Магнитные ленты - проблемы сохранности
Петр Олефиренко
BASF
Прошло уже 77 лет, когда фирма BASF создала магнитную ленту и тем самым основу для магнитной записи сигналов. Вместе с этим родилась и проблема сохранности записанного материала. С тех пор соответствующие специалисты заняты вопросами долговременного хранения магнитных записей - вначале звука, затем изображения, потом цифровых данных. К настоящему времени человечество накопило огромный фонд магнитных записей самых разных видов и в большой части уникальных. Среди них многое невосполнимо при потере. Поэтому знать, как хранить записанное, как обеспечить исходное качество - просто необходимо. К началу 70-х годов выяснилось довольно приятное - магнитные ленты пригодны для долговременного хранения.
Однако накопленные фонды растут, как и типы использованных лент, форматов записи и много другого, что специфически влияет на проблему сохранности, которая, таким образом, превращается в вечную! Нарастает и напряжение: производство простых, дешевых, камкодеров, доступных массовому потребителю, привело к резкому расширению накопленных фондов, ценных для их владельцев и, естественно, сохраняемых в условиях не профессиональных. Все это - проблемы, требующие постоянного внимания.
Долговременное хранение - что такое?
Обсуждая проблему сохранности, при всей ее интуитивной ясности, нелишне уточнить само понятие долговременного хранения. Сохранность фонограммы или видеофонограммы, как и любой другой сигналограммы, - это способность противостоять внешним отрицательным факторам. Среди них в первую очередь надо упомянуть способность противостоять условиям и продолжительности хранения и добавить к ним транспортировку, и естественную долговечность.
При этом под сохранностью понимаются такие изменения исходной сигналограммы, вызванные или длительным хранением, или транспортировкой, или другими факторами, которые не выходят за рамки определенных, заранее оговоренных допусков.
Все рожденное однажды - стареет, это - неотменяемый закон природы, с которым мы можем только считаться. Как сие выглядит применительно к магнитным лентам, стоит теперь обсудить - и лучше всего это сделать, примеряясь к старым лентам. Они были просты: всего лишь двухслойные. Один - прочная полиэтилентерафтолатная основа, другой - рабочий магнитный слои, т.е. смесь магнитного порошка со связующим веществом.
magnetic tape
Первое, что вызывает беспокойство в связи с сохранностью магнитных лент, - это их физико-механические свойства. Магнитная лента всегда была достаточно тонка. Самые "толстые" образцы едва достигали 50 мкм, а теперь есть и такие, толщина которых приближается к 10 мкм. Транспортировка ленты при записи или воспроизведении связана со значительными растягивающими усилиями.
Поэтому устойчивость к деформациям - линейным и особенно нелинейным, сохраняющимся в виде короблении, является очень важным требованием. При хранении важно исходную способность противостоять деформациям, удержать в заданных пределах, иначе снижение физико-механические устойчивости может привести к невозможности использования записи.

Старение лент связано с естественными химическими и физическими процессами, протекающими в полимерных материалах и влияющими на их механическую устойчивость. При этом следует помнить, что ленты - в катушках и кассетах - всегда свернуты в рулон и натянуты! Эти растягивающие усилия в процессе хранения могут трансформироваться в остаточные деформации. Неприятные последствия этого многолики. Остаточные растяжения ведут к фазовым искажениям, коробления - к нарушению условий контакта головки с лентой. Деформации означают и изменение прочностных свойств рабочего слоя ленты, что в конечном итоге ведет к его разрушению и, следовательно, к потере информации.

Физико-механические неприятности - не единственны!
Другие связаны с копир-эффектом. Сигналограмма - это последовательность участков с различной полярностью намагниченности. Каждый такой участок - отдельный магнит, способный влиять на другие соседние участки.
magnetic tape reel
Когда магнитная лента свернута в рулон, такие элементарные магниты могут влиять на соседние слои ленты - предшествующие и последующие, оставляя там свои следы, тем более заметные, чем выше срок хранения. Эхо-сигналы особенно заметны при звукозаписи в паузах и наиболее неприятны из них опережающие! На лучших студийных лентах старого образца, при длительном хранении уровень копир-эффекта может достигать - 55 дБ. Исследования показали, что уровень эхо-сигналов растет пропорционально логарифму времени, а также заметно увеличивается с ростом температуры и при наличии внешнего магнитного поля. Следует помнить и о том, что флуктуации температуры способствуют возможному размагничиванию сигналограмм, поэтому устойчивость температуры хранения - параметр, за которым надо следить.
Неприятности, упомянутые в предыдущем абзаце, растут с ростом длины волны записи, поэтому для фонограмм они куда существенней, чем для более коротковолновых видеограмм.
Как видите, изощренная природа придумала достаточно многое, чтобы испортить магнитную запись, но во что, в какие сроки это выливается? Ответ на этот вопрос не однозначен и будет обсуждаться ниже. Сейчас же хочу коснуться сохранности старых фонограмм де-факто. Итак, речи Сталина и его противников - Гитлера и Геббельса, находящиеся в наших архивах, все еще вполне приличны, так, что процессы старения в естественных условиях протекают достаточно медленно. Из сказанного следует очень важный вывод, что в реальных условиях получить достоверные данные о сроках сохранности невозможно!
Сроки и их определение
Итак, требуется многолетняя сохранность магнитных лент. Самый простой и, конечно, сразу же использованный способ его определения был очевидным. Образцы сигналограмм закладывались в специальные контейнеры и хранились 5, 10, 15 и более лет в разных климатических и прочих условиях. С определенной периодичностью эти образцы извлеклись и испытывались. Метод прямой и примитивный! Через 5 - 10 лет, а ныне еще стремительней, магнитные ленты кардинально меняются.
Поэтому к моменту анализа образцов времени для сравнения, а, следовательно, и для выводов, не остается. Из-за этого теряют смысл и такие важные технологические установки, как коррекция лент, в частности, с целью повышения сроков их сохранности. Поэтому необходимы ускоренные исследования.
Magnetic Tape
Обычный способ ускорения испытаний - повышение температуры хранения. Так, переход с комнатной температуры, например, на 70 градусов, которые обычно используют при ускоренных испытаниях, сулит сокращение времени на порядки. При этом процессы старения проходят настолько стремительно, что приемлемый результат удается получить в приемлемое время.
На этом можно было бы, и закончить обсуждение методов определения сроков старения, однако в них есть непреодолимый недостаток - моделирование старения с помощью экспоненциального закона. К сожалению, в многофазных системах, а современные магнитные ленты именно таковы, законы старения сложнее. И еще, сами испытания, хотя длятся не десятилетия, но многие тысячи часов, что само по себе трудоемко и довольно дорого! В качестве компромисса были предложены альтернативные способы определения не срока сохранности как такового, а лишь определенного срока хранения - к примеру, 30 лет нормального срока хранения. Но и в такой усеченной постановке задача не получила удовлетворительно корректного решения.
Выше говорилось о том, что старение не должно выводить исходные параметры сигналограммы за определенные пределы. Но дело в том, что и определение этих параметров - тоже проблема! Обычно считается предельным снижение того или иного параметра на 20 - 30%.
Эти цифры условны и довольно умозрительны. К примеру, разве кого устрашит снижение через 30 лет уровня записи фонограммы уникальной ценности на 2 дБ? Практика, и в какой-то мере исследования, позволяют утверждать о сроках сохранности до 30-40 лет. Цифровая запись может изменить эти оценки кардинально!
Что нового?
Все сказанное выше относилось к достаточно старым лентам. Относительно них можно сказать, что, даже соглашаясь с приведенными замечаниями, проблема сохранности решена в общем. Но, как всегда, приходится считаться и с классическим вопросом: "что день грядущий нам готовит"? А готовит он мало приятного в проблеме обсуждаемой. С начала 80-х - и это не было случайным - о сохранности лент вспомнили не только специалисты за то ответственные, но и многие потребители аудиовизуальной продукции. А связано это было с развитием аудио - и видеозаписывающей техники и, соответственно, магнитных носителей. Эти изменения - в хорошем смысле для потребителей - носили катастрофический характер для тех, кто, в частности, нес ответственность за сохранность записей.
metal particle tape
Именно тогда появились новые магнитные носители, в которых были использованы порошки из оксидных материалов и даже чистых ферромагнитных металлов, в частности железа. Более того, с целью резкого снижения уровня собственных шумов магнитной ленты, необходимого для создания высококачественной звуковой и видеоаппаратуры, в этот же период стали переходить к магнитным порошкам с малым размером частиц. Это действительно прямой путь к повышению отношения сигнал/шум, но за это, как водится, приходится расплачиваться. Малые частицы соответственно менее стабильны. К тому же их трудно диспергировать в магнитный лак. Чтобы повысить диспергируемость, пришлось усложнить состав. Но известно, более сложная система - менее стабильна! Требование хорошего контакта с магнитными головками потребовало введения в магнитный слой различных пластификаторов и смазочных веществ.
Если до этого магнитные ленты были двухслойными или, в крайнем случае, трехслойными, то теперь - это сложная структура из 4-5 слоев различного состава. С позиций длительного хранения это означает только ухудшение сохранности, поскольку любые новые ингредиенты - новые процессы распада, новые вытесняемые на поверхность ленты вещества с соответствующими вредными последствиями.
Итак, сейчас на полиэфирную основу толщиной всего в 10-18 мкм наносят обратный слой около 1 мкм - он призван улучшить намотку в рулон и качество прохождения по лентопротяжному тракту. С лицевой стороны - промежуточный слой менее 1 мкм и один или два магнитных слоя обшей толщиной 3 - 5 мкм. К этому можно добавить антистатическое покрытие. Такая достаточно сложная структура существенно менее надежна, чем двухслойная.
DAT Tape Technology
Разработчики и производители магнитных лент - и это естественно - прежде всего, озабочены повышением рабочих параметров магнитных лент, сохранность для них - фактор вторичный! Уже с 60-х годов они упорно пытались продвинуть в практику металлопорошковые ленты, но только к концу 70-х это стало свершившимся фактором. Надо сказать, что эти ленты стали основой очередной революции в магнитной записи. Без них, в частности, не появились бы такие форматы, как Betacam SP, Mil, Video 8. Без них не были возможны и цифровые форматы аудио- и видеозаписи.
Однако для тех, кто занят проблемой сохранности, металлопорошковые ленты стали новой, причем очень сильной, головной болью.
Основным работающим элементом металлопорошковых лент являются частицы железа. Что эти частицы наиболее подходят для высокоплотной магнитной записи, специалисты знали всегда, поскольку по магнитным параметрам они в 3-4 раза превышают оксидные.
Но для реализации этого преимущества необходимы очень малые частицы - в этом залог снижения собственного шума:
- особенно в области высоких частот, ради чего и затевалось дело. Однако, и это долго оставалось препятствием;
magnetic particles
- со снижением размера частиц резко возрастает их химическая активность. Частицы железа, используемые в современных металлопорошковых лентах, на открытом воздухе, в частности, самовозгораются. Поэтому стояла далеко не простая задача: отрезать металлопорошок от окружающей среды и, к примеру, исключить диффузию атомов кислорода! Полностью эту диффузию исключить невозможно, но замедлить до нужного уровня - задача, как оказалась, решаемая.
Сейчас мы точно не знаем действительные сроки сохранности сигналограмм на металлопорошковых магнитных лентах. По разным данным и методикам ускоренных испытаний они колеблются в широких пределах от 12 до 80 лет, при этом установлено, что повышенная влажность, безусловно, резко снижает сохранность. В частности, на основе ускоренных испытании поверхностного магнитного слоя металлопорошка толщиной около 100 нм, проведенных при температурах 60 - 78 градусов и относительной влажности 90% получена оценка сохранности в 16 лет.
Металлизированные ленты
HI-8 ME-Position VHS Video Tape
Подытоживая сказанное, можно утверждать, что в целом проблема стабильности металлопорошковых лент в настоящее время решена, а срок сохранности в 20 лет можно считать реальным. Достигнут этот результат за счет покрытия частиц железа специальными зашитыми веществами. Тем не менее, упомянутые проблемы металлопорошковых лент стимулировали разработку металлизированных лент. Впервые такие ленты начали применяться в формате Hi-8 в 1989 г. Их рабочий магнитный слой - сплошная металлическая пленка, толщиной примерно в 20 раз меньше металлопорошковой. Собственно в этом и все преимущество, составляющее главное - соответствующий рост разрешающей способности. Используются пленки никель-кобальтовых сплавов с примесью кислорода. Такие пленки отличаются высокой коррозионной стойкостью, что, в принципе, и требовалось. Испытания по ускоренному старению подтвердили действительно высокую стабильность металлизированных лент.
Рекомендации
Итак, о чем должен помнить потребитель, чтобы быть уверенным в сохранности ценной для него информации, записанной на магнитной ленте? Первая рекомендация - выбирать ленты известных производителей, новые и с заводской маркировкой. Следует обращать внимание на качество намотки - рулон должен быть гладким, без выступающих витков и без зазоров.
Начиная с 1956 г. в видеозаписи использовано около 30 различных и полностью несовместимых форматов, что вынуждает вещательные организации хранить множество аппаратов или же переписывать фондовые записи. Последние надо хранить в записи, выполненной в одном из профессиональных форматов. Полу - профессиональные и тем более бытовые менее долговечны.
Долгое время бытовало и даже реализовывалось мнение, что видеоматериалы для долговременного хранения лучше переписать на кинопленку. Такое утверждение достаточно спорно, поскольку срок хранения кинопленки, оцениваемый в 30-40 лет, не многим отличается от срока сохранности магнитных лент, а цифровая запись обеспечит более длительные сроки хранения.
Организации, накопившие достаточно большие фонды записей, должны позаботиться о создании видеотек - специальных помещении для хранения магнитных лент с устойчивой (15 -20 градусов) температурой и влажностью. В таких помещениях не должно быть окон, необходим специальный пылезащитный тамбур для прохода персонала. Напряженность магнитного поля в хранилище не должна превышать 400 А/м. Рулоны и кассеты лучше всего хранить, размещая вертикально. Их необходимо перематывать один раз в 2-3 года, чтобы снять внутренние напряжения.
Пыль - один из факторов, наиболее серьезно влияющих на сохранность магнитных записей, поэтому следует обращать внимание на запыленность всех помещении, где работают с магнитной лентой. Можно порекомендовать простои, надежный старинный способ контроля пыли. Надо взять стеклянную пластинку площадью около 100 кв.мм. На пластинку должна быть нанесена сетка с ячейкам в 6-10 кв.мм. В течение часа пластинка находится в контролируемом помещении, затем с помощью микроскопа (с увеличением 50 - 60 крат) подсчитывается среднее число пылинок на квадратном сантиметре. Помещение можно считать чистым, если на квадратный сантиметр приходится не более 10 пылинок.
Хранение магнитных записей - ответственный этап в технологии вещания. К сожалению, об этом слишком часто забывают. Часто хранилища размешаются в неприспособленных помещениях, сплошь и рядом в подвалах, где трубы отопления создают немыслимые перепады температур, столь опасных для хранимых материалов. Бывают в таких подвалах и затопления, поэтому, полезно знать, что делать в таких случаях. Кратковременное воздействие воды не опасно для магнитной ленты - ее просто надо высушить при температуре около 50 град. После этого рулон следует несколько раз перемотать. Магнитные ленты достаточно термостойки и спокойно выдерживают нагрев до 65 град, а вот при 120 град. может появиться слипание и деформация основы. У лент с двуокисью хрома при температурах свыше 100 град. кроме сказанного, резко возрастает и копир - эффект. Следует помнить, что при повышенной влажности эффект слипания может заявить о себе при более низких температурах.
Магнитная лента - это надо подчеркнуть - может храниться достаточно долго, но для этого следует обеспечить соответствующие щадящие условия. О них уже сказано!
SpyLOG
Рейтинг@Mail.ru
HotLog
Все права защищены © 2003-2011. Можно использовать материалы при указании ссылки на сайт http://inthouse.ru/
vot2@mail.ru +7 (926) 906-6548
inthouse@list.ru +7 (495) 771-2800