Проблемы эксплуатационной надежности магнитной записи
Магнитные носители относятся к числу невосстанавливаемых комплектующих изделий. Порча подложки, стирание рабочего слоя являются необратимым процессом. С общетехнической позиции надежность магнитного носителя может быть определена как его свойство сохранять и поддерживать во времени технические характеристики в заданных условиях хранения и эксплуатации. При этом к техническим характеристикам носителя относятся как его механические параметры, так и электромагнитные. Техническая надежность магнитного носителя выражается достоверностью воспроизведения записанной информации.
Функция достоверности воспроизведения является эквивалентом отказа аппаратуры. Эта функция зависит от стойкости механических и электромагнитных свойств носителей. На указанные свойства в свою очередь влияют факторы времени, условия хранения и эксплуатации, количество обращения к носителям. Можно воспроизвести зависимость, характеризующую снижение уровня выходного сигнала для различных типов носителей (рис.24.2).
Рис.24.2. Снижение уровня магнитного сигнала в зависимости от числа считываний
Количество прогонов неодинаково, в зависимости от климатических условий, в которых прогоны осуществляются. Так, если количество прогонов для Fe2O3 3000...4000 в нормальных условиях, то в наименее благоприятных (наличие полей, высокая влажность и температура) количество прогонов снижается до 200.
Кроме традиционных факторов (механический износ, заводские дефекты изготовления) на носители действуют:
химические факторы (содержание кислорода и озона воздуха, влага, двуокись серы, ультрафиолетовые компоненты светового излучения, температура окружающей среды);
механические факторы (ускорения, которым подвергается носитель, скорость движения при наличии неоднократного электрического поля, усилия деформации, шероховатость головки считывания (при наличии контакта), наличие дефектов головок);
электромагнитные факторы (наличие неоднородных электрических и любых магнитных полей в зоне хранения - эксплуатации носителя, наличие статического электричества, взаимовлияние слоёв ленточного носителя.
Влияние механических нагрузок. Одним из факторов, вызывающих усиление влияния механических нагрузок на магнитные носители является то, что в качестве подложек используется полиэтилентерафтолат. Типичная характеристика зависимости деформации от усилий для этого материала приведена на рис24.3.
Рис.24.3. Относительное удлинение носителя при нагрузке
Деформации носителя формируются (рис.24.4):
за счёт трения;
за счёт ускорения при пуске/останове ленты;
за счёт инерционности подвижных частей.
 Рис.24.4. Механизм формирования деформаций
Основным следствием механических воздействий оказываются: снижение достоверности записи информации, падение рабочих параметров, разрушение рабочего слоя (воздействие разности деформаций носителя и рабочего слоя), нарушение адгезии. (Механизм адгезии (прилипания) - увеличивается площадь сцепления.) При вертикальном воздействии - растекание поверхностного слоя, нарушение сцепления, выкрашивание рабочего слоя.
Следствием воздействий механических нагрузок на рабочий слой оказывает также ослабление намагниченности.
Основной эффект, который приводит к изменению намагниченности – магнитострикционный (рис.24.5).
 Рис.24.5. Характеристики магнитострикционного эффекта
Под действием повышенного давления ослабляются, в частности, высокочастотные сигналы. Например, один из способов снижения влияния атмосферных факторов - помещение магнитных носителей в среду с избыточным давлением воздуха с заданными параметрами (влажность, наличие химически активных веществ).
Световое воздействие. Как показывают эксперименты, световое воздействие оказывает влияние только на органические компоненты носителя. Световое воздействие вызывает ускорение процесса полимеризации. При этом наименьшей стойкостью обладают носители на основе двуокиси хрома (катализатор). Видимые изменения: потеря глянца, потемнение, коробление, растрескивание (рис.24.6).
Рис.24.6. Влияние освещенности на магнитный носитель
Влияние электромагнитных излучений
Электромагнитные излучения. Приводят к понижению стабильности сигнала. Снижение остаточной намагниченности рабочего слоя наблюдается при напряженности поля больше 1,2 .КА/м. Порог начала снижения свойств при воздействии переменного поля на частотах 10-100кГц не превышает 80 А/м. При воздействии постоянного магнитного поля порог начала снижения стабильности записи составляет 4 КА/м
Воздействие проникающих и ионизирующих излучений. Это воздействие зависит от вида, дозы и ряда сопутствующих факторов окружающей среды. Основное влияние ионизирующих излучений происходит на органические слои носителя. Под действием излучения возможно образование жидких и газообразных продуктов, что ухудшает механические свойства основы носителя. На рис.24.7 представлены результаты облучения носителя источником 170 р/с при 298 К.
 Рис.24.7. Влияние ионизирующих излучений на магнитный носитель:
σу - предел упругости; σп - предел прочности.
При увеличении суммарного интегрального облучения модуль упругости возрастает, относительное удлинение при нагрузке и пределы прочности снижаются:
СВОЙСТВА
|
ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
|
Модуль упругости
|
возрастает
|
Относительное удлинение при нагрузке
|
снижается
|
Прочность на разрыв
|
снижается
|
Прочность на слои
|
снижается
|
Влияние климатических условий. В результате совместного воздействия на магнитную ленту повышенной температуры и влажности происходит деградация ее физико-механических свойств из-за выпотевания из рабочего слоя ленты клейких веществ и различия в изменениях компонентов рабочего слоя. Снижается адгезионная прочность рабочего слоя по отношению к полимерной основе, скапливаются продукты износа на поверхности ленты.
Кроме того, если компоненты подобраны таким образом, что имеют различный коэффициент объемного расширения от влажности, что вызывает коробление пленки, нарушения однородности рабочего слоя (CrO2).
Вода, проникшая в рабочий слой, создает среду (раствор), ускоряющую протекание химических процессов, в воде растворяется кислород , образуя химически активный раствор. Наличие кислорода, влажности, света ускоряют процесс старения, в частности фотоокисления. Следствием фотохимического разложения рабочего слоя является уменьшение его вязкости (увеличение хрупкости). При механических деформациях увеличивается вероятность появления микро и макротрещин и т.п.
Ферропорошки выступают в роли катализатора ( Fe2O3 ) или сами вступают в химические реакции ( СrO2 ). Ускорение зависит от объемов концентрации порошка.
Наиболее уязвимыми для температурных воздействий компонентами рабочего слоя магнитоносителей являются вещества органической природы: связующие, пластификаторы, диспергаторы и т.п. Если точка Кюри (действие на магнитный слой) превышает 80-200оС, то на органические вещества действуют как отрицательные, так и положительные температуры:
отрицательные низкие - снижение пластичности;
очень низкие - снижение прочности вплоть до полного разрушения;
повышенные - снижение упругости и прочности;
циклические колебания - следы отпотевания и связанные с ним изменения.
Ферропорошки также имеют нестабильность свойств. Повышенной термочувствительностью отличаются порошки Со-Fe2O3, CrO2.
|
