mfm是什么仪器

1. 科研常用的几种显微镜原理及应用介绍

在科研中常见的几种科研型显微镜主要有扫描探针显微镜，扫描隧道显微镜和原子力显微镜几种，下面对这几种显微镜逐一做以介绍：
扫描探针显微镜
扫描探针显微镜
扫描探针显微镜（ScanningProbeMicroscope，SPM）是扫描隧道显微镜及在扫描隧道显微镜的基础上发展起来的各种新型探针显微镜（原子力显微镜AFM,激光力显微镜LFM，磁力显微镜MFM等等）的统称，是国际上近年发展起来的表面分析仪器，是综合运用光电子技术、激光技术、微弱信号检测技术、精密机械设计和加工、自动控制技术、数字信号处理技术、应用光学技术、计算机高速采集和控制及高分辨图形处理技术等现代科技成果的光、机、电一体化的高科技产品。
扫描探针显微镜以其分辨率极高（原子级分辨率）、实时、实空间、原位成像，对样品无特殊要求（不受其导电性、干燥度、形状、硬度、纯度等限制）、可在大气、常温环境甚至是溶液中成像、同时具备纳米操纵及加工功能、系统及配套相对简单、廉价等优点，广泛应用于纳米科技、材料科学、物理、化学和生命科学等领域，并取得许多重要成果。SPM作为新型的显微工具与以往的各种显微镜和分析仪器相比有着其明显的优势：
首先，SPM具有极高的分辨率。它可以轻易的“看到”原子，这是一般显微镜甚至电子显微镜所难以达到的。
其次，SPM得到的是实时的、真实的样品表面的高分辨率图像。而不同于某些分析仪器是通过间接的或计算的方法来推算样品的表面结构。也就是说，SPM是真正看到了原子。
再次，SPM的使用环境宽松。电子显微镜等仪器对工作环境要求比较苛刻，样品必须安放在高真空条件下才能进行测试。而SPM既可以在真空中工作，又可以在大气中、低温、常温、高温，甚至在溶液中使用。
因此SPM适用于各种工作环境下的科学实验。SPM的应用领域是宽广的。无论是物理、化学、生物、医学等基础学科，还是材料、微电子等应用学科都有它的用武之地。SPM的价格相对于电子显微镜等大型仪器来讲是较低的。任何事物都不是十全十美的一样，SPM也有令人遗憾的地方。
由于其工作原理是控制具有一定质量的探针进行扫描成像，因此扫描速度受到限制，测效率较其他显微技术低；由于压电效应在保证定位精度前提下运动范围很小（目前难以突破100μm量级），而机械调节精度又无法与之衔接，故不能做到象电子显微镜的大范围连续变焦，定位和寻找特征结构比较困难；目前扫描探针显微镜中最为广泛使用管状压电扫描器的垂直方向伸缩范围比平面扫描范围一般要小一个数量级，扫描时扫描器随样品表面起伏而伸缩，如果被测样品表面的起伏超出了扫描器的伸缩范围，则会导致系统无法正常甚至损坏探针。
因此，扫描探针显微镜对样品表面的粗糙度有较高的要求；由于系统是通过检测探针对样品进行扫描时的运动轨迹来推知其表面形貌，因此，探针的几何宽度、曲率半径及各向异性都会引起成像的失真（采用探针重建可以部分克服）
扫描隧道显微镜
扫描隧道显微镜
扫描隧道显微镜(scanningtunnelingmicroscope，STM)扫描隧道显微镜的英文缩写是ＳＴＭ。这是２０世纪８０年代初期出现的一种新型表面分析工具。由德国人宾宁(G.Binnig,1947-)和瑞士人罗勒(H.Roher,1933-)1981年发明，根据量子力学原理中的隧道效应而设计。
宾宁和罗勒因此获得1986年诺贝尔奖.1988年，IBM科学家从由扫描隧道显微镜激发的纳米尺度的局部区域观测到了光子发射，从而使发光及荧光等现象能够在纳米尺度上进行研究。1989年，IBM院士（IBMFellow）DonEigler成为第一个能够对单个原子表面进行操作的人，通过用一台“扫描隧道显微镜”操控35个氙原子的位置，拼写出了“I-B-M”3个字母。1991年，IBM科学家演示了一个原子开关。
基本原理：其基本原理是基于量子力学的隧道效应和三维扫描。它是用一个极细的尖针，针尖头部为单个原子去接近样品表面，当针尖和样品表面靠得很近，即小于１纳米时，针尖头部的原子和样品表面原子的电子云发生重叠。此时若在针尖和样品之间加上一个偏压，电子便会穿过针尖和样品之间的势垒而形成纳安级１０Ａ的隧道电流。通过控制针尖与样品表面间距的恒定，并使针尖沿表面进行精确的三维移动，就可将表面形貌和表面电子态等有关表面信息记录下来。扫描隧道显微镜具有很高的空间分辨率，横向可达０．１纳米，纵向可优于０．０１纳米。它主要用来描绘表面三维的原子结构图，在纳米尺度上研究物质的特性，利用扫描隧道显微镜还可以实现对表面的纳米加工，如直接操纵原子或分子，完成对表面的刻蚀、修饰以及直接书写等。目前扫描隧道显微镜取得了一系列新进展，出现了原子力显微镜ＡＦＭ、弹道电子发射显微镜ＢＥＥＭ、光子扫描隧道显微镜ＰＳＴＭ，以及扫描近场光学显微镜ＳＮＯＭ等。
或者用一个金属针尖在在样品表面扫描。当针尖和样品表面距离很近时(1nm以下)，针尖和样品表面之间会产生电压。当针尖沿X和Y方向在样品表面扫描时，就会在针尖和样品表面第一层电子之间产生电子隧道。该显微镜设计的沿Z字形扫描，可保持电流的恒定。因此，针尖的移动是隧道电流的作用，并且可以反映在荧光幕上。连续的扫描可以建立起原子级分辨率的表面像。
特点：与电子显微镜或X线衍射技术研究生物结构相比，扫描隧道显微镜具有以下特点∶
①高分辨率扫描隧道显微镜具有原子级的空间分辨率，其横向空间分辨率为lÅ，纵向分辨率达0.1Å，
②扫描隧道显微镜可直接探测样品的表面结构，可绘出立体三维结构图像。
③扫描隧道显微镜可在真空、常压、空气、甚至溶液中探测物质的结构，它的优点是三态（固态、液态和气态）物质均可进行观察，而普通电镜只能观察制作好的固体标本，由于没有高能电子束，对表面没有破坏作用(如辐射，热损伤等)所以能对生理状态下生物大分子和活细胞膜表面的结构进行研究，样品不会受到损伤而保持完好。
④扫描隧道显微镜的扫描速度快，获取数据的时间短，成像也快，有可能开展生命过程的动力学研究。
⑤不需任何透镜，体积小，有人称之为"口袋显微镜"(pocketmicroscope)。
原子力显微镜
原子力显微镜
原子力显微镜:是一种利用原子,分子间的相互作用力来观察物体表面微观形貌的新型实验技术.它有一根纳米级的探针,被固定在可灵敏操控的微米级弹性悬臂上.当探针很靠近样品时,其顶端的原子与样品表面原子间的作用力会使悬臂弯曲,偏离原来的位置.根据扫描样品时探针的偏离量或振动频率重建三维图像.就能间接获得样品表面的形貌或原子成分。
它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定，另一端的微小针尖接近样品，这时它将与其相互作用，作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。
扫描样品时，利用传感器检测这些变化，就可获得作用力分布信息，从而以纳米级分辨率获得表面结构信息。它主要由带针尖的微悬臂、微悬臂运动检测装置、监控其运动的反馈回路、使样品进行扫描的压电陶瓷扫描器件、计算机控制的图像采集、显示及处理系统组成。微悬臂运动可用如隧道电流检测等电学方法或光束偏转法、干涉法等光学方法检测，当针尖与样品充分接近相互之间存在短程相互斥力时，检测该斥力可获得表面原子级分辨图像，一般情况下分辨率也在纳米级水平。

2. 陆轻铀：聚焦极端环境，洞悉材料特性

微观世界隐藏着另一个宇宙，令人神往。

光学显微镜可以观察到肉眼看不到的生物细胞。电子显微镜的发明，让人们进一步看到了细胞内部的结构。伴随着科学技术的进步，第一台扫描隧道显微镜（STM）问世，标志着人类进入了可以在真实空间中直接观测原子和操纵原子的时代，从此打开了另一扇科学研究之门。

几十年间，科学家们不断地在这个领域开拓进取，为扫描隧道显微镜成熟化、多样化、分工化、专业化的发展添砖加瓦。时至今日，人们可以凭借扫描探针显微技术，对凝聚态物理学、物理电子学、生物学、电化学乃至航空学等多种学科中的微观世界进行观测、检测和操控。

各种极端条件扫描探针显微镜研制一直都是科学家们研究的重点。在极端条件如超高真空、低温和强磁场等环境下，很多材料表现出了一些非常奇异的物理性质，如超导、量子霍尔效应和量子相变等。因此，搭建一台能够在极端条件下工作的扫描探针显微镜成为世界上很多科研人的目标。因为在强磁场下有太多新奇的物理现象可以用扫描探针显微镜来表征，多年来中国科学技术大学教授、中国科学院合肥物质科学研究院强磁场中心研究员陆轻铀就一直在这一方向上攻关不辍，并与团队成员们做出了许多世界领先的科研成果。

物理之美在于其普适万物。作为一门以科学实验为基础的学科，它通过不同的物理现象，总结实验规律、发现科学奥秘，诞生了一系列具有普世意义的科学研究成果。

生活在科学世家的陆轻铀，父亲和母亲从高校毕业后，都选择踏入科学研究领域，几十年来，一直在物理、化学等研究领域中深耕不辍。在家里浓厚的科研氛围熏陶下，陆轻铀和妹妹陆轻铱也双双踏上了科研之路，在力求做出更多科研成果的道路上脚踏实地前行着。

一直以来，美国的 科技 公司在世界上处于领先地位，技术管理等方面十分先进。在还是一名学生的时候，陆轻铀就对自己的人生做出了规划：他希望在获得博士学位之后能前往美国的 科技 公司工作5年时间，了解一下美国的高 科技 公司是怎样运作管理的，技术是怎样发展起来的，怎样将其进行产业化，进而提高产品的经济效益，之后再回国从事科研与成果转化工作。

2000年，陆轻铀开始在美国Cypress半导体公司任技术主管，是公司仅有的两个持O-1杰出人才签证的人之一。在公司“work hard and play hard”（拼命工作，拼命 娱乐 ）的科研宗旨影响下，陆轻铀和研究团队成员们在工作中从未有过一刻松懈。在他看来，特别是对于顶尖科研技术的开发及科研产品的研制，毫秒间，世界上就会诞生很多领先于自己的科学研究成果。因此，从事科学研究要有一种忧患意识和时刻努力、不断创新的自觉。在美国Cypress半导体公司工作期间，陆轻铀主要从事超大规模集成电路工艺的研制，并于2004年成为当时最先进的90纳米项目负责人。在他的领导下，研究团队通过不断攻关，研制成功了国际首个72兆比特QDR-SRAM芯片产品，在领域内引起了很大的反响。

科研立足国之所需，是陆轻铀一直以来的研究初衷。“早在国外读书的时候，我就决定了一定要回国，这点是毫无疑问的。”陆轻铀说。在他的眼中，将科学研究的果实播种在祖国的大地上，才是最有意义的。

结束了国外多年的科学研究旅程，陆轻铀拒绝了公司以丰厚的报酬向他发出的更高职位邀请，毅然决然回国，于2005年来到中国 科技 大学微尺度国家研究中心担任教授。来到这一平台之后，他结合之前的研究基础，将研究集中在各种极端条件（氦3与稀释制冷机极低温）、恶劣条件（水冷磁体与混合磁体超强磁场）扫描隧道显微镜、磁力显微镜、原子力显微镜（AFM）的自主研制上，并应用于凝聚态物理、纳米材料以及活性溶液中的生物分子与化学过程等多学科成像研究，做出了一系列创新性科研成果。

追根溯源，事实上，早在20世纪80年代初期，IBM公司苏黎世实验室的G· Binning和H·Rohrer就发明了扫描隧道显微镜（STM），它的分辨率达到0.1纳米。STM的诞生，使人类第一次在真实空间中观测到了单个原子，并能够在超高真空超低温的条件下操纵原子。在扫描隧道显微镜基础上，研究人员又发展出了原子力显微镜、磁力显微镜、近场光学显微镜等，这些显微镜都统称扫描探针显微镜。因为它们都是靠一根极尖锐针尖在被研究物质的表面上方扫描，检测采集针尖和样品间的不同作用量，以此得到样品表面的高空间分辨的形貌图像和有关的电、光与化学特性。如：扫描隧道显微镜检测的是隧道电流，原子力显微镜测试的是原子间相互作用力等。

“但它们都有短板：特别怕振，我们希望能够做出一个性能更好的显微镜，力争在各种恶劣条件下依然能够得到原子级灵敏、精准的测量。”陆轻铀说。极低温、极高磁场中存在各种各样的氦循环或水循环，因此就导致了它的整个环境振动十分严重，但扫描隧道显微镜对振动和声音等哪怕很微弱的干扰都很敏感，所以对隔音、减振装置提出了很高的要求，以保证“准静态”的成像环境。“在这种情况下，就要想尽办法让我们研制的显微镜能够更加抗振，即使在极度恶劣的条件下依然能够观测到高清原子分辨率图像，这样才能够形成我们特有的技术优势。”他说。

通常，科学家如果想要得到很强的磁场环境，会选择将超导材料做成线圈，然后浸泡在液氦里，材料就会处于零电阻的超导态。在这一状态下，其就会通过大电流产生强磁场且不会发热，但这种超导体磁场存在一个重要弊端，即磁场不够强，一般到20特斯拉或稍高一点就会失超，不能再增加。

在这种情况下，科学家一般会选择将铜这类材料做成刚性很强的线圈，从而得到30特斯拉以上的超强磁场，但是这种铜制线圈需要通以特别大的电流才能产生超强磁场。这种线圈不像超导材料是零电阻，它会产生巨大热量，因此要使用很强的高压水流对其进行冷却，而这又会带来巨大的振动，在这种恶劣条件下，全世界没有人能将任何具有原子分辨率的显微镜放进去进行观测。

陆轻铀团队长期以来一直致力于强振动、气-液反应环境等恶劣条件原子分辨率成像，并最终实现了“水冷强磁体超恶劣条件”和“反应溶液恶劣条件”中的高清晰原子分辨率成像。通过多年的攻关，他们已经自主研制成功国际首个水冷磁体超强磁场原子分辨STM，并在创纪录的27T超强磁场下得到原子分辨图像。在此基础上，他们还自主研制成功了国际首个混合磁体超强磁场原子分辨STM，并在创纪录的30T以上超强磁场下得到原子分辨图像。相关研究处于世界领先地位。

除此之外，陆轻铀团队还将原子分辨率STM放在一些具有活性或者化学反应的溶液中，去观察在这种状态下的原子分辨率图像，并突破了之前的研究瓶颈，得到了清晰且稳定的原子分辨率图像，并发表了相关文章。

在商业上，现有的低温强磁场扫描隧道显微镜设备多是基于振动和声音干扰都很弱的湿式（液氦浸泡式）超导磁体来搭建的，其弊端也逐渐显现：设备高度依赖液氦的供给，而液氦的供应日趋紧张，运行费用不断增加，甚至远超磁体本身的费用；此外，重要样品的扫描隧道显微镜谱图往往需要数天乃至数周的连续稳定测量，而湿式超导体通常很难一次性维持如此之久。目前的趋势是由依赖液氦降温的湿式超导磁体逐渐转向利用氦循环制冷机（无需补充液氦或氦气的封闭系统）降温的干式超导磁体，并且已经在很多测试手段（输运测试、核磁共振、样品生长等）中取得应用，但在扫描隧道显微镜应用领域还属空白，其主要是因为干式超导磁体工作时会产生超强振动和声学噪声。

在这一背景下，陆轻铀课题组通过不断攻关，又研制成功了国际首个适用于干式超导磁体的插杆式原子分辨扫描隧道显微镜。相关研究成果发表在显微镜领域顶级期刊 Ultramicros 上。在此之后，他们通过建立“合肥中科微力 科技 有限公司（www.CASmF.com）”这一平台，与英国著名的牛津仪器公司签署了长期协议，努力推进市场化进程。目前，已经有多套产品通过了客户的验收，且运营效果良好。

陆轻铀团队的科研 探索 之路从未止歇。2017年，陆轻铀开始担任国家重点研发计划“基于加速器光源的高通量物性与结构原位表征”首席科学家。在这一项目中，他们将扫描探针显微技术与同步辐射加速器先进光源以及强磁场结合起来，将光学显微镜的分辨率从微米级提高到纳米级，并使其能够在低温强磁场环境下对材料进行调控与磁畴结构观测。目前这类研究在世界上还未有先例，成果诞生之后，或将创造出世界领先的科研成果。现如今，这一项目正在稳步进行中。

创新是科学家的使命。在陆轻铀看来，创新是一种习惯，任何事情都要想着自己独立去做，而不是去买，将此作为自己的研究潜意识，不断提升自己的研究方法与水平，通过不断创新 探索 ，就会有更多自主创新的科研成果产生。

一直以来，陆轻铀团队一直在做国际领先的仪器。在他看来，商业仪器是批量生产的，创造性的科研想法很难融入其中，也不能确保每个元器件的精良。但是自己研发的设备，每一个元件都可以进行精挑细选，一些巧妙的想法都可以及时在其中得到实现。

在科研创新的道路上笃行多年来，陆轻铀获授权30余项国家发明专利；以第一或通讯作者发表论文于 Science、Nature Materials、Nature Communications、 Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Nano Letters、eLife 等高影响刊物。

在优异的科研成果基础上，陆轻铀还于2005年入选教育部新世纪优秀人才，2010年入选中国科学院关键技术人才，2015年入选南京321领军 科技 创业人才；2018年起任美国著名科学仪器期刊 Review of Scientific Instruments 副主编；2017年荣获中国科学院杰出 科技 成就奖，2019年荣获安徽省科学技术奖特等奖（首届），2020年荣获安徽省政府津贴等。这一切都是对他多年来创新笃行的肯定与鼓舞。

育人为学，兢兢业业。作为新时期科研学子的领路人，陆轻铀也希望自己的学生们能够在科研兴趣的驱使下，在研究领域不断深入下去。他相信，只要新一代的科研学子们能够将科研技术打磨得更加扎实，在任何领域都会发光发热。

踏实科研，无问西东。对于未来的科学发展规划，陆轻铀还将一边从事在极端条件下工作的扫描探针显微镜的研发工作，一边寻求更多的高校与企业间的产学研合作，以此来发现一些更先进的仪器原理。面对未来科研领域的更多可能，他坚信在各种极端条件下扫描探针显微镜的研发中，他与研究团队一定会做出更多领先世界的科研成果，在这一领域踏出属于中国科研人掷地有声的脚步。

陆轻铀，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心教授、中国科学院强磁场中心研究员。主要从事各种极端条件、恶劣条件扫描隧道显微镜（STM）、磁力显微镜（MFM）、原子力显微镜（AFM）的自主研制，并应用于凝聚态物理、纳米材料，以及活性溶液中的生物分子与化学过程等多学科成像研究。

从事科研多年来，授权30余项国家发明专利。以第一或通讯作者发表论文于 Science、Nature Materials、Nature Communications 等高影响刊物。2017年成为国家重点研发计划项目负责人；2018年起任国际著名科学仪器期刊 Review of Scientific Instruments 副主编；2017年荣获中国科学院杰出 科技 成就奖；2019年荣获安徽省科学技术奖特等奖（首届）。

3. 硬盘发展史

全面的硬盘知识

硬盘，英文“hard-disk”简称HD 。

是一种储存量巨大的设备，作用是储存计算机运行时需要的数据。

体现硬盘好坏的主要参数为传输率，其次的为转速、单片容量、寻道时间、缓存、噪音和S.M.A.R.T.

1956年IBM公司制造出世界上第一块硬盘350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control），它的数据为：容量5MB、盘片直径为24英寸、盘片数为50片、重量上百公斤。

盘片上有一层磁性物质，被轴带着旋转，有磁头移动着存储数据，实现了随机存取。

1970年磁盘诞生

1973年IBM公司制造出了一台640MB的硬盘、第一次采用“温彻斯特”技术，是现在硬盘的开端，因为磁头悬浮在盘片上方，所以镀磁的盘片在密封的硬盘里可以飞速的旋转，但有好几十公斤重。

1975年Soft-adjacent layer（软接近层）专利的MR磁头结构产生

1979年IBM发明了薄膜磁头，这意味着硬盘可以变的很小，速度可以更快，同体积下硬盘可以更大。

1979年IBM 3370诞生，它是第一款采用thin-film感应磁头及Run-Length-Limited(RLL)编码配置的硬盘，"2-7"RLL编码将能减小硬盘错误

1986年IBM 9332诞生，它是第一款使用更高效的1-7 run-length-limited(RLL)代码的硬盘。

1989年第一代MR磁头出现

1991年IBM磁阻MR（Mago Resistive)磁头硬盘出现。

带动了一个G的硬盘也出现。

磁阻磁头对信号变化相当敏感，所以盘片的存储密度可以得到几十倍的提高。

意味着硬盘的容量可以作的更大。

意味着硬盘进入了G级时代。

1993年GMR(巨磁阻磁头技术)推出，这使硬盘的存储密度又上了一个台阶。

认识硬盘

硬盘是电脑中的重要部件，大家所安装的操作系统（如：Windows 9x、Windows 2k…）及所有的应用软件（如：Dreamwaver、Flash、Photoshop…）等都是位于硬盘中，或许你没感觉到吧！但硬盘确实非常重要，至少目前它还是我们存储数据的主要场所，那你对硬盘究竟了解多少了？可能你对她一窍不通，不过没关系，请见下文。

一、硬盘的历史与发展

从第一块硬盘RAMAC的产生到现在单碟容量高达15GB多的硬盘，硬盘也经历了几代的发展，下面就介绍一下其历史及发展。

1.1956年9月，IBM的一个工程小组向世界展示了第一台磁盘存储系统IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control），其磁头可以直接移动到盘片上的任何一块存储区域，从而成功地实现了随机存储，这套系统的总容量只有5MB，共使用了50个直径为24英寸的磁盘，这些盘片表面涂有一层磁性物质，它们被叠起来固定在一起，绕着同一个轴旋转。

此款RAMAC在那时主要用于飞机预约、自动银行、医学诊断及太空领域内。

2.1968年IBM公司首次提出“温彻斯特/Winchester”技术，探讨对硬盘技术做重大改造的可能性。

“温彻斯特”技术的精隋是：“密封、固定并高速旋转的镀磁盘片，磁头沿盘片径向移动，磁头悬浮在高速转动的盘片上方，而不与盘片直接接触”，这也是现代绝大多数硬盘的原型。

3.1973年IBM公司制造出第一台采用“温彻期特”技术的硬盘，从此硬盘技术的发展有了正确的结构基础。

4.1979年，IBM再次发明了薄膜磁头，为进一步减小硬盘体积、增大容量、提高读写速度提供了可能。

5.80年代末期IBM对硬盘发展的又一项重大贡献，即发明了MR（Mago Resistive)磁阻，这种磁头在读取数据时对信号变化相当敏感，使得盘片的存储密度能够比以往20MB每英寸提高了数十倍。

6.1991年IBM生产的3.5英寸的硬盘使用了MR磁头，使硬盘的容量首次达到了1GB，从此硬盘容量开始进入了GB数量级。

7.1999年9月7日，Maxtor宣布了首块单碟容量高达10.2GB的ATA硬盘，从而把硬盘的容量引入了一个新里程碑。

8.2000年2月23日，希捷发布了转速高达15，000RPM的Cheetah X15系列硬盘，其平均寻道时间只有3.9ms，这可算是目前世界上最快的硬盘了，同时它也是到目前为止转速最高的硬盘；其性能相当于阅读一整部Shakespeare只花.15秒。

此系列产品的内部数据传输率高达48MB/s，数据缓存为4~16MB，支持Ultra160/m SCSI及Fibre Channel(光纤通道) ，这将硬盘外部数据传输率提高到了160MB~200MB/s。

总得来说，希捷的此款（"捷豹"）Cheetah X15系列将硬盘的性能提高到了一个新的里程碑。

9.2000年3月16日，硬盘领域又有新突破，第一款“玻璃硬盘”问世，这就是IBM推出的Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV，此两款硬盘均使用玻璃取代传统的铝作为盘片材料，这能为硬盘带来更大的平滑性及更高的坚固性。

另外玻璃材料在高转速时具有更高的稳定性。

此外Deskstar 75GXP系列产品的最高容量达75GB，这是目前最大容量的硬盘，而Deskstar 40GV的数据存储密度则高达14.3 十亿数据位/每平方英寸，这再次涮新数据存储密度世界记录。

二、硬盘分类

目前的硬盘产品内部盘片有：5.25，3.5，2.5和1.8英寸（后两种常用于笔记本及部分袖珍精密仪器中，现在台式机中常用3.5英寸的盘片）；如果按硬盘与电脑之间的数据接口，可分为两大类：IDE接口及SCSI接口硬盘两大阵营。

三、技术规格

目前台式机中硬盘的外形差不了多少，在技术规格上有几项重要的指标：

1.平均寻道时间（average seek time），指硬盘磁头移动到数据所在磁道时所用的时间，单位为毫秒（ms）。

注意它与平均访问时间的差别，平均寻道时间当然是越小越好，现在选购硬盘时应该选择平均寻道时间低于9ms的产品。

2.平均潜伏期（average latency），指当磁头移动到数据所在的磁道后，然后等待所要的数据块继续转动（半圈或多些、少些）到磁头下的时间，单位为毫秒（ms）。

3.道至道时间（single track seek），指磁头从一磁道转移至另一磁道的时间，单位为毫秒（ms）。

4.全程访问时间（max full seek），指磁头开始移动直到最后找到所需要的数据块所用的全部时间，单位为毫秒（ms）。

5.平均访问时间（average access），指磁头找到指定数据的平均时间，单位为毫秒。

通常是平均寻道时间和平均潜伏时间之和。

注意：现在不少硬盘广告之中所说的平均访问时间大部分都是用平均寻道时间所代替的。

6.最大内部数据传输率（internal data transfer rate），也叫持续数据传输率（sustained transfer rate），单位Mb/S（注意与MB/S之间的差别）。

它指磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率，一般取决于硬盘的盘片转速和盘片数据线密度（指同一磁道上的数据间隔度）。

注意，在这项指标中常常使用Mb/S或Mbps为单位，这是兆位/秒的意思，如果需要转换成MB/S（兆字节/秒），就必须将Mbps数据除以8（一字节8位数）。

例如，WD36400硬盘给出的最大内部数据传输率为131Mbps,但如果按MB/S计算就只有16.37MB/s（131/8）。

7.外部数据传输率：通称突发数据传输率（burst data transfer rate），指从硬盘缓冲区读取数据的速率，在广告或硬盘特性表中常以数据接口速率代替，单位为MB/S。

目前主流硬盘普通采用的是Ultra ATA/66，它的最大外部数据率即为66.7MB/s，而在SCSI硬盘中，采用最新的Ultra 160/m SCSI接口标准，其数据传输率可达160MB/s，采用Fibra Channel（光纤通道），最大外部数据传输将可达200MB/s。

在广告中我们有时能看到说双Ultra 160/m SCSI的接口，这理论上将最大外部数据传输率提高到了320MB/s，但目前好像还没有结合有此接口的产品推出。

8.主轴转速：是指硬盘内主轴的转动速度，目前ATA（IDE）硬盘的主轴转速一般为5400~7200rpm，主流硬盘的转速为7200RPM，至于SCSI硬盘的主轴转速可达一般为7200~10，000RPM，而最高转速的SCSI硬盘转速高达15，000RPM（即希捷“捷豹X15”系列硬盘）。

9.数据缓存：指在硬盘内部的高速存储器：目前硬盘的高速缓存一般为512KB~2MB，目前主流ATA硬盘的数据缓存应该为2MB，而在SCSI硬盘中最高的数据缓存现在已经达到了16MB。

对于大数据缓存的硬盘在存取零散文件时具有很大的优势。

10.硬盘表面温度：它是指硬盘工作时产生的温度使硬盘密封壳温度上升情况。

这项指标厂家并不提供，一般只能在各种媒体的测试数据中看到。

硬盘工作时产生的温度过高将影响薄膜式磁头(包括GMR磁头)的数据读取灵敏度，因此硬盘工作表面温度较低的硬盘有更好的数据读、写稳定性。

如果对于高转速的SCSI硬盘一般来说应该加一个硬盘冷却装置，这样硬盘的工作稳定性才能得到保障。

11.MTBF（连续无故障时间）：它指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间，单位是小时。

一般硬盘的MTBF至少在30000或40000小时。

这项指标在一般的产品广告或常见的技术特性表中并不提供，需要时可专门上网到具体生产该款硬盘的公司网址中查询。

四、接口标准

ATA接口，这是目前台式机硬盘中普通采用的接口类型。

ST-506/412接口：

这是希捷开发的一种硬盘接口，首先使用这种接口的硬盘为希捷的ST－506及ST－412。

ST－506接口使用起来相当简便，它不需要任何特殊的电缆及接头，但是它支持的传输速度很低，因此到了1987年左右这种接口就基本上被淘汰了，采用该接口的老硬盘容量多数都低于200MB。

早期IBM PC/XT和PC/AT机器使用的硬盘就是ST－506/412硬盘或称MFM硬盘，MFM（Modified Frequency Molation）是指一种编码方案 。

ESDI接口：

即（Enhanced Small Drive Interface）接口，它是迈拓公司于1983年开发的。

其特点是将编解码器放在硬盘本身之中，而不是在控制卡上，理论传输速度是前面所述的ST-506的2…4倍，一般可达到10Mbps。

但其成本较高，与后来产生的IDE接口相比无优势可言，因此在九十年代后就补淘汰了

IDE及EIDE接口：

IDE（Integrated Drive Electronics）的本意实际上是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器，我们常说的IDE接口，也叫ATA（Advanced Technology Attachment）接口，现在PC机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的，只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。

把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度，数据传输的可靠性得到了增强，硬盘制造起来变得更容易，因为厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容，对用户而言，硬盘安装起来也更为方便。

ATA-1(IDE)：

ATA是最早的IDE标准的正式名称，IDE实际上是指连在硬盘接口的硬盘本身。

ATA在主板上有一个插口，支持一个主设备和一个从设备，每个设备的最大容量为504MB，ATA最早支持的PIO-0模式（Programmed I/O-0）只有3.3MB/s，而ATA-1一共规定了3种PIO模式和4种DMA模式（没有得到实际应用），要升级为ATA-2，你需要安装一个EIDE适配卡。

ATA-2（EIDE Enhanced IDE/Fast ATA）：

这是对ATA-1的扩展，它增加了2种PIO和2种DMA模式，把最高传输率提高到了16.7MB/s，同时引进了LBA地址转换方式，突破了老BIOS固有504MB的限制，支持最高可达8.1GB的硬盘。

如你的电脑支持ATA-2，则可以在CMOS设置中找到（LBA，LogicalBlock Address）或（CHS，Cylinder,Head,Sector）的设置。

其两个插口分别可以连接一个主设备和一个从设置，从而可以支持四个设备，两个插口也分为主插口和从插口。

通常可将最快的硬盘和CD—ROM放置在主插口上，而将次要一些的设备放在从插口上，这种放置方式对于486及早期的Pentium电脑是必要的，这样可以使主插口连在快速的PCI总线上，而从插口连在较慢的ISA总线上。

ATA-3(FastATA-2)：

这个版本支持PIO-4，没有增加更高速度的工作模式（即仍为16.7MB/s)，但引入了简单的密码保护的安全方案，对电源管理方案进行了修改，引入了S.M.A.R.T(Self-Monitoring,Analysis and Reporting Technology，自监测、分析和报告技术)

ATA-4(UltraATA、UltraDMA、UltraDMA/33、UltraDMA/66)：

这个新标准将PIO-4下的最大数据传输率提高了一倍，达到33MB/s，或更高的66MB/s。

它还在总线占用上引入了新的技术，使用PC的DMA通道减少了CPU的处理负荷。

要使用Ultra-ATA，需要一个空闲的PCI扩展槽，如果将UltraATA硬盘卡插在ISA扩展槽上，则该设备不可能达到其最大传输率，因为ISA总线的最大数据传输率只有8MB/s 。

其中的Ultra ATA/66（即Ultra DMA/66）是目前主流桌面硬盘采用的接口类型，其支持最大外部数据传输率为66.7MB/s。

Serial ATA：

新的Serial ATA（即串行ATA），是英特尔公司在今年IDF（Intel Developer Forum，英特尔开发者论坛） 发布的将于下一代外设产品中采用的接口类型，就如其名所示，它以连续串行的方式传送资料，在同一时间点内只会有1位数据传输，此做法能减小接口的针脚数目，用四个针就完成了所有的工作（第1针发出、2针接收、3针供电、4针地线）。

这样做法能降低电力消耗，减小发热量。

最新的硬盘接口类型ATA-100就是Serial ATA是初始规格，它支持的最大外部数据传输率达100MB/s，上面介绍的那两款IBM Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV就是第一次采用此ATA-100接口类型的产品。

在2001年第二季度将推出Serial ATA 1x标准的产品，它能提高150MB/s的数据传输率。

对于Serial ATA接口，一台电脑同时挂接两个硬盘就没有主、从盘之分了，各设备对电脑主机来说，都是Master，这样我们可省了不少跳线功夫。

SCSI接口：

SCSI就是指Small puter System Interface(小型计算机系统接口)，它最早研制于1979，原是为小型机的研制出的一种接口技术，但随着电脑技术的发展，现在它被完全移植到了普通PC上。

现在的SCSI可以划分为SCSI-1和SCSI-2(SCSI Wide与SCSI Wind Fast)，最新的为SCSI-3，不过SCSI-2是目前最流行的SCSI版本。

SCSI广泛应用于如：硬盘、光驱、ZIP、MO、扫描仪、磁带机、JAZ、打印机、光盘刻录机等设备上。

它的优点非常多主要表现为以下几点：

1、适应面广； 使用SCSI，你所接的设备就可以超过15个，而所有这些设备只占用一个IRQ，这就可以避免IDE最大外挂15个外设的限制。

2、多任务；不像IDE，SCSI允许对一个设备传输数据的同时，另一个设备对其进行数据查找。

这将在多任务操作系统如Linux、Windows NT中获得更高的性能。

3、宽带宽；在理论上，最快的SCSI总线有160MB/s的带宽，即Ultra 160/s SCSI；这意味着你的硬盘传输率最高将达160MB/s(当然这是理论上的，实际应用中可能会低一点)。

4、少CPU占用率

从最早的SCSI到现在Ultra 160/m SCSI，SCSI接口具有如下几个发展阶段

1、SCSI-1 —最早SCSI是于1979年由美国的Shugart公司（Seagate希捷公司的前身）制订的，并于1986年获得了ANSI（美国标准协会）承认的SASI(Shugart Associates System Interface施加特联合系统接口) ，这就是我们现在所指的SCSI -1，它的特点是，支持同步和异步SCSI外围设备；支持7台8位的外围设备最大数据传输速度为5MB/S；支持WORM外围设备。

2、SCSI-2 —90年代初（具体是1992年），SCSI发展到了SCSI-2，当时的SCSI-2 产品（通称为Fast SCSI）是能过提高同步传输时的频率使数据传输率提高为10MB/S,原本为8位的并行数据传输称为：Narrow SCSI；后来出现了16位的并行数据传输的WideSCSI,将其数据传输率提高到了20MB/S 。

3、SCSI-3 —1995年推出了SCSI-3，其俗称Ultra SCSI，全称为SCSI-3 Fast-20 Parallel Interface（数据传输率为20M/S）它采用了同步传输时钟频率提高到20MHZ以提高数据传输的技术，因此使用了16位传输的Wide模式时，数据传输即可达到40MB/s。

其允许接口电缆的最大长度为1.5米。

4、1997年推出了Ultra 2 SCSI(Fast-40)，其采用了LVD（Low Voltage Differential，低电平微分）传输模式，16位的Ultra2SCSI(LVD)接口的最高传输速率可达80MB/S,允许接口电缆的最长为12米，大大增加了设备的灵活性。

5、1998年9月更高的数据传输率的Ultra160/m SCSI(Wide下的Fast-80)规格正式公布，其最高数据传输率为160MB/s，这将给电脑系统带来更高的系统性能。

现有最流行的串行硬盘技术

随着INTEL的915平台的发布，最新的ICH6-M也进入了我们的视野。

而ICH6除了在一些电源管理特性方面有所增强外，也正式引入了SATA（串行ATA，以下简称SATA）和PCI-E概念。

对于笔记本来说，从它诞生的那天起就一直使用着PATA（并行ATA，以下简称PATA）来连接硬盘，SATA的出现无疑是一项硬盘接口的革命。

而如今随着INTEL的积极推动，笔记本也开始迈入SATA的阵营。

关于SATA的优势，笔者相信诸位也都有了解。

确实，比起PATA，SATA有着很多不可比拟的优势，而笔者将在本文中透过技术细节来多其进行分析。

相信您读完本文后会对SATA有着更深入的了解。

另外由于本文主要针对笔记本和台式机，所以诸如RAID等技术不在本文讨论范围之内。

串行通信和并行通信

再进行详细的介绍之前，我们先了解一下串行通信和并行通信的特点。

一般来说，串行通信一般由二根信号线和一根地线就可完成互相的信息的传送。

如下图，我们看到设备A和设备B之间的信号交换仅用了两根信号线和一根地线就完成了。

这样，在一个时钟内，二个bit的数据就会被传输（每个方向一个bit，全双工），如果能时钟频率足够高，那么数据的传输速度就会足够快。

如果为了节省成本，我们也可以只用一根信号线和一根地线连接。

这样在一个时钟内只有一个bit被传输（半双工），我们也同样可以提高时钟频率来提升其速度。

而并行通信在本质上是和串行通信一样的。

唯一的区别是并行通信依靠多条数据线在一个时钟周期里传送更多的bit。

下图中，数据线已经不是一条或者是两条，而是多条。

我们很容易知道，如果有8根数据线的话，在同一时钟周期内传送的的数据量是8bit。

如果我们的数据线足够多的话，比如PCI总线，那一个周期内就可以传送32bit的数据。

在这里，笔者想提醒各位读者，对于一款产品来说，用最低的成本来满足带宽的需要，那就是成功的设计，而不会在意你是串行通信还是并行通信，也不会管你的传输技术是先进还是落后。

PATA接口的速度

我们知道，ATA-33的速度为33MB/S，ATA-100的速度是100MB/S。

那这个速度是如何计算出来的呢？

首先，我们需要知道总线上的时钟频率，比如ATA-100是25MHz，PATA的并行数据线有16根，一次能传送16bit的数据。

而ATA-66以上的规范为了降低总线本身的频率，PATA被设计成在时钟的上下沿都能传输数据（类似DDR的原理），使得在一个时钟周期内能传送32bit。

这样，我们很容易得出ATA-100的速度为：25M*16bit*2=800Mbps=100MByte/s。

PATA的局限性

在相同频率下，并行总线优于串行总线。

随着当前硬盘的数据传输率越来越高，传统的并行ATA接口日益逐渐暴露出一些设计上的缺陷，其中最致命的莫过于并行线路的信号干扰问题。

那各信号线之间是如何干扰的呢？

1，首先是信号的反射现象。

从南桥发出的PATA信号，通过扁长的信号线到达硬盘（在笔记本上对应的也有从南桥引出PATA接口，一直布线到硬盘的接口）。

学过微波通信的读者肯定知道，信号在到达PATA硬盘后不可避免的会发生反弹，而反弹的信号必将叠加到当前正在被传输的信号上，导致传输中数据的完整性被破坏，引起接受端误判。

所以在实际的设计中，都必须要设计相应的电路来保证信号的完整性。

我们看到，从南桥发出的PATA信号一般都需要经过一个排阻才发送到PATA的设备。

我们必须加上至少30个电阻（除了16根数据线，还有一些控制信号）才能有效的防止信号的反弹。

而在硬盘内部，硬盘厂商会在里面接上终端电阻以防止引号反弹。

这不仅对成本有所上升，也对PCB的布局也造成了困扰。

当然，信号反弹在任何高速电路里都会发生，在SATA里我们也会看到终端电阻，但因为SATA的数据线比PATA少很多，并且采用了差分信号传输，所以这个问题并不突出。

2，其次是信号的偏移问题

理论上，并行总线的数据线的长度应该是一致的。

而在实际上，这点很难得到保证。

信号线长度的不一致性会导致某个信号过快/过慢到达接受端，导致逻辑误判。

不仅如此，导致信号延迟的原因还有很多，比如线路板上的分布电容、信号线在高频时产生的感抗等都会引起信号的延迟。

如图，在左侧南桥端我们发送的数据为[1，1，1，0]，在发送到硬盘的过程中，第四个信号由于某种原因出现延迟，在判断时刻还没到达接受端。

这样，接受端判断接受到的信号为[1，1，1，1]，出现错误。

由此也可看出，并行数据线越多，出现错误的概率也越大。

下图是SONY Z1的硬盘转接线，我们看到，设计师做了不少蛇行走线以满足PATA数据线的长度一致性要求。

我们可以很容易想像，信号的时钟越快，被判断信号判断的时间就越短，出现误判的可能性就越大。

在较慢的总线上（上），允许数据信号和判断信号的时间误差为a，而在高速的总线上（下），允许误差为b。

速度越快，允许的误差越小。

这也是PATA的总线频率提升的局限性，而总线频率直接影响着硬盘传输速度。

3，还有是信号线间的干扰（串音干扰）

这种干扰几乎存在与任何电路。

和信号偏移一样，串音干扰也是并行通信的通病。

由于并行通信需要多条信号线并行走线（以满足长度、分布电容等参数的一致性），而串音干扰就是在这时候导致的。

由于信号线在传输数据的过程中不停的以0，1间变换，导致其周边的磁场变化甚快。

通过法拉第定律我们知道，磁场变化越快，切割磁力线的导线上的电压越大。

这个电压将导致信号的变形，信号频率越高，干扰愈加严重，直至完全无法工作。

串音干扰可以说这是对并行的PATA线路影响最大的不利因素，并且大大限制了线路的长度。

硬盘的恢复主要是靠备份,还有一些比较专业的恢复技术就是要专业学习的了.不过我不专业,现在最常用的就是GHOST,它可以备份任何一个盘付,并生成一个备份文件必要的时候可以用来恢复数据

现在市场上的主要几款硬盘就是迈托,西部数据(WD),希捷(ST),三星,东之,松下,还有最新的那个易拓保密硬盘

刀殇

4. 什么是透平流量计

透平流量计（Turbine Flow Meter),应该是涡轮流量计，被部分人直接音译为透中埋平流量计。

涡轮流量计是采用先进的超低功耗单片微机技术研制的涡轮流量传感器与显示积算一体化的新型智能仪表，具有机构紧凑、读数直观清晰、可靠性高、不受外界电茄备源干扰、抗雷击、成本低等明显优点。

涡轮流量传感器与显示仪卖纳蚂表配套组成。传感器具有精度高，重复性好，寿命长操作简单等特点。可广泛应用于石油，化工，冶金，造纸等行业测量液体的体积瞬时流量和体积总量。