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Wechselfeldlöscheinrichtung für magnetische Speicher Den Benutzern
von Magnetbandgeräten ist seit langem bekannt, daß ein ungebrauchtes, remanenzfreies,
also jungfräuliches Magnetband bei der Wiedergabe absolut frei von jeglicher Störspannung
ist, während das gleiche Band nach einmaliger magnetischer Aufzeichnung und anschließender
Löschung einen Rauschanteil aufweist, der auch durch sorgfältigstes Entmagnetisieren
mittels spezieller Löscheinrichtung nicht beseitigt werden konnte.
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Auf den üblichen Magnetongeräten erfolgt die Löschung mittels eines
hochfrequenten Wechselstromes, der die Drahtwicklung eines Löschkopfes durchfließt
und in dessen Ringkern einen magnetischen Wechselfluß erzeugt. Dieser Ringkern ist
entweder aus hochpermeablen Blechlamellen zusammengesetzt oder aus Ferrit gefertigt
und besitzt einen Luftspalt. Der in dem Ringkern erzeugte Wechselfluß wird durch
diesen bis zum Spalt geleitet und tritt dort als Streufeld aus. Dieses Streufeld,
das in einiger Entfernung vom Spalt rasch auf Null abklingt, durchläuft das zu entmagnetisierende
Magnetband. Das Wechselfeld muß dabei das Magnetband bis zur Sättigung magnetisieren,
um die Aufzeichnung zu löschen und anschließend beim Verlassen des Spaltes auf Null
abklingen, damit alle einzelnen magnetischen Elementarbereiche eine Magnetisierung
annehmen, die ihrem Energieminimum entspricht. In diesem Energieminimum befinden
sich die Elementarbereiche eines magnetisierbaren Stoffes im ungebrauchten, remanenzfreien
jungfräulichen Zustand. In seiner makroskopischen Wirkung nach außen entspricht
dies einem magnetisch neutralen, d. h. unmagnetischem Zustand, weil die vektorielle
Summe der magnetischen Wirkungen der einzelnen Elementarbereiche infolge ihrer statistischen
Verteilung bezüglich der drei Raumkoordinaten Null ergibt. Bei der Wiedergabe von
Bändern, die auf diese Weise gelöscht wurden, erweist sich nun, daß infolge der
außerordentlich empfindlichen Wiedergabeeinrichtungen ein Rauschanteil angezeigt
wird. Dieser verschwindet auch nicht, wenn alle Metallteile, die das Band berühren,
einschließlich der Magnetköpfe, mit den bisherigen Mitteln sorgfältig entmagnetisiert
wurden und auch die Kurvenform des Löschstromes einwandfrei symmetriert wurde.
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Als ein sehr empfindliches Mittel zum Nachweis, ob das Magnetongerät
eine remanenzfreie Löschung des Bandes ergibt, hat sich das in der Literatur beschriebene
Symmetrierband erwiesen. Durch die Magnetschichtunterbrechungen dieses Bandes wird
ein an sich infolge des Induktionsgesetzes unhörbarer magnetischer Gleichfluß des
Bandes durch die Bewegung des Bandes in einen Wechselfluß umgewandelt, der in dem
empfindlichen Hörkopf eine Wechselspannung induziert, die beliebig verstärkt und
damit sehr genau gemessen werden kann, während sich der aufgezeichnete geringe Gleichfluß
ohne dieses Hilfsmittel nur durch einen Rauschanteil von zweiter Kleinheitsordnung
bemerkbar macht.
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Auch mit einer vom Wechselstrom gespeisten sehr kräftigen Entmagnetisierungsdrossel
läßt sich bekanntlich zwar die Aufzeichnung löschen, nicht aber ein verbleibender
geringfügiger Rauschanteil des Bandes beseitigen. Löscht man mit dieser Einrichtung
ein Symmetrierband, so zeigt es eine relativ starke Gleichmagnetisierung, die den
verbleibenden Rauschanteil eines auf die gleiche Weise gelöschten gewöhnlichen Magnetbandes
erklärt. Um eine eventuell vorhandene Unsymmetrie des Netzwechselstromes auszuschalten,
der für die Gleichfeldremanenz des Bandes verantwortlich zu machen wäre, wurde versucht,
das Symmetrierband mittels einer speziellen Löscheinrichtung zu entmagnetisieren.
Bei dieser Einrichtung wird ein großer Kondensator mit einer Gleichspannung aufgeladen
und dann über eine Luftspule entladen, in deren Innenraum das zu entmagnetisierende
Band eingebracht wird. Nach erfolgter Aufladung wird der Kondensator an die Entmagnetisierungsspule
geschaltet und dadurch ein Schwingkreis gebildet. Die elektrische Ladung des Kondensators
erzeugt in der Luftspule ein hochfrequentes Wechselfeld, das frei von Oberwellen
und damit absolut symmetrisch ist und infolge der Dämpfung des Schwingkreises aperiodisch
auf Null abklingt. Selbst unter diesen idealen Löschbedingungen zeigte nach erfolgter
Löschwirkung das Symmetrierband eine Gleichremanenz an.
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In Abhandlungen über diese Erscheinung wurden Hinweise gebracht, daß
es sich hierbei um ungeklärte innerkristalline Vorgänge handeln müsse. Eine restlose
Entmagnetisierung ferromagnetischer Werkstoffe sei daher nur möglich, wenn der einmal
magnetisierte
Körper bis zur Curietemperatur erhitzt wird. Dadurch
nehmen alle magnetischen Einzelbezirke eine Lage ein, die ihrem Energieminimum entspricht,
so daß der vollkommen remanenzfreieZustand wieder erreicht wird. Bei den in der
Magnetspeichertechnik verwendeten scheidet eine solche Maßnahme aber aus, weil sich
hierbei die Gammamodifikation des Eisenoxydes in die irreversible und unmagnetisierbare
Alphamodifikation umwandelt. Ganz abgesehen davon, daß der Träger des Magnetbandes
bei diesen hohen Temperaturen verbrennen würde.
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Es konnte festgestellt werden, daß für die stets vorhandene Gleichfeldmagnetisierung
eines gelöschten Bandes das magnetische Erdfeld verantwortlich ist. Durch die Anwesenheit
des v ektoriellen Erdmagnetfeldes wird dieser Löschvorgang zu einem idealen Magnetisierungsvorgang
für das Erdfeld, wobei das schwache Erdgleichfeld zu einer verstärkten Remanenz
des Bandes führt, die um mehrere Größenordnungen höher ist als ohne Wechselfeldeinwirkung.
Um diese verstärkte Wirkung zu erklären, diene die Abbildung. In diesem Diagramm
ist über der Gleichfeldstärke H die durch die Feldstärke verursachte Remanenz des
Bandes BR aufgetragen. Die auf diese Weise erhaltene Remanenzkennlinie I entspricht
dem Magnetisierungsvorgang, bei dem nur die Gleichfeldstärke auf das Band einwirkt
(H..., = 0). Zu jedem Feldstärkewert I-Ix gehört die Remanenz BR". Als ideale -.L%Iagnetisierung
bezeichnet man den Magnetisierungsvorgang, bei dem der Gleichfeldstärke ein bis
zu der Sättigung HS reichendes Wechselfeld überlagert wird und dieses kontinuierlich
auf Null abklingt, wobei die Gleichfeldstärke bis zum Verschwinden des Wechselfeldes
konstant gehalten wird. Die auf diese Weise gewonnene Remanenzkennlinie II (H,.,
_> HS) beginnt mit großer Steilheit und geradlinig aus dem Ursprung und erreicht
bei sehr viel kleinerer Feldstärke die Sättigung des Materials. Diese Verhältnisse
liegen nunmehr vor, wenn ein ferromagnetischer Werkstoff einem löschenden Wechselfeld
ausgesetzt wird, wobei das Erdgleichfeld zusätzlich mit einwirkt. Die Feldstärke
HE des Erdfeldes ergibt mit der Remanenzkurve II einen Remanenzwert BRE
2, der um mehrere Zehnerpotenzen höher liegt als die praktisch verschwindende
Remanenz BREI, wie man sie erhält, wenn das Erdfeld ohne idealisierendes Wechselfeld
einwirkt. Im letzteren Falle erfolgt der 2 agnetisierungsvorgang in dem praktisch
reversiblen Anfangsbereich in der Nähe des Ursprungs.
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Dieser Vorgang spielt sich praktisch bei allen heute in Gebrauch stehenden
Löscheinrichtungen ab, also z. B. beim Löschkopf von Magnetongeräten oder speziellen
Entmagnetisierungseinrichtungen, zum Entmagnetisieren ganzer Magnetbandspulen. In
etwas verringertem Ausmaße tritt dieser Vorgang auch beim Sprechkopf auf. Da bei
der Vormagnetisierung mit hochfrequentem Wechselstrom das hochfrequente Vormagnetisierungsfeld
im allgemeinen nicht bis in die Sättigung reicht, erhält man eine etwas weniger
steile Remanenzkennlinie entsprechend III in der Abbildung. Der dem Erdfeld
HE entsprechende Remanenzwert BRE3 liegt höher als BREI, aber tiefer als
BRE2.
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Es wurde nun gefunden, daß man mit einer Wechselfeldlöscheinrichtung
der beschriebenen Art eine restlose Entmagnetisierung, d. h. einen magnetisch vollkommen,
remanenzfreien jungfräulichen Zustand des Speichers und damit eine völlige Rauschfreiheit
des Speichers erreicht, wenn man erfindungsgemäß eine magnetische Abschirmung anordnet,
die den zur Löschung in das Wechselfeld eingebrachten Speicher so abschirmt, daß
durch dieses während des Löschens keine Aufzeichnung schwacher Störgleichfelder,
insbesondere des magnetischen Erdfeldes erfolgt. Dabei ist es in Weiterbildung der
Erfindung von besonderer Wichtigkeit, daß der Raum, in dem der Speicher einem entmagnetisierenden
Wechselfeld ausgesetzt ist, wie die Spaltzone des Ringkernes eines Löschkopfes mit
ferromagnetischen Abschirmungsvorrichtungen versehen ist, um das Erdgleichfeld von
der Streufeldzone des Spaltes fernzuhalten, weil in diesem der Magnetisierungsvorgang
des Bandes erfolgt. Am zweckmäßigsten ist es, den Lösch- und Sprechkopf mit der
gleichen Mu-Metall-Abschirmung einschließlich einer Deckplatte zu versehen, wie
dies beim Hörkopf allgemein üblich ist.
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Diese der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnisse und ihre Anwendung
ist vollkommen neu und überraschend, was schon daraus hervorgeht, daß die neuen
Merkmale bei allen bekannten Magnetongeräten fehlen. Es wird zwar der Sprechkopf
durch eine oder mehrere Abschirmungen geschützt. Beim Löschkopf fehlt generell die
Abschirmung des Spaltfeldes des Ringkopfes. Alle Geräte ergeben daher einen Rauschanteil,
der bisher als anscheinend unvermeidbares Übel in Kauf genommen wurde. Wie beträchtlich
die Wirkung des Erdfeldes ist, kann man mit dem Symmetrierband durch folgenden Versuch
sehr anschaulich demonstrieren: Teure und aufwendige Studiogeräte haben zur Symmetrierung
der Kurvenform der Hochfrequenzwechselströme ein Potentiometer. Mit Hilfe dieses
Potentiometers und des Symmetrierbandes kann man die durch eine Komponente des Erdgleichfeldes
resultierende Bandmagnetisierung auf ein Minimum reduzieren. Dreht man dann das
Studiogerät um 90° zu seiner ursprünglichen Lage, dann stimmt die Kompensation für
die nunmehr geänderte Komponente des Erdfeldes nicht mehr. Ein lauter Ton, hervorgerufen
durch die zerhackte Gleichremanenz des Symmetrierbandes, wird hörbar. Dies ist der
Beweis dafür, daß die neue magnetische Abschirmung entscheidend wichtig ist. Um
für eine einmal vorgenommene Kompensation immer die gleiche Aufnahmequalität zu
erhalten, müßte man die Magnetongeräte jeweils so aufstellen, daß sie bezüglich
der Inklination und Deklination des Erdfeldes immer die gleiche Lage einnehmen,
d. h., daß sie in horizontaler und vertikaler Richtung mit einem Kompaß ausgerichtet
werden. Die Löscheinrichtungen zur Löschung ganzer Bandspulen müssen mit geschlossenen
ferromagnetischen Abschirmungen versehen sein, die den vom löschenden Wechselfeld
erfüllten Raum einschließlich der ganzen Bandspule umschließen, wobei für einen
genügend großen Abstand der Abschirmung von dem Feldraum gesorgt wird, um die Abschirmungswirkung
durch eine Sättigung des Schirmmaterials nicht zu beeinträchtigen.
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Um das Einlegen des bandförmigen Magnetspeichers zu erleichtern, werden
die Löschköpfe mit aufklappbaren Deckeln versehen, die so gestaltet sind, daß sie
das Einlegen des zu löschenden Speichers ermöglichen und den Transport eines Speichers
nicht hindern.