способ магнитной записи и воспроизведения с носителя магнитной записи

Формула изобретения

СПОСОБ МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ С НОСИТЕЛЯ МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ, заключающийся во взаимодействии с магнитным полем намагниченных частиц носителя, изменяющим ориентацию момента этих частиц, и регистрации параметров намагниченных частиц при воспроизведении, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности магнитной записи и достоверности воспроизведения, на неоднородно намагниченные частицы носителя воздействуют вихревым магнитным полем, изменяющим тороидальный момент частиц, а при воспроизведении регистрируют электрическое поле, возбуждаемое движущейся частицей носителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам магнитной записи и воспроизведения сигналов. Оно позволяет повысить долговечность записи благодаря более высокой устойчивости частиц с тороидным намагничиванием, используемых в качестве носителей информации, к воздействию внешних полей и увеличить плотность записи за счет значительного ослабления взаимодействия между частицами.

Наиболее близким к предлагаемому является способ магнитной записи [1] в котором основным элементом записи и хранения информации является частица ферромагнитного материала, запрессованная в полимерную матрицу, перемагничивающуюся под влиянием магнитного поля. Благодаря анизотропии формы или кристаллической анизотропии частица имеет два направления наиболее благоприятного намагничивания. Процесс записи сигнала состоит в том, что при наложении перемагничивающего магнитного поля Н частица может изменить ориентацию вектора магнитного момента М на противоположное, если поле направлено противоположно начальной ориентации намагничивания. При воспроизведении сигнала намагниченные частицы замыкают магнитную цепь считывающей головки, в результате чего в электрической цепи возникает переменный сигнал, зависящий от направления намагничивания частицы М. Здесь описана идеализированная картина процесса, так как в действительности запись и воспроизведение сигнала обеспечивается большим числом частиц.

Однако из-за сильного магнитного взаимодействия между частицами при записи сигнала кроме перемагничивающего поля Н на частицу действует также суммарное поле, создаваемое окружающими ее частицами. Вследствие этого для достижения высокого качества записи приходится ограничивать плотность записи (число перемагничиваний на единицу длины дорожки).

Кроме того, частицы, взаимодействуя с внешним однородным магнитным полем, могут перемагнититься, в результате чего запись вообще может быть испорчена.

Одним из известных эффектов влияния внешниx полей является так называемый копирэффект [2] возникающий при хранении свернутой в рулон магнитной ленты и заключающийся в том, что соседствующие слои ленты могут взаимно намагнититься. Взаимодействие между частицами также ограничивает плотность записи сигнала (число переключений на единицу длины записывающей дорожки).

Цель изобретения повышение плотности магнитной записи и ее устойчивости к внешним полям, что позволит увеличить долговечность записи и емкость носителя.

Для этого в качестве элементарных носителей информации предлагается использовать неоднородно намагниченные частицы, на которые воздействуют вихревым магнитным полем, изменяющим тороидный момент частицы. Вектор тороидного момента Т rotM(r) описывает вихревое (тороидное) намагничивание неоднородно намагниченной ферромагнитной частицы. Как известно, тороидным намагничиванием обладают, например, частицы железа с размерами от 0,04 до 0,15 мкм. Такие частицы слабо взаимодействуют между собой и с однородным внешним магнитным полем. Запись и воспроизведение сигнала в этом случае должны производиться с помощью вихревого магнитного поля, которое взаимодействует с тороидным моментом частицы. Вихревое магнитное поле может быть получено путем создания переменного электрического поля Е(t), которое согласно уравнению Максвелла эквивалентно созданию ротора магнитного поля, или некоторым распределением токов G rotH (1/c)[(E/t) + 4j]

Сравнение предлагаемого изобретения с прототипом позволило установить соответствие его критерию изобретения "новизна". При изучении других технических решений в данной области техники признаки, отличающие предлагаемое изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг.1-4 показан предложенный способ.

Согласно изобретению в качестве элементарных носителей информации предлагается использовать неоднородно намагниченные ферромагнитные частицы с вихревым (тороидным) намагничиванием Т (фиг.2а). Для моделирования распределения намагниченности по объему частицы была использована следующая схема расчета. Исходная частица представляется в виде системы точечных диполей, которые взаимодействуют между собой и с неоднородным внешним магнитным полем. Что касается взаимодействия с полем анизотропии, то была принята во внимание только анизотропия формы частиц, которая эффективно учитывается геометрическим расположением точечных диполей.

Предполагая, например, что диполи расположены в вершинах квадрата, мы получим, что при отсутствии поля их магнитные моменты образуют кольцевую структуру (фиг.2б) с равным нулю суммарным магнитным моментом, но с отличным от нуля тороидным моментом Т. Тороидный момент такой системы может иметь два энергетически выгодных направления, которые перпендикулярны плоскости квадрата. Под действием вихревого магнитного поля происходит изменение направления тороидного момента на противоположное. Кривая гистерезиса T T(G), рассчитанная для модели четырех диполей, аналогична кривой гистерезиса М М(Н), показанной на фиг.1б.

Расчетная величина ротора магнитного поля G, при котором происходит перемагничивание частицы (эта величина аналогична коэрцитивной силе, поэтому далее обозначим ее символом G_c), равна 4 M_s/a. Считая намагниченность насыщения материала частиц M_s равной 10² ед. CGS (обычное значение этой величины для окислов железа -Fe₂O₃ и Fe₃O₄), а размер частицы равным 10^-5 см, для поля перемагничивания получим оценку G_c 10⁷ Э/см. Для создания такого большого градиента поля потребовался бы и очень большой ток (сотни ампер). Если же использовать частицы с малым значением M_s, то это уменьшит долговечность записи. Однако величина G_c может быть уменьшена только на момент записи, если параллельно записывающему полю G наложить однородное магнитное поле Н (фиг. 2в). На фиг.3 показано расположение магнитных моментов частиц для двух значений постоянного поля Н (Н₁ > Н₂), из которого видно, что при наличии поля Н существенно облегчается возможность переворота тороидного момента частицы. На фиг.4 показана зависимость поля перемагничивания G_c от величины Н.

Конструкция записывающей головки схематически изображена на фиг.2в. На конденсатор подается переменное напряжение, в результате чего в области контакта с магнитной лентой создается вихревое магнитное поле, пропорциональное производной по времени от подаваемого напряжения. Дополнительное подмагничивающее поле Н может быть создано, например, магнитной головкой. Если ротор магнитного поля превышает величину G_c, соответствующую данному Н, то при противоположной ориентации векторов G и Т происходит переориентация тороидного момента частицы. В противном случае тороидный момент частицы не изменяется.

Статическое поле вне идеального неподвижного тороида равно нулю. Движущийся тороид создает вокруг себя переменное электрическое поле, которое может быть "принято" тем же конденсатором (фиг.2в), играющим теперь роль воспроизводящей головки. При этом для увеличения интенсивности сигнала тороидные моменты частиц можно дополнительно "раскачивать" переменным, но однородным магнитным полем Н. Второй способ воспроизведения тороидной записи состоит в том, что на конденсатор подают пилообразное напряжение, возбуждающее в нем ротор магнитного поля определенной ориентации. Движущиеся поляризованные тороидные частицы в зависимости от того, как они ориентированы (по направлению этого rotH или против него) изменяют энергию поля в конденсаторе и тем самым меняют его импеданс. Предложенный способ записи и воспроизведения позволяет повысить долговечность записи благодаря более высокой устойчивости тороидных частиц к воздействию внешних полей и увеличить плотность записи за счет значительного ослабления взаимодействия между частицами.