Magnetspeicherung

Trägermaterialien (Substrate)

Folien und Bänder

Das gemeinsame Merkmal der magnetischen Speichermedien ist die Magnetschicht auf einem starren oder flexiblen Trägeruntergrund. Der Magnetspeicher kann bandförmig, rund (Disketten) oder sonst geometrisch beliebig geformt sein (z. B. Magnetkarte).Er besteht vorerst aus Folien, die mit einer magnetischen "Paste" beschichtet, getrocknet und vormagnetisiert werden. Diese Folien werden dann zu Bändern oder für Disketten zu Rondellen ausgestanzt.

PET-Folien weisen für Bänder folgende typischen Dicken in 1/1000 mm auf:

Computerband	24-36
DAT, DDS, Video-8, usw.	10-24
Audio C 60	11.5
Audio C90	7
Audio C 120	6
Video VHS E 180	14.5
Video VHS E 240	11.5
Video VHS E 300	9
Video S-VHS	14.5

Chemisch gibt es wichtige Unterschiede des Trägermaterials. Gebräuchlich sind folgende Typen:

• Fe₂O₃: Nadelförmige Magnetpigmente, kleiner als 1 nm. Ziemlich unempfindliche Oberflächenstruktur (z. B. schadlos benetzbar), kann auf sehr viele Trägermaterialien gegossen werden und wird deshalb preiswert für viele Massenprodukte verwendet (z. B. Kassettenbänder, DD Disketten).
• Co mod. Fe₂O₃ ("CoFe"): Der Magnetschicht wird bei der Herstellung etwas Kobalt (Co) beigegeben. Dadurch erhöht sich die Empfindlichkeit der Eisenpartikel für die Magnetisierung, sie können also kürzere Wellen aufnehmen (teurere Audio- und Videobänder, HD Disketten).
• CrO₂ (Chromdioxid): Teurere Alternative zu CoFe mit besonders regelmässig geformten Teilchen und damit günstigeren Aufzeichnungseigenschaften (anspruchsvolle Audio- und Videobänder, Magnetbänder in der EDV).
• Metallpigment (MP): Reineisenpigmente ohne Oxidierung (Video-8, DAT, Kassetten).
• BaFe: Fortgeschrittene Technologie, wobei die Magnetteilchen ein beinahe ideales Magnetisierungs- und Selbstmagnetisierungsverhalten zeigen. Etwas empfindlich in Bezug auf klimatische Grenzbedingungen.
• Metallschichten: CoNi, CoCr und andere magnetisierbare Legierungen. Wird als Dünnschicht im Hochvakuum in Dicken unter 0.1 nm auf das Trägermaterial aufgedampft. Weil die Magnetschicht rein und nicht durch Bindemittel "verdünnt" ist, wirkt sie etwa 100 mal magnetischer als die anderen Zusammensetzungen und kann so schneller und fehlerfreier bearbeitet werden (Festplatten).

Als kleine Faustregel kann gelten: Je dunkler ein Band aussieht, desto qualitativ hochstehender ist es. Die dunkle Färbung stammt vom der Magnetschicht beigemischten Russ, der eine statische Aufladung des Bandes erschwert.

Erfahrungsgemäss klingen Bänder am besten auf dem Gerät, auf dem sie aufgenommen wurden. Von bespielten Kassetten ist in jedem Fall abzuraten, da diese in Kopierautomaten mit 16- oder 32-facher Normalgeschwindigkeit bespielt werden, was aus technischen Gründen zu Datenverschlechterungen führt.

Feste Materialien

Für anspruchsvolle Zwecke werden mit Magnetschicht überzogene Metallscheiben (z. B. für Festplatten) oder auch Glasscheiben verwendet. Die Herstellungskosten sind recht hoch, die Handhabung ist umständlich (v. a. wegen des Gewichts). Seit 1966 werden Plattenstapel aus Metall mit unterschiedlichsten Konfigurationen als externe Datenspeicher in Rechenzentren eingesetzt.

Karton, Papier

Dieses preiswerte Trägermaterial ist für Magnetschichten recht gut geeignet, auch wenn nur geringe Aufzeichnungsdichten möglich sind. Preisgünstig für Massenartikel wie U-Nahnbillets usw. Die allerersten Tonbänder (nicht Drahtbänder) arbeiteten mit beschichteten Papierstreifen.

Magnetische Speichermedien

Tonbandspulen

Das Telegraphon von Waldemar Poulsen arbeitete 1898 als erster Aufnahme- und Wiedergabeapparat auf magnetischer Basis. Dabei wurde zuerst ein Stahldraht, dann ein Stahlband und später ein Spulen-Drahtband verwendet. Aufgrund des Bedienungsaufwands konnte sich das Stahlband trotz besserer Tonqualität nicht gegen die grammophonischen Systeme duchsetzen.

1928 erfolgte mit der Einführung des Stahlbands von nur 3 mm Breite und Wellenantrieb eine Verbesserung der Handhanbung. Allerdings betrug die Laufgeschwindigkeit rund 1.5 m/s und eine einzige Spule wog 20-25 kg. Am gefährlichsten war das Abspielen: bei Bandbruch empfahl sich das sofortige Verlassen des Gerätezimmers.

Ebenfalls 1928 erfand Fritz Pfleumer das eigentliche Tonbandmaterial im heutigen Sinne, zuerst aus Papier, ab 1932 aus Polyvinyl. Aus zeitgeschichtlichen Gründen setzte sich das Tonband aber erst nach dem Zweiten Weltkrieg als Beuteerfindung von den USA aus durch. Der Begriff "Magnetophon" geht auf die Bezeichnung des ersten Publikumsgeräts zurück, das AEG-Telefunken 1936 in Deutschland auf den Markt brachte. Diese Firma hatte 1934 erste Tonbänder aus Zelluloseazetat hergestellt, in Anlehnung an die Filme. Während des Zweiten Weltkriegs wurden Bänder aus Polyvinyl und Polyester entwickelt, die zwar feuchtigkeitsunempfindlicher als die Azetatbänder waren, dafür aber weniger reiss- und dehnfest. Aus diesem Grund wurden die vorgedehnten Polyesterbänder eingeführt.

Die Bandbreite für herkömmliche Audio-Spulenbänder beträgt 6.3 mm.

• Das Normalband ist wegen der dicken Beschichtung ziemlich steif und deshalb nur für teurere Geräte mit guter Bandspannung geeignet, bietet dafür beste Aufnahmedynamik.
• Das dünnere Langspielband fand wegen seiner Eignung für alle Gerätetypen die grösste Verbreitung.
• Die Doppel- und Dreifachspielbänder erwiesen sich als nicht lageungsbeständig. Typische Charakteristika sind Kopiereffekte, geringe Dynamik und Tendenz zum Bandsalat beim Abbremsen bzw. Reissen oder Zerdehnen beim raschen Vorlauf.

Dünnere Bänder finden bei den Tonbandkassetten Verwendung. Profibänder weisen, im Gegensatz zu den glatten Bandrückseiten der Amateurbänder, eine rauhe Rückseite auf, um einen besseren Gleichlauf zu sichern bzw. den Schlupf zu verhindern.

Die genormten Bandgeschwindigkeiten sind:

• 2.4 cm/s für Sprachaufnahmen
• 4.75 cm für wenig anspruchsvolle Musik
• 9.5 cm/s und 19 cm/s als "normale" Geschwindigkeiten
• 38 cm/s und 76 cm/s für Studio- und technische Aufnahmen

Die handelsüblichen Spulendurchmesser liegen zwischen 8 und 26.5 cm. Die maximal mögliche Bandlänge beträgt rund 2'800 Meter pro Spule. Die Spieldauer ergibt sich durch die Division von Bandlänge durch cm/s, unter Berücksichtigung der Art der Spuren.

Abgesehen von den ganz alten Geräten, die noch die gesamte Spurbreite beanspruchten, und den bis mehrere Zentimeter breiten Spezialbändern mit bis zu 64 Spuren sind folgende Spurlagen üblich:

                                    Bandbreite  Spurbreite   Ansicht auf Schichtseite
                                    ----------  ----------   ------------------------

Monophone Zweispuraufzeichnung      6.3-0.06    max 2.8      ///// <--- Spur 1 /////
                                                max 2.8      \\\\\ Spur 2 ---> \\\\\

Stereophone Zweispuraufzeichnung                max 2.8      ///// <--- linker Kanal  /////
                                                max 2.8      \\\\\ <--- rechter Kanal \\\\\

Mono- und stereophone               6.3-0.06    1+0.1        ///// <--- Spur 1 (linker Kanal)  /////
Vierspuraufzeichnung                                         \\\\\ Spur 2 (rechter Kanal) ---> \\\\\
                                                1+0.1        ///// <--- Spur 3 (rechter Kanal) /////
                                                             \\\\\ Spur 4 (linker Kanal)  ---> \\\\\

Für den Amateurgebrauch haben die Kassetten die Spulen heute fast vollkommen verdrängt: die Handhabung ist besser, und Tonbändeln mit Schneiden und Kleben ist nicht mehr üblich. Auch im Profibereich ersetzen digitale Medien das herkömmliche Spulentonband, weil die Dynamik besser, das Grundrauschen ausgeschaltet und der Platzbedarf geringer ist.