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Die Qualität eines Tonabnehmers hängt auch entscheidend von den Eigenschaften der Abtastnadel und des Nadelträgers ab. Bei nur wenigen hundertstel Gramm Gewicht und nur wenigen zehntel Milligramm effektiver Masse, bezogen auf den rillenberührenden Teil der Nadel, macht er es möglich, die Schallrille mit erstaunlicher Präzision abzutasten.
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In HiFi-Tonabnehmern werden ausschließlich Diamantnadeln eingesetzt. Diamant besteht aus chemisch reinen Kohlenstoff und ist mit der Härte 10 der härteste der bekannten Stoffe.

Hochwertige Diamantnadeln, „A-Diamanten" genannt, werden nach Abb. 4.2-31 aus in der Natur gefundenen Diamant-Oktaedern herausgearbeitet. Nur die nach der Hauptachse des Oktaeders orientierten Nadeln sind optimal hart. Das Gewicht einer solchen, auch als ganzer oder nackter Stein bezeichneten Nadel, beträgt ca. 0,2mg; erst etwa 1.000 Stück wiegen ein Karat = 0,2g.
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Als „B-Diamanten" bezeichnet man Nadeln, bei denen nur die Spitze aus Diamant besteht. Ein winzig kleiner Diamantsplitter ist mit einem Metallstift verklebt und mit diesem gemeinsam bearbeitet worden. Derartige Nadeln sind weniger hart, weil eine Orientierung nicht mehr gewährleistet werden kann.

• Anmerkung : Viel schlimmer ist viel zu oft die Eigenschaft des Klebers, sich beim sogenannten Naßfahren durch den Alkohol Zusatz in der (Lenco Clean) Flüssigkeit aufzuweichen und dann ist die Spitze weg, nicht etwa abgebrochen und noch lange nicht verschlissen, sondern einfach nur weggeschubst oder abgeknickt worden.

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Abtastnadeln sind durch die Form, mit der ihre kegelförmig ausgebildete Spitze verrundet ist, gekennzeichnet.

Neben den mit einem Radius von 15um „sphärisch" verrundeten Nadeln gebraucht man auch solche, deren Spitze mit zwei unterschiedlichen Radien (6um und 18um) „elliptisch" verrundet sind.

Der Vorteil der elliptischen Nadel gegenüber einer sphärisch verrundeten besteht darin, daß sie wegen ihrer kleineren seitlichen Radien besser befähigt ist, den Rillenauslenkungen hoher Frequenzen (insbesondere am Ende der Schallplatte) folgen zu können (Abb. 4.2-32).

In dem Bestreben nach besten Abtasteigenschaften und größtmöglicher Plattenschonung werden heute auch „bi-elliptische", multiradiale Nadelformen verwendet. Diese neuen Nadeln sind mit noch kleineren seitlichen Abtastradien ausgestattet als elliptische Nadeln und eignen sich deshalb auch zum Abspielen von CD-4-Rillen.

Um den durch die kleineren Radien bedingten höheren spezifischen Flächendruck auf die Rillenwand entsprechend zu verringern, liegen multiradiale Nadeln nicht punktförmig wie sphärische oder elliptische auf, sondern bilden eine langgestreckte Berührungslinie (Abb. 4.2-33). So stattet die Firma B & O ihre hochwertigsten Tonabnehmer mit der multiradial geformten Nadel „Pramanik" aus.

AKG bietet Tonabnehmer an, deren Mikrodiamant mit „Analog-6-Nadelschliff" nur 0,015 mg wiegt (Abb. 4.2-34). Dreher & Kauf vertreibt die bekannte „Shibata-Nadel" und von WEKA wird eine parabol-elliptisch ausgebildete Nadel unter der Bezeichnung „Paroc" (Parabol-oval-cone) angeboten.

Die Qualität eines Tonabnehmers - also des Abtastsystems in Kombination mit einem Nadeleinschub - wird im wesentlichen durch die folgend aufgeführten Eigenschaften bestimmt :

• Anmerkung : Bei vielen Herstellern bekam man 1982 mehrere unterschiedliche Nadeleinschübe mit diversen "Schliffen" für den gleichen Abtastsystem-Körper - zum Beispiel bei ELAC und auch bei SHURE.

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Dieser soll möglichst den gesamten Tonfrequenzbereich umfassen. Der Frequenzgang muß weitgehend geradlinig sein und nach DIN 45.500, Teil 3, innerhalb des Toleranzfeldes Abb. 4.2-35 verlaufen. Im oberen Bereich wird die Kurve durch die charakteristische Platten/Nadelträger-Resonanz angehoben.

Die effektive Masse des Nadelträgers bildet mit der Nachgiebigkeit der Rillenwand an den Berührungsstellen (Federung) ein schwingungsfähiges Gebilde mit hoher Resonanzfrequenz. Durch Reduzierung der Nadelmasse unter 1mg gelingt es, die Resonanzstelle außerhalb des Hörbereiches zu verschieben.

Die Ausgangsspannung eines Tonabnehmers hängt nicht nur von der anregenden Schnelle, sondern auch von der Frequenz und dem Belastungswiderstand ab. Sie soll bei 1kHz und 10cm/s Schnelle bei einem induktiven Tonabnehmer mit einem Abschlußwiderstand von 47kOhm 0,5 bis 15mV betragen. Dividiert man die Ausgangsspannung mit der anregenden Schnelle, so erhält man den Übertragungsfaktor, der für die Bezugsfrequenz 1kHz nach DIN 45.539 in mVs/cm anzugeben ist.

Die zulässigen Pegelunterschiede der Übertragungsmaße von Stereo-Tonabnehmern, gemessen mit der Frequenz-Meß-Schallplatte DIN 45541 bei 1000 Hz, dürfen nicht mehr als 2 dB betragen.

Diese entstehen dadurch, daß die Rille von einem dreieckförmigen Schneidstichel geschnitten und von einer kugelförmigen (oder kugelähnlichen)Abtastspitze abgetastet wird, die nicht exakt die gleichen Bewegungen ausführt wie der Schneidstichel (Spurverzerrungen).

Sie werden aber auch, wie unter „Tonarmgeometrie" beschrieben, durch den tangentialen und vertikalen Spurfehlwinkel (Abb. 4.2-36) verursacht. Die Verzerrungsursache durch den vertikalen Spurfehlwinkel beruht darauf, daß sich bei der Herstellung der Schallplatte der Schneidstichel auf einer um 20° gegenüber der Senkrechten geneigten Ebene bewegt, während beim Abspielen die Nadel einen Kreisbogen oberhalb der Schallplattenebene beschreibt.

Diese Verzerrungen lassen sich weitgehend vermeiden, wenn das System so eingebaut wird, daß die Kreisbahn der Nadelspitze die Schneidebene des Stichels tangiert. Man ermittelt nichtlineare Verzerrungen mit der Intermodulationsmethode. Nach DIN 45.542 dürfen vorgenannte Verzerrungen 1% FIM (= Frequenzintermodulation) nicht überschreiten. Hochwertige Tonabnehmer erreichen für den FIM-Faktor Werte um 0,5%.

Die Dämpfung zwischen dem rechten und linken Kanal soll möglichst groß sein, damit der Signalinhalt des einen Kanals nicht in den anderen gelangt. Stereo-Tonabnehmer müssen bei 1.000 Hz mindestens 20dB und zwischen 500 und 6300 Hz ein Übersprechdämpfungsmaß von mindestens 15dB einhalten.

Für eine saubere Kanaltrennung ist es von entscheidender Bedeutung, daß der Tonabnehmer (und natürlich die Abtastnadel) - in Rillenrichtung gesehen - genau senkrecht zur Oberfläche der Schallplatte steht. Schon eine geringe seitliche Schiefstellung von nur wenigen Grad (Abb. 4.2-37) verschlechtert das Übersprechdämpfungsmaß erheblich.

Der Nadelträger muß so elastisch gelagert sein, daß er von selbst wieder in seine Ruhelage zurückkehrt, wenn die Nadel von der Rille ausgelenkt worden ist. Die hierzu notwendige Rückstellkraft ist nach DIN 45.500, Teil 3, jene Kraft, die die Nadelspitze um 60um auslenkt. Der reziproke Wert der Rückstellkraft ist die Nachgiebigkeit (engl. Compliance). Sie gibt an, um welchen Betrag die Nadel auslenkt, wenn eine bestimmte Kraft in cm/N auf sie einwirkt. Sie soll in jeder Auslenkrichtung, statisch gemessen, mindestens 0,8cm/N betragen.

Die Effektive Nadelmasse ist die in mg gemessene, an der Nadelspitze wirksame träge Gesamtmasse aller von den Rillenauslenkungen bewegten Teile des Nadelträgers. Sie soll nicht mehr als 2mg betragen. Bei guten Tonabnehmer beträgt sie 0,3 bis 1mg.

Die Abtastfähigkeit (Tracking ability) kennzeichnet die Fähigkeit eines Tonabnehmers, alle auf einer Schallplatte vorkommenden Schnellewerte abzutasten, ohne den sicheren Rillenkontakt zu verlieren. Sie kann im Hörvergleich mit Testschallplatten beurteilt werden, auf denen bestimmte Instrumentalpassagen mit steigenden Pegelschritten aufgezeichnet sind (z.B. mit vier Pegeln aufgezeichneten Orchesterglocken auf der Testschallplatte TTR 101 von Fa. Shure). Genauer ist eine meßtechnische Erfassung nach der Tone-Burst-Methode. Hierzu hat Shure eine spezielle Meß-Schallplatte TTR-103 herausgebracht.

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