ЦИФРОВОЙ ТЕРМОГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2006 года по МПК G11B9/00 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике накопления цифровой информации, и может быть использовано для создания цифрового термогальванического носителя информации.

Прототипом является термогальванический цифровой носитель информации [1]. Термогальванический цифровой носитель информации работает следующим образом. При записи, с помощью остросфокусированного лазерного луча, в дорожке рабочего слоя, согласно записываемой информации, формируются элементарные источники термоЭДС. Такими источниками будут являться границы раздела областей дорожки, отличающиеся друг от друга типом кристаллической решетки полиморфного сплава, из которого изготовлена дорожка. При считывании сфокусированный лазерный луч разогревает источник термоЭДС относительно контактных площадок, в результате чего в элементарном источнике термоЭДС наводится электрический сигнал, который затем через токосъемные контакты поступает в канал воспроизведения устройства считывания.

Недостатком прототипа является то, что информационную дорожку носителя [1], если его изготавливать в виде диска, нельзя выполнять в форме непрерывной спирали. Это обусловлено тем, что на дисках стандартных форматов ее длина составляет несколько километров, и при поперечном сечении субмикронных размеров такая дорожка будет обладать настолько большим электросопротивлением, что сигнал, наводимый при считывании термоЭДС, зарегистрировать будет невозможно из-за его полного затухания. Поэтому практическая реализация [1] требует конструктивных решений, исключающих изготовление информационной дорожки в виде непрерывной спирали.

Задачей изобретения является создание конструктивно простого цифрового носителя информации, термогальванического типа, информационная дорожка которого может быть выполнена в виде спирали любой длины.

Для решения этой задачи, которая предполагает создание носителя информации такого же типа, как и прототип, необходимо в эквивалентную схему информационной дорожки ввести электрическую развязку между элементарными ячейками. Это можно реализовать, изменив в прототипе способ соединения ячеек из последовательного в параллельное, а также отделив каждую ячейку от последующей при помощи импульсных полупроводниковых диодов D₁, D₂...D_n (фиг.1a).

Элементарная ячейка в предлагаемом носителе информации будет состоять из двух разнополярных источников ЭДС E₁E₂ (фиг.1б), образующихся в результате соединения пары, содержащей FeNi сплав, и чистого металла, а также диода D₁, осуществляющего электрическую развязку между ячейками.

На фиг.1 представлен фрагмент принципиальной (а) и эквивалентная (б) схемы отдельных участков цифрового термогальванического носителя информации.

Информационная дорожка представляет собой последовательно-параллельное соединение между собой элементарных источников термоЭДС E₁E₂, ... E_n, E_n+1, образованных в результате записи. Каждая ячейка содержит два источника термоЭДС E₁, Е₂, представляющие собой две термопары R₁ и R₂, образованные соединением сплава железоникеля и металла, являющиеся одновременно участком регистрации записанной информации. Вторым участком регистрации информации является основание диска, на которое через полупроводниковый диод поступает возникшая термоЭДС. В данном случае полупроводниковый диод является электрической развязкой между элементарными ячейками, так как в любой момент времени к участку регистрации информации подключен только один из источников термоЭДС. Полярность включения диода будет зависеть от того, какая из термопар R₁ или R₂ используется, а также при взаимодействии с каким металлом образована данная термопара [2].

На фиг.2 представлена конструкция цифрового термогальванического носителя информации.

Цифровой термогальванический носитель конструктивно представляет собой основание 2 с размещенным на нем слоем полупроводника р-типа 4, являющийся одновременно гальванической развязкой с основанием диска. Само основание является проводником к контактной площадке (Б). Полупроводник n-типа 5 напыляется на полупроводник р-типа, и совместно они образуют высокочастотный полупроводниковый диод. Изолирующие покрытия 7 и 6. Изолирующее покрытие 6 разделяет ячейки FeNi сплава. Элементарная информационная ячейка, состоящая и образующая две термопары на границах разделов ячеек 8, состоящая из металла 1 и FeNi сплава 3. Так как элементарные информационные ячейки составляют единое целое, то они одновременно образуют вторую токосъемную площадку (А). Основание диска 2 (медное или алюминиевое) одновременно является и радиатором, отводящим часть тепловой энергии с информационной дорожки в процессе записи/считывания. Регистрация считываемых сигналов происходит при помощи электрического контакта токосъемных площадок считывающего устройства с участками диска, один из которых расположен около оси вращения диска, а второй электрически соединен с основанием диска 2 (фиг.2). Все составляющие цифрового термогальванического носителя информации, за исключением основания, выполнены в виде сконденсированных в вакууме тонкопленочных слоев соответствующих материалов. Для предотвращения механических повреждений и возможного окисления рабочего слоя он покрыт защитным диэлектрическим слоем 7.

В предлагаемом носителе элементарные ячейки, состоящие из двух термопар металл плюс FeNi сплав, бит информации, отличающиеся по своей структуре от исходного состояния материала и величины термоЭДС, можно идентифицировать с единицей информации, а не отличающихся и другой величиной термоЭДС - с нулем цифровой информации в двоичном коде. Запись информации на носитель производится путем отжига отдельных элементарных FeNi ячеек с помощью остросфокусированного теплового луча до температуры 773-893 К, при этом изменяется тип кристаллической решетки в отожженных участках, а следовательно, и электронная структура [1]. Нагрев границы раздела термопары при считывании информации с носителя приводит к возникновению импульсов термоЭДС.

Информационная емкость предлагаемого термогальванического лазерного диска может быть не ниже емкости современных лазерных дисков, так как она будет определяться диаметром исходного размера FeNi ячеек сфокусированного луча записывающего лазера. Предлагаемый носитель позволяет записывать, хранить, считывать и полностью удалять информацию в цифровом виде при воздействии на него температур в интервале от 133 К до 673 К, не восприимчив к воздействию сильных электромагнитных полей.

ЛИТЕРАТУРА

1. 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.

2. Моржуев Ю.В., Горовой A.M. Электрические свойства информационного слоя термогальванических носителей. Материалы 13 Всероссийской Научно-Технической Конференции "Проблемы повышения боевой готовности, боевого применения, технической эксплуатации и обеспечения безопасности полетов летательных аппаратов с учетом климатогеографических условий Сибири, Забайкалья и Дальнего Востока". Часть 2. Иркутск, 2003, с.75-76.

Цифровой термогальванический носитель информации, информационная дорожка которого выполнена в виде спирали. Цифровая информация содержится в виде элементарных цифровых ячеек, каждая из которых содержит два двуполярных источника термоЭДС, параллельно соединенных между собой, и полупроводниковый диод, обеспечивающий электрическую развязку элементарных цифровых ячеек между собой, а начало и конец дорожки соединены с токосъемными площадками для регистрации считываемого сигнала. Технический результат - создание конструктивно простого, недорогого дискового накопителя информации многократного использования с высокими эксплуатационными характеристиками, содержащего в своем составе информационную дорожку в виде спирали любой длины. 2 ил.

Цифровой термогальванический носитель информации, информационная дорожка которого выполнена в виде спирали, отличающийся тем, что цифровая информация содержится в виде элементарных цифровых ячеек, каждая из которых содержит два двуполярных источника термоЭДС, параллельно соединенных между собой, и полупроводниковый диод, обеспечивающий электрическую развязку элементарных цифровых ячеек между собой, а начало и конец дорожки соединены с токосъемными площадками для регистрации считываемого сигнала.