МАГНИТНЫЕ ГОЛОВКИ TELEX XL.

    Качество работы и высокая производительность.
    Увеличенный срок службы магнитных головок обеспечивает лучшее качество работы и высокую производительность. Благодаря революционной технологии покрытия, развитой и запатентованной TELEX, наши магнитные головки работают много дольше, чем другие. Это происходит потому, что аморфная керамика TELEX не имеет кристаллической структуры, как это есть у ферритовых магнитных головок. Как результат, керамические головки стираются стабильно, без перекосов или других неровностей на месте соприкосновения с лентой. Благодаря этому, стоимость работы XL головки в аппаратуре тиражирования сильным образом уменьшается. А головки могут быть восстановлены или отполированы за небольшую часть их первоначальной стоимости.

    Существует несколько различных видов (магнитных) головок, используемых в продающихся сейчас магнитофонах. Различия имеются как в типе материалов, применяемых в головках, так и собственно в их конструкциях.

    Некоторые термины, используемые для описания материалов (магнитопроводов головок), являются обобщающими, например, мю-металл, упрочненный мю-металл, твёрдый мю (хардперм) и феррит.

    Кроме того, на рынке много зарегистрированных торговых названий различных материалов, поэтому нужно рассматривать достоинства и недостатки каждого из этих материалов применительно к данной конструкции магнитофона. Они включают рабочие характеристики, цену, характеристики износа и совместимость головки с электрическими и механическими конструктивными параметрами основной машины (магнитофона).

    Таковы были рассуждения инженеров-разработчиков фирмы Telex, когда они выбирали наилучшую головку для своих высокоскоростных кассетных дупликаторов.

    Какой материал для головки они выбрали? Ни один из перечисленных выше! Вместо этого аудиоинженеры Telex работали вместе с производителем головок, Electro Magnetic Components (EMC) из Сан-Диего, Калифорния, совершенствуя уникальную концепцию конструкции, которая используется фирмой EMC при изготовлении головок для кино- и видеоиндустрии, где стандартные головки рано выходили из строя из-за сильного износа.

    Доводя эту концепцию до нужд дупликаторов аудиокассет, команда Telex-EMC пришла к XL (eXtra Life) головкам, которые компания использует в дубликаторах высшего качества по сей день.

    Концепция разработки
    Основной идеей XL-головки является использование специальной слоистой конструкции (сердечника). Каждый полюсной наконечник (часть магнитного сердечника) набран из чередующихся слоев мю-металла и специального керамического вещества. Керамические слои изготовлены из исключительно твёрдого аморфного материала, тогда как мягкие металлические слои состоят из HyMu800, магнитного материала, обеспечивающего высокие аудио характеристики. Лента проходит по XL-головке параллельно слоям и слегка изнашивает мягкий магнитный материал (примерно на 0,1 микрона). Поэтому твёрдая керамика начинает слегка выступать, обеспечивая долгоживущую поверхность для ленты в течение всего срока службы головки. Контактные потери, получающиеся при таком зазоре (0,1...0,13 мкм) между поверхностью ленты и мю-металлом, пренебрежимо малы при длинах волн аудиозаписи.

    Итак, почему мы не использовали одну из уже продающихся головок, и чем конструкция XL-головки отличается от существующих?

    Во-первых, Telex продолжает применять головки из сплавов повышенной твёрдости в некоторых своих дубликаторах. Они используются в моделях, предназначенных для использования в условиях слабой загрузки, и где стоимость является основным фактором. Хорошо разработанные головки из мягкого пермаллоя обеспечивают хорошие частотные характеристики и лучшее разделение каналов, чем ферритовые, и они обычно стоят меньше. Однако, их износ неприемлем для применений с высокой загрузкой и требует упрочнения этих головок, часто за счет их идеальных аудиохарактеристик.

    Во-вторых, несмотря на большую начальную цену, обычно считается, что ферритовые головки более износостойки, чем пермаллоевые головки. Однако, невзирая на их отличные заявляемые характеристики износостойкости, известно, что ферритовые головки страдают от явления, известного как “выкрашивание кристаллов”, микроскопических выбоин, накапливающихся за весь срок службы головок. Ферритовая головка может иметь замечательно гладкую поверхность после долгой эксплуатации, но, из-за выкрашивания кристаллов, целостность зазора может быть сильно нарушена, приводя к большим потерям на высоких частотах. Явление выкрашивания может быть в различной степени контролируемым, но при существенно более высокой цене.

    Наконец, наши инженеры оценивали многие головки по нескольку лет, и они пришли к выводу, что спецификации на межканальное проникание многих ферритовых головок просто не удовлетворяют их требованиям. Аудиокассетный сегмент рынка использует специальный формат дорожек, где все четыре дорожки содержат независимые фонограммы, и хороший контроль проникания необходим при дупликации этих форматов.

    С точки зрения Telex, нужно было иметь альтернативу использованию одной из существующих на рынке головок. Нам нужно было разработать головку с сильно увеличенной долговечностью, но без потери отличных аудиохарактеристик мягких пермаллоевых материалов, и при разумной цене. Нашим решением была XL-головка.

    Структура головки
    Конструкцию XL-головки. Корпус выполнен из латуни, медные полосы между корпусом и крайней дорожкой обеспечивают экранирование. Как корпус, так и полосы удалены от зеркала головки, так что износ этих мягких частей не фатален. Полюсные же наконечники, как и экраны между ними, выполнены из пластин одного и того же высокопроницаемого металлического сплава, переложенных керамикой. Это обеспечивает одинаковый износ по всей площади контакта с лентой и предотвращает волнообразность рисунка износа, которым страдают многие головки из твёрдых сплавов. До 1990 года экраны в XL-головках набирались из мягкого металла, но это вызывало их более быстрое стирание по сравнению с полюсными наконечниками. Тогда конструкция была изменена, XL-материал был использован и для экранов, что обеспечило плавный профиль износа.

    В отличие от многих современных головок, в которых линия зазора проходит через всю контактирующую с лентой поверхность головки, включая экраны (разделенные экраны), зазоры сформированы только на дорожках записи. Это обеспечивает дополнительную защиту от межканального проникания. Затем, на поверхности головки всего 16 линий (областей) склейки эпоксидной смолой. Кассетная головка обычной конструкции имеет более 100 таких линий. С точки зрения EMC, дополнительной выгодой использования керамического материала является меньшее трение между головкой и лентой, что уменьшает наволакивание порошка с ленты на головку.

    Поэтому XL-головки в работе потенциально чище, чем обычные головки, собранные на эпоксидной смоле. Головка в действительности сконструирована из двух частей - задней сборки с катушками и передней поверхности. Эта, как мы полагаем, революционная особенность конструкции головки, позволяет как улучшить целостность конструкции, так и облегчить уход. Когда передняя поверхность износится до такой степени, что не может быть перешлифована, она может быть заменена скорее, чем выброшена прочь. Обратно, в редких случаях, когда могут быть проблемы с обмотками, задняя секция также может быть заменена. Эта двухузловая конструкция позволила фирме Telex предложить программу восстановления головок, в которой головка может быть возвращена и заменена на восстановленную за цену меньшую половину стоимости новой головки. Чтобы охарактеризовать программу, восстановленная головка проходит все тесты, как и новая головка, и в дополнение, пользователи могут заранее запросить восстановленную головку, избегая потерь времени на перешлифовку. Восстановленные головки могут быть заказаны по меньшей цене, и изношенные головки могут быть возвращены для получения существенной скидки.

    Части не могут быть разделены после первоначальной сборки, и мы обнаружили, что эта стандартная конструкция имеет также дополнительные проблемы.

    Во время сборки, прокладки зазора (полоски из тонкого металла или слюды) вставляются в передний зазор, что приводит к формированию маленького угла между задними частями, как отдельно показано на рисунке. Это приводит к потерям потока в обычных головках, но конструкция XL-головок позволяет полировать края после вставки прокладки в передний зазор, обеспечивая точную подгонку и отсутствие потерь потока.

    Эффект формы
    Эффект формы вызывается передним и задним краями полюсных наконечников, образующими фактически второй зазор, который может собрать дополнительный, нежелательный сигнал с ленты. Этот вторичный сигнал комбинируется с полезным сигналом, воспринимаемым центральным зазором. Он выделяется только на низких частотах и исчезает вместе с уменьшением длины волны, когда частоты превышают 1 кГц. Результат виден как пики и провалы на частотной характеристике. Это не тот эффект, который может быть устранен настройкой частотной коррекции, поскольку он имеет нелинейный характер. Простейшим путем уменьшения эффекта формы является предохранение краев полюсов от контакта с лентой путем изменения формы воспроизводящей головки. К сожалению, конструкция кассеты, которая требует прижимной подушки для получения хорошего контакта с зазором, делает это более трудным в случае кассетного дупликатора.

    Воспроизводящая головка XL-типа была разработана с необычной формой полюсных наконечников, чтобы управлять этим нежелательным эффектом. Модифицированный эллиптический профиль в центре уменьшает эффект вторичного зазора, тогда как внешние секции с каждой стороны стабилизируют движение ленты. Соответствующие результаты показаны на рисунке АЧХ в низкочастотной области, где сравнены характеристики головки XL-типа и стандартной головки. Отметим, что существенные бугры (от 1,5 до 2 дБ) принадлежат стандартной головке, а XL-головка укладывается в 0,5 дБ. Как говорит д-р Clay Whetstone из EMC, управление эффектом формы в ферритовых головках путем изменения формы наконечников, более трудно в ферритовых головках, поскольку ферритовый материал имеет прямые края (резкие переходы), которые не могут быть легко сформированы. Поэтому, он говорит, ферритовые головки несравнимы с XL-головками в отношении управления эффектом формы.

    Долговечность головки
    Нет возможности предсказать время жизни головки в единицах длины ленты, прошедшей по ней. Различные факторы, такие как абразивность ленты, натяжение ленты со стороны подающего и приемного концов, температура, влажность, чистота, уход и ведение ленты - все влияет на головку. В случае кассетного дупликатора, давление прижимной подушки и её материал также должны браться в расчет. Однако, поскольку износ является важной характеристикой, должно быть проведено сравнение.

    Головки были проверены д-ром Whetston’ом с помощью профилографа, инструмента с алмазной иглой. Чтобы снять профиль, игла проводится перпендикулярно дорожкам и экранам очень близко от рабочего зазора головки и параллельно ему. Профиль поверхности при этом отображается на диаграммной бумаге. Когда вы посмотрите на кривые профилографа, то ясно увидите наброски отдельных компонентов поверхности головки. Заметим, что ферритовый сердечник показывает нерегулярный, скачущий профиль износа. Заметим, что зазубрины поверхности нерегулярны и имеют размер около 100 микрон.

    Д-р Wetstone отмечает, что глубина нерегулярностей, могущая быть измеренной профилографом, ограничена, поскольку механизм не может “достичь дна” на некотором уровне. Как следствие, может оказаться, что некоторые ямки в ферритовой головке не могут быть измерены. Очевидно, что они вызывают существенные зазоры между поверхностью ленты и головкой, могущие привести к потерям потока. Также, края дорожек спилены сильнее, как результат ширина дорожки становится меньше, снова приводя к потерям коэффициэнта связи по потоку. Частотные характеристики такой головки деградируют очень сильно.

    Отметим, что вариации при пересечении поверхностей сердечников XL-головки крайне малы в сравнении с ферритовой головкой: практически незаметны. Да, не отрицаем, что головка сильно изношена. Крайние дорожки на XL-головке наклонены вверх из-за того, что прижимная подушка не могла больше прижимать края ленты и они слегка завернулись. Как вы видите, скругление краев дорожек очень мало благодаря идентичности материала сердечников и экранов. Как результат, ширина дорожки не уменьшается.

    Несмотря на разрушения на микроскопическом уровне в ферритовых головках, их поверхность выглядит очень гладкой при обычном рассмотрении. Эта гладкая поверхность интуитивно понуждает персонал упустить из рассмотрения реальное состояние при объяснении плохой частотной характеристики. Однако, микрофотографии обоих головок демонстрируют влияние износа головки на целостность зазора. Отметим отличную целостность зазора на фотографии XL-головки. Пока они не были вынуты из дупликатора, XL-головка не требовала притирки в этом состоянии, но когда они были перешлифованы, обе головки были сточены на одну и ту же величину (около 40 мкм) и поставлены обратно в состоянии “как новые”. Ферритовые головки потребовали более интенсивной шлифовки для заполировки “дна” микровыкрашиваний, тогда как в XL-головке требовалось только сошлифовать выступающие края.

    Как отмечалось, XL-головки имеют ощутимый, глубокий износ. Это требует безумного внимания при любой регулировке, которая изменяет путь ленты мимо головки, так как это может вызвать выпучивание ленты с одной из сторон и резкому увеличению потерь на соответствующей крайней дорожке. Не следует трогать регулировки пропиленной головки. Ферритовые головки имеют поверхность без ощутимой канавки, поэтому они не имеют этого частного ограничения, но они не имеют регулировки, могущей возвратить их в работоспособное состояние.

    Сравнительные цены
    Рекомендованные цены перепродажи головок из твердого пермаллоя более, конкурентных ферритовых головок и XL-головок сходны. Однако, стоимость обслуживания магнитофонов с головками различных типов за все время его жизни - это другой вопрос.

    Программа перешлифовки всех трёх типов головок имеет сходные цены, но XL-головки имеют уникальную возможность установки новой рабочей поверхности менее, чем за половину начальной стоимости. Это означает, что вам может никогда не понадобиться заказывать новую XL-головку, после того как вы ее установили.