Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Информатика»Содержание №19/2008


В мир информатики
История информатики

Магнитные носители информации

Техника магнитной записи, позволяющая воспринимать события независимо от времени их проявления, зародилась относительно недавно. Магнитная запись — достижение ХХ столетия, а точнее — 40-х годов ХХ века. Хотя история магнитной ленты началась еще в 1888 году, когда О.Смит в журнале “Electrical World” предложил намагничивать хлопчатобумажные нити, покрытые железным порошком, однако на ранней стадии развития магнитная запись не могла конкурировать с оптической или механической.

В 1898 году датский физик В.Паульсен впервые продемонстрировал устройство, так называемый “телеграфон”, позволяющее записывать и воспроизводить речевые сигналы. Сигнал записывался на стальную проволоку диаметром около 1 мм, намотанную по спирали на барабан. В качестве записывающей магнитной головки использовался электромагнит, в обмотку которого был включен микрофон. Записанный сигнал воспроизводился другим электромагнитом с включенными в его цепь головными телефонами. Скорость движения стальной проволоки составляла 20 см/сек. По современным понятиям технические характеристики этого устройства, в первую очередь величина продольной плотности записи, значение которой характеризует степень совершенства любого современного запоминающего устройства, крайне низкие. Но это скромное по сегодняшним меркам достижение в 1900 году на Всемирной выставке в Париже было удостоено гран-при.

В 1916 году на Международном конгрессе, проходившем в Копенгагене, доклады записывались на магнитофон, в котором в качестве носителя информации использовался стальной провод. Для записи докладов, продолжительность которых в сумме составила 14 часов, понадобилось 2500 км провода весом 100 кг. Некоторое время в радиовещании применялась записывающая аппаратура с использованием ленты из нержавеющей стали. Один из первых магнитофонов фирмы “G.Marconi” весил несколько сотен килограммов, а стальная лента в нем наматывалась на бобины3 диаметром 0,5 м и при обрыве соединялась электросваркой. В 20-х годах прошлого века американский флот применял такой магнитофон для ускорения передачи и приема радиотелеграфных сообщений. Несколько позже подобные магнитофоны начали изготавливать в Германии и Англии.

В СССР еще в 1921 году А.Назаришвили и в 1925 году И.И. Крейчман предложили изготавливать магнитную ленту путем нанесения на гибкую основу (бумагу, целлулоид, пластмассу) магнитного порошка со значительной коэрцитивной силой.

В 1928 году в Германии магнитная лента стала реальностью после многочисленных и тщательных экспериментов Фрица Пфлоймера и изучения им патента В.Паульсена. В этом патенте Пфлоймер нашел указание на то, что запись можно вести не только на провод и ленты, но и на диски, покрытые намагниченным порошком. Он провел исследования по поиску приемлемых магнитных носителей звука. Вначале он сделал попытку заменить стальную ленту бумажной, которая была покрыта магнитным материалом, и получил обнадеживающий результат. Затем Пфлоймер перешел на более удобные пластмассовые ленты. Начиная с 1932 года этот тип лент быстро совершенствовался.

Лирическое отступление :). Как это часто бывает, великие изобретения связаны с парадоксами. А.Назаришвили пришел к своему предложению, наблюдая передачу информации по железнодорожным рельсам. Фриц Пфлоймер использовал принцип нанесения бронзового порошка на мундштуки сигарет, изменив совсем немногое: вместо бронзового порошка был использован железный порошок, который покрывал не короткие отрезки мундштука, а длинные бумажные полосы, используемые как основание для магнитных лент. Это один из тех редких случаев, когда сигарета вдохновила мысль изобретателя, не причиняя вреда здоровью.

Осенью 1931 года немецкая фирма BASF, которая вела работы с карбонильным железным порошком и целлюлозным ацетатом, получила патент Фрица Пфлоймера для массового производства. Таким образом, началась подготовка к производству магнитной ленты на фирме BASF. В течение следующего десятилетия история магнитной ленты неразрывно связана с историей этой фирмы. Почти два года интенсивных поисков и испытаний на фирме BASF под руководством химика доктора Фридриха Маттиаса наконец привели к выводу, что целлюлозный ацетат — лучший материал основы, а карбонильное железо — лучшее магнитное покрытие. 1 июня 1934 года фирма BASF отправила 5000 метров ленты фирме AEG. Это была первая лента, использованная корпорацией AEG в радиовещании, и эта дата поэтому рассматривается многими как официальный день рождения современной магнитной ленты.

В 1935 году на радиовыставке в Германии были продемонстрированы разработки ряда промышленных образцов магнитных пластмассовых лент. Пластмассовая лента произвела сенсацию, так как стоила в 5 раз меньше металлической и обладала отличными магнитными свойствами, просто склеивалась и монтировалась, имела незначительный вес и стоимость. Наметившиеся успехи в магнитной записи звука особый интерес вызвали у военной разведки. И неудивительно, что может быть лучше магнитофона для фиксации радиоперехвата и подслушивания телефонных разговоров.

Уже в 1936 году фирма BASF использовала окись железа как магнитный материал, который сделал возможным увеличение динамического диапазона и частотной полосы пропускания. На этой магнитной ленте в концертном зале фирмы BASF в городе Людвигсхафене впервые был записан концерт классической музыки.

Преимущества пластмассовых лент позволили им дожить до наших дней. В настоящее время опять вспомнили о бумажной магнитной ленте, находившейся в долгом забвении. Во Франции разработали диктофон, в котором используется бумажная лента с магнитным покрытием. На ленту шириной 12 см и длиной 30 м, намотанную на бобину, можно записать несколько сотен страниц текста. Преимущества такого звукоснимателя заключаются в том, что на ленте можно делать письменные пометки, разрезать ее на страницы и производить хранение в обычных папках.

Зародившись как способ музыкальных и речевых произведений в радиовещании, магнитная запись далеко уже перешла границы носителя и хранителя культуры и искусства.

Фирма AЕG назвала аппарат для магнитной записи звука “магнитофоном”. Это название оказалось настолько удачным, что употребляется в нашей лексике до сих пор. До этого в разных странах аппарат для магнитной записи звука называли по-своему: на его “родине”, в Дании, а также в США — “телеграфоном”, в Германии — “диалиграфом”, “текстофоном” и “сталь-тон-машиной”.

Магнитная запись стала серьезным, а во многих случаях незаменимым помощником при исследовании различного рода процессов в физиологии, геологии, автоматике. Трудно назвать отрасль промышленности, где не применяется в том или ином виде магнитная запись.

Широкое участие отечественных ученых и специалистов в развитии теории и техники магнитной записи началось во время Великой Отечественной войны. В 1943 году появилась публикация А.А. Харкевича о магнитной записи звука, и в Институте звукозаписи (ВНАИЗ, впоследствии — ВНИИТР) под руководством профессора И.Е. Горона был разработан магнитофон “МАГ-1”. Там же был разработан первый отечественный видеомагнитофон “Кадр-1”, позволивший начиная с 1960 года проводить регулярные передачи с применением видеозаписи на Центральном телевидении (см. рисунок ниже).

В 1968 году были произведены первые кассетные магнитофоны. Улучшению качества их работы способствовало также создание новых высококачественных лент на хромоксидной и кобальтовой основах, ленты. Дальнейшее повышение качества магнитных покрытий исследователи связывают с магнитными бактериями, обнаруженными в морском и речном иле. Дело в том, что при изготовлении магнитных лент важное значение имеет размер кристаллов магнитного порошка, наносимого на ленту. Чем меньший размер имеют кристаллы, тем более плотную и качественную запись можно произвести. Получение микроскопических кристаллов довольно трудный процесс. И в этом деле как раз и должны помочь бактерии. Бактерии, выращенные английскими учеными в лаборатории, магнитом вытягивают из питательной среды и растворяют в слабой кислоте. Через некоторое время получают осевшие на дно кристаллы магнетита настолько малых размеров, что их можно разглядеть только в электронный микроскоп.

Окончание — в следующем выпуске


3 Бобина — катушка, барабан, валик, на которые наматывается что-то (кинопленка, магнитная лента, пряжа, канат и т.п.). — Прим. ред.

М.. Э.. Смолевицкая

TopList