Введение к работе
Актуальность проблемы. В теоретических работах по процессам намагничивания малых ферромагнитных частиц, выполненных Кондорским Е.И., Брауном, Шт^икманом п др., были установлены основные принципиальные положения - возможность однородного состояния и его критерии. Теория непрерывно совершенствовалась и стала базой технологии получения материалов для постоянных магнитов и магнитных элементов электроники.
Практика применения високодисперсних ферромагнитных порошков показывает, что свойства реальных порошковых материалов описываются теорией только качественно и далеко не полиостью реализуются потенциальные возможности порошков, предсказываемые теоретически.
Процессы намагничивания ферромагнитных порошков длительное время исследовались в однородных постоянных магнитных полях и были получены интересные и важныо результата. Однако их недостаточно для понимания процессов намагничивания в технических устройствах, где действующее поле неоднородно в пространстве и изменяется во времени. К таким устройствам относится аппаратура магнитной записи, в которой намагничивание магнитной ленты пли магнитного диска осуществляется полем рассеяния магнитной головки. Градиент поля реачьной магнитной головки в продольном и перпендикулярном плоскости носителя направлениях составляет более 5 10 Э/мм, частота этого поля достигает 10 -20 МГц. С учетом того, что носитель при намагничивании (записи) перемешается относительно магнитной головки, теоретически описать нелинейный процесс намагничивания в сильно неоднородном переменном поле - чрезвычайно сложная задача.
В настоящее время для изготовления носителей иагпкгкой записи применяются в основном васокодксперсные материалы. Требования, предъявляемые к аппаратуре магнитной записи, непрерывно возрастают, и улучшение, хотя бы одного параметра магнитного материала, имеет принципиальное значение. Именно поэтому особенно актуальными являитдя исследования, касающиеся всего комплекса вопросов, связанных с повышением качественных параметров аппаратуры магнитной записи.
Полное понимание процесса намагничивания в сильно неодно-
родных переменных полях представляет в настоящее время одну из нгчболее актуальных проблем физики магнитной записи. Решение этой проблемы во многом определяет решение таких проблем как улучшение электроакустических параметров аппаратуры звукозаписи и совершенствование магнитных лент.
Кроме того, в технике магнитной записи накопилось немало фактов, не нашедших удовлетворительного объяснения в рамках существующих представлений о процессах намагничивания ферромагнитных порошков. Это - асимметрия намагничивания магнитной ленты в неоднородном переменном поле магнитной головки, особенности размагничивания в различных размагничивающих устройствах, восстановление ранее стертых сигналов и др.
Актуальность проводимых исследований подтверждается также тем, что совершенствование аппаратуры звуко- и видеозаписи отнесено к важнейшая народнохозяйственным задачам. В диссертацию включены результаты, полученные при реализации утвержденной постановлениями СМ СССР и ІКНГ общесоюзной научно-технической Программы 0.26.05 по созданию и освоению производства комплексов новых технических средств телевидения и радиовещания.
Пель диссертационной работы - разработка и развитие представлений о процессах намагничивания ферромагнитных порошков в сильно неоднородных переменных магнитных полях, исследование микромагнитной структуры малщс ферромагнитных частиц и амплитудно-фазовых соотношений в распре деле ["їй остаточной намагниченности при намагничивании полем магнитной головки, исследование связи структурных свойств ферромагнитного порошка с рабочими свойствами носителей и разработка новых методов контроля носителей и аппаратуры.
Основные задачи диссертации, определяемые поставленной целью и состоянием решаемых проблем следующие:
разработать экспериментальные метода исследования магнитной структуры малых ферромагнитных частиц, в частности изучить влияние поверхности частиц и несовершенств структуры на их магнитные свойства;
исследовать процессы намагничивания тонкого слоя ферромагнитного порошка в сильно неоднородном переменном магнитном поле головки, разработать методы, позволяющие определить амплитудно-фазовое распределение остаточной намагниченности
в носителе при реальних условиях магнитной записи;
провести оценку стабильности во времени остаточной намагниченности порошкового материала;
разработать л исследовать пути совершенствования носителей магнитной записи;
разработать на базе полученных результатов по исследованию процессов наыагничивания-порошковых материалов новые методы контроля носителей и аппаратура магнитной записи.
Корректное н тщательное проведение экспериментов» применение математического моделирования для интерпретации получаемых результатов, практическое использование предлагаемых методов и моделей подтворвдают достоверность результатов, научных положений, выводов в практических рекомендаций.
Научную новизну составляют впервые полученные следующие основные результаты:
/становлено, что неоднородность намагняченностн малых ферромагнитных частиц влияет на форму линии поглощения ферромагнитного резонанса (v-JO: лняня поглощения сгановзтся асимметричной с более круты» наклоном в области слабого поля н возникает дополнительный механизм ее сужения.
Предлогоа сяоссб спродоленпя шшагнзчеззостя яасвчО-ния и константы крзоталлогргфлчвской анизотропия фвррсггат-нптянх частиц.
Изучено влияапо аорзстостя на иагизтнш свойства чал-па я получено выражение для поля ЕорэмагаячЕваншг частно
С ПРОИЗВОЛЬНЫМ ЧИСЛОМ ПОр.
- Показано, что увеличение коэрцитивной саш частиц
/г- Fez0j поело образования тонкого поверхностного слоя пз
феррита кобальта обусловлено э основном обыеннш! взаимодействием на границе ядрс—сбодоч&а а поверхностной нагнятзоі анизотропией.
Разработаны эксперЕаантальнкэ методы нсследования амплитудно-фазового распределення остаточной намагниченности и определения перпендикулярной составляющей намагниченности после намагничивания в сильно неоднородной перекенвса поло магнитной головка.
Доказано, что прпнпппиальнкын причинена ашматрячного намагничивания магнитной ленты в неоднородном поле иагнитной головки (велюрэффект) являются ориентация преимущественного
направления осей игольчатых частиц под углом к плоскости магнитного слоя и одновременное действие перпендикулярной составляющей поля магнитной головки.
Исследована стабильность остаточной намагниченности сигналограммы с учетом влияния полей взаимодействия и саморазмагничивания .
Предложен абсолютный метод контроля качественных параметров носителей магнитной записи.
На аятиту вняпр.ятл.я глвттатв основные положения:
Для удлиненных частиц J-- Ре20з и СгОг существует критическое значение отношения длины к диаметру, при превышение которого в частицах возникает.неколлинеарная магнитная структура.
Неоднородность намагниченности малых ферромагнитных частиц влияет на форму линии поглощения ШР и приводит к дополнительному механизму сужения линии поглощения.
Увеличение коэрцитивной силы частиц р- Г?г Од после образования тонкого поверхностного слоя вз феррита кобальта обусловлено в основном обменным взаимодействием на границе ядро-оболочка и поверхностной магнитной анизотропией.
Метод исследования амплитудно-фазового распределения остаточной намагниченности после намагничивания в сильно неоднородном переменном поле магнитной головки.
Экспоненциальный характер распределения остаточной намагниченности по толщяно магнитного слоя ленты после намагничивания магнитной головкой.
Метод определения перпендикулярной составляющей остаточной намагниченности сигналограшн в реальных условиях магнитной записи.
Физическими причинами асимметричного намагничивания ленты магнитной головкой являются ориентация преимущественного направления осей частиц под углом к плоскости магнитного слоя носителя и одновременное действие перпендикулярной составляющей поля магнитной головки..
Причиной особенностей шума размагниченного носителя магнитной головкой записи (щуыа паузы) является образование кластеров (намагниченных микрообластей на носкольких частиц) из-за недостаточной плавности спадания размагничивающего поля.
Разработка абсолютного метода контроля качественных пара-
негров носителей магнитной заляса.
Развитее ыотодоя техника магнитной записи доя изучения процессов намагничивания d сильно неоднородных порайонных полях.
№ШШШіиШШт>-8&ІШ. сооташшзт сдедувщие осиояиыо результати.
Оригинальные уатодичэокпа разработка по ясслодовзяио фор~ рошгкнтних частиц о псуозъю ферромагнитного резонанса, обоснованно пелоаенпя о тез, что удлинение фдррсиагкитннх частиц, пра котором их акснальноа отношение становится екпэ крдгичоско-го значения, приводит к снееошяо нх поля переиагязчизанпя, методика исследования нолинейности процесса наиаггогенваная в неоднородном переиепнсы поло.
Исследования, объисялЕхздо прзроду нов?їеєщш поля церепаг-ничиваяия частиц при их поверхностном ЕоСальтпровалии, а таила особенности влияния пористости на пола пэрзг'лгняядвапая.
Экспериментальный дашжз по еіяллг^дао-фазовоід' распределение осгаточяой шшагннчеяпоста в спгнэлограете и по величшо перпендикулярной состглляэдой шу-огничешоста,,
Физическая ішгорпрогащш асадізтрл'їного памггтгшпзіая ленти в неоднородно'.; полз цагплтпоз гслозгл»
Закопсііорпсста тер^остебальпесга и сггЯлдьпосеа остаточной нашгішчвішостн ферромагнитного яоролка.
Обнаружение и интераратацш; аовис фаЕЗчссмас ь'02аняс:.:сз :%-на иагнптпой лонгив
Обоснованно возыогшостл абсолвтпик доходов контроля загайних леат.
Е^Иі1ШЗ^ШйЛМШМьіїї^ІІ„ШЙЙЇ1А. Получвшшо в дассортацет. результаты работа нашлл применение срезде веэго при разработка ыетодоа контроля качоствояшх параметров ыапштннх лент и аппаратуры магнитной записи. Билл разработали магодпки по контроля велюрэффвктав стпраеыости и копирэф^окта пагапгицх лонг. Указанные» цетоддкп вощін в технические условия ТУ 6-І7-ІЗІ8-85 "Лента магнитная А4620" и используются прл производства магнат-них лепт с 1985 г. по настоящее время.
Использовании результатов, полученных при исследовании распределения остаточной намагниченности в иапштной лэнге, позволило повисять точность н эмеритальных ивгшшшх лент, нрямоняо-ыих для настройки канала запиои-воснроиэЕодония магнитофонов ti видеомагнитофонов.
Реальный экономический эффект от использования результатов диссертационной работы составил 1,03 млн.руб.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на П Всесоюзной научно-технической конференции "Дальнейшее развитие теории магнитной записи" (г.Киев, 1978 г.), на Всесоюзных научно-технических конференциях ВНТОРЭС им. А.С.Попова (г.Москва, 1983, 1984, 1986, 1988), на Всесоюзной конференции "Проблемы цифровой звукозаписи" (г.Ленинград,1986), на Всесоюзных научно-технических конференциях " Совершенствование технической базы, организации, планирования телевидения и радиовещания" (г.Москва, 1984,1987,1990), на Всесоюзной конференция "Проектирование внешних запоминающих устройств на подвижных носителях" (г.Пенза, 1988), на 3-ей республиканской конференции "Перспективы развития техники магнитной записи и технологии производства магнитных носителей" (г.Шостка, 1987), на 8-ой конференции соцстран "Магнитные накопители" (г.Бэхине, ЧССР,1989) и на других конференциях и семинарах.
Публикации. По результатам, полученным при вшоляении диссертационной работы, автором опубликовано 62 печатных работы; список основных из них приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация содержит вве- ^ дение, шесть глав, заключение, список литературы и приложение. Она изложена на 343 страницах, включает 97 рисунков на Ы странице, список литературы (193 наименования) на 14 страницах и приложения на II страницах.