信息的仓库

当代社会科学技术、经济高速发展，各种知识、信息以几何级数增长， 有人比喻为“信息爆炸”。电子计算机发展迅猛，摆在桌面上的微机的运算次数就达到每秒亿次，可以用来进行信息处理；光纤为信息提供了高速公路， 使信息能够以光速飞驰；然而，遗憾的是，集成电路记录的信息是用“有电” “无电”表示的，停电以后，记录的信息也消失了，因此，只能用于开机时处理信息，不能用来存贮信息。天文数字的信息，贮存到哪里？因此，现代信息社会需要像《西游记》里能装得下四海之水，又能托在手心的宝瓶，把尽量多的信息，装进尽可能小的体积，实行高密度信息存储。

磁记录材料

磁记录方式是迄今为止最普遍的记录方式，录音带、录像带，都是磁记录的例子，它们的记录方式被称为模拟式记录。计算机的磁盘也是采用磁记录，在进行这种记录时要把信息用二进制的“0”和“1”两种形式表示出来， 因此称为数字式记录方式。

磁记录的最主要组成部分是磁头和存贮信息的磁介质，如磁带、磁盘、磁卡等。就说磁盘吧，是表面复盖铁氧体的铝盘，铁氧体有磁化、不磁化两种状态，分别对应二进制的“1”和“0”。磁头的作用是在记录时在磁盘上“写”出“ 1”和“ 0”；在读出时认出“ 1”和“ 0”。

磁头主要由线圈和磁芯组成。为了叙述方便，我们假定用“磁化”状态表示“ 1”。因此要在磁盘上写出“1”来，只需向线圈中通入电流，线圈产生的磁场使磁芯磁化，靠近磁芯的铁氧体小区域被磁化，就记下了“1”。读取信息的过程与此相反，此时磁头当传感器使用，当磁头靠近磁化区域时， 线圈产生感应电流，电流被传送给电子计算机，计算机从“有电”就读出了“1”。同样地，在磁盘上写“ 0”时，计算机不给电，磁盘的那一点就不被磁化，读出时，因为未磁化，送给计算机的信息是“无电”，计算机也读出了“0”。

制造磁头的材料有金属材料和铁氧体材料。金属材料常用镍铁合金，也称坡莫合金。坡莫合金原是美国一家公司生产的一种镍铁合金的商品名称， 现在用来专指含镍量 30—90％的镍铁软磁合金。所谓软磁材料，是指磁化后保持磁场能力差，或者说剩磁很少的磁材料。因为磁头必须在有磁性和无磁性两种状态之间迅速变换，要去掉磁头的剩余磁性，必须在线圈中通反向电流，以便产生相反的磁场来消除磁头剩磁，这种消除剩磁的反向磁场称矫顽力，矫顽力小的材料就是软磁材料。

矫顽力大的磁材料叫硬磁材料，也叫永磁材料。永磁材料一经磁化以后就有很强的保持磁场强度的能力，在磁电式仪表、永磁电机、电度表、扬声器等场合都需要永久磁体，这已是题外的话了。

铁氧体是 50 年代以后发展起来的一种新型磁体，化学成份以四氧化三铁为主，用二价锰离子取代其中部分二价铁离子的称为锰铁氧体；用二价锰、二价锌离子同时代换其中的二价铁离子的称为锰锌铁氧体；类似地，还可以得到镍锌铁氧体等等。

用作磁头材料的铁氧体主要是锰锌铁氧体和镍锌铁氧体。铁氧体的制造工艺与新型陶瓷十分相近，先把化学原料按一定配方配制，球磨制成粉料， 把粉料压制成型，再经高温烧结成型。在高温烧结时施加一定压力，称为热压法，这样可以使铁氧体更加致密、耐磨。用作磁头材料的铁氧体大都是经热压烧结成型的。这种铁氧体在结构上也与陶瓷相似，是由一个个微小晶粒组成的，也就是所谓的多晶结构。多晶的缺点是晶粒间结合力较小，晶粒容易剥落。经热压法烧结的铁氧体比普通在常压下烧结的铁氧体在耐磨和抗破碎性要高得多，是比较理想的磁头材料。

在特制的炉子中将铁氧体粉料加热熔化，控制冷却速度，可以生产铁氧体单晶。用单晶做记录磁头不存在破碎和剥落问题，性能要优于多晶铁氧体， 但生产成本和价格都比多晶磁头贵。

还有一种记录方式叫磁泡记录。磁泡是一种形象的说法，是指磁性薄膜或膜片在垂直于膜面的小面积磁场作用时产生圆柱状的局部磁化区，从垂直于膜面的方向看去一个圆柱就像是一个泡。实际上，这些圆柱用肉眼是看不

到的，称“磁泡”是一种比喻。

早在 1966 年就已发现了磁泡。磁泡的直径在 1 到 1000 微米的范围里变化，在膜的平面内加一个小的磁场，就可以把磁泡从一个位置移到另一个位置，因此，人们想到用磁泡的“存在”与“不存在”来代表两种不同的稳定状态，如二进制的“1”或“0”，来进行存贮、运算。铁氧体单晶中的正铁氧体单晶、钡铁氧体单晶按一定的方向切割成薄片可以作磁泡材料。但生长尺寸大、无缺陷的单晶很困难，实际上是把非磁性单晶片浸到熔化的铁氧体中去，再迅速降温使铁氧体在单晶片表面上再长出一层磁性薄膜来，这层薄膜也是单晶状态的，这种方法称为液相外延法。