3. Носители информации на основе железоникелевых сплавов
В основе работы современных аналого-цифровых носителей информации лежит изменение различных физических свойств элементарных ячеек, входящих в состав информационной дорожки носителя [1, 3]. В магнитных носителях это реализуется изменением величины или направления намагниченности соседних информационных ячеек. В магнитооптических носителях информационные ячейки при записи обеспечивают разную величину поворота плоскости поляризации линейно-поляризованного считывающего лазерного излучения, а считывание основано на различии отражающей способности информационных ячеек. Физические свойства рабочего слоя носителя, как правило, определяются его структурным состоянием: будь то магнитная, кристаллическая или электронная структура материала, из которого выполнена информационная дорожка.
В процессе разработки носителей информации различных типов до настоящего времени не уделялось должного внимания некоторым металлам и сплавам, обладающим явлением полиморфизма – способности материалов изменять тип кристаллической решетки при различного рода воздействиях на них, в частности, температуры. Считается, что с изменением типа кристаллического строения полиморфных металлов и сплавов изменяется электронная структура их атомов, а, следовательно, и физические свойства. Это обстоятельство позволяет использовать явление полиморфизма для записи и хранения оптической информации в лазерных запоминающих устройствах.
Использование полиморфных сплавов на основе никеля в качестве материалов для создания рабочего слоя носителей информации дает возможность создания перспективного носителя, имеющего целый ряд преимуществ по сравнению с существующими в настоящее время аналогами. К таким преимуществам следует отнести: широкий диапазон рабочих температур; устойчивость к воздействию сильных электромагнитных полей; низкий уровень собственных шумов; простота и удобство считывания; неограниченное количество циклов перезаписи информации без ухудшения физических параметров рабочего слоя носителя; высокая плотность записи информации (не хуже существующих аналогов) [4. 5]. В сплавах на железоникелевой основе роль никеля как легирующего элемента состоит в уменьшении магнитострикции по сравнению со сплавами на основе железа, а также в повышении чувствительности к термомагнитной обработке.
Возможность создания такого носителя существует благодаря явлению возникновения термо-ЭДС при нагреве границ раздела участков двух различных устойчивых кристаллических модификаций в полиморфных сплавах.
В качестве элементарного информационного участка выступает область с границей раздела различных кристаллических структур, полученных в результате записи.
Запись информации осуществляется путем локального нагрева (например, с помощью сфокусированного лазерного луча) участков носителя. В результате образуются области, отличающиеся от матрицы носителя типом кристаллической решетки, и границы раздела между ними. Тепловое воздействие на носитель при записи пропорционально записываемой информации. Записываемая информация может быть представлена как в аналоговом, так и в цифровом виде. Плотность записи информации определяется размерами элементарного информационного участка, соизмеримого с диаметром сфокусированного лазерного луча.
Считывание информации происходит путем одновременного теплового воздействия на информационный участок носителя и гальванического снятия сигнала термо-ЭДС, наведенного в результате нагрева области, содержащей границу раздела.
Информационные участки, расположенные на носителе, представляют собой элементарные источники термо-ЭДС. Поскольку материалом носителя является проводник, то внутреннее выходное сопротивление каждого источника термо-ЭДС будет минимально. Это позволяет получить высокое отношение “сигнал/шум” на выходе устройства считывания.
Исследование термо-ЭДС, возникающей при нагреве границы раздела между областями с разным типом кристаллической решетками сплава, содержащего 30% никеля, свидетельствует о том, что при разнице температур в 100К. между границей раздела и точками регистрации сигнала, термо-ЭДС имеет величину около 1,5мВ. При этом изменение термо-ЭДС в области температур до 670К подчиняется закону, близкому к линейному.
Наиболее удобным материалом для изготовления рабочего слоя носителя представляется полиморфный Fe-Ni сплав с содержащий никеля 25-32%, имеющий в широком диапазоне температур две различные устойчивые кристаллические модификации. Диапазон рабочих температур, носителя изготовленного из такого сплава, является наиболее оптимальным с точки зрения эксплуатационных требований, предъявляемых к носителям. Кроме того, данный сплав является наиболее дешевым из известных полиморфных сплавов и имеет достаточно высокий уровень термо-ЭДС для надежной его регистрации.