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Die Abtast-"Nadel", sie ist der Knackpunkt dieser Technik.

Es gab mal unendlich viele Hersteller . . .
Dieses kleine Teil macht so viele Sorgen

von Gert Redlich im Sept. 2015 - Hier hinter diesen Seiten sammeln wir die Informationen aus allen möglichen Publikationen über die Funktion und Problematik der "Nadel" oder des "Saphirs" oder des Abtast-"Diamanten", derer wir habhaft werden können.

In den allermeisten Ausführungen und Artikeln der Jahre 1960 bis 1990 wird ganz realistisch von dieser Gratwanderung zwischen den verschiedenen Genzen der Physik berichtet und in vielen solcher alten Artikel wird auch genau dargelegt, warum die Technik auf solch Messers Schneide wandelt.

In den neueren Magazinen (nach 2000) wird viel über "die Rückkehr" der alten Vinylplatte und den neuerlichen (marginalen) "Aufschwung" dieser Technik berichtet - aber sehr wenig über die Gratwanderungen. Es ist nämlich absolut kontraproduktiv (für den Umsatz und den Mythos).
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Das ist sie, die Abtast-"Nadel

In den etwa 1800 Hifi-Magazinen steht sicher ein Menge drinnen, teilweise auch Wunschträume, doch das Sondieren und Extrahieren dauert sicher seine Zeit.
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Doch trotzdem hier eine kleine Einführung, worüber wir überhaupt sprechen : eine klitze kleine Nadelspitze, die man mit dem bloßen Auge kaum sehen kann.
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Die Kernfrage ist, wie lange lebt solch eine Diamantspitze ?

Die Zeiss Mikroskop Optik
mein erstes eigenes Foto

Es ist physikalisch unabdingbar, wenn etwas Materielles aneinander reibt, nutzt sich eines von den beiden Teilen (Flächen) ab oder es nutzen sich sogar beide Seiten (oder Teile) ab. Selbst wenn der Vorgang mit Ölen und Fetten (oder mit einem Wasser/Alkohol Gemisch) "geschmiert" wird, ergibt sich ein - wenn auch geringerer - "Abrieb".

Die Diamant-Spitze (von den Saphiren und Stahlnadeln reden wir schon gar nicht mehr) ist im Verhältnis zum Plattenmaterial Vinyl extrem hart. Deshalb wird die Vinyl-Platte schon viel früher in Mitleidenschaft gezogen. Die Rillen werden so oder so langsam ausgekratzt und abrasiert, auch mit einem völlig neuen Abtastdiamanten.

Aber auch der Diamant schleift sich ab, mal schneller und mal langsamer. Je geringer die Auflagekraft ist, desto länger bleibt er ganz vorne an der Spitze rund. Nur, irgendwann (die Fachleute sprechen von ca. 1500 Std. Spielzeit) sind die Berührungsflächen merklich "angeschliffen", die beiden Rundungen werden zu einer V-Form und dann wird mit den jetzt vorhandenen Kanten die Rille immer schneller "ausrasiert".

Um dem Verständnis zu der überaus sinnvollen periodischen Überprüfung plausiblen Nachdruck zu verleihen, wollen wir hier etwas mehr über die Größenordnungen der Nadelspitzen und die dort auftretenden Kräfte darstellen.
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Wie groß ist denn solch eine 30µm breite Abtastspitze ?

Die beiden Berührungsflächen sind mit (1) und (2) bezeichnet.

Bei den "modernen" Stereo-Vinyl-Platten ab 1958 (erst ab diesem Jahr wurden die neuen Stereo-Rillen geschnitten) ist die Rille auch wieder weltweit normiert. Und da paßt nur eine "Nadel-Spitze" mit einem Rundungs-Durchmesser von ca. 30µm (Radius ca. 15µm) rein. - Ein Millimeter hat 1000µm (Mikrometer) oder besser ein Mikrometer ist 0,001mm groß. Damit ist unsere Abtastspitze nur etwa 0,03mm groß. Die drei Rundungen für 78er Schellack-, 33er Mono-Platten und 33er Stereo-Platten sind deutlich unterschiedlich.

Die Nadelspitzen (Stahlnadeln und auch Saphire) für alte Schellackplatten sind deutlich größer (Radius etwa 70µm) und passen jetzt nicht mehr. Der Rundungsdurchmesser bestimmt, wo die Nadelspitze an den beiden Wänden der v-förmigen Rille entlang schleift. Die beiden Berührungsflächen sind mit (1) und (2) nummeriert.
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Ein 220µm breites "Nadel-"Spitzen Foto aus dem Dual-Board

Die Bildbreite ist insgesamt 220µm - man erkennt ganz deutlich die eingesetze Spitze
Die Spitze ist ab - ein uraltes Shure

Mit diesem Bild wird eine Legende und ein Mythos zerstört (Diamanten halten ewig = "Diamonds for ever") und ein neuer Albtraum geschürt. Man sieht hier die Anfänge des Verschleißes der beiden Berührungsflächen der Diamant-Spitze einer Abtast-"Nadel". Durch den eingeblendeten echten Maßstab (in µm - das sind tausendstel Millimeter) sieht man, das Objekt der Begierde - also das Foto der Spitze ganz oben - ist etwa 50µm breit. Dieses Foto ist aus dem DUAL-Forum aus einer Diskussion aus 2010 entwendet. Man stolpert leider erst nach ewig langem Blättern darüber.

Eingeblendet ist auch die gesamt-Breite des Bildes und die eigentlich notwendige Breite des wirklichen Beweisfotos - der Spitze des Diamanten ganz oben. Dieses Foto stammt von einem ELektronenmikroskop. Alle solche Fotos sind schwarz- weiß. Elektronen kennen keine Farbe. Man sieht natürlich noch mehr, nämlich, daß die Diamant-Spitze eingesetzt ist. Auf einem der nächsten Fotos sieht man dann, daß solch eine Spitze auch ausbrechen kann. Dann ist er hin, der teure Nadeleinschub - und wenn man(n) es nicht merkt, die Platten auch.
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Wir brauchen ein Gefühl, wie groß diese 30 bis 50 Mikrometer (µm) wirklich sind.

Mit unserem neuen USB Mikroskop gab es beiliegend auch einen kleines Kalibrierfilmstückchen. Auf diesem transparenten Film ist ein 0,1mm schwarz-weiß Raster abgebildet, mit dem man überhaupt mal einen handhabbaren definierten Maßstab hat, über welche Größenordnungen wir reden.

Beide Maßstäbe sind jeweils 5mm Bereiche mit jeweils 9 Linien pro Millimenter, (immer eine schwarz und dann eine transparent / weiß), sodaß ein 10 x 0,1mm Raster (pro mm) horizontal wie auch vertikal zu erkennen ist. Aufgrund der qualitativ hohen fotografischen Auflösung ist dies Raster auf dem Film (fast schon ein DIA) wirklich randscharf.

Mit verschiedenen Kameras und Optiken zu fotografieren versucht . . .

Das erste Foto ist mit unser uralten Kodak 630 Makro Kamera gemacht und man sieht sofort die Verzeichnungen bei der maximalen Makro-Vergrößerung. Das Bild ist außen herum fast rund. Und besser geht es mit dieser Kamera nicht.

Der nächste Versuch mit insgesamt 3 Makro-Zwischenringen

Das ist die maximale Vergrößerung mit allen 3 Makro-Zwischenringen.

Man erkennt, die Schrift und die schwarzen Linien sind nur noch leidlich scharf. Mehr ist mit allen drei Makroringen nicht machbar. Es mag auch an der inzwischen sehr sensiblen Schärfen-Einstellung liegen.
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Der nächste Versuch mit dem voll ausgefahrenen Balgen

Soweit komme ich mit der vorhanden Technik - aber eigentlich möchte ich nur einen einzelnen Streifen so groß wie möglich fotografieren. Dann habe ich den Rundungsdurchmesser der Abtastspitze als volles Bild vor der Linse.

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Daß es machbar ist, habe ich bereits vor 10 Jahren (2005) gesehen. Hier sind die Fotos von damals, also Fotos von einem Kalibrierplättchen für das genaue Zählen von Blutkörpern mit 2µm Strichstärke.

Rechts eine nur 100fache Vergrößerung von 2µm
Strichen.
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