Способ записи информации в инфракрасной области спектра на электротермографическом носителе Советский патент 1993 года по МПК G03G16/00 

Изобретение относится к электротер- мографии и может быть использовано для регистрации изображений и голограмм в инфракрасной области спектра, например в голографических ИК-интерферометрах для неразрушающего контроля качества изделий.

Известны способы записи информации в ИК-области спектра на электротермографическом носителе, состоящем из основы, проводящего покрытия и термопластического слоя, заключающиеся в нагреве носителя, зарядке термопластического слоя и экспонировании.

Из известных электротермографических носителей наиболее близким по структуре к предлагаемому является носитель, включающий подложку с электропроводящим покрытием и регистрирующую среду, выполненную из слоя с термопластическими свойствами, который и выбран в качестве прототипа.

Как известно, для повышения разрешающей способности материала (для передачи высоких пространственных частот при записи голограмм, что особенно необходимо в голографической интерферометрии) толщину слоя d уменьшают, поскольку оптимальная пространственная частота записи . При этом светочувствительность S материала падает.

Цель изобретения - повышение качества записи путем повышения светочувствительности электротермографического носителя.

Поставленная цель достигается тем, что в структуру электротермографического носителя, включающего подложку с электропроводящим покрытием и термопластическую регистрирующую среду, вводят металлическую островковую пленку.

Сущность способа заключается в использовании проводящего покрытия с ост- ровковой структурой и термопластического

ел

-ч о

4 О Ю О

слоя толщиной, равной не более 0,8-1,0 мкм.

Запись на материале производят любым из известных в электротермографии способов, например положительно заряжают поверхность слоя с термопластическими свойствами. Затем производят экспонирование материала (в ИК-области спектра), являющееся одновременно и термическим проявлением материала. В процессе такого экспонирования за счет поглощения ИК-фо- тонов в островковой структуре проводящего покрытия происходит формирование.скры- того электростатического изображения и локальное (соответствующее распределению освещенности в ПК-изображении) изменение реологических характеристик слоя с термопластическими свойствами: уменьшение вязкости и модуля упругости, увеличение поверхностного натяжения.

Поглощение ПК-фотонов в проводящем покрытии приводит к разогреву электронного газа до нескольких тысяч градусов (при разогреве термопластического слоя до 70- 120°С). В результате отрыва температуры электронного газа от температуры кристаллической решетки происходит интенсивная термоэмиссия разогретых неравновесных электронов из островковой структуры в термопластический слой на глубину инжекции dr. равную длине пробега горячего свободного электрона. Распределение плотности инжектированных в этот слой электронов соответствует распределению подействовавшей освещенности в ИК изображении и на поверхности слоя в результате нейтрализации нанесенного поверхностного заряда оь инжектированными электронами .формируется потенциальный рельеф cfo)o0-o-(x}, представляющий собой скрытое изображение.

. Таким образом, скрытое изображение формируется в результате нейтрализации поверхностносо положительного электростатического заряда на поверхности слоя электронами, инжектированными из проводящего покрытия, выполненного в виде островковой структуры,

Проявление скрытого изображения производят либо при нанесении отрицательного заряженного порошка тонера, либо в результате деформирования поверхностного термопластического слоя под действием электростатических сил р(х) о(х) и гидродинамических сил. Толщина слоя должна быть сравнима с глубиной инжекции электронов 0,7-10 мкм, чтобы они доходили до поверхности и нейтрализации нанесенный поверхностный заряд. Такие малые толщины слоя (менее 1 мкм) обусловливают высокое разрешение R носителя: оптимальная пространственная частота записи

v°pt«1/2d равна мм.

Стирание записанной информации в ПК-области спектра осуществляют нагревом слоя выше температуры проявления - до температуры размягчения терм.опластиП ЧеСКОГО СВЯЗуЮЩеГО Тразм.

Помимо повышения R выполнение проводящего покрытия из островковой металлической пленки позволяет повысить контраст изображения и чувствительность материала. Первое достигается за счет того, что распределение эмитированных из островковой структуры горячих электронов Oj (x) приводит к более высокому (по сравнению, с прототипом) контрасту скрытого изображения за счет дополнительной составляющей потенциального рельефа, пропорциональной Н(х) в местах экспонирования. Из-за повышения контраста скрытого изображения при проявлении возрастает контраст проявленного изображения.

Таким образом, выполнение проводящего покрытия островковой структуры по зволяет использовать его не только в качестве контрэлектрода при зарядке носителя, но ив качестве элемента для формирования скрытого электростатического изображения, что способствует увеличению контраста, чувствительности носителя, а выбор малой толщины слоя позволяет сохранить высокую разрешающую способность.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами,

Пример 1. Используют электротермографический носитель, состоящий из по- лиэтилентерефталатной основы толщиной 100 мкм, на которую последовательно нанесены проводящее покрытие из никеля толщиной 100 мкм и термопластический слой толщиной 1 мкм из сополимера стировасс бутадиеном. На носителе производят зао .

пись голограмм плоского волнового фронта излучением с длиной волны 10,6 мкм. Несущая пространственная частота записи 800 мм, контраст топографической структу0

5

0

5

0

0

5

ры К 1,0. Экспонирование производят одновременно с проявлением, которое осуществляют в результате деформирования термопластического слоя в местах поглощения ИК-фотонов островковой структурой никеля. Следует отметить, что из приведенного режима работы носителя следует, что последовательный режим реализовать нельзя, так как экспонирование и проявление осуществляют ИК-облучением. Считывание записанного изображения производят на А 0,63 мкм для увеличения дифракционной эффективности.

Пример 2. Запись производят аналогично примеру 1, только слой предварительно разогревают до температуры размягчения, а затем заряжают и экспонируют (и проявляют) ИК-излучением.

Пример 3. Запись производят аналогично примеру 2, только в составе термопластического слоя вместо сополимера стирола используют карбазолилсодержащий полимер с меньшим, чем у стирола, потенциалом ионизации.

В процессе испытаний измеряют удельное сопротивление р, дифракционную эффективность (ДЭ) и чувствительность S ДЭ 1%, S дэмакс, равные величинам, обратным энергиям экспонирования, необходи0

5

0

мый для достижения ДЭ 1 % и максимальной ДЭ соответственно.

Результаты испытаний в сравнении с прототипом приведены в таблице.

Из таблицы видно, что материал по величинам ДЭ, S и R превосходит известный.

Увеличение светочувствительности позволит использовать в интерферометрах маломощные лазеры небольших габаритов, что даст возможность уменьшить габариты интерферометров и упростить их эксплуатацию. Увеличение ДЭ приводит увеличению отношения сигнал/шум при анализе интер- ферограмм, т.е. увеличению точности голо- графического неразрушающего контроля. Повышение частоты v записи с расширением полосы частот A v необходимо при записи голограмм диффузных объектов малых угловых размеров.

Формул а изо бретени я Способ записи информации в инфракрасной области спектра на электротермографическом носителе, выполненном из основы, проводящего покрытия и термопластического слоя, заключающийся в нагреве носителя, зарядке термопластического слоя

Сравнительные характеристики предлагаемого материала и прототипа

и экспонирования, отличающийся тем, что, с целью повышения качества записи путем повышения светочувствительности носителя, используют проводящее покрытие с островковой структурой, при этом толщину термопластического слоя выбирают равной не более 0,8-1,0 мкм,

Продолжение таблицы