DE1279748B - Verfahren und Geraet zum Ablesen der auf der Oberflaeche eines Speichermediums in Form von bleibenden Deformationen gespeicherten Informationen mit Hilfe eines Sekundaerelektronen erzeugenden Strahls - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Gilb

GlIc

Deutsche Kl.: 21 al - 37/56

Nummer: 1279 748

Aktenzeichen: P 12 79 748.7-53 (G 35991)

Anmeldetag: 25. September 1962

Auslegetag: 10. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft ein Gerät und Verfahren zum Ablesen der auf der Oberfläche eines Speiehermediums in Form von bleibenden Deformationen gespeicherten Informationen mit Hilfe eines Sekundärelektronen erzeugenden Strahls, bei dem aus den am Auftreffpunkt des Strahls entsprechend der jeweiligen Neigung der Oberfläche emittierten Sekundärelektronen ein elektrisches, die Information enthaltendes Signal abgeleitet wird.

Es sind bereits Katodenstrahlröhren bekannt, mit denen Bilder in elektrische Signale umgewandelt werden. Das zu übertragende Bild wird dabei auf einen Sekundärelektronen emittierenden Schirm der Röhre aufgebracht, der zur Entwicklung der Bildsignale mit dem Katodenstrahl abgetastet wird; die Bildsignale werden dabei durch eine sich ändernde Sekundärelektronenemission des Schirms hervorgerufen. Der Schirm besteht aus einer Metallplatte, z. B. aus Aluminium gebildet, auf der das zu übertragende Bild photographisch im Rasterdruck aufgebracht wird. Bei so einer sich anschließenden Ätzung wird an jedem Rasterelement eine Vertiefung in der Platte erzeugt, die danach z. B. mit Kohlenstoff ausgefüllt wird, der die Sekundärelektronen schlechter als das Aluminium emittiert. Wenn der Katodenstrahl über einen derartigen Schirm geführt wird, werden an jedem Rasterelement Sekundärelektronen emittiert, wobei diese Emission von der Elementengröße abhängt. In Abhängigkeit davon, ob sich in dem kleinen Bereich, in dem der Katodenstrahl auftrifft, Kohlenstoff oder Aluminium befindet, ist die Sekundärelektronenemission vergrößert oder verkleinert. Die vom Schirm abgegebenen Sekundärelektronen werden auf einer sich außerhalb des Katodenstrahlweges befindlichen, positiv vorgespannten Elektrode gesammelt, deren Feld die Sekundärelektronen auf sich zu beschleunigt. Von dieser Elektrode fließt ein Strom über einen Widerstand, an dem die Bildsignale abgegriffen werden können, und über die Spannungsquelle zum Schirm zurück. Durch die Größe der mit Kohlenstoff gefüllten Vertiefungen ist dabei die Amplitude der elektrischen Bildsignale festgelegt.

Bei einer anderen bekannten Ausführungsform des Schirms bestehen die Rasterelemente aus annähernd konischen Vertiefungen unterschiedlicher Tiefe; die Tiefe hängt dabei von dem Grauton des betreffenden Bildteilchens ab, während die Grundfläche aller Kegel nahezu gleich groß ist. Bei einem solchen Schirm hängt die Sekundärelektronenemission von dem Ton der einzelnen Teile des Bildes ab, da der Katodenstrahl auf den Wänden der konischen Vertiefungen unter einem Winkel aufschlägt, der sich entsprechend der Verfahren und Gerät zum Ablesen

der auf der Oberfläche eines Speiehermediums

in Form von bleibenden Deformationen

gespeicherten Informationen mit Hilfe

eines Sekundärelektronen erzeugenden Strahls

Anmelder:

General Electric Company, Schenectady, N. Y.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichet, Patentanwalt,

6000 Frankfurt, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:
John Edmond Wolfe,
Robert Glendinning Reeves jun.,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. September 1961
(140 849)

Tiefe der Kegel ändert. Daher braucht dieser Schirm nicht mit einem gesonderten Material behandelt zu werden, dessen Sekundärelektronenemission sich von der des metallischen Schirms selbst unterscheidet. Die Kegel können in dem bekannten Schirm mechanisch oder durch Ätzen ausgebildet werden.

Ziel der Erfindung ist es, die Neigung der deformierten Oberfläche des Speiehermediums am Auftreffpunkt des die Sekundärelektronen erzeugenden Strahls besser und sicherer als abzulesende Informationen abzutasten.

Bei dem Verfahren der eingangs bezeichneten Art werden die Sekundärelektronen gemäß der Erfindung an zwei verschiedenen Orten unabhängig voneinander gesammelt, und aus den beiden unabhängig entstehenden elektrischen Signalen wird durch Vergleich die Information ermittelt.

Dabei kann der Durchmesser des Auftreffpunktes gemäß der Erfindung so groß gewählt werden, daß die Sekundärelektronenemission einem mittleren Wert unterschiedlicher Neigungen der Oberfläche entspricht. In Weiterbildung der Erfindung wird vorzugsweise aus den an der Seitenfläche einer als Rille ausgebildeten

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Deformation emittierten Sekundärelektronen ein elek- F i g. 3 zeigt mehrere Querschnitte A-A, B-B und

irisches Signal gebildet, z. B. ein Differenzsignal, das C-C eines Speichermediums mit Seitenmodulation

für die Neigung der Seitenfläche und die betreffende nach Fi g. 12;

gespeicherte Information charakteristisch ist. Vorzugs- F i g. 4 ist ein Querschnitt durch ein weiteres

weise wird ferner der abtastende Strahl vom abgelei- 5 Speichermedium mit einem thermoplastischen Film,

teten elektrischen Signal längs der Rille geführt. Der dessen Oberfläche in Abhängigkeit von der Infor-

Strahl kann gemäß der Erfindung als Elektronenstrahl mation verschieden tief deformiert ist;

nahezu längs der Mittellinie der Rille geführt werden. F i g. 5 ist ein Querschnitt durch das thermo-

AIs Speichermedium kann eine thermoplastische plastische Speichermedium nach F i g. 4 in der Ebene

Schicht auf einer mit einem leitenden Überzug über- " 15-15;

zogenen Unterlage verwendet und die Tiefe der Rillen F i g. 6 zeigt eine Kurve zur Erläuterung der Arbeits-

in der Speicherschicht und damit die Kapazität zwi- weise bei dem Tiefenmodulationsverfahren nach den

sehen Speicherschicht und Überzug in Abhängigkeit Fi g. 4 und 5;

von der aufzuzeichnenden Information geändert wer- F i g. 7 zeigt schematisch, wie der primäre Elek-

den. Gemäß der Erfindung wird dann die Anzahl der ¹S tronenstrahl auf rillenförmige Deformationen in der

Sekundärelektronen durch Messung des Stromflusses Oberfläche des thermoplastischen Speichermediums

zum leitenden Überzug bestimmt, wobei der Aufschlag auf trifft und Sekundärelektronen erzeugt, die an den

des Elektronenstrahls auf den Rillen zu einer Aufladung Seiten der Rillen in solchen Richtungen und Mengen

dieser Kapazität auf eine Spannung führt, die durch emittiert werden, die durch die Neigung der Seiten-

die Energie des Elektronenstrahls und die Dicke der so flächen der Rillen bestimmt sind;

Speicherschicht am Auftreffpunkt bestimmt ist. F i g. 8 und 9 dienen zur Erläuterung der Abhängig-

Das erfindungsgemäße Lesegerät zur Ausführung keit der Emissionsrichtung der Sekundärelektronen

"des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß eine vom Einfallswinkel des primären Elektronenstrahls;

Elektronenstrahlquelle den Elektronenstrahl über das F i g. 10 zeigt die Abhängigkeit des Verhältnisses

Speichermedium führt und den Deformationen in der as der Anzahl der emittierten Sekundärelektronen zur

Oberfläche des Speichermediums gegenübergestellt ist Anzahl der auftreffenden Primärelektronen von der

und daß eine die aus der Oberfläche des Speicher- Geschwindigkeit der Primärelektronen in Volt für zwei

mediums beim Aufprall des Elektronenstrahls auf dem Einfallswinkel;

Speichennedium unter verschiedenen Winkeln emit- F i g. 11 zeigt schematisch das Leseverfahren mit

tierten Sekundärelektronen unabhängig voneinander 3° dem Elektronenstrahl;

auffangende Vorrichtung dem Speichermedium gegen- F i g. 12 ist die Draufsicht auf einen Teil eines festen, übergestellt ist, aber sich außerhalb der Bahn des Elek- thermoplastischen Speichermediums, in dem Rillen tronenstrahls zu beiden Seiten der kleinen Deforma- durch seitliche Modulation ausgebildet sind, tionen in der Oberfläche des Speichermediums be- Das Leseverfahren mit dem Elektronenstrahl wird findet. 35 mit Hufe eines Registrier- und Lesegerätes gemäß Bei Verwendung von einem Speichermedium, auf F i g. 1 ausgeführt. Dieses Lesegerät enthält ein vakudem die Informationen in Form von Rillen auf- umdichtes Gehäuse 11 und eine Elektronenstrahlgezeichnet sind, ist dieses Lesegerät dadurch weiter- quelle 12, die einem festen, thermoplastischen Speichergebildet, daß die die Sekundärelektronen auffangende medium 13 gegenübergestellt ist. Dieses Medium 13 Vorrichtung zwei Kollektoren enthält, die jeweils die 4° enthält im wesentlichen eine Platte mit den Abmesauf der rechten und linken Seite, in Richtung der Rille sungen 10 · 10 cm, die auf einem kreisrunden Drehgesehen, des abtastenden Elektronenstrahls emittierten tisch 14 gehaltertist. Am Umfang des Drehtisches 14 Sekundärelektronen auffangen, und daß an diese sind rechteckige Öffnungen ausgeschnitten, damit das Kollektoren eine die Differenz der Kollektorausgangs- Medium 13 zur Elektronenstrahlquelle 12 hin freiliegt, signale bildende Schaltung angeschlossen ist, deren die 45 An der Oberseite des Gehäuses 11 ist ein Glasfenster 15 Differenz darstellendes Ausgangssignal zur Elektronen- ausgebildet, damit der Bedienende den Elektronenstrahl Strahlablenkvorrichtung zurückgeführt ist und den visuell überprüfen kann.

Elektronenstrahl längs der abgetasteten Rille führt. Die Elektronenstrahlquelle 12 kann zum Aufzeichnen Vorzugsweise ist an die die Sekundärelektronen auf- und Lesen von Daten benutzt werden. Zum Aufzeichfangende Vorrichtung auch eine die Summe der auf- 5° nen wird die Spannung der Quelle auf einen beträchtfangenden Sekundärelektronen bildende Schaltung an- Hch höheren Wert als zum Ablesen der Daten eingeschlossen, gestellt. Während des Betriebs des Gerätes wird unab-Um den Sekundärelektronenstrom zu verstärken, hängig davon, ob aufgezeichnet oder abgelesen wird, kann die die Sekundärelektronen auffangende Vor- das Gehäuse 11 durch eine (nicht gezeigte) Vakuumrichtung auch einen Sekundärelektronenvervielfacher 55 pumpe evakuiert, die über die Leitung 21 angeschlossen enthalten. ist. An dem Gehäuse 11 ist eine Schlierenprojektions-Im folgenden wird die Erfindung an Hand der einrichtung 22, 23 befestigt. Diese ist in üblicher Weise Zeichnungen näher erläutert. konstruiert und stellt ein Hilfsmittel dar, mit dem die F i g. 1 ist ein Schnitt durch ein Elektronenstrahl- Qualität der auf dem Speichermedium 13 aufgezeichlesegerät gemäß der Erfindung, zum Lesen der auf- 6o neten Informationen leicht und schnell visuell geprüft gezeichneten Informationen mit Hilfe eines Elektronen- werden kann.

Strahls; Die eine Aufzeichnungsart wird an Hand der F i g. 2

Fig. 2 ist eine perspektivische Teilansicht eines stark erläutert, in der eine perspektivische Ansicht eines

vergrößerten, festen, thermoplastischen Speichermedi- Teils eines Speichermediums 13 gezeigt ist. Das Spei-

ums, auf dessen Oberfläche Informationen in Form 65 chermedium 13 enthält eine thermoplastische Schicht

von Deformationen mit Hilfe eines Elektronenstrahls 25, die über einem durchsichtigen, leitenden Überzug

aufgezeichnet sind; die Informationen sollen mit dem 26 angeordnet ist, der seinerseits auf einer Unterlage

Gerät nach F i g. 1 abgelesen werden; 27, die z. B. aus Glas besteht, aufgebracht ist. Die

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thermoplastische Schicht kann eine Mischung aus Poly- sehen nach F i g. 7. An Hand von F i g. 7 kann man styrol, m-Terephenyl und einem Mischpolymerisat aus erkennen, daß in den Fällen, in denen die Daten in 95 Gewichtsprozent Butadien und 5 Gewichtsprozent digitaler Form aufgeschrieben sind, eine tiefe oder enge Styrol enthalten. Die Zusammensetzung kann ins- Rille mit schräger Seitenfläche 61 oder eine flache besondere 70% Polystyrol, 28% m-Terephenyl und 5 breite Rille mit einer weniger schrägen Seitenfläche 62 2 % des Mischpolymerisats sein. Die thermoplastische vorhanden ist. Wenn ein primärer Lesestrahl 63 auf der Schicht 25, die Unterlage 27 und der durchscheinende, Seitenfläche 61 auftrifft, werden Sekundärelektronen leitende Überzug 26 sollen optisch klar und durch- emittiert; die Mehrzahl der Sekundärelektronen wird sichtig sein. Die Kennlinien der thermoplastischen dabei aus der Seitenfläche 61 in Richtung des Pfeils 64 Schicht 25 sind derart zu wählen, daß beim Auf- io senkrecht zur Rillenseitenfläche 61 ausgelöst. In F ig. 8a zeichnen eines elektrischen Ladungsbildes mit Hilfe ist die Seitenfläche 61 geradlinig dargestellt; wie man der Elektronenstrahlquelle 12 und bei einer Erwär- erkennen kann, werden die Sekundärelektronen in mung der Schicht 25 die von den elektronischen La- Richtung des Pfeils 64 unter einem Winkel <x zu dem düngen auf die Schicht ausgeübten elektrostatischen auftreffenden, primären Lesestrahl 63 emittiert. Wenn Kräfte bleibende Vertiefungen in der Oberfläche der 15 der aus Primärelektronen bestehende Lesestrahl in Schicht ausbilden. Die Vertiefungen haben die Form Richtung des Pfeils 65 auf die flache Seitenfläche 62 von Rillen, die durch Aufbringen von Elektronen mit auftrifft, dann werden die Sekundärelektronen von der Hilfe eines Elektronenstrahls hergestellt sind, dessen Seitenfläche der Rille senkrecht zur Seitenfläche in Durchmesser in Abhängigkeit von der aufzuzeich- Richtung des Pfeils 66 emittiert. Aus der F i g. 8 b nenden Information verkleinert oder vergrößert wurde, 20 kann man entnehmen, daß die in Richtung des Pfeils 66 so daß sich die Breite der Rillen ändert, wie dies an emittierten Sekundärelektronen einen Winkel Θ mit den Stellen 28 und 29 angedeutet ist. Wie später aus- den längs des Pfeils 65 einfallenden, der Ablesung führlich beschrieben wird, kann auch durch Tiefen- dienenden Primärelektronen bilden; dieser Winkel Θ modulation der Oberfläche eine Nachricht aufgeprägt ist kleiner als der Winkel <x, weil die Neigung der werden; hierbei werden die Rillen in Abhängigkeit von ag Seitenfläche 62 geringer als die Neigung der Seitender aufzuzeichnenden Nachricht tiefer und flacher fläche 61 ist. Die Neigung der Rillenseitenfläche erteilt gemacht. Die Nachricht kann aber durch eine seitliche daher den Sekundärelektronen, die infolge des auf die Translation des Elektronenstrahls von der Mittellinie Oberfläche des termoplastischen Films auftreffenden weg, wie beim Aufzeichnen von Tönen aufgezeichnet primären Elektronenlesestrahls emittiert sind, eine werden. 30 bestimmte Richtung.

Die Elektronenstrahlquelle 12 enthält eine Elek- Außer der Richtung wird auch die Anzahl der tronenquelle 31, die am einen Ende an einer langen, emittierten Sekundärelektronen durch den Einfallsam Gehäuse 11 festgemachten Glasrohre 32 gehaltert winkel des primären Elektronenlesestrahls beeinflußt, und von einer magnetischen Fokussierspule 33 und Diese Erscheinung kann am besten an Hand von einer magnetischen Ablenkspule 34 umgeben ist. Das 35 F i g. 9 erklärt werden. Im Falle der F i g. 9 a treffen Ende der Glasrohre 32, das am Gehäuse 11 befestigt die Primärelektronen auf der Seitenfläche 61 in Richist, ist offen, so daß die durch die Röhre hindurch- tung des Pfeils 63 auf. Diese Primärelektronen oder gehenden Elektronen auf die thermoplastische Schicht eine gewisse Anzahl von ihnen dringen je nach ihrer des Speichermediums 13 auftreffen können, das vom Geschwindigkeit oder kinetischen Energie verschieden Drehtisch 14 gehaltert ist. Am selben Ende der Glas- 40 tief in die thermoplastische Schicht ein. Bei einer beröhre 32 sind mit Hilfe isolierender Stützen zwei stimmten Energie dringen die Primärelektronen eine Kollektoren 35 und 36 befestigt, die gegenüber dem Strecke χ in die thermoplastische Schicht ein. Die Speichermedium 13 angebracht, aber zu beiden Seiten Elektronen mit dieser Energie erzeugen dann Sekundärdes primären Elektronenstrahls so angeordnet sind, elektronen, die senkrecht zur Seitenfläche 61 in Richdaß sie ihn nicht stören. 45 tung des Pfeils 64 austreten und dazu eine Strecke y

Um das von den Sekundärelektronen abgeleitete in der thermoplastischen Schicht durchlaufen müssen,

Signal zu verstärken, können die Kollektoren 35 und 36 bevor sie aus der Oberfläche austreten. Gemäß

durch ähnlich angeordnete Elektronenvervielfacher Fig. 9 b dringen die Primärelektronen gleicher Energie,

ersetzt werden, deren Anode den Sekundärelektronen die auf der Seitenfläche 62 auf treffen, in ähnlicher Weise

ausgesetzt ist, die von der Oberfläche des Speicher- 50 eine Strecke x' in die thermoplastische Schicht ein, die

mediums emittiert werden. gleich der Strecke χ ist. Die Elektronen dieser Energie

Mit dem Gerät nach F i g. 1 können Informationen erzeugen in gleicher Weise Sekundärelektronen, die in abgelesen werden, die zuvor in der beschriebenen Weise Richtung des Pfeils 66 senkrecht zur Oberfläche 62 auf dem Speichermedium 13 aufgezeichnet wurden. emittiert werden und daher die Strecke y' durchlaufen Dieses Gerät kann aber auch zum Aufzeichnen ver- 55 müssen, bevor sie die Oberfläche erreichen. Wie man wendet werden, wenn man das Beschleunigungsanoden- sieht, ist die Strecke y' wesentlich größer als die potential gegenüber dem zum Lesen angelegte Potential Strecke y. Dementsprechend werden von Primärerhöht, obwohl auch mit demselben Beschleunigungs- elektronen gleicher Energie aus der Seitenfläche 62 potential gelesen werden kann. Zum Lesen wird ein weniger Sekundärelektronen ausgelöst als aus der Beschleunigungspotential von etwa 1500 Volt bei einer 60 Seitenfläche 61, deren Neigung viel steiler ist. Aus Brennfleckgröße des Elektronenstrahls von 0,01 bis diesem Grund wird durch die Neigung der Rillenseiten-0,025 mm Durchmesser verwendet. Beim Aufzeichnen flächen in hohem Maße die Anzahl der aus der Oberwerden jedoch Beschleunigungspotentiale bis zu 5000 fläche der thermoplastischen Schicht emittierten Se- oder 6000 Volt benutzt. Falls die Daten bereits auf- kundärelektronen festgelegt, die infolge des Auftreffens gezeichnet sind und mit dem Gerät nach F i g. 1 ab- 65 des primären Elektronenlesestrahls erzeugt werden,
gelesen werden sollen, hat der Querschnitt des thermo- Die in dem vorherigen Absatz beschriebene Erplastischen Speichermediums 13, das die in der Form scheinung wird an Hand von F i g. 10 näher erläutert, gemäß F i g. 2 aufgezeichneten Daten trägt, das Aus- in der die in Volt (Abszisse) gemessene Primärelek-

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tronengeschwindigkeit oder -energie gegen das Ver- zur Rillenseitenfläche zentriert ist. Dementsprechend hältnis δ der Anzahl emittierter Sekundärelektronen wird die Mehrzahl der Sekundärelektronen senkrecht zur Anzahl emittierter Primärelektronen (Ordinate) zur Seitenfläche der Rille emittiert, auf der der primäre aufgetragen ist. Wie man sieht, nimmt das Verhältnis δ Lesestrahl auftrifft, wie es durch Vektoren 73 anfast linear zu, wenn die Primärelektronengeschwindig- 5 gedeutet ist, die die Anzahl und Richtung der Mehrkeit vergrößert wird. An einem Punkt A, dem unteren heit der emittierten Sekundärelektronen wiedergeben, kritischen Punkt, ist die Anzahl der emittierten Se- Außerdem werden einige Sekundärelektronen, deren kundärelektronen gleich der Anzahl der auf der Ober- Anzahl durch die Kosinusverteilung festgelegt ist, fläche auftreffenden Primärelektronen; es ist also δ = 1. quer zur Normalen in einer Richtung emittiert, die Wenn anschließend die Elektronengeschwindigkeit ver- io durch Vektoren 74 angedeutet ist. Die Anzahl der größert wird, nimmt die Anzahl der Sekundärelek- senkrecht zur Rillenseitenfläche emittierten Sekundärtronen gegenüber der der Primärelektronen bis zu elektronen geht weit über die Anzahl der Sekundäreinem Maximalwert zu, an dem wegen der hohen Ener- elektronen hinaus, die in Querrichtung emittiert gie des primären Elektronenstrahls die auf treffenden werden; somit kann ein Richtungssignal daraus ab-Primärelektronen so tief in die thermoplastische 15 geleitet werden, daß die Sekundärelektronen zu beiden Schicht eindringen, daß nicht alle dabei ausgelösten Seiten der Rille aufgefangen werden. Für diesen Zweck •Sekundärelektronen aus der Oberfläche der Schicht wird der Ausgangsstrom beider Kollektoren 35 und 36 austreten können. Das Verhältnis <5 beginnt also an- einem Differenzverstärker zugeführt, der ein Differenzschließend abzunehmen, bis die Kurve ein zweites signal abgibt, das zur magnetischen Ablenkspule des Mal die Linie <5 -lan einer Stelle schneidet, die als 20 Elektronenlesestrahl-Lesegeräts zurückgeführt wird oberer kritischer Punkt B bei hoher Geschwindigkeit und den Abtast-Elektronenstrahl 71 auf der Mittelbezeichnet sei. In F i g. 10 ist das Verhältnis δ in Ab- linie der Rille 72 führt.

hängigkeit von der Elektronengeschwindigkeit in Volt Eine weitere Form der Aufzeichnung der Information

für die beiden verschiedenen Einfallswinkel« und Θ auf dem Speichermedium 13 ist in F i g. 12 dargestellt, aufgetragen. Für etwa alle Geschwindigkeitswerte des 25 Gemäß F i g. 12 sind Rillen 75 in der Oberfläche der primären Lesestrahls ist der Wert (5« beträchtlich thermoplastischen Schicht durch seitliche Auslenkung größer als der Wert δΘ; diese Erscheinung kann daher eines Elektronenstrahls gegenüber einer geraden Linie ausgenutzt werden, um den Unterschied der Neigung 76 ausgebildet. Dabei wird das Erregersignal, das der der Seitenflächen der Rillen in der thermoplastischen magnetischen Ablenkspule 34 zugeführt wird, durch Schicht zu bestimmen. Der Unterschied zwischen den 30 aufzuzeichnende Information moduliert. Als Folge Weiten δ κ und δΘ kann somit zum Lesen einer In- dieser Modulation wird der Elektronenstrahl seitlich formation benutzt werden, die auf der Oberfläche des über die Oberfläche des thermoplastischen Speicher-Speichermediums 13 in der thermoplastischen Schicht mediums 13 in derselben Weise wie bei einer phonoaufgezeichnet ist. Zum Messen der Anzahl der Sekun- graphischen Aufzeichnung abgelenkt. Die Art und därelektronen, die aus der Oberfläche des Speicher- 35 Weise, in der diese seitliche Versetzung der Rillen 75 mediums 13 emittiert werden, sind zwei Kollektoren die Ablesung der aufgezeichneten Daten beeinflußt, 35 und 36 vorgesehen, die in den F i g. 1 und 11 gezeigt ist in F i g. 3 angegeben, in der Querschnittansichten sind. Durch Messen des Elektronenstroms, der ins- A-A, B-B und C-C der F i g. 12 gezeigt sind. Im gesamt von den Kollektoren 35 und 36 geliefert wird, Schnitt A-A erzeugt ein Elektronenlesestrahl 77 ein läßt sich leicht feststellen, ob man beim Wert <5« oder 40 Übermaß an Sekundärelektronen, die in Richtung δ Θ arbeitet, der durch die Modulation bestimmt ist, eines Vektors 78 etwa senkrecht zur Rillenseitenfläche die der Rille aufgeprägt ist, die gerade von dem pri- austreten und von den Kollektoren gesammelt werden, mären Elektronenlesestrahl abgetastet wird. die ein Ausgangssignal erzeugen. Im Schnitt B-B hat

Außer der zuvor beschriebenen quantitativen Mes- das Modulationssignal die Rille seitlich in eine Lage sung der Änderung der Neigung der Rillenseitenflächen 45 verschoben, in der der Elektronenlesestrahl 77 nicht zeigt F i g. 11 die Art und Weise, in der ein primärer auf die Seitenflächen der Rille auftrifft, sondern statt Elektronenlesestrahl längs einer Rille oder Def or- dessen den Boden der Rille beschießt, dessen Ebene im motion geführt bzw. geregelt werden kann. In F i g. 11 Auftreffpunkt etwa senkrecht zum Lesestrahl steht, trifft ein primärer Elektronenstrahl 71 auf der einen Aus diesem Grunde und wegen der großen Energie des Seitenfläche einer Rille 72 auf, die in der Oberfläche 5° Elektronenlesestrahls tritt eine beträchtliche Herabder thermoplastischen Schicht ausgebildet ist. Es ist Setzung der Anzahl der vom Elektronenlesestrahl ausvorausgesetzt, daß diese Rillen über die gesamte Länge gelösten Sekundärelektronen auf; die Größe des Signals des Speichermediums laufen, dessen Längsrichtung nimmt daher etwa bis auf Null ab. In einem weiteren senkrecht zur Zeichenebene steht. Um die in der Rille Schnitt in der Ebene C-C der F i g. 12 kann man erenthaltenen Daten richtig zu lesen, ist es von Bedeu- 55 kennen, daß der Elektronenlesestrahl 77 erneut auf tung, daß der primäre Elektronenlesestrahl in der die Seitenfläche der Rille auftrifft. An diesem Punkt Rille 72 zentriert bleibt, während er in Längsrichtung schlägt der Elektronenstrahl 77 auf die entgegengesetzte der Rille geführt wird. Zu diesem Zweck sind die beiden Seitenfläche der Rille auf und erzeugt in der zuvor beKollektoren 35 und 36 vorgesehen, die ein Differenz- schriebenen Weise Sekundärelektronen, die in Richtung signal ableiten können, das die Differenz der Anzahl 60 eines Vektors 79 emittiert werden, der etwa senkrecht der Sekundärelektronen wiedergibt, die von den beiden zur Seitenfläche der Rille an diesem Punkt steht. Auf Kollektoren aufgefangen werden. Wie zuvor beschrie- diese Weise wird durch die seitliche Verschiebung der ben, wird die Mehrzahl der Sekundärelektronen in RiUe die gewünschte, zu speichernde Information auf-Richtung eines Vektors emittiert, der senkrecht auf geschrieben und von einem Elektronenstrahl abgelesen, der Seitenfläche der Rille steht, auf die der primäre 65 In den F i g. 4 und 5 ist eine dritte Form der Auf-Elektronenlesestrahl auftrifft. Tatsächlich werden die zeichnung einer Information durch Modulation der Sekundärelektronen entsprechend einem Kosinus- Oberfläche einer thermoplastischen Schicht des Speiverteilungsbild emittiert, das rund um die Senkrechte chermediums gezeigt; hierbei sind in der thermo-

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plastischen Schicht, die auf einem leitenden Überzug negativ geladen wird, was auf den Überschuß an Pri-

83, ähnlich dem Überzug 26 in F i g. 2, angeordnet ist, märelektronen beimUbergang der ElektronettgeSchwifl-

ein Abschnitt der Rille mit einer Tiefe 81 und ein digkeit von der anfänglichen Geschwindigkeit aus auf

weiterer Abschnitt der Rille mit einer Tiefe 82 her- den Punkt 2? zu zurückzuführen ist; wegen der

gestellt. Im Beispiel der F i g. 4 ist ein Schnitt durch 5 größeren Dicke und somit der niedrigeren Kapazität

eine einzige Rille gezeigt, die von einem schreibenden in derselben Übergangszeit wird der Punkt 82 des

Elektronenstrahl ausgebildet ist und die beiden unter- Speichermediums auf einen größeren Wert aufgeladen.

sChiedlichen Tiefen 81 und 82 aufweist, während in Da an diesem Punkt die Steigung der Kennlinie steiler

F i g. 5 zwei verschiedene getrennte Rillen zu sahen ist, besteht ein größerer Unterschied zwischen deö

sind, von denen die eine die Tiefe 81 und die andere to «5-Werten der beiden Punkte; somit erhält man afi

die Tiefe 82 aufweist. Die Rillen können in der thermo- dieser Stelle der Kennlinie ein Lesesignäl, an dem die

plastischen Schicht durch Modulation der Elektronen- Dicke an diesen Punkten 81 und 82 besser zu unter^

geschwindigkeit ausgebildet werden, wenn ein ent- scheiden ist. Bei mehrmaligem Ablesen besteht die

sprechendes modulierendes Signal dem Steuergitter Gefahr, daß sich die Oberfläche der thermoplastischen

der Elektronenstrahlquelle zugeführt wird. Beim Lesen 15 Schicht schließlich so Weit auflädt, bis der Stör- und

der gemäß den F i g. 4 und 5 aufgezeichneten Daten Räuschäbstand nicht mehr ausreichend ist. Da unter

Wird ein Elektronenstrahl 84 längs der Mittellinie der den Bedingungen des Beispiels 3 die Oberfläche bis

Rille geführt, wie es in Verbindung mit F i g. 7 be- zum Punkt B aufpladen Wird, an dem eine weitere

schrieben ist, so daß er an einem Punkt mit einer Aufladung unmöglich ist, ist es zweckmäßig, beim*

Tiefe 81 oder mit einer Tiefe 82 auftrifft. Beim Auf- se Lesen der Tiefenmodulation ttäCh den F i g. 4 und 3

treffen am Rillenpunkt 81 oder 82 werden die Sekun- im Bereich des Beispiels 3 Zu arbeiten. Um das ge-

därelektrOnen in der zuvor beschriebenen Weise emit- wünschte Lesesignäl zu erhalten, können die Sekundär*

tiert. Ihre Anzahl hängt hauptsächlich von der in Volt elektronen gesammelt und kann der zu den Kollektoren

gemessenen Geschwindigkeit der Primärelektrorten des fließende Sekuttdärelektroiienstrahl wie bei der Zuvor

LeSestrahls ab. F i g. 6 zeigt die Abhängigkeit des *5 beschriebenen Ausfühnmgsfofffl gemessen werden.

Verhältnisses δ der Anzahl emittierter Sekundär- Nach Wunsch kann statt dessen auch der über den"

elektronen zur Anzahl der Primärelektronen vein der leitenden Überzug 83 fließende Strom mit einem Möß*·'

in Volt gemessenen Geschwindigkeit der Primäfelek- instrument gemessen werden, da er ein Gegeflbild des

tronen« Im ersten Beispiel sei die Geschwindigkeit des zum Kollektor fließenden Sskundärelektrönenstföriis

Primärelektronenlesestrahls auf einen Wert unterhalb 30 darstellt. Nach eihem zUvdr bSsehriebenen Verfährerl

der Geschwindigkeit am unteren kritischen Punkt A können ablaufeöde, äüfelfländerfölgettde Lesevör"·'

festgesetzt, an dem die Anzahl der Sekundärelektronen gänge eine ständige Zunahme der Ladung auf der

gleich der Anzahl der Primärelektronen ist, so daß ihr Oberfläche der thermoplastischen Schicht bewirken,

Verhältnis (5 = 1 ist. Im zweiten Beispiel haben die so daß der Störabstand allmählich schlechter wird. Uta

Primärelektronen des Lesestrahls eine Gesöhwindig- u diesen Zustand auszugleichen, braucht die Oberfläche

kelt, die zwischen dem Punkt A Und dom Punkt B der thermoplastischen Sehieht nur mit Elektronen der

liegt, während im dritten Beispiel die Geschwindigkeit kritischen Geschwindigkeit des Punktes A oder B über-

der primären, der Ablesung dienenden Elektronen flutet zu werden.

höher als die am Punkt B ist* Unter den Bedingungen Das Verfahren zum Lesen tiefenmodulierter Rillen, des Beispiels 1 übersteigt die Anzahl der Primär- 46 das in Verbindung mit din F i g« 4 und 5 beschrieben elektronen die Anzahl der Sekundärelektronen, so daß ist, kann auch auf das Lesen nelgungsmodulierter, die zwischen dem leitenden Überzug 83 und der Ober- thermoplastischer Söhiehteü flach F i g< 7 angewandt fläche d«s thermoplastischen Films bestehende Kapa- werden. Bei Anwendung des für Speichermedien mit zität negativ aufgeladen ist. Die Kapazität ändert sich sich ändernder. Kapazität zwischen einer leitenden infolge der Änderung der Tiefe 81 bzw. 82 der thermo- 48 und der thermoplastischen Schicht angegebenen Leseplastischen Schicht. Folglich ist die Oberfläche der Verfahrens aus Speichößnedieü mit Rillen, deren thermoplastischen Schicht negativ auf zwei unter- Seitenflächensteiguflg moduliert ist, 1st Voraussetzung, schiedliöhe Werte bei der Lesegeschwindigkeit des daß die Übergangszeit des Primärelektronettlesestrahls Strahls im Beispiel 1 aufgeladen. Unter den Be- eine ausreichende Verweilzeit an jedem beliebigen dingüngen des zweiten Beispiels übersteigt die Anzahl 50 Punkt entlang der Rille zuläßt, damit dieser Punkt auf def Sekundärelektronen die der Primärelektronen, einen Wert aufgeladen wird, der durch die Kapazität weil die Geschwindigkeit der Primärelektronen Ober- des Speichermediums an diesem Punkt festgelegt wird, halb des Punktes A liegt, so daß die Kapazität zwi- Der Einfluß dieser Verweilzeit ist in Fig; 10 dargesfehen der Oberfläche der thermoplastischen Schicht stellt, aus der Zu erkennen ist, daß, Wenn man den und dem leitenden Überzug positiv aufgeladen ist. jjg Primärelektronenlösestrahl an einem Punkt verweilen Die Größe dieser Ladung hängt von der Zeit ab, die läßt, an dem die Rillenseitööfläehe einen Winkel a mit der Elektronenstrahl zur Überquerung der Strecke dem Prirüärelektronenlesestrahl bildet, dieser Punkt gleicher Tiefe benötigt. Während dieser Zeitspanne positiv auf einen Wert aufgilädeß wird, der durch eine wird die Kapazität auf den Wert des Punktes 81 oder Pfeilspitze angegeben ist, so daß eine Änderung des des Punktes 82 nach F i g. 6 im Beispiel 2 aufgeladen. 6& Wertes d auf Δδα hervorgerufen Wird; Dadurch, daß In diesem Beispiel liegt das Verhältnis ö (der Sekundär- man den PrimärelektronenleseStrahl an einem Punkt elektronen Zu den Primärelektronen) an diesen beiden verweilen läßt, an dem er einen Winkel Θ mit den Punkten 81 und 82 so dicht beieinander, daß es emittierten Sekundärelektronen bildet, wird der Punkt schwierig sein Würde, ein angemessenes Lesesignal zu in ähnlicher Weise positiv bis zu einem Punkt auf der erhalten. Im Beispiel 3 fällt die Geschwindigkeit der eg Kennlinie aufgeladen, der durch die Pfeilspitze an-Primärelektronen gemäß der Kennlinie steil ab, so daß gegeben ist, an dem eine Änderung im Verhältnis bei άέτ Abtastung der Rille mit dem Elektronenstrahl <3 = Zl 6Θ hervorgerufen wird. Durch Vergleich von in diesem Beispiel der Punkt 81 des Speichermediums Aötx und ΑδΘ kann röaü erkennen, daß der stellere

Abfall ein größeres Ad oder eine größere Änderung des Verhältnisses δ von Sekundärelektronen zu Primärelektronen hervorruft. Dadurch, daß diese Änderung des Verhältnisses A δ gemessen wird, läßt sich eine Anzeige der Information ableiten, die auf der Oberfläche der thermoplastischen Schicht aufgezeichnet ist. Diese Änderung des Verhältnisses A δ ist jedoch nicht so groß wie die absoluten Differenzen zwischen den beiden Verhältnissen für die verschiedenen Steigungen, so daß das bevorzugte Leseverfahren das zuerst be- ίο schriebene Verfahren sein würde, bei dem die Verhältnisse für die beiden unterschiedlichen Steigungen der Rillenseitenfläche gemessen werden.

Flecken und Kratzer in der Unterlage des Speichermediums beeinflussen die Ausgangssignale nicht; somit ergibt sich ein stark verbesserter Störabstand bei dem Leseverfahren mit dem Elektronenstrahl. Außerdem erweist sich die Richtungsabhängigkeit der emittierten Sekundärelektronen als sehr praktisch zum Nachfahren der Speicherrillen. ao

Die Ausgangssignale der Kollektoren 35 und 36 werden vorzugsweise Katodenvorverstärkern zugeführt, an die ein Differenzverstärker angeschlossen ist, wie er z. B. auf S. 78 des Buches »Electronic Analog Computers« von Korn und Korn, veröffentlicht von der McGraw Hill Book Company, 1952, beschrieben ist. Das Ausgangsfehlersignal des Differenzverstärkers wird in üblicher Weise auf die magnetische Ablenkspule der Elektronenstrahlquelle zurückgekoppelt; eine Beschreibung dieser Schaltelemente und ihrer Verbindungen erscheint nicht notwendig. In ähnlicher Weise sind die Ausgangsklemmen der Vorverstärker ebenfalls an einem addierenden Verstärker angeschlossen, wie auf S. 11 des zuvor genannten Buches beschrieben ist; die Ausgangssignale des addierenden Verstärkers werden dann einem Anzeigeinstrument oder Registriergerät zugeführt.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ablesen der auf der Oberfläche eines Speichermediums in Form von bleibenden Deformationen gespeicherten Informationen mit Hilfe eines Sekundärelektronen erzeugendenStrahls, bei dem aus den am Auftreffpunkt des Strahls entsprechend der jeweiligen Neigung der Oberfläche emittierten Sekundärelektronen ein elektrisches, die Information enthaltendesSignal abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronen an zwei verschiedenen Orten unabhängig voneinander gesammelt werden und 5" aus den beiden unabhängig entstehenden elektrischen Signalen durch Vergleich die Information ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Auftreffpunktes so groß gemacht wird, daß die Sekundärelektronenemission einem mittleren Wert unterschiedlicher Neigungen der Oberfläche entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus den an der Seitenfläche einer als Rille ausgebildeten Deformation emittierten Sekundärelektronen ein elektrisches Signal, z. B. ein Differenzsignal, gebildet wird, das für die Neigung der Seitenfläche und die betreffende gespeicherte Information charakteristisch ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der abtästende Strahl vom abgeleiteten elektrischen Signal längs der Rille geführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl als Elektronenstrahl nahezu längs der Mittellinie der Rille geführt wird.

6. Verfahren nach Ansprüchen 4 und 5 unter Verwendung eines Speichermediums mit einem leitenden Überzug unter einer thermoplastischen Speicherschicht, bei dem die Tiefe der Rillen in der Speicherschicht und damit die Kapazität zwischen Speicherschicht und Überzug in Abhängigkeit von der aufgezeichneten Information geändert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Sekundärelektronen durch Messung des Stromflusses zum leitenden Überzug bestimmt wird, wobei der Aufschlag des Elektronenstrahls auf den Rillen zu einer Aufladung dieser Kapazität auf eine Spannung führt, die durch die Energie des Elektronenstrahls und die Dicke der Speicherschicht am Auftreffpunkt bestimmt ist.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das die aufgezeichneten Informationen wiedergebende Signal aus den Änderungen der Gesamtzahl der Sekundärelektronen abgeleitet wird.

8. Lesegerät zur Ausführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektronenstrahlquelle (12) den Elektronenstrahl über das Speichermedium (13) führt und den Deformationen (28,29) in der Oberfläche des Speichermediums gegenübergestellt ist und daß eine die aus der Oberfläche des Speichermediums beim Aufprall des Elektronenstrahls auf dem Speichermedium unter -verschiedenen Winkeln emittierten Sekundärelektronen unabhängig voneinander auffangende Vorrichtung (35,36) dem Speichermedium gegenübergestellt ist, aber sich außerhalb der Bahn des Elektronenstrahls zu beiden Seiten der kleinen Deformationen in der Oberfläche des Speichermediums befindet.

9. Gerät nach Anspruch 8 bei Verwendung von einem Speichermedium, auf dem die Informationen in Form von Rillen aufgezeichnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die Sekundärelektronen auffangende Vorrichtung (35, 36) zwei Kollektoren enthält, die jeweils die auf der rechten und linken Seite, in Richtung der Rille gesehen, des abtastenden Elektronenstrahls emittierten Sekundärelektronen auffangen, und daß an diese Kollektoren eine die Differenz der Kollektorausgangssignale bildende Schaltung angeschlossen ist, deren die Differenz darstellendes Ausgangssignal zur Elektronenstrahlablenkvorrichtung (34) zurückgeführt ist und den Elektronenstrahl längs der abgetasteten Rille führt.

10. Gerät nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die die Sekundärelektronen auffangende Vorrichtung eine die Summe der aufgefangenen Sekundärelektronen bildende Schaltung angeschlossen ist.

11. Gerät nach Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die die Sekundärelektronen auffangende Vorrichtung Sekundärelektronenvervielfacher enthält.

12. Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichermedium (13) zwischen einer Speicherschicht (25) und einer Unterlage (27; 83) einen leitenden Überzug auf der Unterlage enthält.

13. Gerät nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichermedium (13) auf seiner

Oberfläche Deformationen in Form kleiner Rillen aufweist, deren Seitenflächen eine Neigung haben, die sich entsprechend der in der Oberfläche des Speichermediums aufgezeichneten Informationen ändert, so daß der größte Teil der Sekundärelektronen senkrecht zur Seitenfläche der Rillen in einer Menge emittiert werden, die sich entsprechend der Änderung der Neigung der Rillenseitenflächen verändert, und daß die in der Oberfläche des Speichermediums aufgezeichnete Information abgelesen wird.

14. Gerät nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deformationen in Form von Rillen vorliegen, deren Seitenflächen seitlich in

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bezug auf eine gerade Linie entsprechend der auf derOberflächedesSpeichermediums aufgezeichneten Information versetzt sind, daß der größte Anteil der Sekundärelektronen senkrecht zu den Seitenflächen der Rillen in einer Menge emittiert werden, die sich entsprechend der Änderung der seitlichen Lage der Rille von der geraden Linie aus ändert, und daß die auf der Oberfläche des Speichermediums aufgezeichnete Information abgelesen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Elektronik, 1960, Nr. 2, S. 49 bis 52.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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