磁記錄

　　一種利用電和磁的方法將可轉換為電信號的資訊輸入、記錄和存儲於強磁性介質內，並又能從其中取出和重現該資訊的過程。此種資訊可以是聲音、圖像、數位或其他可轉換為電信號的資訊，故磁記錄技術可應用於錄音、錄影、記錄數位和其他資訊等。最早的磁錄音開始於19世紀末，到20世紀40年代磁錄音技術才逐漸成熟，有瞭較廣的實際應用。50年代以後磁記錄又應用到電子電腦和電視技術，以及人造衛星和太空船的資訊記錄和傳送，應用領域不斷擴大。

　　原理　將各種信息轉換為隨時間變化的電信號，再將它轉換為磁記錄介質的磁化強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）過程。這種記錄和重現的過程及其原理如圖所示:將輸入的非電信息S_i(t)（聲音、像點、數碼等）經過一定的非電-電轉換裝置(1)，轉換為隨時間作相應變化的電流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生與輸入信息相應變化的磁場H(t)；於是緊靠磁頭縫隙並以恒定速度v運動的磁記錄介質便受到縫隙磁場H(t)的作用，而產生相應的磁化強度M(x)，於是，將隨時間變化的磁場H(t)轉換為按空間變化的磁化強度分佈M(x)，從而完成瞭磁記錄過程(3)；磁帶離開記錄磁頭時，由於自退磁作用，磁化強度略有降低，但仍保存著與輸入信息S_i(t)相應的剩餘磁化強度分佈M′(x)。這就是將輸入信息記錄和存儲到磁記錄介質的過程。當需要把記錄和存儲的信息從磁記錄介質（磁帶）作非破壞性取出（重現）時，則需經過與上述過程相反的過程，即將存儲有信息的磁帶以與記錄時相同的速度通過重放磁頭(4)的縫隙，這時磁記錄介質中的剩餘磁化強度M′(x)產生的外露磁場在重放磁頭中感生相應的磁通量變化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-非電轉換裝置(5)，就可得到同輸入信息S_i(t)相應的輸出信息 S_o(t)。這就是將記錄存儲在磁記錄介質中的信息重放和輸出(讀出)的過程。磁記錄介質在重放過程中仍保留著它所存儲的信息，所以是一種非破壞性的讀出。如要清除磁記錄介質中存儲的信息，隻要將磁帶通過清除磁頭，使其受到這磁頭產生的高頻磁場的作用而退磁後，就可將存儲的信息清除，使磁記錄介質回到退磁狀態。

　　按照信息記錄的方式，磁記錄可以分為連續的模擬式記錄（如錄音和錄像）和分立的數字式記錄（如計算機記錄數字）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：記錄和存儲的密度高，容量大，速度較快，可多次使用（非破壞性），無易失性，抗幹擾性強，使用壽命長，也無顯著的“疲乏”、老化和變性現象，還可一步記錄（不需其他處理）和實時重放，成本較低，維護簡單。這些都使磁記錄適宜於大量的生產和應用。

　　材料　磁記錄中應用的磁性材料主要有兩類：①磁記錄介質。是以其磁化狀態作為記錄和存儲信息的材料，屬於永（硬）磁材料；②磁頭材料。是以磁頭的磁-電轉換功能對磁記錄介質輸入和輸出信息的材料，屬於軟磁材料。

　　一般說來，對於磁記錄介質的主要要求是：適當高的矯頑力H_c，以提高存儲信息的密度和抗幹擾性；高的飽和磁化強度4πM_s，以提高輸出信息強度；高的剩磁比M_r/M_s(M_r為剩餘磁化強度)，以提高信息記錄效率和減小自退磁效應；陡直的磁滯回線，以提高記存信息分辨率；低的磁性溫度系數和老化效應，以提高穩定性；對於垂直磁記錄材料，還需要高的垂直膜面的單軸磁各向異性k_u（見磁各向異性）。目前可采用的磁記錄介質可以分為三類：鐵氧體和其他強磁氧化物微粉；強磁金屬微粉；強磁金屬薄膜。目前大量應用的是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。

　　對於磁頭材料的主要要求是:高的磁導率μ，以提高磁頭的靈敏度和效率；高的飽和磁化強度4πM_s，以提高磁頭縫隙的磁場和防止極尖磁飽和；低的矯頑力H_c，以降低磁頭的損耗和噪聲；低的剩餘磁化強度M_r，以易於清除不需要的磁跡和降低噪聲；高的電阻率ρ，以降低磁頭損耗，改善頻率響應特性；高的磁導率截止頻率f_c（即磁導率顯著下降的頻率），以提高磁記錄頻率上限，有利於高頻高速磁記錄；高的硬度和力學強度，以提高耐磨性能和使用壽命，降低脫粒噪聲。目前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佈裡奇曼法生長的高均勻性的單晶材料；後者應用較多的有Fe-Si-Al系和Fe-Ni-Nb系等高硬度軟磁合金材料。

　　

參考書目

　李蔭遠、李國棟編：《鐵氧體物理學》，修訂版，科學出版社，北京，1978。

　戴禮智編著：《磁記錄基礎知識》，科學出版社，北京，1980。

　劉克哲編：《磁記錄物理》，山東科學技術出版社，濟南，1979。

　C.D.Mee， The Physics of Magnetic Recording，North-Holland， Amsterdam， 1964.

　C.E.Lowman， Magnetic Recording，McGraw-Hill，New York，1972.