War Linearisierung per HF-Bias ein "Selbstgänger"?

[Friedrich Engel]

Ich nehme mir die Freiheit, ein paar Gedanken loszuwerden, die mich beim, zugegeben nicht tiefgründigen, Verfolgen dieser von kaimex angestoßenen Diskussion umtreiben, auch wenn sie off topic erscheinen können:

Mathematik ist unverzichtbar, aber: mathematische Formeln beschreiben physikalische Vorgänge modellartig, und dieser Modellcharakter setzt Grenzen, ab denen Formel und Realität nicht mehr übereinstimmen. Beispiel Ohm’sches Gesetz: unbedingt von hohem Erkenntniswert, hat es Grenzen, weil es z.B. thermische Effekte (zwischen Supraleitfähigkeit und thermischer Selbstzerstörung) nicht abbildet. In solchen Fällen kommt es dann, allgemein gesprochen, zu ggfs. schrittweise weiter „verfeinerten Berechnungsverfahren“.

Je komplexer physikalische Vorgänge sind, umso geringer ist die Wahrscheinlichkeit, eine in allen Belangen deckende mathematische Beschreibung zu finden. Für die magnetische Speicherung heißt das: wir haben es bei Magnetköpfen einerseits, Magnetbändern andererseits mit Komponenten mit weit auseinderliegenden magnetischen Eigenschaften zu tun, deren Interaktion sich im (mindestens) dreidimensionalen Raum abspielt. Und zwar dummerweise im Mikrometerbereich und daher der direkten Beobachtung nahezu entzogen. Was geschieht, ist nur aus den Folgen rekonstruierbar, und solches Vorgehen ist irrtumsgefährdet.

Konkretes Beispiele: die – dreidimensionale – Gestalt des Magnetfelds vor dem Spalt des Aufnahmekopfs ist nur für den Fall bekannt, dass kein Magnetband anliegt. Wie sieht das Feld im Betriebsfall aus, welche Rückwirkungen haben Felder, die vom Band selbst ausgehen?

Das Band selbst: die in Datenblättern angegebene Koerzitivfeldstärke gibt nur den Mittelwert wieder. Tatsächlich sind die „Schaltfeldstärken“ der Pigmentteilchen statistisch verteilt. Um wieviele Akteure es geht, führt zu einem aufschlussreichen Zahlenspielchen: moderne Pigmente sind i.A. etwa zylindrisch mit 0,8 µm Länge und 0,08 µm Durchmesser. Die Schicht sei 12 µm dick, die Spurbreite 2 mm. Ca. 60 % des Schichtvolumens nimmt das Bindemittel ein, d.h., der Volumenfüllfaktor mit magnetischem Material liegt bei 40 %. Man berechne wahlweise, wie viele Teilchen sich vor dem Spalt eines 7 µm-Aufnahmekopf befinden bzw. unter 1 mm² Bandoberfläche bzw. auf 38,1 cm Bandlänge.

Jetzt sind die Akteure beisammen, und es stellen sich Fragen wie: wo wird die Magnetisierungsrichtung jedes Teilchens endgültig festgelegt? Sicher, an der „ablaufenden Kante“ des Aufnahmekopfs, aber in welchem Bereich? Welchen Wirkungsmechanismus hat die Hochfrequenzvormagnetisierung? Wie ist z.B, zu erklären, dass sich Bereiche mit einem Drittel / Fünftel usw. der Wellenlänge des „Nutzsignals“ bilden, hör- und messbar als Klirrprodukte?

Jedes Pigmentteilchen lässt sich als magnetischer Ein-Bereich verstehen, d.h., bei einer bestimmten einwirkenden Feldstärke spingt die Magnetisierung komplett in die eine bzw. andere Richtung. Hier setzt das Schwantke-Preisach-Modell an, das eine gewisse Zeit lang mit großen Erwartungen analysiert wurde, aber in der Praxis – jedenfalls meines Wissens – zu keinen weiterführenden Erkenntnissen in Sachen Verbesserung der Tonaufzeichnungs-Qualität geführt hat.

Die Magnetiker (hochspezialisierte Physiker) haben in eigenen Publikationen (z.B. IEEE) über ihre Erkenntnisse berichtet, aber diese Berichte sind dermaßen anspruchsvoll, dass man ihnen ohne systematische Einführung und lange Erfahrung nicht folgen kann. Wie diese Erkenntnisse dann mit den Mitteln der Chemie in die Praxis umgesetzt wurden, ist schon wieder ein neues, weites Feld.

Ich habe den Eindruck, dass im Großen und Ganzen sehr viel empirisch gearbeitet wurde, nicht zuletzt dort, wo es – auch das noch – um die mechanischen Eigenschaften des Magnetbands ging, hier vor allem um den sehr diffizilen Ablauf zwischen Haft- und Gleitreibung an Magnetköpfen und ggfs. Bandumlenkungen bei unterschiedlichen Bandgeschwindigkeiten. Von so vergleichsweise trivialen Eigenschaften wie Abrieb, Schmieren etc. einmal ganz abgesehen.

Fazit: wie die Aufzeichnung mit Hochfrequenzvormagnetisierung nun tatsächlich funktioniert (hat), dürfte ein großes Geheimnis bleiben – erst recht, weil sich heute kaum noch jemand mehr mit dieser Frage herumschlagen will. Labors mit der notwendigen Ausrüstung gibt es ohnehin nicht mehr, und die damals führenden Magnetiker dürften allesamt im Ruhestand ff. sein.

F.E.