Интернет-журнал 'Домашняя лаборатория', 2007 №2 - Журнал «Домашняя лаборатория»

что на пластинке, отмеченной жирным знаком +, случайно имеется положительный заряд. Между пластинкой + и контактом 1, так же как между пластинкой — и контактом 2 имеется слабое электрическое поле, схематически отмеченное двумя силовыми линиями. Пусть внешнее кольцо будет неподвижно, а внутреннее мы повернем против часовой стрелки на три сегмента. После этого поворота мы получаем картину, изображенную на рис. 4б. Вследствие индукции на каждых трех соответственных пластинках внутреннего кольца возник электрический заряд. Самым существенным здесь является то обстоятельство, что все исходящие из этих зарядов линии поля сходятся в контактах 3 и 4, соединенных между собой металлом.

Теперь повернем по часовой стрелке внешнее кольцо на три сегмента, удерживая внутреннее кольцо неподвижным. Процесс индукции будет происходить у контактов 3 и 4, но при этом каждый раз действуют шесть линий поля, т. е. индуцированные заряды будут в три раза больше, чем исходные заряды на рис. 4а.

После этого поворота мы получим картину, изображенную на рис. 4б. Все 3х6 = 18 линий поля заканчиваются соответственно у контактов 1 и 2. За этим следует снова вращение внутреннего кольца, но в точках 1 и 2 индуцируют уже 18 линий поля и т. д.

Само собой разумеется, что практически вместо поочередных поворотов то одного, то другого кольца используют непрерывное вращение обоих дисков в противоположные стороны (рис. 4 г). В области тупого угла 104 обе пластины заряжены положительно, а в области 302 обе они заряжены отрицательно. В этих областях и помещают скользящие щетки 5 и 6, служащие клеммами для съема тока.

Очень поучительно наблюдать работающую машину в темноте, сняв предварительно щетки 5 и 6.

Противоположные Заряды в областях 104 и 302 отмечаются интенсивным свечением. В положительной области наблюдаются длинные красноватые пучки света, а в отрицательной — фиолетовое сияние.

Источники:

Р.В.Поль «Учение об электричестве», М., 1962, параграф 39,

Ф.Тэнэсеску, Р.Крамарюк «Электростатика в технике», М., Энергия, 1980, глава 4.

• ВОПРОС № 90: Какое максимальное количество информации возможно записать на магнито-оптический носитель в настоящее время?

ОТВЕТ: Технология, которая используется при создании обычных лазерных дисков (CD-от) позволяет записать на один диск около 650 Мбайт информации. Ограничения чисто физические (нельзя создать бесконечно тонкий пучек света из-за дифракции). Если размер физический магнито-оптического диска сравним с размером CD, то ограничение на объем записи примерно такое же.

Сейчас идет становление нового формата для записи компакт дисков DVD-rom — объем хранимой информации в несколько раз (от 4-х до 8) превышает объем CD дисков. DVD технология использует для записи сразу несколько слоев в одном диске (вместо 1-го в CD). Может быть скоро появится подобная технология и для магнитооптики.

Для хранения больших объемов данных, когда некритична скорость, лучше всего использовать ленты (около 4 Гб на кассете по объему меньше магнитофонной), если скорость доступа критична, то следует воспользоваться съемными носителями информации — емкость от 250 Мб (дисководы Zip) до 2 Гб (пока нет безусловного лидера). Магнитооптика не прижилась в силу своей относительной дороговизны.

То, что сейчас продаётся на каждом компьютерном углу, имеет такие характеристики: 3,5"-2,6 Gb, 5,25"-5,2 Gb, и это не рекордные объёмы. Современный технологический потолок лежит в пределах 20–30 Gb, но для простого покупателя они не доступны.

Рассмотрим принцип работы магнитооптических (МО) дисков. МО диски являются устройствами с, так называемой, поперечной записью информации. Это значит, что намагничивание феррослоя осуществляется перпендикулярно поверхности слоя. Такой способ записи обеспечивает наивысшую плотность записи и широко используется сегодня как в МО системах, так и в системах с записью/считыванием посредством обычной магнитной головки. Правда, головка для поперечной записи/воспроизведения устроена несколько необычно. Она имеет тонкий "игольчатый" полюс для записи и широкий полюс для замыкания потока. В результате, поле вблизи тонкого полюса велико и достаточно для перемагничивания пленки а поле вблизи широкого полюса мало и феррослой под ним не перемагничивается.

Феррослой МО дисков представляет собой многослойное Pt/Co или Sm/Co покрытие (порядка 10 слоев общей толщиной около 10–20 нанометров), причем ось легкого намагничивания перпендикулярна поверхности феррослоя. Коэрцитивная сила МО покрытий колеблется от 1 до 5 килоэрстэд. Столь высокая коэрцитивная сила обеспечивает высокую надежность записи (запись практически невозможно испортить внешними магнитными полями).

Вернемся к работе МО накопителя. Запись производится следующим образом: поле нужного знака (перпендикулярное поверхности феррослоя) создается подмагничивающим сердечником, размер которого вовсе не мал по сравнению с размером ячейки записи (магнитным доменом) в область, где осуществляется запись фокусируется луч полупроводникового лазера. Луч нагревает пленку выше точки Кюри, при этом она размагничивается.

При остывании пленка намагничивается в соответствии с направлением поля в подмагничивающей катушке. Ясно, что перемагничивается область феррослоя размер которой соответствует пятну, в которое сфокусирован свет лазера. Оптика учит нас, что минимальный размер светового пятна определяется длиной волны света и не может быть сделан меньше длины волны.

Обычно рабочая длина волны ПП лазера для МО записи около 780 нанометров. Считая, что размер пятна 0,78x0,78 микрон получим предельную плотность записи порядка 1,5∙108 b/cm2 = 150 мегабит/см2, что при площади поверхности 3-дюймового МО диска 36 см2 дает предельную емкость около 670 мегабайт. Реальная плотность записи всегда несколько ниже и сегодня примерно равна 80 мегабит/см2 для записи 780 нм лазером с обычной плотностью. Т. е. на 3-дюймовой МО дискете помещается примерно 360 мегабайт.

Считывание информации основано на магнитооптическом эффекте Керра. Суть эффекта заключается в том, что при отражении от намагниченной пленки плоскость поляризации светового луча поворачивается. При использовании в оптическом тракте поляриметра это приводит к модуляции яркости отраженного лазерного луча, что позволяет быстро считывать информацию. Понятно, что размер области считывания тоже определяется длиной волны света.

Очевидный путь повышения плотности записи — уменьшение рабочей длины волны лазера. И интенсивные работы в этом направлении ведутся. Сейчас разрабатываются МО системы, работающие на свете с длиной волны порядка 500 нм. Это сразу позволит увеличить плотность записи в 2,5 раза.

Однако основной прорыв в проблеме увеличения плотности записи МО носителей произошел в совершенно другом направлении. Инженеры лаборатории Белл (AT&T), использовав оптику ближней зоны, получили рекордную плотность записи. Они сумели записать и прочитать на Pt/Co носитель информацию с плотностью 45 гигабит на кв. дюйм (это 7 гигабит/см2 = 0,87 гигабайта/см2)!!! (http://portal.researh.belllabs.cjm/leisure/souvenirs/galery/bits.html)

При такой плотности записи на 3-дюймовую МО дискету поместится примерно 32 гигабайта! Суть метода в следующем: свет от 780 нм ПП лазера вводится в световод, который заканчивается зеркальным конусом. Минимальный поперечный размер световода по которому свет еще может распространятся примерно половина длины волны.