La testina magnetica, nota anche come tape head, è un tipo di trasduttore fondamentale utilizzato nei registratori a nastro. La sua funzione principale è convertire i segnali elettrici in fluttuazioni magnetiche durante la registrazione e viceversa durante la riproduzione. Questo principio fisico non è esclusivo dei registratori a cassette; infatti, cassette, nastri a bobina, 8-tracks, VHS e persino floppy disk e dischi rigidi precedenti utilizzano lo stesso concetto per memorizzare e leggere informazioni. Le testine possono anche essere impiegate per leggere carte di credito/debito/regalo, poiché la striscia di nastro magnetico sul retro di una carta di credito memorizza i dati in modo analogo ad altri nastri magnetici.
Il meccanismo di funzionamento di una testina magnetica è ingegnoso. Un tape head è composta da un nucleo di materiale magnetico, solitamente disposto a forma di ciambella o toroide, in cui è stata praticata una fessura molto stretta. Questa fessura è riempita con un materiale diamagnetico, come l’oro. Questo accorgimento tecnico è cruciale perché forza il flusso magnetico fuori dalla fessura nel supporto magnetico del nastro più di quanto farebbe l’aria, e allo stesso modo forza il flusso magnetico dal supporto magnetico del nastro nella fessura. Il flusso magnetizza quindi il nastro inducendo corrente nella bobina in quel punto. Una bobina di filo avvolta intorno al nucleo, di fronte alla fessura, interagisce con il lato elettrico dell’apparecchio.
Quando un nastro magnetizzato passa sotto la testina di riproduzione di un registratore a nastro, il materiale ferromagnetico della testina viene magnetizzato e il campo magnetico penetra in una bobina di filo avvolta intorno ad esso. Ogni variazione del campo magnetico induce una tensione nella bobina, secondo la legge di Faraday, consentendo la lettura delle informazioni registrate. La reversibilità della testina consiste proprio nelle due fasi di riproduzione e registrazione. Le due tecniche differiscono per il valore dell’impedenza utilizzato: a tal proposito, la riproduzione preferisce valori di impedenza alti, mentre la fase di registrazione preferisce un’impedenza bassa.
Anche l’ampiezza della fessura della testina è un fattore fondamentale. Quanto più stretta è la fessura, tanto migliore sarà la qualità del funzionamento. Questo perché una fessura stretta offre una migliore trascrizione nel dominio magnetico, che equivale a una maggiore produzione di segnali ad alta frequenza nel caso delle testine di riproduzione. La necessità di uno spazio ridotto fa sì che la maggior parte delle testine pratiche sia realizzata formando una stretta scanalatura a forma di V nella parte posteriore del nucleo e rettificando la parte anteriore fino a quando la scanalatura a V viene appena superata.
L'Anatomia del Nastro Magnetico e la sua Interazione con la Testina
Il supporto di registrazione per il processo di registrazione su nastro è tipicamente realizzato incorporando minuscole particelle di ossido magnetico in un legante plastico su un nastro in pellicola di poliestere. Il nastro magnetico si compone di due strati principali: la pellicola di base e lo strato magnetico. Le particelle di ossido hanno dimensioni dell’ordine di 0,5 micrometri e il supporto del nastro di poliestere può essere sottile fino a 0,5 mil (0,01 mm). Le particelle di ossido non si muovono durante la registrazione.
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I Materiali della Pellicola di Base e il Loro Deterioramento
Nel corso della storia dei nastri magnetici, diversi materiali sono stati impiegati per la pellicola di base, ognuno con le proprie caratteristiche e problematiche di conservazione:
- Acetilcellulosa (CA): Questo materiale venne utilizzato dalla metà degli anni ’30 fino a svanire verso gli inizi degli anni ’70. Esistono due processi di deterioramento della CA. Uno è l’idrolisi, ampiamente conosciuta e ben documentata negli studi per la conservazione della pellicola come “sindrome acetica”. I nastri audio in CA, generalmente, sono molto meno soggetti a questo processo di deterioramento rispetto alle pellicole in CA. La sindrome acetica, sebbene rappresenti un problema generale, si verifica meno di frequente nei nastri audio. Mentre l’idrolisi è chiaramente legata ad alti livelli di umidità relativa, richiedendo infatti uno stoccaggio ad un basso livello di umidità, questo è in contrasto con la precedente letteratura che raccomandava livelli medi di RH per prevenire la perdita di plastificante. I nastri audio in CA soffrono anche di varie deformazioni geometriche. Partendo dalla necessità di un contatto ravvicinato tra il nastro e la testina per recuperare un segnale ottimale, tali deformazioni impediscono un simile contatto, compromettendo la riproduzione. Un rassicurante effetto collaterale dei nastri in CA è che si rompono senza allungarsi, a differenza dei nastri in PET. Molti autori riferiscono, comunque, che la riproduzione dei nastri più fragili può essere migliorata mediante la conservazione per un certo periodo in condizioni di alta umidità: il vapore temporaneamente compensa la perdita di plastificante. Recentemente sono stati sviluppati alcuni processi per rendere riproducibili i nastri fragili, ricostituendo l’elasticità in maniera permanente mediante la sostituzione del plastificante.
- PVC: I nastri in PVC furono prodotti soprattutto in Germania tra il 1944 e il 1972. Fino ad ora, non hanno patito nessun processo di deterioramento chimico sistematico. Non essendo andati incontro a una perdita di plastificante, mantengono la loro flessibilità. L’identificazione dei nastri professionali è semplificata dalla presenza dell’etichetta sul retro, mentre quelli non professionali destinati alla grande distribuzione possono essere identificati dall’etichetta in testa, se ancora presente.
- PET (Polietilentereftalato): I nastri in PET hanno gradualmente sostituito i nastri in CA e PVC a partire dagli anni ’50 in avanti e da quel momento sono stati utilizzati per qualsiasi tipo di nastro magnetico. Meccanicamente è abbastanza robusto e, fino a questo momento, non è stato osservato nessun deterioramento chimico sistematico delle pellicole in PET. A differenza dei nastri in CA, il PET si estende (si allunga o “si sfilaccia”) prima di rompersi, rendendo impossibile ogni speranza di recupero del segnale. Lo spessore delle pellicole varia da 30 μm per i nastri audio standard a 6 μm per nastri di cassette audio e video. Le basi più sottili realizzate in CA e PVC sono per bobine aperte a doppia durata (15 μm di spessore), mentre basi più sottili sono possibili con PET e PEN.
Per ottenere un legame stabile con gli strati del pigmento e con il rivestimento posteriore, le pellicole di base sono ricoperte da sottili strati (frazioni di μm) di primer, uno strato di base che viene applicato dal fabbricante stesso o durante l’applicazione dello strato magnetico.
I Pigmenti Magnetici e la Stabilità delle Informazioni
L’ossido di ferro è l’ossido più utilizzato, il che porta all’affermazione comune che registriamo su un “nastro di ruggine”. Ma l’ossido di cromo e le particelle metalliche offrono un migliore rapporto segnale/rumore e una gamma dinamica più ampia. Il primo vero pigmento magnetico utilizzato negli anni ’30 era di ferro carbonile. Venne subito rimpiazzato però da un ossido ferroso (γFe2O3), che venne utilizzato per tutti i nastri magnetici su bobina aperta, le cassette compatte del tipo IEC I ed il primo formato video (2 pollici Quadruplex). Il γFe2O3 è di colore ruggine e chimicamente stabile. A causa della misura dei suoi magneti basilari, però, la sua capacità di registrare l’aumentata densità di dati dovuta alla riduzione della velocità di registrazione e della larghezza del nastro risultò limitata.
Per consentire lo sviluppo di nastri più piccoli capaci di gestire la larghezza di banda dei segnali video, dagli inizi degli anni ’70 venne utilizzato il diossido di cromo (CrO2). Questo rese possibile una maggiore densità di dati, una minore velocità di registrazione e nastri più stretti. Il diossido di cromo ed i suoi sostituti (cobalto stimolato Fe3O4) sono di colore grigio scuro e sono stati utilizzati principalmente per la registrazione di video analogici e per le cassette compatte del tipo IEC II. Fino a questo momento non sono state rilevate particolari criticità relative ad una instabilità chimica. Dalla metà degli anni ’70, furono prodotte le cassette a doppio strato: uno strato di ossido di ferro venne coperto con un sottile strato di CrO2.
L’ultimo pigmento magnetico è composto di pure particelle di ferro (MP). Viene utilizzato per formati video digitali, R-DAT e cassette compatte del tipo IEC IV. A causa della sua natura chimica è potenzialmente soggetto all’ossidazione. Dopo i problemi di ossidazione delle cassette di prima produzione, sono stati sviluppati alcuni metodi per prevenire l’ossidazione. Nonostante ciò, nel medio e lungo periodo, i nastri MP così come gli ME (nastri con uno strato magnetico prodotto mediante evaporazione sottovuoto) possono considerarsi potenzialmente a rischio.
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Un fattore costituente della stabilità dell’informazione magnetica è la coercitività. Nel corso del loro sviluppo, sono stati impiegati i pigmenti magnetici con la più alta coercitività. La coercitività è la proprietà di un dato pigmento magnetico di resistere ai cambiamenti dell’orientamento magnetico o (ri)orientamento (cancellazione). Viene definita dal livello del campo magnetico necessario per il (ri-) orientamento, espresso in Oersted (Oe - una unità di forza del campo magnetico pari a 79.58 ampere per metro).
| Pigmento Magnetico | Coercitività Media (Oersted) | Periodo d'uso / Caratteristiche |
|---|---|---|
| Ferro Carbonile | ~150 | Primi anni '30 |
| γFe2O3 | 300-400 | Nastri a bobina aperta, cassette IEC I, primi video |
| CrO2 | 600-700 | Inizi anni '70, video analogici, cassette IEC II |
| MP (Particelle di Ferro Puro) e ME (Evaporazione Sottovuoto) | >1500 | Metà anni '70, formati video digitali, R-DAT, cassette IEC IV |
La magnetostrizione consiste nel disorientamento dell’allineamento magnetico mediante impatti meccanici. Comunque, fatta eccezione per i primi nastri Fe3O4, questo effetto è insignificante. La magnetostrizione viene impiegata positivamente per la cancellazione dei segnali indesiderati stampati sul nastro magnetico. Contrariamente alle paure più diffuse, le informazioni magnetiche non svaniscono con il tempo.
Leganti, Lubrificanti e Strato Protettivo Posteriore
I pigmenti magnetici sono polveri che hanno bisogno di essere legate tra loro e fissate sul nastro. Agli albori della produzione dei nastri a tale scopo veniva utilizzato l’acetato di cellulosa, subito seguito dai polimeri di poliuretano. I vecchi leganti in CA sono responsabili della perdita di pigmenti secchi e sono, quindi, considerati a rischio, così come generalmente i nastri in CA. La maggior parte dei nastri degli ultimi anni ’50 e degli anni ’60 non ha mostrato seri problemi di deterioramento dei leganti. I nastri degli anni ’70 e ’80, però, soffrono frequentemente di un’instabilità degli strati pigmentosi.
I rivestimenti magnetici contengono anche lubrificanti, generalmente acidi grassi ed esteri, per ridurre al minimo la frizione tra il nastro e le testine. Il rivestimento agisce come una spugna che distribuisce il lubrificante attraverso i pori. La quantità di lubrificante è maggiore per il video rispetto all’audio a causa della maggiore velocità di scrittura e lettura. I pori e, quindi, l’adeguata distribuzione del lubrificante, sono determinati dalla calandratura in fase di produzione. Alcuni lubrificanti hanno la tendenza a trasudare e cristallizzare sulla superficie del nastro, in particolar modo l’acido stearico a una temperatura inferiore agli 8° C. Questo causa il blocco delle testine di riproduzione. Il lubrificante in eccesso può essere rimosso meccanicamente, con l’aiuto di elevate temperature. La ri-lubrificazione, come menzionato in numerosi siti web e pubblicazioni, deve essere considerata con molta cautela, essendo impossibile limitare i lubrificanti aggiunti anche per piccole quantità attualmente necessarie. Il lubrificante in eccesso diventa difficile da rimuovere dalle guide del nastro, dalle testine e dal capstan e potrebbe interferire successivamente con altri nastri riprodotti sulle stesse macchine.
Lo strato protettivo posteriore ebbe origine in Germania per migliorare la capacità di gestire in sicurezza i nastri su nuclei senza flangia negli studi radiofonici. Lo strato protettivo posteriore assicura un confezionamento teso e sicuro del nastro senza rischi di svolgimento del nastro stesso.
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Diagnosi e Problematiche Comuni delle Testine Audio
Con il tempo e l'uso, le testine magnetiche possono subire usura e deterioramento, compromettendo significativamente la qualità audio. Molti appassionati e tecnici hanno riscontrato problemi specifici in modelli iconici:
- Tandberg TD20A: La maggior parte delle testine tarlate è stata trovata nei Tandberg TD20A, sia a 2 che a 4 tracce. La testina di riproduzione in questi casi perde le alte frequenze e scende anche di una decina di dB a 10KHz, rendendo impossibile compensare con la regolazione interna dell'equalizzazione. Un caso eclatante è stato quello di una macchina perfettamente funzionante che, dopo un anno, ha iniziato a mostrare alte frequenze attenuate, degradando rapidamente fino a diventare inservibile nel giro di tre mesi.
- Akai GXC570D-MK2: Anche in questo modello la sezione di riproduzione ha dato problemi, ma su un solo canale.
- Pioneer CTF1250: Similmente, si è riscontrata una perdita in riproduzione di oltre 6dB a 10KHz. La testina è stata sostituita con una in Sendust nuova, ricambio per - se non ricordiamo male - il modello CTF850.
Esistono anche differenze notevoli tra le testine stesse, anche all'interno della stessa marca. Una piccola nota sulle teste GX dei bobine Akai rivela che quelle "vecchie" di grosse dimensioni del GX630D suonano meglio di quelle piccole montate sulle macchine della serie GX635-636-747, in particolare reggono molto meglio la saturazione ad alti livelli di registrazione. La risposta in frequenza è più limitata, probabilmente a causa di un traferro più largo, ma non è un problema significativo. Anche se da un GX636 è lecito aspettarsi un limite superiore oltre i 30KHz, il 630 arriva comunque comodamente sui 24KHz, ben oltre le capacità uditive di chiunque.
La Riparazione dei Registratori a Cassette e il Ruolo dei Ricambi
Il registratore a cassette, conosciuto anche come registratore di suoni, utilizza una cassetta musicale per effettuare registrazioni sonore e può anche riprodurre le registrazioni audio. È, per così dire, un'alternativa più semplice al registratore a bobina, essendo molto più compatto. Negli anni '60 Philips ha inventato e sviluppato il primo registratore a cassette e il primo nastro a cassette. Negli anni '70, si sono affacciati sul mercato registratori a cassette sempre più grandi, rendendo possibili sempre più funzioni e influenzando grandemente l'industria musicale. Più tardi, negli anni '80, il lettore di cassette divenne più compatto, portando al primo lettore di cassette portatile, il Walkman, un dispositivo rivoluzionario per l'epoca. Con l'avvento del CD, il registratore a cassette è diventato sempre meno popolare, e scaricare musica è diventato sempre più facile in altri modi.
Anche se non molti hanno più un registratore a cassette, è possibile trovare un vecchio registratore non più funzionante. È anche possibile che si utilizzi ancora un registratore a cassette e che questo si sia guastato. In questi casi, è possibile ordinare parti e accessori per registratori o lettori di cassette per ripararli. Sostituendo parti e accessori, il dispositivo tornerà presto come nuovo e durerà per anni. Inoltre, non è necessario acquistare un nuovo dispositivo, il che consente di risparmiare denaro.
Stai cercando un ricambio, un prodotto di manutenzione o un accessorio per il tuo lettore di cassette/registratore (o registratore a bobina)? Esistono fornitori specializzati che possono offrire migliaia di prodotti, la maggior parte dei quali disponibili in magazzino. Per trovare il pezzo giusto, si può selezionare il dispositivo specifico, la categoria del prodotto o visualizzare i prodotti popolari per dispositivo. Per essere sicuri che un prodotto sia adatto al proprio registratore a cassette, è consigliabile cercare il numero del tipo specifico; si troveranno così tutte le parti e gli accessori corrispondenti. Se non si riesce a trovare il pezzo o l'accessorio giusto, si può fare una richiesta di prodotto e si cercherà di trovare il prodotto desiderato.
Esistono lettori di cassette di diverse marche, come Philips, Sony, Harman Kardon, Akai e Sharp. Per tutte queste marche, può accadere che il lettore di cassette, con il tempo, non funzioni più correttamente. In questo caso è possibile trovare parti di ricambio e accessori adatti per riparare il dispositivo. Riparando il proprio apparecchio, si contribuisce anche a un futuro verde riducendo i rifiuti elettronici e non buttando via dispositivi ancora riparabili. Questo è un passo importante verso la sostenibilità.