ТЕРМОГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2004 года по МПК G11B9/00 

Изобретение относится к области электроники и электротехники и предназначено для накопления цифровой информации.

Аналогом и прототипом является оптический носитель записи [1], представляющий собой основу с нанесенным рабочим слоем в виде информационной дорожки, содержащей информационные участки из регистрирующей среды, меняющей свои оптические свойства под воздействием светового излучения. Регистрирующая среда состоит из газовыделяющего органического соединения. Работа такого носителя осуществляется следующим образом. В результате записи в газовыделяющем органическом соединении регистрирующей среды рабочего слоя носителя создаются информационные участки, оптические свойства которых отличаются от оптических свойств исходной матрицы носителя пропорционально записываемой цифровой информации. При считывании записанные информационные участки модулируют световой поток считывающего лазера, который затем преобразуется в электрический сигнал устройством считывания. К достоинствам такого носителя следует отнести: невысокую стоимость материалов, из которых он изготовлен, простоту записи цифровой информации на информационную дорожку, отсутствие непосредственного механического контакта считывающего устройства с рабочим слоем носителя, дающий возможность многократного считывания без ухудшения механических и оптических свойств рабочего слоя носителя. Недостатками являются: необходимость при считывании использовать промежуточное преобразование модулированного светового потока в электрический сигнал с помощью сложного считывающего устройства, что обуславливает невысокий уровень отношения сигнала к шуму, необходимость исправления ошибок считывания, обусловленных действием различного рода помех и ограниченный верхний температурный диапазон эксплуатации, не превышающий 130°С.

Задача изобретения - создание конструктивно простого, недорогого и технологичного в изготовлении носителя цифровой информации, надежного в эксплуатации, не имеющего промежуточного преобразования для получения электрического сигнала в процессе считывания, допускающего возможность многократной перезаписи информации с практически неограниченным количеством циклов перезаписи, имеющего высокое отношение сигнала к шуму, способного сохранять информацию при воздействии на рабочий слой электромагнитных полей и температур в области от -100°С до +350°С.

Для решения этой задачи предлагается термогальванический носитель, рабочий слой которого выполнен в виде тонкой пленки полиморфного сплава, на котором в процессе записи лазерным лучом создаются последовательно расположенные элементарные источники термо-ЭДС фиксированной амплитуды, являющиеся элементарными цифровыми информационными участками. Материал, из которого изготавливается рабочий слой носителя, способен в широком диапазоне температур находиться в двух различных устойчивых кристаллических модификациях (α- и γ-фазы). При определенном способе воздействия на рабочий слой носителя такие модификации, полученные в результате записи, способны переходить из одного фазового состояния в другое, что дает возможность производить перезапись информации. Одним из достоинств такого носителя является то, что переход из одного фазового состояния в другое не сопровождается ухудшением физических свойств рабочего слоя носителя, а следовательно, не ограничивает количество циклов перезаписи информации. Другим достоинством является отсутствие необходимости промежуточного преобразования для получения электрического сигнала при считывании, так как в процессе считывания электрический сигнал регистрируется непосредственно на концах информационной дорожки. Вследствие этого исключается воздействие на устройство считывания внешних помех. Информационная дорожка такого носителя является проводником, поэтому ее выходное электрическое сопротивление будет иметь невысокое конечное значение. При регистрации информации это обусловит высокое отношение уровня сигнала к шуму. К достоинствам предлагаемого носителя следует также отнести сохранение информации при возможном воздействии на него электромагнитных полей большой напряженности и широкий диапазон температур эксплуатации. Данный тип носителя может быть использован при создании перспективных накопителей цифровой информации многократного использования для высококачественной электронной аппаратуры, работающей в сложных эксплуатационных условиях.

На фиг.1 представлены фрагменты принципиальной схемы и схема конструкции отдельных участков термогальванического носителя аналоговой информации.

Информационная дорожка включает в себя последовательно соединенные элементарные источники термо-ЭДС (E₁,E₂,...E_n, E_n+1), образованные в результате записи. Каждый из этих источников образован парой областей 1 и 2 с границей раздела 3 между ними. Области 1, так же как и матрица носителя, имеют вполне определенный тип кристаллической решетки (α-фаза). Области 2 имеют также вполне определенный тип кристаллической решетки, но отличный от исходного типа (γ-фаза). Эти типы кристаллической решетки сопоставляются с логическими уровнями цифровой информации. Логическому нулю соответствует α-фаза, логической единице - γ-фаза. Считывание сигналов термо-ЭДС, соответствующих записанной информации, производится с участков регистрации информации 4, расположенных на концах информационной дорожки.

Информационными участками носителя являются элементарные источники термо-ЭДС (E₁, E₂,...E_n, E_n+1), образованные в матрице носителя при записи. Запись информации предусматривает изменение типа кристаллической решетки в рабочем слое матрицы носителя, соответствующей α-фазе, с образованием областей 2, кристаллическая решетка которых по своему типу соответствует γ-фазе. Различие кристаллического строения двух соседних областей 1 и 2 обуславливает различие в них электронной структуры [2], что является причиной возникновения термо-ЭДС при создании градиента температуры между участками 4 и границей раздела 3 областей 1 и 2.

Термогальванический носитель цифровой информации работает следующим образом. При создании градиента температуры между участками 4 и границей раздела 3 одного из элементарных источников термо-ЭДС в цепи дорожки носителя возникает электрический сигнал, который снимается с участков 4, подобно тому, как это описано в [3]. Величина амплитуды термо-ЭДС при считывании будет пропорциональна записанной цифровой информации. Это следует из экспериментальных данных, полученных при исследовании тонкой пленки полиморфного железоникелевого сплава Н30, который может быть использован в качестве рабочего слоя носителя. При этом было установлено, что амплитуда сигнала элементарного источника термо-ЭДС при считывании зависит от разницы температур между участками 4 и 3, что приведено на фиг.2.

Устойчивое существование двух различных типов кристаллической решетки в тонких пленках этого сплава имеет место в области температур от -100°С до +350°С [4], [5].

ЛИТЕРАТУРА

1. Носитель оптической записи. Б.А.Сивохин, И.Б.Сурков, С.В.Тимаков и др. авт.св. №1431561, МКИ G 11 В 7/24.

2. Добровольский В.Д., Коральник С.М., Коваль А.В. Рентгеноспектральное изучение полиморфизма в сплавах железа - Металлофизика. - Киев: Наукова думка, 1972, №41, с.68-73.

3. Горовой А.М., Портнов М.А., Термогальванический цифровой носитель информации. - Сб. научных трудов 12-й Байкальской Международной конференции "Методы оптимизации и их приложения". Иркутск, 2001, с.156-161.

4. Gorovoi A.M., Ushakov A.I., Kasakov V.G. Phase Transformation Peculiarities in Fe-Ni Films. - Prog. of 9 Intem. Col. on Magn.Films und Surfaces, Lodz, 1979, p.203-207.

5. Горовой А.М., Ушаков А.И., Казаков В.Г. и др. Исследование приближения к равновесному состоянию в пленках сплавов Fe-Ni. - ФММ, 1984, т.58, №1, с.113-118.

Изобретение относится к накоплению информации. Предлагаемый термогальванический носитель цифровой информации на рабочем слое, выполненном в виде тонкой пленки из полиморфного сплава, имеет последовательно расположенные элементарные источники термо-ЭДС, амплитуда которых сопоставлена с логическими уровнями цифровой информации. Такое техническое решение позволяет осуществлять многократную запись информации на носитель без ухудшения его свойств и обеспечивает сохранение информации при действии интенсивных электромагнитных полей в широком диапазоне температур. 2 ил.

Термогальванический носитель цифровой информации, выполненный в виде тонкой пленки, содержащий цифровые информационные участки, расположенные вдоль информационной дорожки, отличающийся тем, что информационная дорожка выполнена из полиморфного сплава и содержит информационные участки в виде последовательно соединенных элементарных источников термоЭДС, имеющих фиксированную величину электрического сигнала термоЭДС, пропорциональную логическим уровням записываемой цифровой информации.