к плотности записи. Сравнение характеристик показывает, что металлизированная лента с толщиной рабочего слоя 0,125 мкм обеспечивает в_3 раза большую отдачу и на порядок большую плотность записи (при уровне спада 6 дБ), чем порошковая лента С толщиной рабочего слоя 6,5 мкм.

Наиболее типичные характеристики металлизированных лент выше свойств по отдаче и разрешающей способности при цифровой записи в 1,35 раза, а при аналоговой — в 5,4 раза по сравнению со свойствами порошковых лент.

Металлизированные носители имеют, зеркальную поверхность. Оптический коэффициент Со—Ni-слоев, полученных вакуумным испарением, достигает 0,9, т. е. их можно применять в магнитооптических системах записи.

• Металлизированные носители имеют низкое электрическое сопротивление. Это свойство — их достоинство и недостаток: достоинство, так как носитель не электризуемся и не притягивает частички, отделяющиеся от рабочего слоя, что повышает надежность записи; недостаток, потому что низкое электросопротивление вызывает специфическое явление расширения магнитного поля головки записи, что снижает разрешающую способность системы записи при больших значениях относительных скоростей головки и носителя.

Основные недостатки металлизированных магнитных лепт—низкая износостойкость (в несколько раз ниже, чем порошковых лент), а также нестабильность в агрессивных средах.

"Материал будущего. Металлический порошок железа обладает высокой коэрцитивностью (порядка 80 кА/м), которая объясняется главным образом формой частиц. Игольчатые частицы предохраняют от окисления нанесением на них окисного слоя. Эти порошки слабо окисляются даже во влажном воздухе при повышенной температуре. Ленты из таких стабилизированных порошков имеют прекрасную химическую стойкость, обеспечивают высокий выходной сигнал и в длинноволновом, и. в коротковолновом диапазоне в сочетании с низким уровнем шума. Высокий выходной сигнал (отношение сиг-, нал: шум на 6 дБ больше, чем у Сг02) является следствием большей остаточной индукции в сочетании с увеличенной коэрцитивной силой.

Связующее вещество служит для соединения частиц магнитного порошка, прикрепления их к основе и обеспечения таким образом, механической прочности магнитного слоя, наносимого на магнитную ленту. Этот слой называется магнитным лаком. Он состоит из магнитного порошка, связующего вещества, растворителя, пластификатора и различных добавок. Добавки вводят с целью ускорения процессов смачивания и диспергирования частиц порошка, увеличения электропрОврдности рабочего слоя (для предотвращения скапливания электрических зарядов). и уменьшения его абразивности (для обеспечения высокой плавности скольжения).

Если магнитный вектор вращается когерентно, то коэрцитивность неориентированного порошка должна быть порядка 105 А/м; в действительности же она в 3—5 раз меньше. Это значит, что перемагничивание потока происходит по некогерентному механизму. Коэрцитивная сила игольчатых зерен 7-Fe203 составляет 14 500—28 000 А/м и является стабильной. Прямоугольность кривой намагничивания В—Н благодаря магнитной ориентации достигает 0,8.

Записанный сигнал остается стабильным при изменениях температуры; кроме того, получаются малые величины копир-эффекта.

Порошок 7-Fe203) применяемый в магнитных лентах для ЭВМ, имеет следующие характеристики: большой диаметр   зерен   0,6—1,0   мкм,   малый    диаметр   зерен

^0,1 мкм, коэрцитивную силу 20 000—22000 А/м; остаточную магнитную индукцию 0,7—0,8 Тл.

Эти характеристики были повышены путем улучшения формы частиц порошка длиной <0,5 мкм и с отношением длины к диаметру, равным <10. Записывающая поверхность порошков имела высокую степень ориентации и хорошую прямоугольность. Коэрцитивная сила достигала 38 000 А/м.

y-Fe2Oz с присадкой кобальта. Увеличить коэрцитив-ность можно путем придания этому материалу кристаллической анизотропии при присадке ионов кобальта в шпинельную’ решетку. Это не меняет кристаллическую структуру. Однако константа анизотропии изменяется от отрицательной величины (К=—4,64 кДж/м3), характерной для Y-Fe203, до положительной, которая зависит от количества ионов кобальта в решетке. Анизотропия, велика уже при небольших концентрациях кобальта: при 4% Со- /(=0,1 МДж/м3. Ось легчайшего намагничивания перемещается от направления [111] к направлению [ПО]. Следовательно, гомогенность распределения кобальта в решетке окисла железа важна для магнитных свойств. Недостаток этих материалов — темпе-ратурно-временная нестабильность свойств записи воспроизведения.

Результирующий магнитный момент которых равен разности противоположно ориентированных атомных моментов. Поскольку спонтанная намагниченность материала — это магнитный момент, приходящийся на единицу объема, с частичной компенсацией магнитных моментов связана относительно малая спонтанная намагниченность-окисных магнитных порошков. Последнее не позволяет значительно снизить толщину порошкового слоя, так как при этом чрезмерно снижается остаточный магнитный поток, а вместе с ним выходной   сигнал   системы

записи.

Условия повышения   разрешающей   способности   за счет толщины слоя резко меняются с применением металлических   рабочих   слоев.   Спонтанная   намагниченность металлических магнитнотвердых материалов значительно выше, чем   окисных   порошков, — примерно в 5 раз, так как результирующий магнитный момент ферромагнетиков равен сумме атомных магнитных моментов.

Если в порошковом слое магнитная фаза занимает 7з объема (Су=0,35), то максимальная намагниченность металлического слоя оказывается в 15 раз выше, чем порошкового. Отсюда большой резерв для снижения толщины металлического слоя при сохранении необходимого уровня остаточного магнитного потока. На практике получены рабочие слои металлизированных носителей толщиной 0,05—0,3 мкм.

имеет тетрагональную кристаллическую структуру с периодами а=0,441 нм и с= = 0,291 нм. Магнитное насыщение у нее выше, чем у 7-Ре203. Двуокись хрома, используемая для записи, состоит из удлиненных субмикроскопических частиц с направлением [001], параллельным продольной оси частиц. Двуокись хрома имеет превосходные характеристики: Яс=30 000–40 000 А/м; Вг=1,6 Тл; отношение Вг: Bs=0,9. Анизотропия ее относительно велика: К== =25 кДж/м3. Преобладает анизотропия формы. Пере-магничивание’ идет по некогерентному механизму, несмотря на хорошую кристалличность.

Двуокись хрома имеет огромный потенциал записи, ферромагнитные свойства ее известны давно. Хорошая ориентационнай способность, высокая коэрцитивность и магнитный момент, соответствующая дисперсность в связующем дают основание полагать, что двуокись хрома определяет пределы возможностей записи на основе окислов с хорошей структурой. Тем не менее ленты с двуокисью хрома пока еще применяют мало, так как по-

рошки     имеют     низкую    температуру    Кюри—¦ около

400 К.

Сплавы железа с кобальтом. Металлические порошки сплавов системы Fe—Со имеют наибольшую величину магнитной насыщаемости. Применение таких порошков на магнитной ленте может увеличить вдвое выходной сигнал по сравнению с порошком двуокиси хрома. Намагниченность насыщения порошков Fe—Со равна 2 Тл, коэрцитивная сила 80 кА/м.

Однако они еще не нашли широкого применения в магнитной записи. Причины этого — трудность приготовления гомогенных порошков; химическая нестабильность; -плохая диспергируемость, ведущая, к негомогенному распределению частиц в связующем; шероховатость поверхности. Высокая коэрцитивность может вызывать трудности при записи и стирании.

На одной стороне материала, которому придана форма ленты и именуемого основой (подложкой), создают магнитный слой, нанося смесь магнитного материала и наполнителя (связующего вещества).

• Основа магнитной ленты представляет собой элемент, обеспечивающий прочность на растяжение, достаточно высокую ударную прочность, достаточное сопротивление истиранию, термовлагостойкость и лучше удовлетворяет жестким требованиям в отношении ее разнотолщинно-сти. В настоящее время для изготовления основы чаще всего применяют пластмассы. В магнитных лентах для ЭВМ, работающих в условиях динамических нагрузок, более высоких, чем ленты для звукозаписи,.вместо широко применявшихся ранее диацетилцеллюлозы (ДАЦ) и триацетилцеллюлозы (ТАЦ), используют поливинил-хлорид (ПВХ) и полиэтилёнтерефталат (ПЭ). В разных странах основа из ПЭ имеет различные названия: в СССР — лавсан, в США—майлар, в ФРГ—хостафан, в Англии — милайнекс, во Франции — терфан. По совокупности свойств ПЭ в настоящее время является луч-

шей основой. Для использования при высоких температурах фирма «Dupont» выпускает полиамидную основу «Kapton».

Возможно двумя путями: смещением границ доменов и вращением векторов намагниченности. Если вращение происходит вр всей пленке, то оно называется однородным спиновым вращением. При неоднородном спиновом вращении поворот векторов намагниченности происходит в отдельных

частях пленки, причем возможно одновременное смещение границ доменов. Доменное строение тонких ферро^ магнитных пленок в настоящее время изучают чаще всего с помощью.электронного микроскопа. На рис. 40 показан ход пучка электронов высокой энергии через тонкую ферромагнитную пленку. Отклонение летящих электронов магнитными полями соседних доменов со 180-град стенками приводит к наложению рассеянных пучков в отдельных границах доменов, которые имеют более светлое изображение, чем те границы, в которых наложение не произошло; таким образом, на экране электронного микроскопа чередуются темные и светлые изображения границ доменов. Это позволяет выявить граничные слои доменов и наблюдать особенности доменного строения."

Электронномикроскопические исследования показали, что характерной чертой изменения доменной струк7 туры тонких ферромагнитных пленок при намагничивании является ее необратимость. Характер доменной структуры резко зависит от способа изменения поля, а именно — от угла между размагничивающим полем и/ осью легкого намагничивания. При отсутствии поля доменная структура ферромагнитных пленок отличается высокой температурной стабильностью.

Например,      ^^^^^^^^^^^^^^ тонкие кобальтовые пленки показывают одноосную анизотропию  с легкой осью, параллельной полю в 20000—130000 А/м,    приложенному   во время напыления. Величина наведенной анизотропии составляет 440 Дж/м3, что значительно    ниже   одноосной

анизотропии кобальта (3-Ю5 Дж/м3), возникающей вследствие косого напыления (рис. 37). Косое напыление создает волокнистую структуру пленки, способствующую возникновению одноосной анизотропии. На рис. 38 показана качественная зависимость величины одноосной анизотропии от угла напыления.

Рис. 391 Петли гистерезиса перма.ллоевой пленки:

а — в направлении легкой оси; б — в направлении трудной оси

При термомагнитной обработке в вакууме при f> ;>300°С с наложением магнитного поля, не совпадающего с осью легкого намагничивания пленки, легкая ось

изменяет направление и ориентируется вдоль приложенного магнитного поля.

Одноосная    анизотропия тонких пленок приводит к тому, что петли гистерезиса   в направлении легкого намагничивания у них    прямоугольны.    На рис. 39 показаны   осциллограммы петель гистерезиса  пермаллоевых   пленок.    Для    минимальной . затраты энергии на пере-магничивание наиболее часто используют пермаллоевые пленки с ~80% Ni, обладающие минимальными значениями коэрцитивной силы.

Высокой прямоугольностью петли гистерезиса обладают сплавы на основе системы Fe—Ni при содержании 50—70%Ni, а также на основе системы Fe—Ni—Со, содержащие 35—40% Ni и 25—30% Со. Для получения определенного сочетания магнитных, электрических и механических свойств их легируют хромом, кремнием, молибденом, медью и др.

Эти материалы производят в соответствии с ГОСТ 10160—75. Они обладают кристаллографической или магнитной текстурой.

После.термомагнитнои обработки в поперечном магнитном поле для сплавов характерен линейный ход кривой намагничивания. Текстурованные ленты толщиной ОД—0,005 мм обладают анизотропией магнитных свойств. При намагничивании в направлении, совпадающем с направлением холодной деформации, сплавы имеют наивысшие магнитные свойства.

Наиболее распространенные металлические материалы с ППГ —пермаллой марок 50НП, 65НП, 79НМ и 34НКМП,   выпускаемые в виде   текстурованных   лент

увеличивается коэрцитивная сила, прямоугольность и квадратность петли, уменьшаются начальная и максимальная магнитная проницаемость.

Так как время переключения т — функция квадрата толщины, то – уменьшение последней значительно снижает время переключения, т. е. увеличивает быстродействие. Таким образом, большинство электромагнитных параметров улучшается ¦ с уменьшением толщины ленты. На рис. 35 показана зависимость магнитных свойств-сплава 79 НМ от толщины ленты.            

Указанные изменения важных характеристик связаны с изменением магнитной доменной структуры, которая у лент толщиной 0,0005—0,01 мм является переходной от трехмерной, характерной для массивных материалов; к двумерной, наблюдаемой для тонких пленок. По мере уменьшения толщины лент доменная структура и, следовательно, магнитные свойства приближаются к свойствам пленок.

Ммалая величина конечного сигнала. Поэтому используют многослойные системы, «прозрачность» которых значительно выше однослойных пленок, равных по толщине сумме ферромагнитных слоев многослойных систем. Многослойные пленочные системы находят все большее применение в быстродействующих и малогабаритных  устройствах СВЧ диапазона.

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ  НОСИТЕЛЕЙ МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ

Магнитную запись широко применяют во внешних устройствах вычислительных машин и систем. Всеобщее распространение получила магнитная запись во внешних запоминающих устройствах ЭВМ. Разработаны и начинают внедряться периферийные устройства отображения и документирования данных, базирующиеся на принципе феррографии, основой которой является магнитная запись. Интенсивно осваиваются устройства подготовки данных на магнитных лент-ах и гибких магнитных дисках.

Во всех видах аппаратуры магнитной записи используется запись информации на магнитный носитель, осуществляемая с помощью электромагнитных устройств, именуемых в технике магнитной записи магнитными головками. Магнитная запись основана на способности сохранять и. изменять под действием магнитного поля маг-

С ППГ с контролируемыми и воспроизводимыми свойствами может быть достигнут" лишь совместными усилиями специалистов в области радиоэлектроники, физики магнитных явлений и химии твердого тела.

В качестве ферритов с ППГ в основном применяют магниймарганцевые ферриты. Широко используют ферриты, содержащие литий, так как они отличаются более высокой температурной стабильностью электрических и магнитных свойств. Ферриты с ППГ маркируют буква? ми ВТ («Вычислительная техника»). Цифры, стоящие перед буквами, указывают на величину коэрцитивной силы, выраженную в эрстедах. В отличие от этого у ферритов на основе системы литий — натрий цифры в обозначениях марок указывают на принадлежность к базовому составу и его модификациям; буква П обозначает прямоуголыюсть петли гистерезиса.

В табл. 9 приведены основные системы и свойства ферритов с ППГ.

Сердечники из ферритов с #с^100 А/м предназначены для логических и коммутационных элементов, а сердечники из ферритов с Нс= 100-^300 А/м — для матричных запоминающих устройств вычислительной техники. Ферриты промежуточного класса (#с=50-т–М50 А/м) мосут обладать свойствами, которые позволяют использовать их как для логических, так и для запоминающих элементов. Ферриты с высокой коэрцитивной силой (#с> Ю00 А/м) целесообразно применять для быстродействующих выключателей и других аналогичных устройств.

Из данных табл. 9 следует, что ферриты с малым значением коэрцитивной силы имеют низкую точку Кюри и, следовательно, пониженную температурную стабильность электромагнитных параметров. Поэтому при создании аппаратуры, работающей в широком температурном диапазоне, необходимо использовать сердечники из металлических лент микронной толщины, которые обладают большой температурной стабильностью электромагнитных параметров.

Установлено, что дефекты структуры пленки в виде границ зерен и включений влияют на величину напряженности поля, необходимого для образования зародышей доменов обратной намагниченности, и определяют места их возникновения. Характер процессов смещения доменных границ зависит от геометрии расположения доменов в размагниченном образце, а также от энергии, характеризующей это состояние. Энергия образца, связанная с доменными границами, является поверхностной энергией, в то время как энергия магнитостатического поля (домена) —объемной. С уменьшением толщины ферромагнитных пленок энергетически более выгодным становится однодоменное состояние пленки. Вектор намагниченности все время остается в плоскости пленки, медленно    поворачиваясь на 180° в случае    антипараллельных доменов. Такие границы получили название границ Нееля. При увеличении толщины возможно появление, стенок Блоха, характерных для  массивных ферро:

магнитных образцов. На рис. 41 схематически показано расположение векторов намагниченности в стенках Блоха и стенках Нееля. На рис. 42 приведена зависимость энергии междоменных границ в пленках пермаллоя от их толщины. На рисунке видно, что границы Нееля появляются только в пленках толщиной <;40 нм.

При цифровой записи, для того чтобы получить достаточный выходной сигнал, необходимо, чтобы требуемый тонкий записывающий слой имел’ высокую остаточную намагниченность и как можно большую коэрцитивную силу. Верхний уровень коэрцитивности определяют с помощью насыщения материала магнитной головки. Для звуко- и видеозаписи записывающую поверхность с высокой коэрцитивностью и остаточной намагниченностью выбирают для получения сигнала большей величины. Следует отметить, что для коротких волн остаточная намагниченность, вызванная полем записи, является только небольшой частью плотности остаточного потока записывающей среды и, следовательно, при выборе наилучшего материала не обязательно стремиться только к использванию материалов с высоким магнитным насыщением.

Намагниченность не должна зависеть от температуры. В этом отношении магнитная жесткость должна в основном возникать из-за анизотропии формы, а не вследствие анизотропии кристалла, которая очень сильно зависит от температуры в применяемых для магнитной записи материалах.

Порошковые носители магнитной записи

Большое значение в развитии магнитной записи имело изобретение порошковой  магнитной ленты. Магнитная  запись производится  на  материале,  состоящем  из жесткой    или    гибкой   подложки, покрытой слоем, который содержит дисперсные магнитные  частицы в органическом     связующем    веществе.

Такие пленки получают путем последовательного чередования ферромагнитных и неферромагнитных слоев. На рис. 45 показана петля гистерезиса трехслойной пленки с различной коэрцитивной силой каждого слоя. Такая петля обладает не двумя, а значительно большим числом’ устойчивых состояний суммарного вектора намагничивания. Можно перемагничивать не всю систему, а одну, две и т. д. пленки в соответствии с возрастанием коэрцитивной силы. В многослойных системах коэрцитивные силы слоев существенно ниже, чем однослойных пленок того же состава и толщины. На рис. 46, а я б, показаны осциллограммы петель гистерезиса двухслойной пленки при ее полном перемагничивании и при перемагничивании лишь •низкокоэрцитивного слоя, а-также гистерезисные петли однослойных пленок той же толщины и состава, что и в двухслойной системе: для высококоэрцитивного (рис. 46,в) и низкокоэрцитивного (рис. 46, г) слоев. Это явление.объясняется локальным’ взаимодействием отдельных участков пленок и возникновением локальных полей рассеяния, облегчающих образование зародышей обратной намагниченности и перемагничивание в соседней пленке.

считывающей. Импульсное магнитное поле, обратное намагниченности считывающей пленки, перемагничивает ее и дает импульс. По прекращении действия перемагничивающего поля пленка 1 (низкокоэрцитивный слой) возвращается в исходное состояние, под влиянием пленки 2 (высоко-1 коэрцитивный  слой).   Перемагни-

чивание в бикоре происходит за десятые доли наносекунды.