Описание эксперимента

На пластину жесткого диска с помощью шприца наносится пара капель коллоидной суспензии частиц Fe2O3. Затем с помощью специального покровного стекла суспензия размазывается тонким слоем по ее поверхности, на которой в отраженном свете проявляется магнитный контраст (рис. 4). Его, в принципе, достаточно, чтобы даже невооруженным взглядом оценить наличие или отсутствие информации - на рисунке четко видны сервометки, разделяющие диск на сектора.

 

a)	б)

Рис. 4. а) пластина жесткого диска с нанесенной на ней магнитной суспензией; б) то же, увеличение 30х

 

При 800-кратном увеличении оптического микроскопа становятся четко различимы отдельные сервометки, несколько хуже выделяются дорожки с данными, записанные более слабым полем (рис. 5а). Затем диск был помещен в камеру размагничивания СКТО НЖМД, где на него в течение 0,1 сек воздействовал мощный импульс магнитного поля напряженностью 350кА/м. Этот импульс намагнитил поверхность пластины диска до состояния насыщения, полностью уничтожив на нем все данные, даже служебную разметку (рис. 5б).

 

a)	б)

Рис. 5. Участок жесткого диска в районе сервометок, увеличение 800х. а) исходное изображение; б) изображение после воздействия импульсного магнитного поля.

 

Таким образом, метод Биттера представляет собой недорогой и эффективный способ контроля уничтожения информации, обеспечивающий возможность работы даже с современными высокоплотными накопителями. К его достоинствам можно также отнести возможность визуализировать большие участки рабочих поверхностей магнитных носителей, что позволяет за один цикл измерений получить полное изображение пластины жесткого диска или дискеты. Практическое применение метода ограничивается его разрушающим воздействием, т.е. после «просмотра» носителя использовать его по прямому назначению (для хранения данных) уже нельзя.

Магнитооптические методы

Магнитооптические методы визуализации, в отличие от предыдущего метода, не являются разрушающими, они основаны на явлении поворота плоскости поляризации отраженного от намагниченного материала (эффект Керра) или проходящего через магнитооптическую среду (эффект Фарадея) света. Среди них наиболее перспективными для исследования магнитных носителей являются методы визуализации магнитных полей носителей при использовании пленок феррит-гранатов.

Основным элементом устройства визуализации на феррит-гранатовых пленках является магнитооптический кристалл (МОК), осуществляющий преобразование магнитных полей рассеяния носителя в световое распределение, соответствующее их величине и положению в пространстве. Его структура приведена на рис. 6.

 

Рис. 6. Структура магнитооптического кристалла

 

Пленка феррит-гранатов выращивается на подложке из галий-гадолиниевого граната, верхняя грань которого просветляется для увеличения контраста наблюдаемой картины. Снизу на кристалл наносится зеркальнозащитный слой для увеличения его износостойкости и коэффициента отражения.

В отсутствие внешнего магнитного поля в МОК существует пространственная лабиринтная доменная структура, причем направления намагниченности в соседних доменах противоположны и перпендикулярны поверхности кристалла. В отличие от ферромагнетиков, локальное намагничивание пленки феррит-гранатов во внешнем поле происходит путем вращения вектора магнитного момента, а не смещения доменных границ. Поэтому при помещении кристалла в магнитное поле он быстро перестраивается в соответствии с его пространственными и амплитудными характеристиками, а после снятия поля возвращается в невозмущенное (исходное) состояние.

На рис. 7 представлен вариант схемы МО визуализации, работающей в отраженном свете.

 

Рис. 7. Магнитооптическая визуализация в отраженном свете

 

Свет от источника собирается конденсорной линзой, проходит через поляризатор и, отражаясь от полупрозрачного зеркала, попадает на МО кристалл, прижатый к поверхности исследуемого носителя. Его поле рассеяния воздействует на феррит-гранатовую пленку и перестраивает в ней лабиринтную доменную структуру в соответствии со структурой сигналограммы. Поэтому поляризованный свет, проходя через МОК, вследствие эффекта Фарадея поворачивает плоскость поляризации в зависимости от того, через какой домен кристалла проходит свет. После отражения от зеркальнозащитного слоя свет снова проходит через кристалл, и плоскость его поляризации опять поворачивается на тот же угол и в ту же сторону, что и при первом прохождении. Таким образом, двойное прохождение света через МОК удваивает угол поворота плоскости поляризации света, увеличивая тем самым чувствительность к магнитному полю. Отраженный от зеркальнозащитного слоя свет проходит через полупрозрачное зеркало и анализатор (поляризационный фильтр), преобразующий модуляцию света по плоскости поляризации в модуляцию света по интенсивности, которая затем регистрируется оптическим устройством наблюдения.

Пространственное разрешение магнитооптического метода визуализации на пленках феррит-гранатов лежит в пределах от долей до единиц микрон и достигает максимума при минимальном расстоянии между кристаллом и поверхностью носителя, что объясняется быстрым затуханием поля рассеяния при увеличении этого расстояния. Из-за достаточно высокой жесткости магнитооптического кристалла его сложно плотно прижать его к поверхности пластины жесткого диска, что приводит к снижению разрешения, поэтому метод используется преимущественно для изучения низкоплотных гибких магнитных носителей, таких как дискеты и магнитные ленты.

В настоящее время магнитооптический метод на пленках феррит-гранатов используется для восстановления информации, исследования подлинности и контроля целостности магнитных записей. Общеизвестна уязвимость дискет к различного рода дефектам и внешним магнитным воздействиям. При малейших нарушениях структуры дорожек записи информацию с таких носителей считать стандартными средствами уже нельзя. Магнитооптические методы, действуя на более низком уровне, позволяют восстановить казалось бы утерянные данные. На рис. 8 приведен пример повреждения структуры магнитной сигналограммы гибкого диска, поддающийся восстановлению с помощью магнитооптических методов.

 

Рис. 8. Повреждения дорожек, восстанавливаемые МО методами

 

Несмотря на повреждения фрагментов дорожек записи, делающие невозможным считывание при помощи дисковода, физически информация сохранилась, что обеспечивает возможность ее восстановления.

Нередко случается, что утрата информации происходит по вине пользователя. Удалив случайно файл или папку, он начинает пробовать восстановить данные с помощью общедоступных утилит. При неквалифицированном подходе это может только навредить - поверх восстанавливаемых данных записываются новые, что значительно осложняет процесс восстановления, так как штатными средствами носителя считать такую информацию практически невозможно. Из-за неточности позиционирования головок записи дорожки в последовательных циклах записи никогда точно не накладываются, что приводит к возникновению зон остаточной информации на краях дорожки (рис. 9). Визуализировав такие зоны, можно восстановить удаленную информацию.

 

Рис. 9. Восстановление предыдущей записи. 1,2 - остатки предыдущих записей; 3 - новая запись

 

В структуру многих форматов записи заложено существование междорожечных защитных промежутков, предотвращающих наложение и взаимное влияние дорожек. Информация считывается только с информационных дорожек, а сигнал от междорожечных промежутков рассматривается как шум и, соответственно, подавляется. Поэтому, если с помощью специальной головки записать в защитном интервале некие (конфиденциальные) данные, то стандартными устройствами они считываться не будут, что дает возможность маскировать их записью несекретной информации. Пример такой несанкционированной записи приведен на рис. 10. Дорожки 1 и 2 соответствуют формату записи, а между ними более тонкой головкой сделана несанкционированная запись 2.

 

Рис. 10. Несанкционированная запись в междорожечном промежутке. 1,3 - форматные дорожки; 3 - несанкционированная запись в междорожечном промежутке

 

Обзор других возможностей и областей применения МО методов и средств дан в работе [3].

Более высокого разрешения (до 100 нм) позволяет достичь еще один магнитооптический метод визуализации магнитных полей - микроскопия Керра. В таком микроскопе поворот плоскости поляризации светового пучка происходит не при прохождении МО кристалла, а при его отражении непосредственно от рабочей поверхности носителя. Однако полученные с помощью микроскопа Керра изображения имеют более низкий контраст, а стоимость оборудования значительно выше, поэтому на практике для исследования магнитных носителей чаще используют магнитооптический метод визуализации на феррит-гранатовых пленках.