Магнітні стрічки для побутової відеозапису (1988 р.)

Висока якість запису та відтворення сигналів телевізійного кольорового зображення, можливість перезапису і монтажу відеофонограм, простота управління – все це характеризує сучасні побутові відеомагнітофони. Такого рівня відеозапис досягла менш ніж за 40 років свого розвитку.

Проте зусилля розробників і конструкторів відеомагнітофонів були б зведені нанівець, якщо б не удосконалювалася магнітна Відеокасети. Саме від її властивостей насамперед залежать якість зображення, здатність до багаторазового перезапису, максимальне число прогонів і термін служби відеомагнітофона. А вимоги, що пред'являються до неї, набагато вище, ніж до магнітній стрічці самого високого класу, призначеної тільки для звукозапису.

Сьогодні можна з повною підставою стверджувати, що поява сучасної відеоплівки зобов'язана новітнім досягненням хімії, фізики та технології полімерів і феромагнітних матеріалів.

Діаграми, що показують розвиток відеомагнітофонної техніки і вдосконалення магнітної стрічки, зображені на рис. 1.

У першому двухголовочіом відеомагнітофоні, продемонстрованому японською фірмою JVC у 1959 р., була використана магнітна стрічка, мало відрізнялася від застосовуваної у звукозапису. Робочим шаром в ній служив порошок гамма-окису заліза (уFe 2 Про 3 ) З частками голчастий форми і найбільшим розміром 1,5 мкм. Коерцитивної сила (Н c ) Робочого шару такої стрічки була невелика (приблизно 20 кА / м) і не дозволяла записувати з високою щільністю, внаслідок чого витрата стрічки (V) був великим. Проте не можна не відзначити позитивні властивості гамма-окису заліза:

сталість фізико-хімічні характеристик, тому їх легко температурну стабільність і слабку залежність від натягнення стрічки, великий коефіцієнт прямокутності петлі гістерезису. Крім того, технологія створення голчастих часток магнітного порошку призвела надалі до появи сучасних порошків з фериту кобальту і однорідного металу.

У 1966 р. фірма "Du Pont" (США) представила нову магнітну стрічку з робочим шаром з порошку двоокису хрому (СДО 2 ), Яка і сьогодні з успіхом використовується для відеозапису. Цей порошок, що складається з однорідних частинок розміром 0,5 мкм, збільшив коерцитивної силу робочого шару стрічок до 40 … 45 кА / м, що дозволило підвищити щільність запису і скоротити витрату стрічки в 10 разів. Вже на початку сімдесятих років хромдіоксідная стрічка шириною 19,05 мм була використана в касетах для відеомагнітофонів "U-matic" при швидкості руху 9,5 см / с (слід нагадати, що в перших відеомагнітофонах ширина стрічки була 50 мм, а швидкість руху – 38 см / с).

У наступні роки, коли з'явилася відеоплівки з робочим шаром з порошку фериту кобальту, коерцитивної сила збільшилася до 50 … 80 кА / м, що ще більше підвищило щільність запису і знизило швидкість руху стрічки в відеомагнітофонах формату VHS-LP до 1,17 см / с. І нарешті, прогрес при впровадженні стандарту "Video 8" безсумнівно пов'язаний з розробкою відеоплівки з тонким (2,5 … 3 мкм) металевим робочим шаром. Його коерцитивної сила досягає 120 кА / м, що значно покращує якість запису зображення та звуку.

Магнітний робочий шар відеоплівки наносять на основу, якої служить в основному поліетилентерефталатні плівка, в різних країнах Віфесда по-своєму: в СРСР – лавсаном, в США – майларом, у ФРН – хостафа-ном і т. д. Для випуску відеоплівки придатна тільки хімічно чиста основа, що володіє високою зносо-стійкістю і особливо гладкою поверхнею, чим забезпечується мале число випадінь сигналу і велике відношення сигнал / шум. Її абразив-ність не повинна перевищувати 0,02 мкм / м, Наприклад, для виробництва високоякісної відеоплівки потрібно, щоб на площі 10 см основи число шорсткостей, крупніше 1,2 мкм, не було більше одиниці. Полегшення поверхонь основи стрічок для звукової та відеозапису для порівняння показані на рис. 2 (а – звуковий, б – Відеокасети). Вони намальовані по зображенню, отриманому на екрані електронного мікроскопа з збільшенням більш ніж у 200 тис. разів.

Слід, однак, відзначити, що причиною випадання сигналу можуть бути також забруднення, що виникають або в процесі виробництва внаслідок накопичення статичного заряду, або при експлуатації через осипання магнітного шару і зносу основи, що викликаються взаємним тертям витків стрічки в котушці, тертям стрічки про вузли механізму протягування стрічки і т. п. Цього можна уникнути а умовах особливої чистоти виробництва і при високій зносостійкості основи.

На сучасному світовому ринку нараховується велика кількість марок і типів відеокасет. Проте продукцію високої якості випускають не більше двох десятків всесвітньо відомих фірм і звичайно перш за все для самих популярних у світі форматів побутової відеозапису VHS і Beta. Для них виробляють касети зі стрічками стандартного, високого і екстра якості. Вони відрізняються в основному значенням коерцитивної сили, числом випадінь сигналу в хвилину, чутливістю і шумовими характеристиками. Їх робочий магнітний шар виготовляють з двоокису хрому або різних модифікацій фериту кобальту. Залежно від класів ка-. повідно ці відеоплівки володіють різними споживчими властивостями, проте в рамках кожного з них близькі не тільки за суб'єктивними оцінками характеристик експлуатації, але і за вартістю. Познайомимося з деякими цікавими зразками Відеокасети.

Найстарша західнонімецька фірма "BASF" – найвірніший прихильник хромдіоксідних стрічок. Їх випуском вона займається вже більше п'ятнадцяти років. Сьогодні програма виробництва відеокасет "BASF" формату VHS і Beta охоплює всі три класи якості стрічок. Відрізняються вони лише числом випадінь сигналу в хвилину, що відповідно до одно 20, 15 і 10. Інші ж параметри практично однакові: коерцитивної сила – 48 кА / м, нерівномірність відносної частотної характеристики – ± 2 дБ, максимальний час відтворення стопкадра – 60 хв, гарантований термін служби – 500 прогонів.

Звертають на себе увагу Фізикомеханічний властивості відеоплівки "BASF". Їх основою служить полі-естерная плівка, що володіє малим залишковим подовженням (0,2%) і велику міцність (розрив стрічки наступає при впливі сили в 40 і 25 Н при товщині 19 і 15 мкм відповідно). Температурний інтервал їх використання-+5 … 55 ° С.

Особливо слід зупинитися на Абрау-зівності і зносостійкості відеоплівки "BASF". Відомо, що двоокис хрому має підвищену абразивністю, і тому природний питання: чи не приносяться чи в жертву дорогі головки відеомагнітофона заради поліпшення якості запису та відтворення? Звичайно, якщо не передбачити спеціальних заходів захисту, хромдіоксідная стрічка може стати причиною їх швидкого зносу. У звукозапису щоб уникнути цього застосовують головки, виготовлені з матеріалів підвищеної твердості. Проте швидкість переміщення головок щодо стрічки при відеозапису набагато більше, тому властивості відеоплівки набувають особливого значення. Це враховано фахівцями фірми при її створенні і вдосконаленні: висока гладкість робочого шару і зворотної сторони досягається нанесенням спеціального захисного покриття – лакованому. Воно виконує декілька функцій. Крім зниження абразивності стрічки, лакірова-гом робочого шару підвищує його зносостійкість, що особливо важливо для забезпечення нормальної роботи відеомагнітофона в режимі стопкадра. Що стосується зворотного боку відеоплівки, то така обробка сприяє її більш рівномірної протяжці і намотуванні навіть в найгірших умовах. Крім того, збільшується зносостійкість основи, а це покращує стабільність числа випадінь сигналу.

На рис. 3 для хромдіоксідной ("BASF") і типовий (з робочим шаром з гамма-окису заліза) відеоплівки представлені залежності коерцітіеной сили від температури, відношення сигнал / шум від струму підмагнічування та рівня сигналу від тривалості стоп-кадру. Стабільність параметрів дозволяє експлуатувати відеоплівки "BASF" без істотного зниження якості протягом тривалого часу.

Безсумнівний інтерес представляють нові відеокасети об'єднання японських фірм "Hitachi" і "Maxell". Їх фахівцями розроблено принципово нова технологія виготовлення відеоплівки з використанням порошку з тек званих епітаксійних магнітних частинок, що представляють собою суміш гамма-окису заліза і фериту кобальту. Молекулярна структура такої частки показана на рис. 4.

Розмір частинок дорівнює всього 0,22 … 0,27 мкм, що сприяє зниженню рівня шуму стрічки. Новий магнітний порошок дозволив підвищити її віддачу на 0,5 дБ у порівнянні з типовою. Її коерцитивної сила рівна 56 кА / м. Крім того, покращився більш ніж на 6 дБ (для відеоплівки типу "Maxell RX") відношення сигнал / шум яскравості сигналу і сигналу кольоровості (рис. 5, а і б), що має велике значення при роботі в відеомагнітофонних камерах і під час копіювання.

Особливість відеоплівки типу RX, кращою серед випускаються за новою технологією, – її п'ятишаровий структура. Вона складається з основи, двох прилеглих до неї зв'язуючих, магнітного робітника і струмопровідного зворотного шарів. Товщина стрічки дорівнює 19,5 мкм. Її основа володіє дуже низькою абразівіостью і малим залишковим подовженням (усього 0,04%), що дозволили значно зменшити модуляційної шум (рис. 5, в) та абразивні-зівность стрічки. Сполучні шари забезпечують міцне з'єднання магнітного та зворотного шарів з основою, завдяки чому стрічка набула високу зносостійкість. Оригінальним засобом боротьби з осадженням на ній пилу, а отже і з випадіннями сигналу, можна назвати струмопровідний зворотний шар. Його властивості перешкоджають електризації стрічки в процесі експлуатації та сприяють рівномірній протяжці. У результаті вдалося істотно знизити тремтіння сигналу і довести кількість його випадінь до трьох на хвилину. Як показали дослідження, фізичні властивості такої відеоплівки практично дуже мало змінюються з часом. У якості ілюстрації цього на рис. 5, р наведено графік залежності коефіцієнта тертя робочого і зворотного шарів від числа прогонів (п).

Слід зазначити, що відеоплівки з гарними характеристиками – це тільки половина справи при відеозапису. Не менш важливо мати високонадійну касету, фактично служить частиною механізму протягування стрічки відеомагнітофона. Для підвищення якості продукції фірма "Maxell" застосовує низку заходів, що визначають надійність роботи самої відеокасети. Так, кінці стрічки забезпечені ракордамі, покритими антистатичною плівкою, яка перешкоджає накопиченню електростатичного заряду і пилу. Спеціальні фіксатори забезпечують жорстке кріплення двох складових частин касети і не дозволяють їй деформуватися, особливо при зміні температури і вологості. З метою рівномірної намотування стрічки в режимах прямого і зворотного перемоток відеомагнітофона на обох котушках касети передбачені спеціальні жолобки для циркуляції повітря. Крім того, завдяки збільшенню кількості зубів шестереночних фіксаторів котушок з 60 до 90, істотно зменшено провисання стрічки в касеті і полегшена її зарядка в стрічкопротягувальний механізм.

Кілька слів про відеоплівки з робочим шаром з металевого порошку, що використовуються в даний час а касетах для формату "Video 8". Існують дві технології виготовлення цих стрічок: металлопорошковая, при якій магнітний робочий шар виходить способом поливу основи, і металлізаціонная, при якій цей шар утворюється на ній вакуумним напиленням. Причому в другому випадку технологічний процес настільки складний, що управління їм під силу тільки ЕОМ. Однак широкого поширення металізованих стрічок перешкоджають дві поки що остаточно не вирішені проблеми: підвищення корозійної і зносостійкості робочого шару. З цією метою ретельно підбирають склад напилюваного магнітного матеріалу, щоб речовина, що пов'язує заважало окислення. Крім того, замість порошку однорідного металу використовують сплави заліза з нікелем або кобальтом. Все це призводить до значного подорожчання відеокасет формату "Video 8". Їх середня ціна в три рази більше, ніж касет VHS Е-180 стандартної якості, причому тривалість запису на них у три рази менше звичайної.

Тим не менш майбутнє побутової відеозапису пов'язано тільки з металізованими лентамі.Разработчікі цифрової побутової апаратури орієнтуються виключно на них, тому що вони мають великий коерцитивної силою і високою залишкової намагніченістю. Зараз розглядаються два варіанти відеоплівки товщиною 13 і 16 мкм при однаковій ширині 19 мм. Порівняльний аналіз показує їх приблизну рівноцінність, однак при товщині 16 мкм число помилок виходить менше. Оскільки розробка стандарту і самих цифрових відеомагнітофонів не закінчена, не визначений ще й остаточний варіант магнітної стрічки для нового покоління пристроїв відеозапису. За оцінками фахівців, вони можуть з'явитися на початку 90-х років.

м. Москва

Л. Маринин

Радіо № 10, 1988 р., с. 41,42.