Kompaktkassettentypen und -rezepturen - Compact Cassette tape types and formulations

Unterschiede in der Bandfarbe der gängigsten Bandrezepturen, von oben nach unten: Eisen-, Ferrikobalt-, Chromdioxid- und Metallpartikelkassetten

Standardisierte Kerben für die automatische Bandauswahl. Von oben nach unten: Typ I (und Typ III), Typ II, Typ IV

Audio - Kompaktkassetten verwenden Magnetband aus drei Haupttypen , die in den Grundlagen unterscheiden magnetische Eigenschaften , die Höhe der Vorspannung angelegt während der Aufzeichnung , und die optimale Zeitkonstante des Wiedergabeentzerrung . Die Spezifikationen jedes Typs wurden 1979 von der International Electrotechnical Commission (IEC) festgelegt. Zu diesem Zeitpunkt umfasste Typ I (IEC I, „Ferric“ oder „normale“ Bänder) reine Gamma-Eisenoxid- Formulierungen, Typ II (IEC II oder „Chrom“ -Bänder ) umfasste Ferricobalt- und Chromdioxid- Formulierungen und Typ IV (IEC IV oder 'Metall'-Bänder) enthalten Metallpartikel-Bänder - die leistungsstärksten, aber auch die teuersten. In den 1980er Jahren verwischten sich die Grenzen zwischen drei Typen. Panasonic hat aufgedampfte Metallbänder entwickelt, die so hergestellt werden können, dass sie zu jedem der drei IEC-Typen passen. Metallpartikelbänder wanderten zu Typ II und Typ I , Ferricobalt-Formulierungen wanderten zu Typ I. Am Ende des Jahrzehnts näherte sich die Leistung der besten Ferricobalt-Bänder vom Typ I ( Supereisen ) der von Typ IV- Bändern; Die Leistung von Typ-I-Bändern der Einstiegsklasse verbesserte sich allmählich bis zum Ende der Kompaktkassettenproduktion.

Doppellagige Bandformulierungen vom Typ III (IEC III, Ferrichrom oder Ferrochrom), die in den 1970er Jahren von Sony und BASF entwickelt wurden , haben nie eine nennenswerte Marktpräsenz erlangt. „Typ 0“ war eine nicht standardmäßige Bezeichnung für frühe Kompaktkassetten, die nicht der IEC-Spezifikation entsprachen; im 21. Jahrhundert wird es informell verwendet, um jede minderwertige oder gefälschte Kassette zu bezeichnen.

Bandspezifikationen

Hysteresekurven von Typ I, CrO ₂ Typ II und Typ IV Bändern. In diesem Diagramm ist die vertikale Spanne die Remanenz (verbleibender Magnetismus), ein grober Indikator für den maximalen Aufnahmeausgangspegel. Die horizontale Spanne zeigt die Koerzitivfeldstärke – wie viel Fluss benötigt wird, um die Bänder zu magnetisieren.

Koerzitivkraft und Remanenz auf dem Umschlag einer 'professionellen' Kassette (TDK AM, ca. 1995). Dies sind typische Werte für eine Mikroferrit-Kassette.

MOL, SOL, Bias-Rauschen und Dynamikbereich markiert auf der Hülle einer Supereisen-Kassette (TDK AR, 1990er Jahre). Die Werte nähern sich den Grenzen der Eisenbandtechnik

Eine Markierung auf einer bespielten Chromdioxid-Kassette, die für die Wiedergabe als Typ I bestimmt ist (Decca Records, 1980er Jahre)

IEC-I-Kompatibilitätslogo (BASF, 1981). Diese von BASF und IEC weiterentwickelten Logos haben sich nicht durchgesetzt und wurden bald wieder aufgegeben

Magnetische Eigenschaften

Die magnetische Aufzeichnung beruht auf der Verwendung von harten ferrimagnetischen oder ferromagnetischen Materialien. Diese erfordern die Magnetisierung starker externer Magnetfelder und behalten eine beträchtliche Restmagnetisierung, nachdem das Magnetisierungsfeld entfernt wurde. Zwei grundlegende magnetische Eigenschaften, die für die Audioaufzeichnung relevant sind, sind:

• Die Sättigungsremanenz begrenzt den maximalen Ausgangspegel und indirekt den Dynamikbereich von Audioaufnahmen. Die Remanenz von Tonbändern, bezogen auf eine Viertel-Zoll-Bandbreite, variiert von etwa1100  G für Basis-Eisenbänder bis3500 G für Typ IV-Bänder; beworbene Remanenz der 1986 JVC Typ IV Kassette erreicht4800G .
• Die Koerzitivfeldstärke ist ein Maß für den externen Magnetfluss , der zum Magnetisieren des Bandes erforderlich ist, und ein Indikator für den erforderlichen Vorspannungspegel. Die Koerzitivkraft von Tonbändern variiert von350  Oe to1200 Oe . Partikel mit hoher Koerzitivfeldstärke sind schwieriger zu löschen, vorzuspannen und aufzuzeichnen, aber auch weniger anfällig für Hochfrequenzverluste während der Aufzeichnung und für externe Störungen und Selbstentmagnetisierung während der Lagerung.

Eine nützliche Gütezahl von Tape - Technologie ist das Rechteckigkeitsverhältnis der Hysteresekurve . Es ist ein Indikator für die Gleichmäßigkeit des Bandes und seine Linearität bei der analogen Aufnahme. Eine Erhöhung des Verhältnisses verzögert das Einsetzen von Kompression und Verzerrung und ermöglicht eine vollständigere Ausnutzung des Dynamikbereichs des Bandes innerhalb der Remanenzgrenzen. Das Rechteckigkeitsverhältnis von Basis-Eisenbändern überschreitet selten 0,75; Das Rechteckigkeitsverhältnis der besten Bänder überschreitet 0,9.

Elektroakustische Eigenschaften

Hersteller von Massenklebebändern lieferten äußerst detaillierte technische Beschreibungen ihres Produkts mit zahlreichen Diagrammen und Dutzenden von numerischen Parametern. Aus Sicht des Endverbrauchers sind die wichtigsten elektroakustischen Eigenschaften des Bandes:

• Maximale Ausgangspegel, normalerweise in dB relativ zum nominalen Nullpegel von angegeben 250  nWb/m oder das 'Dolby-Level' von200 nWb/m . Diese werden oft fälschlicherweise als Aufnahmepegel bezeichnet und werden immer in Bezug auf die Ausgabe der Bänder ausgedrückt , wodurch ihre Empfindlichkeit aus der Gleichung genommen wird. Die Leistung bei niedrigen und mittleren sowie bei hohen Frequenzen wurde traditionell durch zwei verwandte, aber unterschiedliche Parameter charakterisiert:
  • Der maximale Ausgangspegel (MOL) ist bei niedrigen und mittleren Frequenzen relevant. Er wird normalerweise mit 315 (MOL ₃₁₅ ) oder 400 (MOL ₄₀₀ ) Hz angegeben, und sein Wert markiert den Punkt, an dem der Koeffizient der dritten Harmonischen 3% erreicht. Eine weitere Magnetisierung des Bandes ist technisch möglich, auf Kosten inakzeptabler Kompression und Verzerrung . Bei allen Bandtypen erreicht MOL das Maximum im Bereich von 125–800  Hz und fällt unter125 Hz und höher800Hz . Maximale Ausgabe von Typ-I-Band bei40 Hz sind 3–5  dB niedriger als MOL ₄₀₀ , bei Typ IV-Bändern sind es 6–7  dB niedriger. Infolgedessen verarbeiten Eisenbänder im Vergleich zu teuren Metallbändern scheinbar mühelos basslastige Musik.
  • Bei hohen Frequenzen kann der Wiedergabekopf Oberwellen des aufgezeichneten Signals nicht zuverlässig reproduzieren. Dies macht Verzerrungsmessungen unmöglich; anstelle von MOL ist die Hochfrequenzleistung durch den Sättigungsausgangspegel (SOL) gekennzeichnet , der normalerweise bei angegeben wird10kHz ( _SOL10k ). Sobald das Band den Sättigungspunkt erreicht, verringert jede weitere Erhöhung des Aufzeichnungsflusses die Ausgabe tatsächlich unter SOL.
• Geräuschpegels , üblicherweise verstanden als Bias Rauschen (Zischen) von einem Band aufgezeichnet mit Null - Eingangssignal, wiedergegeben , ohne Rauschunterdrückung, A- bewertet und auf die gleiche Ebene wie MOL und SOL bezeichnet. Der Unterschied zwischen dem Vorspannungsrauschen und dem Rauschen von neuem Band ist ein Indikator für die Gleichmäßigkeit des Bandes. Eine weitere wichtige, aber selten quantifizierte Art von Rauschen ist das Modulationsrauschen , das nur in Anwesenheit von aufgezeichnetem Audio auftritt und das von Dolby- oder dbx-Systemen nicht reduziert werden kann.
• Der dynamische Bereich oder das Signal-Rausch-Verhältnis wurde normalerweise als das Verhältnis zwischen MOL und A-bewertetem Bias-Rauschpegel verstanden. High-Fidelity-Audio erfordert einen Dynamikbereich von mindestens 60–65 dB; Die besten Kassettenbänder erreichten diese Schwelle in den 1980er Jahren, wodurch die Notwendigkeit einer Rauschunterdrückung zumindest teilweise überflüssig wurde. Der Dynamikumfang ist die wichtigste Eigenschaft des Bandes. Je höher der Dynamikumfang von Musik, desto anspruchsvoller ist die Bandqualität; alternativ können stark komprimierte Musikquellen sogar mit einfachen, kostengünstigen Bändern gut zurechtkommen.
• Die Empfindlichkeit des Bandes, bezogen auf die des IEC-Referenzbandes und ausgedrückt in dB, wurde normalerweise bei . gemessen315 Hz und10kHz .
• Zeitliche Stabilität der Wiedergabe. Eine schlechte Qualität von beschädigten Kassetten ist notorisch anfällig für Signalausfälle, die bei High-Fidelity-Audio absolut inakzeptabel sind. Bei hochwertigen Bändern wird die Wiedergabestabilität manchmal zusammen mit Modulationsrauschen und Wow and Flattern zu einem integralen Glätteparameter zusammengefasst .

Der Frequenzbereich an sich ist normalerweise unwichtig. Bei niedrigen Aufnahmepegeln (-20 dB bezogen auf Nennpegel) können alle Qualitätsbänder zuverlässig Frequenzen von30 Hz bis16 kHz , was für High-Fidelity-Audio ausreichend ist. Bei hohen Aufnahmepegeln wird die Höhenausgabe jedoch durch die Sättigung weiter eingeschränkt. Bei Dolby-Aufnahmepegel schrumpft die obere Frequenzgrenze auf einen Wert zwischen8 kHz für ein typisches Chromdioxidband und12 kHz für Metallbänder; bei Chromdioxid wird dies teilweise durch sehr geringe Zischwerte ausgeglichen. In der Praxis ist der Hochfrequenzbereich nicht so wichtig wie die Glätte des Mitten- und Höhenfrequenzgangs.

Normen und Referenzen

Die ursprüngliche Spezifikation für Compact Cassette wurde 1962–1963 von Philips festgelegt . Von den drei damals verfügbaren Klebebandrezepturen, die den Anforderungen von Philips entsprachen, wurde das BASF PES-18 Klebeband zur ursprünglichen Referenz. Andere Chemieunternehmen folgten mit Bändern unterschiedlicher Qualität, die oft nicht mit der BASF-Referenz vereinbar waren. 1970 etablierte sich eine neue, verbesserte Bandgeneration fest auf dem Markt und wurde de facto zur Referenz für das Ausrichten von Tonbandgeräten – damit verschärfte sich die Kompatibilitätsfrage noch weiter. 1971 wurde es vom Deutschen Institut für Normung (DIN) in Angriff genommen , das den Standard für Chromdioxid-Bänder setzte; 1978 erließ die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) die umfassende Norm für Kassetten (IEC 60094); ein Jahr später forderte die IEC die Verwendung von Kerben für die automatische Bandtyperkennung. Seitdem waren die vier Kassettenbandtypen als IEC I, IEC II, IEC III und IEC IV bekannt. Die Ziffern folgen der historischen Reihenfolge, in der diese Typen kommerzialisiert wurden, und implizieren nicht ihre relative Qualität oder ihren beabsichtigten Zweck.

Ein wesentlicher Bestandteil der IEC 60094-Standardfamilie ist der Satz von vier IEC-Referenzbändern. Typ I und Typ II Referenzen wurden von BASF hergestellt, Typ III Referenz von Sony , Typ IV Referenz von TDK . Im Gegensatz zu Konsumbändern, die über Jahre hinweg kontinuierlich hergestellt wurden, wurde jedes Referenzband in einer einzigen Produktionscharge von der IEC-zugelassenen Fabrik hergestellt. Diese Chargen wurden groß genug hergestellt, um den Bedarf der Industrie über viele Jahre zu decken. Ein zweiter Durchlauf war nicht möglich, da die Chemiker die Referenz nicht mit der richtigen Genauigkeit reproduzieren konnten. Von Zeit zu Zeit überarbeitete die IEC das Literaturverzeichnis; die endgültige Überarbeitung fand im April 1994 statt. Die Wahl der Referenzbänder und die Rolle der IEC im Allgemeinen wurden diskutiert. Meinrad Liebert, Designer der Studer- und Revox- Kassettendecks, kritisierte die IEC dafür, dass sie die Standards nicht durchsetzte und hinter dem sich ständig ändernden Markt zurückblieb. 1987 schrieb Liebert, dass sich der Markt zwar eindeutig in verschiedene, unvereinbare Unterarten von „Premium“ und „Budget“ aufteilte, die IEC jedoch vergeblich versuchte, einen schwer fassbaren „Marktdurchschnitt“ auszuwählen; Inzwischen hat sich die Branche vorwärts bewegt und veraltete Referenzen ignoriert. Dies erklärt Liebert zufolge die plötzliche Nachfrage nach integrierten Bandkalibrierungswerkzeugen, die in den 1970er Jahren fast unbekannt waren.

Aus Sicht des Endbenutzers definiert die IEC 60094 zwei Haupteigenschaften jedes Typs:

• Der Bias-Pegel für jeden Typ wurde gleich dem optimalen Bias des entsprechenden IEC-Referenzbandes gesetzt und manchmal mit dem IEC-Wechsel der Referenzbänder geändert. Typ-II-Bias ('High Bias') entspricht etwa 150% des Typ-I-Bias, Typ IV-Bias ('Metall-Bias') entspricht etwa 250% des Typ-I-Bias. Echte Kassetten weichen unweigerlich von den Referenzen ab und erfordern eine Feinabstimmung des Bias; Aufnahmen mit falscher Vorspannung erhöhen die Verzerrung und verändern die Tonbalance. Ein Vergleichstest von 35 Typ-I-Bändern aus dem Jahr 1990 zeigte, dass ihre optimalen Vorspannungspegel innerhalb von . lagen1  dB der Typ-I-Referenz, während Typ-IV-Bänder von der Typ-IV-Referenz um bis zu . abweichen3dB .
• Zeitkonstante der Wiedergabe-Entzerrung (oft abgekürzt als EQ) für Typ-I-Bänder ist gleich120 μs , wie in der Philips-Spezifikation. Zeitkonstante für Typ II, III und IV ist auf einen niedrigeren Wert von eingestellt70 μs . Die Replay-Entzerrung dient dazu, Höhenverluste während der Aufnahme auszugleichen, die bei Ferric-Kassetten in der Regel bei ca. 1–1,5  kHz beginnen. Die Wahl der Zeitkonstante ist eine willkürliche Entscheidung, bei der die beste Kombination widersprüchlicher Parameter gesucht wird – erweiterte Höhenwiedergabe, maximale Ausgabe, minimales Rauschen und minimale Verzerrung. Der im Wiedergabekanal nicht vollständig kompensierte Höhenabfall kann durch Preemphasis während der Aufnahme ausgeglichen werden . Niedrigere Wiedergabezeitkonstanten verringern den scheinbaren Rauschpegel (um 4  dB beim Herunterschalten von 120 auf .)70 μs ), aber auch die scheinbare Höhensättigung verringern, so dass die Wahl der Zeitkonstanten eine Frage von Kompromissen und Debatten war. Die Industrie und die IEC haben entschieden, dass es sicher ist, die Zeitkonstante von Typ II, III und IV auf . zu verringern70 μs, da sie weniger anfällig für Höhensättigung sind als moderne Eisenbänder. Viele waren anderer Meinung und argumentierten, dass das Risiko einer Sättigung bei70 μs ist unannehmbar hoch. Nakamichi und Studer erfüllten die IEC, boten jedoch eine Option zum Abspielen von Typ-II- und Typ-IV-Bändern bei120 μs und passende Preemphasis-Filter im Aufnahmepfad. Eine ähnliche Vorbetonung wurde von Duplizierern von vorbespielten Chromdioxid-Kassetten angewendet: Obwohl diese Kassetten mit Typ-II-Band geladen waren, waren diese Kassetten in Typ-I-Hüllen verpackt und sollten als Typ I wiedergegeben werden.

Typ I-Bänder

Typ-I- oder IEC-I-, Eisen- oder „normale“ Kassetten waren in der Vergangenheit die ersten, die am häufigsten verwendeten und die kostengünstigsten; sie dominierten den Markt für vorbespielte Kassetten. Magnetschicht eines Eisenbandes besteht aus ca. 30% synthetischem Bindemittel und 70% Magnetpulver - nadelförmige (längliche, nadelförmige) Partikel aus Gamma-Eisenoxid (γ-Fe ₂ O ₃ ), mit einer Länge von0,2 μm bis0,75 µm . Jedes Partikel dieser Größe enthält eine einzelne magnetische Domäne . Das Pulver wurde und wird noch heute in großen Mengen von Chemieunternehmen hergestellt, die sich auf mineralische Pigmente für die Lackindustrie spezialisiert haben. Magnetische Eisenschichten haben eine braune Farbe, deren Farbton und Intensität hauptsächlich von der Partikelgröße abhängt.

Typ-I-Bänder müssen mit „normalem“ (niedrigem) Bias-Fluss aufgenommen und mit . wiedergegeben werden 120 μs Zeitkonstante. Im Laufe der Zeit entwickelte sich die Eisenoxid-Technologie kontinuierlich weiter, wobei etwa alle fünf Jahre neue, überlegene Generationen auftauchten. Kassetten verschiedener Epochen und Preisklassen können in drei verschiedene Gruppen eingeteilt werden: grobkörnige Basisbänder; fortschrittliche feinkörnige oder Mikroeisen-Bänder; und hochgradige Ferricobalt-Bänder, die in einer dünnen Schicht einer Kobalt-Eisen-Verbindung eingekapselte Eisenoxid-Partikel aufweisen. Remanenz und Rechteckigkeit der drei Gruppen unterscheiden sich erheblich, während die Koerzitivfeldstärke nahezu unverändert bei etwa . bleibt380 Oe (360 Oe für das 1979 genehmigte IEC-Referenzband). Hochwertige Typ-I-Kassetten haben einen höheren Mitteltonbereich als die meisten Typ-II-Bänder, einen langsamen und sanften MOL-Roll-Off bei niedrigen Frequenzen, aber weniger Höhen-Headroom als Typ II. In der Praxis bedeutet dies, dass Eisenbänder im Vergleich zu Chrom und Metallen bei hohen Frequenzen eine geringere Klangtreue aufweisen, aber oft die tiefen Frequenzen besser wiedergeben, die in basslastiger Musik zu finden sind.

Grundlegende Eisenbänder

Sony C60 Kompaktkassette (1974)

Eisen(III)-Formulierungen der Einstiegsklasse bestehen aus reinem, unmodifiziertem, grobkörnigem Eisen(III)-oxid. Relativ groß (bis zu0,75 µm Länge), unregelmäßig geformte Oxidpartikel weisen hervorstehende Äste oder Dendriten auf; Diese Unregelmäßigkeiten verhindern ein dichtes Packen von Partikeln, wodurch der Eisengehalt der Magnetschicht und folglich ihre Remanenz (1300-1400  G) und die maximale Leistung reduziert werden. Das Rechteckigkeitsverhältnis ist mittelmäßig, etwa 0,75, was zu einem frühen, aber sanften Einsetzen der Verzerrung führt. Diese Bänder, die in der Vergangenheit als "Low Noise" verkauft wurden, haben einen hohen Rauschpegel und eine relativ geringe Empfindlichkeit; ihr optimaler Bias-Pegel ist 1-2  dB niedriger als der der IEC-Referenz.

Die Gruppe umfasst auch die meisten sogenannten ' Typ 0'- Kassetten - eine gemischte Tüte von Eisenbändern, die nicht der IEC-Norm oder der ursprünglichen Philips-Spezifikation entsprechen. In der Vergangenheit bezeichnete informell 'Typ 0' frühe Kassetten, die mit Band beladen waren, das für Reel-to-Reel-Recorder entwickelt wurde. In den 1980er Jahren wurden viele ansonsten anständige und brauchbare Basisbänder effektiv in den Status "Typ 0" herabgestuft, als Gerätehersteller begannen, ihre Decks auf Premium-Ferrikobalt auszurichten (letzteres hatte eine viel höhere Empfindlichkeit und Voreingenommenheit). Im 21. Jahrhundert bezeichnet „Typ 0“ alle Arten von minderwertigen, gefälschten oder anderweitig unbrauchbaren Kassetten. Sie erfordern eine ungewöhnlich niedrige Vorspannung, und selbst dann funktionieren nur wenige von ihnen auf dem Niveau von hochwertigen Typ-I-Bändern. Ein 'Typ 0' ist, wenn überhaupt, nicht mit Dolby-Rauschunterdrückung kompatibel : Bei aktiviertem Dolby-Decoder klingt das Band dumpf, seine geringe Empfindlichkeit verursacht schwere Dolby-Fehlverfolgung.

Mikroeisenbänder

Anfang der 1970er Jahre führten allmähliche technologische Verbesserungen des letzten Jahrzehnts zur zweiten Generation von Typ-I-Bändern. Diese Bänder hatten gleichmäßig nadelförmige, stark orientierbare Partikel (HOP) von viel kleinerer Größe, etwa0,25 µm lang, daher der Handelsbegriff Mikroeisen . Die einheitliche Form ermöglichte eine sehr dichte Partikelpackung mit weniger Bindemittel und mehr Partikeln pro Volumeneinheit und einem entsprechenden Anstieg der Remanenz auf etwa1600G . Das erste Mikroferrit (TDK SD) wurde 1971 eingeführt, und 1973 begann Pfizer mit der Vermarktung von patentiertem Mikroeisenpulver, das bald zum Industriestandard wurde. Der nächste Schritt bestand darin, nadelförmige Partikel parallel zu den vom Aufzeichnungskopf erzeugten Flusslinien auszurichten; dies erfolgte durch kontrollierten Fluss einer flüssigen magnetischen Mischung über das Substrat ( rheologische Orientierung) oder durch Anlegen eines starken Magnetfelds, während das Bindemittel aushärtete.

Typische Mikroeisen-Kassetten der 1980er Jahre hatten ein geringeres Rauschen und zumindest 2 dB höhere MOL als einfache Typ-I-Bänder, auf Kosten eines erhöhten Durchdrucks . Kleine Verbesserungen wurden dreißig Jahre lang fortgesetzt, mit einem allmählichen Anstieg des Rechteckigkeitsverhältnisses von 0,75 auf über 0,9. Neuere Bänder produzierten bei gleichen Vorspannungs- und Audioaufzeichnungssignalen durchweg eine höhere Ausgabe bei geringerer Verzerrung. Der Übergang war glatt; Nach der Einführung neuer, überlegener Formulierungen behielten die Hersteller oft ältere in Produktion und verkauften sie auf anderen Märkten oder unter anderen, billigeren Bezeichnungen. So stellte TDK beispielsweise sicher, dass seine Premium-Mikroeisen-AD-Kassette mit feineren Partikeln und geringerem Rauschen der Einsteiger-Mikroeisen-D-Kassette immer voraus war.

Ferricobalt Typ I Bänder

Die dritte, leistungsstärkste Klasse von Eisen(III)-Bändern besteht aus feinen Eisen(III)-Partikeln, die in einer dünnen Schicht eingekapselt sind 30  Å Schicht aus Kobalt - Eisen - Mischung, in der Zusammensetzung ähnlich Kobaltferrit . Die ersten mit Kobalt dotierten Kassetten, die 1971 von 3M eingeführt wurden , hatten für die damalige Zeit eine außergewöhnlich hohe Empfindlichkeit und MOL und waren sogar den heutigen Chromdioxidbändern ebenbürtig – daher der Handelsname Superferris . Von vielen konkurrierenden Kobalt-Dotierungstechniken war die am weitesten verbreiteten Niedertemperatur Einkapselung von Eisenoxid in wässriger Lösung von Kobaltsalzen mit anschließender Trocknung bei 100-150  ° C. Eingekapselte Mikroeisen-Partikel behalten eine nadelartige Form und können dicht in gleichmäßige anisotrope Schichten gepackt werden. Das Verfahren wurde erstmals in den frühen 1970er Jahren in Japan kommerzialisiert.

Die Remanenz von Ferricobalt-Kassetten ist um 1750 G , was ca4 dB Verstärkung in MOL und 2–3  dB Verstärkung in der Empfindlichkeit im Vergleich zu einfachen Typ-I-Bändern; ihr Zischpegel ist mit modernen Mikroeisen-Formulierungen vergleichbar. Der Dynamikumfang der besten Ferricobalt-Kassetten (echte Supereisen) beträgt 60–63  dB dB; MOL bei niedrigeren Frequenzen übersteigt MOL von Typ IV-Bändern. Insgesamt passen Superferromagnete gut zu Typ IV, insbesondere bei der Aufnahme von akustischer Musik mit einem großen Dynamikbereich. Dies spiegelte sich im Preis von Supereisen der Spitzenklasse wie Maxell XLI-S oder TDK AR-X wider, der 1992 dem Preis von Metallbändern der Einstiegsklasse entsprach.

Typ II-Bänder

Sony Chrome-Kompaktkassette (1976)

Das TDK KR ( Krom ) war das einzige jemals hergestellte Chromband des Unternehmens. In den Jahren 1974-1975, als TDK die Ferricobalt-Technologie in Betrieb nahm, wurde die Chromproduktion vollständig eingestellt.

Alle Kassetten des Typs II, die nach 1975 von TDK hergestellt wurden (SA, SA-X, SA-XS abgebildet) waren Ferricobalt, keine Chrom

BASF Chrome Extra II Kassette (1988)

IEC-Typ-II-Bänder sind für die Aufnahme mit hoher Vorspannung (150 % des Normalwerts) und die Wiedergabe mit einer  Zeitkonstante von 70 μs vorgesehen. Alle Generationen von Typ-II-Referenzbändern, einschließlich der DIN-Referenz von 1971, die der IEC-Norm vorausging, wurden von BASF hergestellt. Typ II war in der Vergangenheit als " Chromdioxidband " oder einfach "Chromband" bekannt, aber in Wirklichkeit enthalten die meisten Typ-II-Kassetten kein Chrom . Die "Pseudochrome" (einschließlich fast aller Typ II's von den großen drei japanischen Herstellern - Maxell, Sony und TDK) sind eigentlich Ferricobalt-Formulierungen, die für die Aufnahme- und Wiedergabeeinstellungen des Typs II optimiert sind. Ein echtes Chromband muss einen ausgeprägten Heißwachsgeruch haben, der bei "Pseudochromen" fehlt. Beide Typen von Typ II haben im Durchschnitt niedrigere Höhen MOL und SOL und ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis als Qualitätsbänder vom Typ I. Dies wird verursacht durch Mitten und Höhen Vorverzerrung angewandt während des Aufzeichnen 70μs Entzerrung bei der Wiedergabe anzupassen.

Chromdioxid-Bänder

Mitte der 1960er Jahre entwickelte und patentierte DuPont ein industrielles Verfahren zur Herstellung feiner ferromagnetischer Partikel aus Chromdioxid (CrO ₂ ). 1968 erschienen die ersten CrO ₂ -Bänder für Daten und Video. 1970 startete die BASF, die zum Hauptbefürworter von CrO _{2 wurde} , ihre Chromkassettenproduktion ; im selben Jahr stellte Advent das erste Kassettendeck mit Chrome-Funktion und Dolby-Rauschunterdrückung vor . Die Kombination von rauscharmem CrO ₂ -Band mit kompandierender Rauschunterdrückung brachte eine revolutionäre Verbesserung des Kompaktkassettenklangs und erreichte fast eine hohe Wiedergabetreue . CrO ₂ -Band erforderte jedoch ein Neudesign der Vorspannungs- und Wiedergabe-Entzerrungsschaltung, und frühe Formulierungen verursachten angeblich übermäßigen Kopfverschleiß . Diese Probleme wurden in den 1970er Jahren gelöst, aber drei ungelöste Probleme blieben: die Kosten für die Herstellung von CrO ₂ -Pulver , die von DuPont erhobenen Lizenzgebühren und die Umweltverschmutzung durch Abfälle aus sechswertigem Chrom .

Das 1981 von der IEC zugelassene Referenz-CrO ₂ -Band zeichnet sich durch eine Koerzitivfeldstärke von490 Oe (hoher Bias) und Remanenz von1650 G . CrO ₂ -Kassetten für den Einzelhandel hatten eine Koerzitivfeldstärke im Bereich von 400 bis550 Oe . Durch die sehr „saubere“, gleichmäßige Form der Partikel erreichen Chrombänder problemlos ein nahezu perfektes Rechteckigkeitsverhältnis von 0,90. "True Chromes", die nicht durch Zugabe von Eisenadditiven oder Beschichtungen modifiziert werden, haben ein sehr geringes und wohlklingendes Rauschen (Vorspannungsrauschen) und ein sehr geringes Modulationsrauschen bei hohen Frequenzen. Doppellagige CrO ₂ -Kassetten haben das geringste absolute Rauschen unter allen Audioformulierungen; diese Kassetten erzeugen weniger Lärm bei4,76 cm/s als ein Eisenband bei19,05cm/s . Die Empfindlichkeit ist normalerweise ebenfalls sehr hoch, aber die MOL ist niedrig, vergleichbar mit einfachen Typ-I-Bändern. CrO ₂ -Band toleriert keine Überlastung: Der Beginn der Verzerrung ist scharf und dissonant, daher sollten die Aufnahmepegel konservativ eingestellt werden, deutlich unter MOL. Bei niedrigen Frequenzen rollt MOL von CrO ₂ -Bändern schneller ab als bei Eisen- oder Metallbändern, daher der Ruf der "Bassscheu". CrO ₂ -Kassetten eignen sich am besten für die Aufnahme dynamischer Musik mit reichem Obertongehalt und relativ niedrigen Basspegeln ; ihr Dynamikumfang eignet sich gut für Aufnahmen von unkomprimierten digitalen Quellen und für Musik mit ausgedehnten leisen Passagen. Gute Eisenbänder haben zwar den gleichen oder höhere Höhen SOL, CrO ₂ -Bänder klingen jedoch subjektiv aufgrund des geringeren Rauschens und Modulationsrauschens immer noch besser.

Ferricobalt Typ II Bänder

Nach der Einführung von CrO ₂ -Kassetten begannen japanische Unternehmen mit der Entwicklung einer gebührenfreien Alternative zum Patent von DuPont, basierend auf einem bereits etablierten Kobalt-Dotierungsverfahren. Ein kontrollierter Anstieg des Kobaltgehalts verursacht einen fast linearen Anstieg der Koerzitivfeldstärke, daher kann ein Typ II "Pseudochrom" durch einfaches Hinzufügen von etwa 3% Kobalt zu einem Typ I Ferrikobalt hergestellt werden. 1974 war die Technologie serienreif; TDK und Maxell führten ihre klassischen "Pseudochrome" (TDK SA und Maxell UD-XL) ein und töteten ihre wahren Chromlinien (TDK KR und Maxell CR). Bis zum Jahr 1976 ferricobalt Formulierungen des Videoband Markt übernahmen, schließlich wurden sie die dominierende Hochleistungs-Band für Audio-Kassette. Chromdioxid verschwand vom japanischen Inlandsmarkt, obwohl Chrom bei den Musiklabels das Band der Wahl für die Wiedergabe von High-Fidelity-Kassetten blieb. Auf den Verbrauchermärkten existierte Chrom bis zum Ende der Kassettenära als entfernte Sekunde mit "Pseudochromen". Ferricobalt-Technologie ständig weiterentwickelt; in den 1980er Jahren brachten japanische Unternehmen „Premium“-Doppelschicht-Ferrikobalt mit außergewöhnlich hohem MOL und SOL auf den Markt, Mitte der 1990er Jahre brachte TDK das erste und einzige dreifach beschichtete Ferricobalt auf den Markt, das SA-XS.

Die elektroakustischen Eigenschaften von Typ-II-Ferrkobalten sind denen ihrer Typ-I-Cousins ​​sehr ähnlich. Aufgrund von70 μs Replay-Entzerrung, der Zischpegel ist niedriger, aber auch der Höhensättigungspegel. Der dynamische Bereich von Ferricobalt Typ II liegt nach den Tests von 1990 zwischen 60 und 65  dB. Die Koerzitivfeldstärke von 580–700  Oe und die Remanenz von 1300–1550  G liegen nahe der CrO ₂ -Referenz , aber der Unterschied ist groß genug, um Kompatibilitätsprobleme zu verursachen. TDK SA war die informelle Referenz in Japan) Da die Japaner bereits sowohl den Kassetten- als auch den HiFi-Ausrüstungsmarkt beherrschten, untergrub die Inkompatibilität den Marktanteil der in Europa hergestellten Decks und CrO ₂ -Kassetten weiter. 1987 löste die IEC das Kompatibilitätsproblem durch die Ernennung eines neuen Typ-II-Referenzbandes U 546 W, ein BASF-Ferrikobalt mit Eigenschaften, die den heutigen TDK-Bändern sehr nahe kommen. Mit der kurzlebigen 1988er Reference Super begann sogar BASF mit der Herstellung und dem Vertrieb von Ferricobalt-Bändern des Typs II. .

Metallpartikel Typ II Bänder

Die Koerzitivkraft von Eisen-Kobalt-MP-Mischungen, die aus wässrigen Lösungen ausgefällt werden, hängt vom Kobaltgehalt ab. Eine Änderung des Kobaltgehalts von 0 auf 30 % bewirkt einen allmählichen Anstieg der Koerzitivfeldstärke von etwa400 Oe (Stufe I) bis1300 Oe (Typ IV-Niveau); legierte Eisen-Kobalt-Partikel können eine Koerzitivfeldstärke von erreichen2200 Oe . Dies ermöglicht die Herstellung von MP-Bändern, die den Vorspannungsanforderungen des Typs II und sogar des Typs I entsprechen.

In der Praxis versuchten nur Denon , Taiyo Yuden und nur wenige Jahre lang TDK , Metallband vom Typ II herzustellen. Diese seltenen teuren Kassetten zeichneten sich durch eine hohe Remanenz aus, die sich der von Typ IV annäherte (2600G ); ihre Zwang von800 Oe waren eher Typ II als Typ IV, aber immer noch ziemlich weit von beiden Typenreferenzen entfernt. Unabhängige Tests der 1990er Denon- und Taiyo Yuden-Bänder platzierten sie an der Spitze des Typ-II-Spektrums – wenn das Aufnahmedeck eine ungewöhnlich hohe Empfindlichkeit bewältigen und einen ungewöhnlich hohen Vorspannungsstrom liefern könnte.

Typ III-Bänder

Ferrichrome Bänder

1973 führte Sony doppellagige Ferrichrom-Bänder ein, die eine fünf Mikrometer große Eisenbasis aufweisen, die mit einem Mikrometer CrO ₂ -Pigment beschichtet ist . Die neuen Kassetten wurden als „das Beste aus beiden Welten“ beworben – sie kombinierten gute Niederfrequenz-MOL von Mikroeisen-Bändern mit guter Höhenleistung von Chrom-Bändern. Die Neuheit wurde Teil der IEC-Norm mit dem Codenamen Typ III; die Formulierung Sony CS301 wurde zur IEC-Referenz. Die Idee konnte jedoch keine Anhänger gewinnen. Außer Sony haben nur BASF und Agfa ihre eigenen Ferrichrom-Kassetten eingeführt.

Diese teuren Bänder gewannen nie einen nennenswerten Marktanteil und nach der Veröffentlichung von Metallbändern verloren sie ihre wahrgenommene Exklusivität. Ihr Platz auf dem Markt wurde von überlegenen und kostengünstigeren Ferricobalt-Formulierungen eingenommen. 1983 stellten die Hersteller von Kassettendecks die Aufnahmeoption vom Typ III ein. Ferrichrom-Band blieb bis 1984 bzw. 1988 in der Produktpalette von BASF und Sony.

Die Verwendung von Ferrichrom-Bändern wurde durch widersprüchliche Gründe für die Wiedergabe dieser Bänder erschwert. Offiziell: Sie sollten mit wiedergegeben werden70 μs Entzerrung. Die Informationsbroschüre, die Sony jeder Packung der Ferrichrom-Kassette beilegte , empfahl: "Wenn der Wahlschalter zwei Positionen hat, NORMAL und CrO ₂ , stellen Sie ihn auf die Position NORMAL." (was gilt120 μs Entzerrung). In der Packungsbeilage wird darauf hingewiesen, dass der Hochfrequenzbereich verbessert wird und die Klangregelung angepasst werden sollte, um dies zu kompensieren. Dasselbe Merkblatt empfiehlt, wenn das Abspielgerät eine 'Fe-Cr'-Auswahl anbietet, diese zu wählen. Auf den Geräten von Sony wird dadurch automatisch ausgewählt70 μs Entzerrung. Weder Sony- noch BASF-Kassetten verfügen über die Kerben auf der Rückseite, die automatisch auswählt70 μs Entzerrung bei Maschinen mit automatischem Erkennungssystem.

Typ IV-Bänder

Metallpartikel Typ IV Bänder

Top-of-the-line-Kassetten vom Typ IV wurden in teuren, präzisionsgefertigten Schalen verpackt. Die TDK MA-R Schale (oben) hatte einen starren Aluminiumrahmen, die Sony Metal Master (unten) hatte Keramikschalenhälften und einen Keramikbandführungseinsatz

Reine Metallpartikel haben einen inhärenten Vorteil gegenüber Oxidpartikeln aufgrund einer 3- bis 4-  fach höheren Remanenz, einer sehr hohen Koerzitivfeldstärke und einer viel kleineren Partikelgröße, was zu höheren MOL- und SOL-Werten führt. Erste Versuche, Metallpartikel (MP) anstelle von Metalloxidpartikeln herzustellen , stammen aus dem Jahr 1946; 1962 erschienen brauchbare Eisen-Kobalt-Nickel-Formulierungen. Anfang der 1970er Jahre begann Philips mit der Entwicklung von MP-Formulierungen für Compact Cassette. Die moderne Pulvermetallurgie konnte noch keine feinen Partikel im Submikronbereich herstellen und diese hochgradig pyrophoren Pulver richtig passivieren . Obwohl letzteres Problem bald gelöst war, konnten die Chemiker den Markt hinsichtlich der Langzeitstabilität von MP-Bändern nicht überzeugen; bis zum Ende der Kassetten-Ära hielt sich der Verdacht einer unvermeidlichen frühen Degradation. Die Befürchtungen haben sich nicht bewahrheitet: Die meisten Metallbänder überlebten jahrzehntelange Lagerung genauso gut wie Typ-1-Bänder; Auf Metallbändern aufgezeichnete Signale verschlechtern sich jedoch ungefähr mit der gleichen Rate wie auf Chrombändern, etwa 2 dB über die geschätzte Lebensdauer der Kassette.  

Metallpartikel-Kompaktkassetten, oder einfach „Metalle“, wurden 1979 eingeführt und bald von der IEC als Typ IV genormt. Sie teilen die70 μs Wiedergabezeitkonstante mit Typ II und kann von jedem Deck mit Typ II-Entzerrung korrekt wiedergegeben werden. Die Aufnahme auf ein Metallband erfordert spezielle High-Flux-Magnetköpfe und Hochstrom-Verstärker, um sie anzusteuern. Ein typisches Metallband zeichnet sich durch eine Remanenz von 3000–3500  G und eine Koerzitivfeldstärke von 1100  Oe aus, daher ist sein Vorspannungsfluss auf 250 % des Typ-I-Niveaus eingestellt. Herkömmliche Glasferritköpfe würden ihre Magnetkerne sättigen, bevor diese Werte erreicht werden. " Metallfähige " Decks mussten mit neuen Köpfen um Sendust- oder Permalloy- Kerne oder der neuen Generation von Glasferritköpfen mit speziell behandelten Spaltmaterialien ausgestattet werden.

MP-Bänder, insbesondere doppelbeschichtete Spitzenbänder, haben hohe Mitten-MOL- und Höhen-SOL-Aufzeichnungen und den größten Dynamikbereich bei geringster Verzerrung. Sie waren immer teuer, fast exklusiv und für die meisten Verbraucher unerreichbar. Sie zeichnen sich durch die Wiedergabe feiner Nuancen unkomprimierter akustischer Musik oder Musik mit sehr hohem Höhenanteil wie Blechbläser und Percussions aus. Sie benötigen jedoch ein hochwertiges, richtig ausgerichtetes Deck, um ihr Potenzial zu entfalten. Die MP-Bänder der ersten Generation waren in ihren Vorspannungsanforderungen durchweg ähnlich, aber 1983 entfernten sich neuere Formulierungen voneinander und vom Referenzband.

Metallbedampfte Bänder

Anders als zuvor beschriebene Nassbeschichtungsverfahren werden metallverdampfte (ME) Medien durch physikalische Abscheidung von verdampftem Kobalt oder Kobalt- Nickel- Gemisch in einer Vakuumkammer hergestellt . Es gibt kein synthetisches Bindemittel, das die Partikel zusammenhält; stattdessen haften sie direkt auf dem Polyesterbandsubstrat . Ein Elektronenstrahl schmilzt das Ausgangsmetall und erzeugt einen kontinuierlichen gerichteten Fluss von Kobaltatomen zum Band. Die Kontaktzone zwischen dem Balken und dem Band wird mit einem kontrollierten Sauerstoffstrom geblasen , was die Bildung einer polykristallinen Metalloxidbeschichtung unterstützt. Eine massive flüssigkeitsgekühlte Drehtrommel, die das Band in die Kontaktzone zieht, schützt es vor Überhitzung.

ME-Beschichtungen haben zusammen mit Bariumferrit die höchste Informationsdichte aller wiederbeschreibbaren Medien. Die Technologie wurde 1978 von Panasonic eingeführt , zunächst in Form von Audio- Mikrokassetten , und reifte bis in die 1980er Jahre. Metallbedampfte Medien haben sich im analogen ( Hi8 ) und digitalen ( Digital8 , DV und MicroMV ) Videobandmarkt und in der Datenspeicherung ( Advanced Intelligent Tape , Linear Tape Open ) etabliert. Die Technologie schien für die analoge Audioaufzeichnung vielversprechend; jedoch waren sehr dünne ME-Schichten für Consumer-Kassettendecks zu brüchig, die Beschichtungen für eine gute MOL zu dünn und die Herstellungskosten waren untragbar hoch. Die 1984 eingeführten Panasonic-Kassetten Typ I, Typ II und Typ IV ME wurden nur in Japan nur wenige Jahre lang verkauft und blieben im Rest der Welt unbekannt.

Anmerkungen

Verweise

Literaturverzeichnis