Способ термомагнитной записи/считывания информации и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при разработке запоминающих устройств, предназначенных для записи, хранения и считывания информации с высокой плотностью записи. Цель изобретения - повышение разрешающей способности считывания при одновременном увеличении надежности и уменьшении времени адресации луча путем предварительного нанесения на магнитный носитель тонкого слоя материала, обладающего вторичной электронной эмиссией, осуществлении воздействия на магнитный носитель при записи и считывании электронным лучом, при этом обеспечиваются создание электрического поля в области адресации на магнитном носителе и осуществление регистрации информации путем измерения тока вторичных электронов за счет изменения направления траектории вторичных электронов. 2 з.п. ф-лы. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 11 В 9/10

ГОСУДАРСТВЕНПэ!й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4719056/10 (22) 18.07.89 (46) 23.08,91. Бюл. N 31 (71) Киевский политехнический институт им, 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.В.Лысак и М,В.Михайленко (53) 681,84.083.84 (088.8) (56) Патент Великобритании hk 1354918, кл. 6 11 В 9/1О, 1974.

Патент Японии М 54-34326, кл. G 11 В 9/10, 1989. (54) CflOCOB ТЕРМОМАГНИТНОЙ ЗАПИСИ/СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при разработке запоминающих устройств, Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при разработке запоминающих устройств, предназначенных для записи, хранения и считывания информации с высокой плотностью записи.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности, На фиг. 1 приведено устройство для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — траектории движения вторичных электронов.

Устройство содержит корпус 1 в виде вакуумной камеры с выполненным в нем окном 2 из стекла, установленный в корпусе носитель информации, выполненный в виде магнитного диска 3, имеющего основание с ферромагнитным слоем 4 и нанесенным по„„50„„1672524 А1 предназначенных для записи, хранения и считывания информации с высокой плотностью записи. Цель изобретения — повышение разрешающей способности считывания при одновременном увеличении надежности и уменьшении времени адресации луча путем предварительного нанесения на магнитный носитель тонкого слоя материала, обладающего вторичной электронной эмиссией, осуществлении воздействия на магнитный носитель при записи и считывании электронным лучом, при этом обеспечиваются создание электрического поля в области адресации на магнитном носителе и осуществление регистрации информации путем измерения тока вторичных электронов за счет изменения направления траектории вторичных электронов. 2 з.п, ф-лы, 2 ил. верх него тонкий слоем 5 материала, обладающего вторичной электронной эмиссией, Магнитный диск кинематически связан с узлом вращения, содержащим двигатель 6 и постоянный магнит 7, размещенные с внешней стороны окна 2, и постоянный маг- (Л нит 8, образующий магнитную муфту и раз- Я мещенный с внутренней стороны окна 2, а,ф, также с узлом синхронизации, содержащим диск 9 с отверстием для прохождения светового луча от источника света 10, установленного с внешней стороны окна 2, к фотодиоду еаавй

11, установленному за диском 9. В корпусе

1 размещен узел считывания, выполненный в виде электронного прожектора, содержащего катод 12, модулятор 13, анод 14 и катушки фокусирующей системы 15, а также отклоняющей системы 16 и коллекторные пластины 17 и 18.

15 V524

При этом в»1 вод 19 мОДУПЯТОр3 злек тронного прожектора явл iolñÿ информлционным входотл устройства, выводы 20 отклоняющей системы 1б — адресным входом устройствл, выводы 21 и 22 коллекторных пластин 17, 18 соответственно выходом устройства и одновременно выводами для подключения к источнику постоянного напряжения. Тонкий слой 5 электрически связан с выходом 23 и не связан гальванически с корпусом устройства.

Устройство содержит наматничивающую ка1уц1ку 24 с выводами 25, выводы 26 фотоДиОД3 1 1, ЯвпЯ 10»циесЯ выхОДами синхрон и зации, а 13кже входы 27 напряжения канала, вход 28 катода 12, вход 29 катода 14, L4xopI, 30 фоку;ирук1и1ей системы 15., предн;„".I;;! еii;;;;. !!я vод);п)очеtfè!I к ним источttt1l(of! i3I! ряже))ия, т)беспечивающих трсбуему1о no!It)«!»Hy тока, Катушки 15, 16 и

2 1 ус-лнопле))ы в корпусе 1 с LloçëloæLtoñòüto

1сс))лоот14ода рассеиваемой на них l епловой мо цl)ости.,т1иск 3 1ложе) быть l1:)готовлен из гтеl

r.,t:м, nof)f .рх которого нанесен тон олй слой

5 топ,!,и))ой 0,1-0,3 мкм из фосфида галлия, активиро)1:11)ного цезием, обплдлюще)î Уоэффицие)1)о. в ори IIIOL1 электронной эмиссии 5... 7.

Способ торfëoм3гнитной записи / считl. влния осуществляют следующим образом.

На магнитный 1)оситель наносят тонкий слой материала, обпадающего высоким коэффициентом т тори )ной электро))ной эмисс1)и, Далее производят 1ермомагнитную

33ПИС», tl3f РЕВЗЯ M3l НИТНЫй НОСИТЕПЬ ЗЛПИСЫВЗЮщИМ ЭЛГ»К) рО):НЫМ ЛУЧОМ ДО тЕМПЕра1уры, вь)ше температуры гочки К)ори, При

31ом лдрас311иio злписывл)ощего электронного луча в определенное место на носитеIc, где созда)от элемент термомл нитной

ЗаПИСИ, ПрОИЗВОдя1 ОтКПОт)ЯЮщЕЙ СИСТЕM0й. 33) t. .м п()оизводят с Iитывание магl)и T ной злписи, иоздсйс,вyft на магtILITII»IL4 носитель адресуемым отклоня1ощоl1 системой электронным лучом, Г1ри этом в области адресации на 1лагнитный носитель считываю)цегт) электро IHol 0 луча созда)от электрическое поле. Предварительное н31)есение на магнитный носитель 1онкого споя материалл, обл<)дл1още)о высоким коэффициентом IToplt÷ной элекl ронной 3)ILIññèè, позволяет электронному пучу, г)о)13дающеf 4 у е) () i l Г) е д е I е 14 I 4 0 е Г 1 е с т О f 10 к р 1=)т и! I . в hi б и т ь из наго 1пор11114»)е элек роны, которые буд))г двиглт»ся в coзд31)ае»;ом электрическом и рт)е.

5 тяженность магнитных полей будет определяться как линейными размерами элемента записи, так и толщиной магнитного носителя. На движущиеся в магнитном поле элемента записи электроны действует сила

Лоренца, которая приводит к отклонению их траектории на угол, определяемый направлением и напряженностью вектора намагниченности считываемого элемента записи.

Регистрация считываемой информации осуществляется путем измерения тока вторичных электронов, двигающихся по различным направлениям и попадающих на коллекторные пластины, что позволяет получить сравнительно большие амплитуды выходного сигнала и снизить требования к динамическому диапазону последующих усилительных устройств, Благодаря тому, что в предлагаемом способе в качестве считывающего луча используют электронный луч, разрешающая способность будет определяться диаметром электро))ного луча, а регистрация считываемой информации-путем измерения тока вторичных электронов, траектории которых определяются элементами магнитной записи, позволяет надежно считывать магнитную запись, Время адресации считываемого элемента записи, а следовательно, и скорость адресации в этом случае ограничива)отся только временем восстановления переходной характеристики отклоняющей электронный луч системы. Кроме того, вследствие отсутствия механической системы адресации считывающего и записывающего луча и применения более точного и надежного способа адресации записывающего и считывающего электронного луча отклоняющей системой сугцественно увеличиваются точность адресации при записи и надежность считывания информации.

Работа предлагаемого устройства в ре>киме записи происходит следующим образо л.

Запись информации на ферромагнитi4»IL4 слой 4 диска 3 производят электронным лучом.

)ак как для проведения термомагнитнои записи необходим электронный луч С

3t4epi ией порядка 15 кэВ, то на выводы 19, 21, 22 и 23 в режиме записи подают напря»;а14ие, примерно равное Одз = 15 кВ. На вход 28 устройства подают напряжение по10

Кроме того, вторичные электроны будут двигаться в магнитном поле адресуемых элементов записи - различных по направлению и величине ветектора намагниченности участков магнитного носителя. Причем про1> 7252- 1 рядка 12 В, что обеспе«ивает нормальнь<й режи>л работы катодно-модул я торного узла

12, 13, 14, Ток наклона катода подают на входы 27. При этом ток фокусирующих катушек 15 выбирают таким, чтобы напряжен- 5 ность магнитного поля Нф, создаваемая фокусирующи>ли катушками, была равна л 1< 0л 3 2 >т<

Ньз = — >< — - — --- =8,43

<><о 1 кА/>л, где I расстояние от модуля 13 к диоду 3, м;

/(<, — — 4 > 10 — магнитная постоян- 15 — 7 ная, (Гн/м);

I = 1,602х10 — элементарный электри19 ческий заряд, Кл;

m = 9,11х10 --масса покоя электрона, -Л 1

КГ. 20

Приведенное выше условие позволяет осуществить фокусировку электронного луча на поверхности диска.

Перед начало>л проведения термомагнитной записи импульсом тока в на>лагничи- 25 вающей катушке 24. длительность которого больше или равна периоду вращения диска

3, создают стирающее магнитное поле, напряженность которого превышает коэрцитивную силу ферромагнитного слоя 4. При этом создаваемое магнитное поле стирает ранее записанную на ферромагнитном слое

4 информацию, переводя ее в монодоменное состояние. Затем производят термомагнитную запись. Через определенное время 35 после выхода синхронизирующего сигнала с выхода 26 фотодиода 11, оптический канал которого управляется отверстием в диске 9, на вход 19 модулятора 13 подают напряжение, соответствующее информации, кото- 40 рую необходимо записать. Электронный луч, сфокусированный фокусирующей системой 15 и адресуемый отклоняющими катушками 16. проходит сквозь тонкий слой 5 и нагревает некоторую точечную область ферромагнитного слоя 4 — элемент записи, При этом температура ферромагнитного слоя 4 в области элемента записи достигает значений. выше или равных температуре точки Кюри, переводя слой 4 из ферромаг- 50 нитного в парамагнитное состояние. Причем линейные размеры нагреваемого элемента записи будут зависеть как от мощности луча, так и от времени воздействия электронным лучом на область элемента за- 55 писи.

После окончания воздействия электронным лучом ферромагнитный слой 4 ос тывает, переходя из парамагнитного в ф< .рромаг><ит»<<е состояние. Г1ри этом под воздействием собстве><ных полей рас<:еиllë<ия феррома< нитного слоя 4 вектор на><аг><и <енности осгь ва ощих областей будет противоположно направлен к исходному в.ктору намаг><иченности слоя 4, что соответствует >ли>;и>лу>лу поте;<циальной энерги>< до;ленной структуры в области элемента записи. Адресуя электронный луч отклоняющей системой 16 по радиусу вра«1ающегося диска 3, производят образование доменных структур по некоторой области ферромагнитного слоя 4, направление намагниченност>л которых соответствует записываемой информации.

Устройство. реализующее предлагаемый с><особ, работает следующим образом.

На входы 23 и 29 подают напряжение питания порядка Ur, „= 1,5 кВ, что соответсгвует предельному критическому потенциалу слоя 5. При этом мощность электронного луча будет недостаточной, чтобы нагреть ферромагнитный слой 4 до гемпературы, <ыше температуры точки Кюри, а следовательно, и разрушить записанную на нем информацию, и в то же время позволяет получить высокий коэффициент вторичной электрo«íой эмиссии слоя 5, примерно равный 5, На выводы 21, 22 коллекторных пластин

17, 18 через нагрузочные сопротивления R« и Ri p (см. фиг. 2) подают напряжение

Е,<, = 100 В относительно выхода 23 (см, фиг. 1), гальванически связанного со слоем

5. При этом >лежду пластинами 17. 18 и слоем 5 со.дается электрическое поле, На движущийся магнитный носитель информации 4 отклоняющей системой 16 адресуют электронный лу«, который фокусирующей системой 15 фокусируется на поверхности слоя 5 магнитного носителя информации 4, Использование слоя 5, обладающего большим коэффициентом вторичной электронной эмиссии, нанесенного на ферромагнитный слой 4 — носитель информации, позволяет электронному лучу, попадающему в определенное место слоя 5, выбить из него вторичные электро><ы. часть из которых будет иметь скорость, близкую или равную скорости электронов луча в момент соударения их со слоем 5.

Вторичные электроны е (см. фиг. 2) будут двигаться в магнитнь<х полях рассеивания элементов записи на»ряженностью Н— различных по направлению и величине вектора намагниченности участков магнИтного носителя 4. Причем про-яженность h маг16 72!)24

t

Нэ движущиеся в магнитных полях рассеивания элементов записи rn скоросгыо

V = /2 Е Ц, / m вторичные электроны воздействует сила Лоренца, которая приводи< к отклонению их по круговой траектории радиусом r = mt/e/е р) Н.

Искривление траектории движения электронов, в свою очередь, приводит к изменению угла вылета их из полей рассеивания на

1) угол и (см. фиг. 2) а — arcsin h/ã =-, <то

t приводит к перераспределению количества вторичныx электронов, попадающих íэ коллекторные пластины 17 и 18, Если коллекторные пластины расположены на расстоянии < от покрь<ти1< 5, то линейное отклонение X траектории вторичных элек<ронов относительно норм.-ли к поверхности диска на расстоянии L равно

Х =-! Н /(„h 1/еб2 m Ог,„==0,37 Е Н h/ Îël< (м1.

„Г

-,)

Например, в случае 1 - 10 f1, Н = 40 кА/m, h = 6 10 м, <<л« = 1,5 кв получают

-6

l> величину линейного отклонения Х = 2х10 м, что достаточно для регистрации этого отключения электронов коллекторными пластинами 17, 18, в электрическом поле которых они двигаютсл.

Таким образом, токи коллекгорных пластин 17, 18 зависят от направления полета вторичных электронов, которое, л свою очередь, зависит от направления и напряженности магнитных полей, адресуемых электронным лучом элеменTов записи на мàI нитном носителе информации 4. Следователь«о, токи коллекторных пластин будут определлтьсл информацией, записанной на мэ< нитном носителе информации 4, Токи коллеKToptol1 запивLI г

1г

2,)

4r измг.не«ия перерэгпрг деления ToYo«колле<. <орных пластин 17, 18. а следовательно, и изменен<ия напряжений нэ выходах 21, 23 при движении относительно г<лэстин магнитного носителя происходить не будет.

Формула изобретения

1. Сг<особ гермомэгнитной записи / считывания информации, включающий воздействие электронного луча на движущийся носи<ель при записи информации с последующей адресацией луча для регистрации считываемой информации, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения разрешэю<цей способности, предварительно на магнитныи носи<ель наносят тонкий слой л1э гери Ina. обладающего вторичной электронной змисгией при этом в области адресации Hа магни)Hый носитель считывающего электронно о луча создают электри

2. Устроиство для термомагнитной записи / считывания информации, содержащее корпус, магнитный носитель информации, выполненнь<й в виде магнитного диска, кинемэтически связанного с узлом гращения и синхронизации, и узел считывания, о т л и ч э ю щ е е с я тел<, что, с целью повышения разрешающей способности, корпус выполнен в виде вакуумной камеры, э узел счигывэния в виде электронного прожектора с модулятором и отклоняющей системой, вдоль линии перемещения электронного луча установлены две параллельные коллекторные пластины, равноотстоящие относительно оси электронного прожектора, перпендикулярной поверхности ма<нитного диска, при этом вывод модулятора электронно<о прожектора соединен с I

><дресHt!м Iixодг)л1 устройства, а вь<воды кол (I, K

yo<ройс<г>э и подклю it.IIII к источнику пос<оя««о<с на«рлженил

29

2 г

2б

11

1672524

Составитель Г.Лисенков

Редактор Т.Иванова Техред М,Моргентал Корректор А.Осауленко

Заказ 2844 Тираж 321 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушскэя наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101