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

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

Аналогом и прототипом является магнитный носитель записи [1], представляющий собой рабочий слой из ферромагнитного материала, нанесенный на механически эластичную основу. Информационными участками в рабочем слое такого носителя выступают элементарные перемагничиваемые участки (домены). Амплитуда аналогового сигнала, считываемого с магнитного носителя записи, прямо пропорциональна намагниченности рабочего слоя носителя. Работа такого носителя заключается в том, что при записи в информационных участках рабочего слоя носителя происходит создание областей переменной намагниченности, величина которой пропорциональна амплитуде входного аналогового сигнала, поступающего на устройство записи. При считывании в таком носителе в зазоре считывающей головки происходит возбуждение переменного магнитного поля, пропорционального намагниченности рабочего слоя. К достоинствам такого носителя следует отнести невысокую стоимость материалов, из которых он изготовлен, технологичность в изготовлении, более широкий диапазон температур эксплуатации, чем у большинства известных носителей. Недостатками являются: необходимость в процессе считывания использовать промежуточное преобразование намагниченности рабочего слоя в электрический сигнал, что обуславливает определенный уровень отношения сигнала к шуму, невысокий динамический диапазон амплитуды записываемого сигнала, а также неспособность сохранения информации при воздействии на рабочий слой носителя электромагнитных полей.

Задача изобретения - создание конструктивно простого, недорогого и технологичного в изготовлении носителя аналоговой информации, не имеющего в процессе считывания промежуточного преобразования для получения электрического сигнала, способного сохранять информацию при воздействии на рабочий слой электромагнитных полей, имеющего высокое отношение сигнала к шуму и большой динамический диапазон записываемого сигнала, а также надежного в эксплуатации и работающего в области температур 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 создаются последовательно расположенные элементарные источники термоЭДС переменной амплитуды, являющиеся элементарными аналоговыми информационными участками. Материал, из которого изготавливается рабочий слой носителя, способен в широком диапазоне температур находиться как в двух различных, устойчивых кристаллических модификациях (α- и γ-фазы), так и представлять собой смесь этих модификаций (α+γ) с широким спектром (от 0 до 100%) их количественного соотношения. 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 аналоговой информации. Другим достоинством является отсутствие необходимости промежуточного преобразования для получения электрического сигнала при считывании, так как при считывании электрический сигнал регистрируется непосредственно на концах информационной дорожки. Вследствие этого исключается воздействие на устройство считывания внешних электромагнитных 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, приводящее в свою очередь к возможности увеличения динамического диапазона записываемого аналогового сигнала. 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 аналоговой 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 термоЭДС (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 имеют вполне определенный тип кристаллической решетки (α-фаза). Области 2 имеют смешанный фазовый состав из α-фазы и γ-фазы, имеющей другой тип кристаллической структуры. Фазовый состав областей 2 имеет переменную величину, пропорциональную амплитуде записываемого аналогового сигнала. Для считывания сигналов термоЭДС на концах информационной дорожки расположены участки регистрации информации 4.

Информационными участками носителя являются элементарные источники термоЭДС (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, соответствующего α-фазе, с образованием областей 2. Различие кристаллического строения двух соседних областей 1 и 2 обуславливает различие в них электронной структуры [2], что является причиной возникновения термоЭДС при создании градиента температуры между участками 4 и границей раздела 3 областей 1 и 2.

Термогальванический носитель аналоговой информации работает следующим образом. При создании градиента температуры между участками 4 и границей раздела 3 одного из элементарных источников термоЭДС в цепи дорожки носителя возникает электрический сигнал, который снимается с участков 4, подобно тому, как это описано в [3]. Величина амплитуды термоЭДС будет пропорциональна количественному соотношению смеси α- и γ-фаз в области 2. Это следует из экспериментальных данных, полученных при исследовании полиморфного железоникелевого сплава Н30, который может быть использован в качестве рабочего слоя носителя. При этом было установлено, что значения термоЭДС, отнесенные к разнице температур между участками 4 и 3, равной 100°С, в зависимости от фазового состава в области 2, имеют вид, представленный 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]. Динамика изменения термоЭДС, возникающая в цепи дорожки такого носителя информации, составила 19±1 мкВ/град в указанном интервале температур (фиг.3).

ЛИТЕРАТУРА

1. Магнитная лента. Пат. 4693927 США, МКИ⁴ G 11 В 5/72/ Nishikawa Yasuo, Okita Tsutomu, Mukaida Yoshito, Yanagihara Kenji, Kimura Mituo, Niinomi Masahiro, Fuji Photo Film Co. - №712095.

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 Intern. Col. on Magn. Films und Surfaces, Lodz, 1979, p.203-207.

5. Горовой A.M., 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.

Термогальванический носитель аналоговой информации относится к области накопления информации. Он выполнен в виде тонкой пленки, содержит аналоговые информационные участки, расположенные вдоль информационной дорожки. Его особенность состоит в том, что информационная дорожка, выполненная из полиморфного сплава, содержит информационные участки в виде последовательно соединенных элементарных источников термоЭДС. Величина электрического сигнала термоЭДС пропорциональна амплитуде записываемого сигнала. Предложенный термогальванический носитель характеризуется простотой использования и экономичностью. 3 ил.

Термогальванический носитель аналоговой информации, выполненный в виде тонкой пленки, содержащий аналоговые информационные участки, расположенные вдоль информационной дорожки, отличающийся тем, что информационная дорожка, выполненная из полиморфного сплава, содержит информационные участки в виде последовательно соединенных элементарных источников термоЭДС, имеющих переменную величину электрического сигнала термоЭДС, пропорциональную амплитуде записываемого сигнала.