Способ записи информации

1ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик)М.К С 06 К 1/О С 01 0 9/О С 11 В 11/О оединением заявкиГасударственный коцит Совета Министров ССС по делам нэооретений и открытий3) Приоритет -Опубликовано 15,04.78,Бюллетень 1 Дата опубликования описания 16. 03, т К 681,327,11 088,8) 53) У 4 Авторы изобрет и Ю, И, Потехин чкасов, В. К, Маз но-исследовательский институт автоматики и электромеханикии Томском институте автоматизированных системуправления и радиоэлектроники 71) Заявител СОБ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИ 4 Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в различных областях науки и техники, где возникает необходимость в скоростной записи информации и долговременном ее хранении.Известен способ записи информации 1), заключающийся в получении оптических неоднородностей на металлическом носителе воздействием на него лазерным лучом.Недостатками указанного способа является его сложность и необходимость использования дорогостоящего оборудования: мощных лазеров, сложных модуляторов, оптических отклоняющих систем и специальных материалов для носителя.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ записи информации 12), заключающийся в получении оптических неоднородностей на токопроводяшем носителе информации воздействием на него через жидкую среду импульсами электрического тока, поступающими на записывающий элемент и соответствующими записываемой информации.Запись информации по этому способу производят в тяжелой жидкости, покрытой слоем электролита, интенсивность реакции которого определяется величиной импульсов тока. Недостатками указанного способа являются низкая скорость записи информации, обусловленная низкой скоростью дв,1 жения ионов в электролите и накоплением в нем продуктов растворения металла, и невысокая плотность записи, обусловленная низкой плотностью тока при ограниченной скорости протекания электро. лптического процесса,Целью изобретения является увеличение скорости и плотности записи информации.Это достигается тем, что по предлагаемому способу запись осуществляют в потоке диэлектрической жидкости посредством пробоя не- стационарным импульсным разрядом слоя этой жидкости, толщину которого поддерживают постоянной посредством перемещения записывающего элемента относительно зоны записи.Нестационарный электрический импульсный разряд в жидком диэлектрике является высоко- концентрированным преобразователем электрической энергии преимущественно в тепловую и механическую с объемной плотностью энергии до ЗОООО Дж/ммз и мощностью до сотен киловатт. Сечение канала разряда при определенной энергии импульса может достигать размеров порядка тысячных долей миллиметра, а время действия разряда - порядка 1 О с.Вышеперечисленные свойства нестацпонарного электрического импульсного разряла в жилкой диэ ектр.ческОЙ среде ОказьваОт непосредственное вляние нпредлагаемый спосоо записи.: а, высокая скорость протекани 51 ;роц ссов пр: разряде принципиально позвол- т получать скорост аписп в несколько мегагерц. Получени 5 кебольших концентраций энергии в к, и разряда лает возможность локализоват действие на носитель и, тем самым, достигать высоких плотностей записи при достаточно глубоком изменении носителя за врем одного импульса. Причем, повышение плотности записи в предлагаемом способс хорошо согласуется с увеличением скорости записи, так как, чем короче импульс во времени (при одной и той же энергии), тем выше плотность энергии в объеме разряда, выше темпераг) р и интенсивность расплавления и испарения материала носите; .При запи.п информации с большой интснспв остью (чоцный разрял или высокая скорость записи) из-за засорения лиэлектричсски жидкост 5 метллическими частицами и ГрО. д",к ахи и 13,10 жени 51 возможны пропускг Отдельных сигналов. В этом с;учас целесообразно проведение записи в потоке диэлектрической жидкости, так как обмен жидкости способствует лучшей ее леионизации в зоне записи и, следовате,ьно, юдлержанию импульсной формы разряда.Оптимальная по налеикности проооя и точности записи толщина слоя жилкой лиэлектрической среды между запсываюшим элементом и носителем находится в диапазоне От 3 Ло 30 мкм. Конкретную толщину диэлектрической среды из этого лиапазона выбирают в завиа- мости от характеристик носителя, параметров импульса и состава жидкого диэлектрика. Прп слоях меньше 3 мкм форма неоднородностей на носителе получается нестабильной, имеет место Ошутимый перенос вещества носителя на записывающий элемент, затруднена эвакуация продуктов разряла из зоны записи. При слоях свыше 30 мкм уменьшается цалежность пробоя (особенно прп малых энергиях разряда), снижается точность местоположения записьваемых неоднородностей, прогрессируюше уменьшается лоля энергии, идущая на изменение носителя. Во время электрического импульсного разряда действию высокой температуры, развивающейся в канале разряда, подвергается и записываОИ 1 ий элемент, что приводит к выплавлению микропорций материала с его поверхности. Следствием этого является увеличение толщины слоя диэлектрика между поверхностью носителя и записываюшим элементом, что вызывает изменение режимов записи и, в конечном счете, ее прекрашение,Согла но греллагаемому способу толшин) слоя жидкого диэлектрика между носителем и. записывающим элементом поддерживают постоянной перемешением последнего относительно зоны записи. Такое перемещение позволяет восстанавливать форму и размеры записывающего элемента во время записи и этим стаби,изировать параметры разряла, что, в свою очс 1 едь, приводит к улучшси качественны. показателей записи: стаби, ьности формы и разчеров созлаваемь. неоднородностей. належнос:г их появления, гочпости размешснпя на ш- С 1 Те.с.На че 1 еже юказано устройство для нсализацпи описываемого способа, солержацее ис точнпк информации 1, олключенньй к блокусинхронизации 2, снабженному буферным регистром памяти, носитель информации 3, латчпк 4, генератор импульсов 5, записываюший элсменг 6, жидкий диэлектрик 7 и сопло 8.Процесс:,циси осуществляют следуюШич 0Образом. Сигналы, соотвстствх юшие записывае.мой нпфорчации, от источника информации 1 полают на блок синхронизации 2. При определенном положении носителя 3, которое фиксируется датчиком 4, от Олока синхронизации 2 15 сигнал инфо 1 ъации полают на генератор 5,где преобразуют его в электрический импульс (или серию импульсов) с требуемыми параметрами, Затем усилсшый импульс электрической энергии подают на записываюший элемент 6, который может быть выполнен в виде прово 2 ф локи, полосы или ленты. Вторым полюсом приэтом является токопроволяший носитель 3.;1 Ол действием напряжения поданного импульса в месте наибольшего сближения между записываюшим элементом и носителем происходит 25электрический пробой тонкого слоя а жидкого диэлектрика 7, находящегося в зоне записи в, и образование канала разряла. По этому каналу устремляется электрическая энергия в виде нестационарного импульсного разряда. Выделившаяся в канале разряда электри ческая энергия переводит микрообъем вешества жидкого диэлектрика в плазменное состояние, Под действием динамических сил, возникаюших в канале разряда, в результате взаимолействия плазмы с поверхностью токопроводящего носителя происхолит взрывообразный выброс частиц носителя в жидком или парообразном сост 05 нии. Эти частицы застьВают В жидком диэлектрике и удаляются из зоны записи вместе с ним. В результате импульсного действия разряда на носителе образуется оптическая неоднородность в виде углубления (лунки), а при соответствующей энергии разряда и толщине ленточного носителя - отверстие. (При воспроизведении записанной информации наличие оптической неоднородности в определенном месте носителя интерпретируется как 1.отсутствие ее - как О). После перемешения ц" .;я (или записываюшего элемента) цаедуюшую позицию и восстановления электри. ской прочности жидкости в зоне записи на записывающий элемент полают очередной импульс (при необходимости записать 1) и процесс записи повторяют, Деионпзации жидкости способствует то обстоятельство, что каждый последующий бпт информации запиеывается на новый участок носителя, поэтому в области зоны записи находится диэлектрическая 55 жидкость, еце не подвергавшаяся воздействиюимпульсного разряла.Синхронизация момента подачи импульсазаписи и положения носителя может осуцествляться либо стабилизацией скорости перемещения носителя при Определенной частоте записи, либо специальным синхронизируюшим блоком, связанным с дагчиком относительного положения записывающего элемента и носителя.Запись информации производят при погружении зоны записи в жидкий диэлектрик. При большой интенсивности записи естественный обмен жидкого диэлектрика (в силу действия конвекции и диффузии) может оказаться недостаточным для качественной записи. В этом случае осуществляют подачу очищенного жидкого диэлектрика в зону записи под давлением через сопло 8.Для осуществления качественной записи информации толщину слоя жидкой диэлектрической среды во время записи поддерживают постоянной перемещением записывающего элемента 6, например электродной проволоки, относительно зоны записи. Направление перемещения показано стрелкой. Скорость перемещения записывающего элемента выбирают в зависимости от частоты подачи импульсов записи и от величины изменения толщины слоя жидкого диэлектрика, которое произошло за счет уменьшения размеров записывающего элемента. Степень постоянства толщины слоя диэлектрической среды определяется требованиями к надежности, точности и стабильности записи.По предлагаемому способу запись информации характеризуется следующими параметрами режимов и применяемыми веществами. В качестве диэлектрической среды могут быть использованы жидкие предельные углеводороды (керосин, машинные масла), спирты, воды, различные смеси и эмульсии. Выбор жидкости для записи информации определяется не максимальным количеством материала, удаленного с носителя при определенной энергии импульса, а совместимостью свойств жидкости с требованиями эксплуатации видов оборудования, стыкуемого с устройствами записи. Поэтому для, предлагаемого способа найдут применение дистиллированная вода или синтетические жидкости, не имеющие запаха и являющиеся безвредными для обслуживающего персонала,По предлагаемому способу запись информации может быть осуществлена на носитель в виде ленты, полосы или проволоки из чистых металлов, их сплавов и композиций. В настоящее время не известны токопроводяшие материалы, которые бы были не подвержены воздействию электрического импульсного разряда. Некоторые полупроводники также поддаются воздействию электрического импульсного разряда. Для целей долговременного хранения информации (сроком более 100 лет) в первую очередь найдут применение носители из химически стойких металлов и сплавов с высокими физико-механическими свойствами, например на основе никеля, титана, тантала, платины.Параметры электрических импульсов выбираются в зависимости от требуемого размера и формы записываемых оптических неоднородностей. Возможность достижения требуемых для записи параметров импульсов во многом определяется способами формирования и техническими данными устройств для их генерирования. Форма импульсов, подаваемых на записывающий элемент, может быть, например, пря моугольной с амплитудой напряжения 80 -5 10 15 2 Е Ъ 30 35 40 45 50 55 300 В. Для увеличения надежности записи может применяться генерирование импульсов сложной формы, например ступенчатой, то есть, высоковольтный импульс с крутым передним фронтом (поджигаюший) и следующий либо непосредственно за ним, либо с некоторой задержкой, низковольтный с увеличенным током короткого замыкания (импульс тока). При этом для стабилизации воздействия на носитель при генерации импульса возможны различные корректировки его параметров в зависимости от особенностей начальной стадии процесса пробоя. Напряжение поджигающего импульса может быть порядка 300 - 800 В, что может в несколько раз превышать напряжение, достаточное для пробоя тонкого слоя диэлектрика, находящегося в зоне записи. Импульс тока может реализоваться при напряжении 30 - 80 В ток короткого замыкания при записи равен 0,5 - ,10 Л, а длительность импульса равна 0,2 - 10 мкс.Для образования сквозного отверстия а- пример, диаметром 15 мкм в ленте из титана толщиной 10 мкм достаточно единичного импульса с энергией около 3000 мкДж.Скорость перемещения записывающего элемента зависит от его материала, интенсивности записи, а также от требований, предъявляемых к качеству записи. Так, при частоте записи 50 кГц, токе короткого замыкания 2 Л и длительности импульса 1,5 мкс для качественной записи достаточна скорость перемещения записывающего элемента из вольфрамовой про.волоки в 10 см/с.Предлагаемый способ может быть применен также для записи аналоговой информации. Г 1 ри этом оптические неоднородности переменных размеров можно записывать импульсами с меняющейся энергией, в частности с различной амплитудой тока, или импульсами с постоянной энергией и меняющимся числом записывающих импульсов в единицу времени.Предлагаемый способ позволяет осуществить запись информации в виде необратимых неоднородностей на металлическом носителе. Информация, записанная в таком виде на химически стойком и механически прочном носителе, например на ленте из титана, тантала, платины или их сплавов, может храниться без потерь и искажений весьма длительное время (более 100 лет). Причем металлические сигналограммы в отличие от магнитных и оптических не требуют специальных условий хранения, не критичны к воздействию магнитных полей и в гораздо большей степени противостоят различным излучениям. Требование долговременного хранения предъявляется к геолого-геофизической информации. Дело в том, что в ряде случаев возникает необходимость в повторной обработке материалов прошлых лет, при этом недостающую информацию о строении той или иной площади можно получить за счет обработки первичных материалов по более совершенной методике, а не за счет проведения дорогих дополнительных полевых исследований. Длительное хранение необходимо и для других видов информации.602969 формула изобретения Составитель Б. МилехинТехред О. Луговая Корректор П.Макаревич Тираж 826 Подписное Редактор С. Хейфиц 3 а к аз 1855(46 1)НИИПИ 1 о(уцарстке нанн комис и Ссьета Мни;чьч ССС Р но дс,аи и обретений н о,.ран ий 1 3035, Л)осина, Ж, Раугнская наб., д. 415 Филиал ПП 11 11 атент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Запись информации в виде оптических неоднородностей на металлическом носителе может быть осуществлена при использовании лазерного и электронно-лучевого способов записи, Однако предлагаемый способ записи обладает тем преимуществом, что сравнимые с этими способами технические результаты по скорости и плотности записи при реализации предлагаемого способа достигаются с помощью гораздо более простых устройств. Простота реализации несомненно скажется на надежности и стоимости устройств, разработанных на основе предлагаемого способа, что, в свою очередь, окажет влияние на область их применения и масштабы использования, Так, на оснойс предлагаемого способа стало реальным создание устройства записи, имеющего размеры в несколько десятков кубических сантиметров, которое позволяло бы производить запись информации с высокой плотностью на металлический носитель в условиях больших вибраций, ускорений, сильных электромагнитных полей и других возмущений. Способность получаемых сигналограмм выдерживать высокие температуры и болыние динамические перегрузки в сочетании с малыми габаритами и весом делают такие устройства псрспективными для применения в авиации. Подобные устройства могут быть использовань дли регистрации информации в полевых условиях ,разведочная геофи. зика, исследование земли и моря и т.д,). Способ записи информации, заключающийся в полу чении оптических неоднородностей на токопроводящем носителе информации воздействием на него через жидкую среду импульсами электрического тока, поступающими на записывающий элемент и соответствующими записываемой информации, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости и плотности записи информации, запись осуществляот 15 в потоке диэлектрической жидкости посредством пробоя нестационарным импульсным разрядом слоя этой жидкости, толщину которого поддерживают постоянной посредством перемещения записывающего элемента относительно зоны записи.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Г 1 атент США3474457, кл, 346 в ,1969.2. Патент ФРГ1283285, кл. 21 а, 37/66, 25969.