磁头飞行中磁盘表面润滑膜变化的观测方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种存取数据时磁头飞行对磁盘表面润滑膜的影响的实时观测方法和装置，具有较大的观测范围。本发明可以模拟磁头读取数据时的完整过程，并且实现磁头从接触到离开磁盘完整过程的磁盘润滑膜的观测，从而快速精确地测量出在磁头飞行中磁盘表面润滑膜的厚度变化，改善了过去观测装置观测范围小的问题，可实现纳米级分辨力和160×160μm2范围的观测。本发明原理简单，操作简便，便于观测图像后期处理分析。
【专利说明】磁头飞行中磁盘表面润滑膜变化的观测方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明属于光学测量【技术领域】，尤其是涉及一种用于观测磁头飞行中磁盘表面润 滑膜变化的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着计算机在各个领域的广泛应用，人们对计算机的存储容量要求越来越大。随 着计算机存储容量的增加，硬盘磁盘与磁头之间的距离越来越小，以至于在存取数据时磁 头距离磁盘的飞行高度仅为l_2nm。在这一过程中，磁盘表面的液体润滑膜可能会与磁头 发生结合，形成弯液面、润滑膜破损等等。因此，研究磁盘表面液体润滑膜的特性具有十分 重要的意义，它关系到磁盘工作的稳定性和耐久性等关键特性。观察磁头存取数据时的磁 盘表面润滑膜厚度变化状况，可以辅助研究润滑膜的特性，从而为润滑膜的改善提供基础。 然而在过去的研究中，多数的润滑膜观测方法采用的是椭偏仪或者偏振光显微镜，光线通 过润滑膜，照射到磁盘基底，并由磁盘基底反射回来，再次通过润滑膜，由于不同的膜厚对 偏振光的反射强度不同，因此反射光线的强度随着膜厚的变化而变化，从而获得润滑膜厚 信息。该方法有比较高的测量分辨力，然而由于物镜的倾斜设置，使得该方法的观测范围较 小，同时物镜、照明系统与磁头均设计在被测面的同一侧，而由于显微镜物镜的工作距离较 短，当磁头在润滑膜表面振动时，磁头将遮挡部分入射光，使成像不完整。为了获得完整的 像，必须严格控制磁头振动的时间以及观测时间，使观测从磁头离开被测表面一定高度时 开始。因此该方法只能观测磁头离开被测面后润滑膜的变化状况，而不能用于磁头存取过 程中对磁盘表面润滑膜状态变化状况的实时观察。
【发明内容】
[0003] 为解决上述问题，本发明公开了一种存取数据时磁头飞行对磁盘表面润滑膜的影 响的实时观测方法和装置，具有较大的观测范围。
[0004] 为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0005] -种磁头飞行中磁盘表面润滑膜变化的观测方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤A，根据以下公式计算出观测装置在消光条件下起偏器，检偏器的角度值：
[0007]
【权利要求】
1. 一种磁头飞行中磁盘表面润滑膜变化的观测方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤A，根据以下公式计算出观测装置在消光条件下起偏器，检偏器的角度值：
rdcosAd+sinAd = 0 步骤B，根据步骤A计算出的检偏器的角度值固定检偏器的角度，通过旋转起偏器，轻 微改变起偏器的角度，在每个角度条件下在载物台上放置多组实验材料，所述实验材料包 括盖玻片、盖玻片表面附着的DLC、以及DLC表面附着的润滑膜，所述多组实验材料中的润 滑膜厚度不同；获取图像光强信息，得到在起偏器不同角度下CCD相机采集到的薄膜厚度 测量数值和光强信息，并绘制曲线，得到使光强与薄膜厚度成正比的起偏器角度，并获得正 比公式； 步骤C，调整起偏器角度为使光强与薄膜厚度成正比时的角度值，将实验材料放置于载 物台上； 步骤D，调整载物台高度，观察CCD相机的实时图像进行对焦； 步骤E，调整光纤探针高度，使其完成与实验材料的弹性接触-振动-固体接触-分离 全过程，同时CCD相机实时获取图像信息并传输至计算机； 步骤E，图像处理和存储； 步骤F，获取在步骤E过程中获得的图像各点的光强信息，进行图像处理后获得平均光 强数据，根据上述正比公式快速计算出模拟磁头飞行过程中实验材料中润滑膜厚度值。
2. 根据权利要求1所述的磁头飞行中磁盘表面润滑膜变化的观测方法，其特征在于： 所述步骤B中，光纤探针不与实验材料接触。
3. 根据权利要求1或2所述的磁头飞行中磁盘表面润滑膜变化的观测方法，其特征在 于：所述光纤探针表面附着DLC。
4. 一种磁头飞行中磁盘表面润滑膜变化的观测装置，其特征在于：包括光源、第一汇 聚透镜、针孔、第二汇聚透镜、起偏器、1/4波片、第三汇聚透镜、分光棱镜、垂直物镜、载物 台、实验材料、光纤探针、压电位移驱动器、检偏器、汇聚透镜、CCD相机和计算机；所述第一 汇聚透镜、针孔、第二汇聚透镜、起偏器、1/4波片、第三汇聚透镜、分光棱镜沿出射方向依 次设置在光源的前方，分光棱镜的分光平面向平行光源倾斜并且与水平方向成45度，所述 针孔位于第一汇聚透镜的前焦平面上，所述光源、第一汇聚透镜、针孔、第二汇聚透镜、起偏 器、1/4波片、第三汇聚透镜各光轴重合；所述垂直物镜设置在分光棱镜的正上方，所述载 物台水平设置于垂直物镜正上方，所述检偏器设置在分光棱镜的正下方，所述第四汇聚透 镜设置在检偏器的正下方，所述CCD相机设置在第四汇聚透镜的正下方；所述CCD相机的 光轴、第四汇聚透镜的光轴、分光棱镜的坚直光轴、垂直物镜的光轴重合，所述平行光源、第 一汇聚透镜、针孔、第二汇聚透镜、起偏器、1/4波片、第三汇聚透镜的光轴偏离主光轴，所述 CCD相机与计算机连接，所述计算机驱动压电位移驱动器控制光纤探针移动。
5. 根据权利要求4所述的磁头飞行中磁盘表面润滑膜变化的观测装置，其特征在于： 所述实验材料包括盖玻片、盖玻片表面附着的DLC、以及DLC表面附着的润滑膜。
6. 根据权利要求4或5所述的磁头飞行中磁盘表面润滑膜变化的观测装置，其特征在 于：所述起偏器角度使得图像光强与润滑膜厚度成正比。
【文档编号】G01B11/06GK104121857SQ201410364859
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】刘卿卿, 李冉 申请人:南京信息工程大学