DE1281498B - Aufzeichnungstraeger mit einem thermoplastischen Werkstoff - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GlIc

Gilb

Deutsche Kl.: 21 al-37/56

Nummer: 1281498

Aktenzeichen: P 12 81 498.1-53 (G 39182)

Anmeldetag: 16. November 1963

Auslegetag: 31. Oktober 1968

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf einen Aufzeichnungsträger zur Aufzeichnung von Information in Form von lichtablenkenden oder lichtzerstreuenden Verformungen auf einem verformbaren Speichermedium. Weiterhin befaßt sich die Erfindung mit einem thermoplastischen Aufzeichnungsmedium, bei dem man die auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums gespeicherte Information mit Hilfe eines Elektronenstrahls sehr leicht auslesen kann.

Das Auslesen der auf einem thermoplastischen Film ίο in Form von Rillen oder Vertiefungen gespeicherten Information mit Hilfe eines Elektronenstrahls ist bereits bekannt. Dabei tastet ein Elektronenstrahl aus Primärelektronen die Verformungen auf der Oberfläche des thermoplastischen Films ab, und die Sekundärelektronen, die infolge des Aufpralls des Elektronenstrahls an der Oberfläche entstehen, werden aufgefangen und ausgewertet. Die Anzahl der aufgefangenen Sekundärelektronen ist ein Maß für die Information, die in den Verformungen aufgezeichnet ao ist. Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet die Information unterZuMIfenahmeeinerElektronenstrahlquelle mit Beschleunigungsspannungen bis zu 5000 oder 6000 V auf, erzeugt das wählbare Ladungsbild, das während des Schreibens auf dem thermoplastischen »5 Film niedergeschlagen wird, indem das thermoplastische Material auf seine Erweichungstemperatur erhitzt wird, und liest dann die bleibenden Verformungen mit Hilfe eines Elektronenstrahls aus, die auf dem thermoplastischen Film entstanden sind, Ein befriedigendes Auslesen erreicht man mit einem Elektronenstrahl, dessen Fleckgröße einen Durchmesser von 0,01 bis 0,025 mm bei einer Beschleunigungsspannung von etwa 1500 V aufweist. Aus bereits bekannten Gründen wird das Auslesen der Information vorzugsweise bei derjenigen Beschleunigungsspannung vorgenommen, bei der dieSekundärelektronenausbeute für das thermoplastische Material des Aufzeichnungsmediums gleich 1 ist. Als kurze Beschreibung des vorgeschlagenen Ausleseverfahrens und zum besseren Verständnis der Erfindung sei gesagt, daß der Elektronenstrahl zum Auslesen auf die Oberflächenverformungen des Aufzeichnungsmediums gerichtet ist. Wenn die Primärelektronen des Elektronenstrahls auf der Oberfläche aufprallen, dann werden von der Oberfläche im wesentlichen senkrecht zur Neigung der Verformungen Sekundärelektronen ausgesandt. Neben der Tatsache, daß die Sekundärelektronen vorzugsweise in bestimmten Richtungen ausgesandt werden, dringen gewisse Primärelektronen verschieden tief in den thermoplastischen Werkstoff ein. Das hängt von der Elektronengeschwindigkeit ab. Die Sekundär-Aufzeichnungsträger mit einem
thermoplastischen Werkstoff

Anmelder:

General Electric Company, Schenectady, N. Y.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,

6000 Frankfurt, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:

Joseph Gaynor, Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 20. November 1962
(238 964)

elektronen können daher in dem Werkstoff an einer tieferen Stelle erzeugt werden, so daß sie noch eine gewisse Strecke in dem festen Werkstoff durchlaufen müssen, bevor sie an der Oberfläche austreten. Wenn man die in Volt gemessene Geschwindigkeit der Primärelektronen einesAusIeseelektronenstrahls gegenüber dem Zahlenverhältnis der ausgelösten Sekundärelektronen zu den auftreffenden Primärelektronen, also den Sekundärelektronenkoeffizienten, aufträgt, dann ist es eine bekannte physikalische Tatsache, daß dieses Verhältnis zunächst fast linear mit der in Volt gemessenen Geschwindigkeit der Primärelektronen zunimmt. Bei einer bestimmten Elektronengeschwindigkeit bzw. Beschleunigungsspannung ist die Anzahl der ausgelösten Sekundärelektronen gleich der Anzahl der Primärelektronen, die auf der Oberfläche auftreffen. Wird dann die Geschwindigkeit der Primärelektronen weiter erhöht, dann übersteigt die Anzahl der Sekundärelektronen die der Primärelektronen, bis ein maximaler Wert erreicht wird, bei dem infolge der hohen kinetischen Energie des Ausleseelektronenstrahls die auftreffenden Primärelektronen so tief in den thermoplastischen Werkstoff eindringen, daß die von ihnen erzeugten Sekundärelektronen nicht

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aus der Oberfläche des thermoplastischen Werkstoffs einrichtungen, die oft eine weitere Hochspannungsaustreten können. Danach, fällt das Verhältnis der quelle besitzen, um die Beschleunigungsspannungen ZaM der ausgelösten "Sekundärelektrohen zu den auf- während des Einschreibens und Auslesens zu vertreffenden Primärelektronen oder der Sekundär- ändern. Diese Bauelemente können bei einer Aufelektronenkoeffizient ab und erreicht wieder bei einer 5 Zeichnungsvorrichtung gemäß der Erfindung wegbestimmten Beschleunigungsspannung deji Wert 1. gelassen werden. Außerdem kann man bei höheren Bei den beiden Spannungen, bei denen der Sekundär- Strahlspanhungen "einen Elektronenstrahl mit kieineelektronenkoeffizient-'i beträgt, ist die Anzahl der aus rem Durchmesser herstellen. Dieses Merkmal ist für der Oberfläche, des .Aufzeichnungsmediums aus- eine größere Ausleseauflösung sehr bedeutend, so daß gelösten Sekundärelektronen gleich der ,Anzahl der io man'die auf dem'Speichermedium aufgezeichnete auf diese Oberfläche aufprallenden Primärelektronen, Information leichter wieder gewinnen kann,
so daß bei diesen Spannungen das Auslesen mit Hilfe Die genannten Ziele sowie weitere Vorteile der

eines Elektronenstrahls vorgenommen werden kann, Erfindung werden in der folgenden Beschreibung ohne daß ein zusätzliches Ladungsbild auf der Ober- an Hand von Figuren erläutert. . .

fläche erzeugt wird,"wo"durch"spätere Auslesung be- 15 Fig. 1 ist ein Querschnitt durch ein Speichereinflußt werden könnte. Irgendwelche zusätzlichen oder Aufzeichnungsmedium für eine Information Ladungsbilder auf der Oberfläche des thermo- gemäß_ der Erfindung und-zeigt auf der Oiberfläche plastischen Mediums, können insbesondere eine Ab- des Mediums Verformungen, die die Information lenkung des Elektronenstrahls "und andere Aus- enthalten; ■ ■ .· .

Wirkungen verursachen-pdie¹ eme-Verfälschung ■ der 20 "Fig. 2'ist eine, teilweise' geschnittene perspekti-" auf dem Aufzeichnungsmedium gespeicherten Infor- _ vische Ansicht eines weiteren; Speichermediums, gemäß, mation ergeben könnten. Während es möglich ist, die ' der Erfindung; . ' . ""'. ".'■-. .'.] '-'_',_.-

Information mit dergleichen Anodenspannung aus- "Fig. 3 ist ein Querschnitt durch ein drittes" zulesen, mit der sie auch eTungeschrieben wurde, ist es Speichermedium gemäß der Erfindung. ■ ..

im allgemeinen wünschenswerter, mit derjenigen as Das Speichermedium zur* Aufzeichnung von Infor-: Spannung auszule§en£;be_i der die, Sekundärelektronen- mationen in Form, von lichtablenkenden oder licntausbeute des Äufzeichnüngsmediums gerade 1 ist. zerstreuenden "Verformungen/auf"der Aufzeichnungs-:

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, oberfläche des Mediums enthält eine unterstützte einen Aufzeichnungsträger mit einem Speichermedium Schicht 'aus thermoplastischem Werkstoff,; der ein zu schaffen, bei dem diejenige Spannung, bei der. der 30 Emissionsmaterial"' für Sekundärelektronen enthält, Sekundärelektronenköeffizient gleich T ist, sehr hoch dessen Spannung""für'die Sekundärelektronenausbeute liegt, so daß das Einschreiben und die Wiedergewinnung von 1. höher ist als die Spannung für ,den-thermodeF-auf-dep-Oberfläehe-eines-Speichermediums ge- plastischen Werkstoff. Dabei wird eine, verhältnisspeicherten Information bei derselbenElektronenstrahl- mäßig gleichmäßige: Verteilung eines feingefcörnten spannung erleichtert wird. Ferner soll das Speicher- 35 Emissionsmaterials für' Sekundärelektronen in dem medium vorzugsweise zusammengesetzt und biegsam thermoplastischen Werkstoff bevorzugt, wobei die sein," so daß es insÜSg&ndere" zum Auslesen "der" "auf Große der einzelnen Teilchen unterhalb der gewunschseiner Oberfläche gespeicherten Information mit Hilfe ten Auflösung der Aufzeichnung ist. Bei einem !dereines Elektronenstrahls .geeignet ist . artigen Aufzeichnungsmedium besteht, jvenn über-

Gemäß der Erfindung enthält ein Aufzeichnungs- 40 haupt, dann nur eine sehr kleine Wahrscheinlichkeit, träger mit einem thermojplastischen Werkstoff zum irgendein aus der Oberfläche des Äufzeichnungs-Aufzeichnen einer Information in Form von licht- mediums herausragendes Teilchen des verteilten ablenkenden oder lichtzerstreuenden Verformungen Emissionsmaterials für Sekundärelektronen irrtümauf der Oberfläche des thermoplastischen Werkstoffs h'cherweise als Information aufzufassen. ',

einen thermoplastischen Werkstoff mit einem Zusatz 45 Bei einem Informatiönsspeichermedium gemäß dervon bis zu etwa 5 Gewichtsprozent einer sekundär- Erfindung sind die Sekundärelektronen emittierenden; elek^ronenemittierenden Substanz, 'deren charakte- Teilchen in eine Grundmasse aus einer verformbaren,, ristische Beschleunigpngsspannung,. bei der der lichtelektrisch leitenden Zusammensetzung.oder Masse Sekundärelektronenkoeffizient, in Abhängigkeit von eingearbeitet, deren Qberflächenschicht die Sekundärder Beschleunigungsspannung aufgetragen, zum 5° elektronen" emittierenden' Teilchen beigemengt siiid zweitenmal den Wert 1 erreicht, höher ist als die und die als Aufzeichnungsschicht des Aufzeichnungs-^ des thermoplastischen Werkstoffs." " "mediums dient. Das zusammengesetzte Speicher-,

- Eine ausreichende: Erhöhung der Spannung, bei der medium, das eine Schicht aus der Aufzeichnungsmasse _; die Sekundärelektrone'nausbeute· für einen thermo- enthält, die von einenfleitenden Schichtträger getragen plastischen Werkstoff j gleich 1 ist, gestattet es, daß 55 wird^ kann'inan^bekänntlich zur Speicherung . verdas Einschreiben "iindt' das' Auslesen bei der gleichen wenden. Dajßi wird die zu speichernde Information: Besdhleunigungsspanöüng ausgeführt werden kann,: dadurci-'-lißertragen, daß eine Strahlung- auf ,einso daß irgendeine Einstellung der Spannung zwischen" jgleiehinäßig aufgeladenes, verformbares, lichtelekden verschiedenen "Schritten des Aufzeichnungs--- irisch leitendes. Medium einwirkt und daß dadurch. Verfahrens vermieden^iSwird. Durch die Verwendung 60 das lichtelektrisch leitende Medium an ausgewähltenderselben Elektronenstrahlquelle zum Auslesen und Stellen" eutiaden wird, die deiri 'Strahlungsbiid. der zum Einschreiben ist ermöglich, eine" Aufzeichnungs-- · einwirkenden. Strahlung entsprechen. Der wählbar, vorrichtung herzustellen; die die gesamten Vorteile" aufgeladene Werkstoff wird, "dann weiter behandelt, einer Aufzeichnung atltfiermoplastischen Werkstoffen; indem das verformbare Medium weich gemacht wird, aufweist, die aber' jiicht so kostspielig ist wie die" 65 so daß.die Kräfte der elektrostatischen Ladungsbilder bekannten Vorrichtungen.· Die elektrischen Schal-' das Medium entsprechend den Ladungsbildern vertungen der herkönifiifichen Aufzeichnungsvorrich=·; formen. Nach dem Abkühlen des-Mediums bleiben tungen enthalten insbesondere verschiedene Schalt-" die. Verformungen auf der Oberfläche des Speicher-

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Werkstoffes erhalten und sind daher bleibend gespei- findung aus lichtdurchlässigen oder undurchsichtigen chert, wenn sie nicht absichtlich durch Erhitzen Werkstoffen hergestellt werden. Undurchlässige Werkgelöscht werden. Die Information kann man aus dem stoffe zur Herstellung der Speichermedien kann man verformten Speicherwerkstoff mit Hilfe eines Elek- in erster Linie deshalb verwenden, da die Wiedertronenstrahls auslesen und damit wiedergewinnen. 5 gewinnung der gespeicherten Information mit Hilfe

Ein anderer Aufzeichnungsträger gemäß der Er- eines Elektronenstrahls nach dem bereits erwähnten findung ist ein geschichtetes biegsames Band mit einer Verfahren vorgenommen wird. Das besondere Auslesedünnen thermoplastischen Schicht, die eine geringe verfahren verwendet ein auf der Reflexion beruhendes Menge eines gekörnten, Sekundärelektronen emittie- Prinzip zum Auffangen der Sekundärelektronen, die renden Dielektrikums enthält, bei dem der Sekundär- io von dem auftreffenden Elektronenstrahl an der Oberelektronenkoeffizient von 1 bei einer höheren fläche des Aufzeichnungswerkstoffs ausgelöst werden. Spannung auftritt als bei dem thermoplastischen Dieses Verfahren wird von der Lichtdurchlässigkeit Werkstoff. Eine weitere biegsame, elektrisch leitende des Aufzeichnungswerkstoffs nicht beeinflußt. Die Schicht ist mit der ersten thermoplastischen Schicht Aufzeichnungsschicht enthält neben der thermoverklebt. Außerdem ist noch eine dielektrische Trag- 15 plastischen Masse noch geringe Mengen einer feinschicht vorhanden. Die Biegsamkeit des Auf zeichnungs- körnigen, Sekundärelektronen emittierenden Substanz, mediums gestattet es, das Band sowohl während des bei der der Sekundärelektronenkoeffizient von 1 Einschreibvorganges als auch während des Auslesens bei einer höheren Spannung auftritt als bei der thermo- oder der Wiedergewinnung der aufgezeichneten In- plastischen Masse. Die Beimengungen betragen im formation auf Wickeldorne mit kleinen Durchmessern 20 allgemeinen weniger als 5 °/₀ in bezug auf das Gewicht aufzuwickeln, so daß man die herkömmlichen Auf- der thermoplastischen Masse. Damit erhält man eine Zeichnungsgeräte und Wiedergabevorrichtungen ver- Aufzeichnungsmasse, die die bereits beschriebenen wenden kann. Außerdem kann man das Band in auf- Vorteile aufweist. Die Werkstoffe zur Herstellung der gewickeltem Zustand speichern. Dies ist ein weiterer Speichermedien gemäß der Erfindung werden noch Vorteil, wenn verhältnismäßig große Informations- 25 ausführlich beschrieben.

mengen verarbeitet werden sollen, wie beispielsweise Die Grundschicht 2 des Aufzeichnungsträgers ist

bei dem Ablauf von Rechenprogrammen u. ä., wofür vorzugsweise dicker als die Aufzeichnungsschicht, um

das vorliegende System besonders geeignet ist. dem zusammengesetzten Speicherband für den nor-

Nachdem die Erfindung allgemein beschrieben malen Gebrauch eine ausreichende mechanische

wurde, sollen nun bevorzugte Ausführungsbeispiele 30 Festigkeit zu geben, als auch eine Möglichkeit zur

an Hand der Figuren erläutert werden. Wärmeabfuhr vorzusehen, wenn die thermoplastische

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Auf- Aufzeichnungsschicht während des Aufzeichnungszeichnungsträger gemäß der Erfindung, der gespei- Vorganges der Information abgekühlt wird. Die cherte Information in Form von Verformungen ent- durch die Grund- oder Tragschicht zusätzlich vorhält, wie es durch die Wellen auf der Oberfläche der 35 gesehene mechanische Festigkeit ist unbedingt Aufzeichnungsschicht dargestellt ist. Der Aufzeich- wünschenswert, da die Aufzeichnungsschicht zur Ernungsträger kann ein endloses Band sein, auf dem man zielung optimaler Aufzeichnungsergebnisse vorzugsbequemdielnformationaufzeichnenundspeichernkann, weise nur 2 bis 20 Mikron stark ist. Zur Herstellung wie es bereits erwähnt wurde. Das Aufzeichnungsband 1 des Aufzeichnungsmediums kann man bei einigergemäß der Erfindung weist eine dielektrische Grund- 40 maßen biegsamen Werkstoffen eine Grundschicht mit Schicht 2 auf, die mit einer verhältnismäßig dünnen einer Dicke von etwa 25 Mikron bis 0,1 mm verthermoplastischen Aufzeichnungsschicht 3 überzogen wenden. Zur Herstellung der Grundschicht werden ist, in der Sekundärelektronen emittierende Teilchen vorzugsweise thermoplastische Harze verwendet, die verteilt sind, wie es in den Figuren durch die verteilten eine höhere Erweichungstemperatur aufweisen als der Punkte in der thermoplastischen Schicht dargestellt 45 thermoplastische Werkstoff der Aufzeichnungsschicht ist. Die thermoplastische Masse enthält im all- und die dem zusammengesetzten Band eine gute gemeinen durch Wärme erweichbare Harze, die ent- Biegsamkeit verleihen, als auch eine gute Haftung und sprechend den Kräften eines elektrostatischen Ladungs- Verklebung zwischen der Aufzeichnungsschicht und bildes, das von einem Elektronenstrahl nieder- der Grund- oder Trägerschicht ergeben. Werkstoffe geschlagen wurde, wählbar verformt werden können, 50 für die Trägerschicht, die die gewünschten Eigenwenn sie durch Wärme weich gemacht werden. Ein schäften aufweisen, können vorzugsweise aus der Aufzeichnungsverfahren, bei dem man mit Hilfe eines Gruppe der organischen thermoplastischen Kunst-Elektronenstrahls Verformungen auf der Aufzeich- harze ausgewählt werden, wie z. B. Polyäthylennungsoberfläche der vorliegenden Speichermedien er- terephthalate, Acetate, Silikone, Polykarbonate u.a.
zeugen kann, ist in der deutschen Auslegeschrift 55 Die Verformungen 4 auf der Oberfläche des aus-1118 819 vorgeschlagen. Thermoplastische Massen, geführten Speichermediums enthalten Erhebungen die zum Aufzeichnen und Auslesen mit Hilfe eines und Vertiefungen, die infolge der Bewegung des er-Elektronenstrahls geeignet sind, weisen einen elek- weichten thermoplastischen Werkstoffs entsprechend irischen spezifischen Widerstand von etwa 10¹⁸ Ohm- den Kräften eines wählbaren elektrostatischen Ladungszentimeter bei normaler Temperatur auf. Bei der 60 bildes entstanden sind. Die Erhebungen der Verhöheren Temperatur, die man zur Herstellung des formungen sind im allgemeinen höher als die Auf-Verformungsbildes benötigt, beträgt der spezifische Zeichnungsschicht, während die abwechselnd auf-Widerstand etwa 3 · 10¹⁴ Ohmzentimeter und die tretenden Vertiefungen infolge der Ladungsausbildung Viskosität etwa 4000 cP. Während die bekannten in die Oberfläche hineinragen. Das Verformungsbild Werkstoffe zur Herstellung der Speichermedien licht- 65 kann rein sinusförmig sein oder irgendeine unregeldurchlässig sind, so daß man die Verformungen mit mäßige Form aufweisen. Dies hängt von dem VerHilfe optischer Ubertragungsvorrichtungen auslesen fahren ab, auf Grund dessen das Elektronenentladungskann, können die Speichermedien gemäß der Er- bild beim Aufzeichnungsverfahren niedergeschlagen

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"wird. Es liegt innerhalb des Bereiches der Erfindung, thermoplastischen Masse verteilt ist, um diejenige das Speichermedium für verschiedene Aufzeichnungs- Spannung, bei der die Sekundärelektronenausbeute der vorgänge zu verwenden, nämlich Einfarbenaufzeich- Aufzeichnungsschicht gleich 1 ist, um einen beachtnung, bei der die Verformung oder das Rillenbild liehen Betrag anzuheben. 3VQt dieser Schicht 6 ist eine sinusförmige Form aufweist, wie es in F i g. 1 5 eine elektrisch leitende Metallschicht 7 verklebt. Eine dargestellt ist, und Mehrfarbenaufzeichnung, bei der weitere dielektrische Tragschicht 8 dient für die elekdie Verformungen an einigen Stellen unregelmäßig trisch leitende Schicht als Unterlage und ist mit ihr sein können, wenn verschiedene Farben in der auf- verklebt. Alle Schichten des zusammengesetzten Aufgezeichneten Information verhanden sind. Zeichnungsträgers sind zur besseren Darstellung in den Eine geeignete Beschichtungsmasse, aus der man io Figuren stark vergrößert eingezeichnet, obwohl sich die Aufzeichnungsschicht der oben beschriebenen die relative Dicke der einzelnen Schichten proportional Ausführungsform herstellen kann, erhält man, wenn zueinander verhalten. Die Einlagerung einer elektrisch man etwa 5 Teile pigmentfeines Kupfer mit einer leitenden Metallschicht im Innern des Aufzeichnungs-Teilchengröße von weniger als 0,044 mm in etwa trägers erlaubt eine Erwärmung der oberen Auf-1000 Teile einer Lösung einrührt, bei der 10% im 15 Zeichnungsschicht während der Entstehung der VerHandel erhältliches festes Polystyrol in Benzol auf- formungen, indem die Metallschicht mit Elektroden gelöst sind. Eine weitere Zerkleinerung der Kupfer- in Berührung gebracht wird, obwohl man auch für teilchen kann man erreichen, indem man die flüssige diesen Zweck andere bekannte Heizverfahren verDispersion etwa 1 Stunde oder langer in einer Kugel- wenden kann, wie z. B. Induktionsheizung, Hochmühle mahlt, um die Aufzeichnungseigenschaften der ao frequenzheizung u. ä. Man kann ein Aufzeichnungs-Masse zu verbessern, wodurch die Teilchengröße des band mit dem beschriebenen Aufbau herstellen, das Emissionsmaterials für Sekundärelektronen unter der eine ausreichende Biegsamkeit aufweist, um es um Breite der einzelnen Verformungen vermindert wird, einen Wickeldorn mit einem kleinen Durchmesser die bei der Auszeichnung erzeugt werden. Ein für wickeln zu können. Dieses Band besitzt vorzugsweise die Aufzeichnungsmasse geeignetes Polystyrol besitzt 35 eine Aufzeichnungsschicht mit einer Dicke von etwa ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 2 bis 50 Mikron, eine elektrisch leitende innere Metall-20000, einen elektrischen spezifischen Widerstand von schicht mit einer Stärke von etwa 0,001 bis 0,1 Mikron rund 10¹⁹ Ohmzentimeter bei normaler Temperatur und eine Trägerschicht aus einem thermisch stabilen und eine Erweichungstemperatur von etwa 85° C. Aus synthetischen Polymerisat, das auf organische Subder Überzugsmasse wird ein Aufzeichnungsband da- 30 stanzen zurückgeht und dessen Dicke von 25 Mikron durch hergestellt, daß ein im Handel erhältlicher bis 0,1 mm oder mehr reicht. Während man über den Pplyäthylenterephthalatfilm mit einer dünnen Schicht gesamten angegebenen Dickenbereich der Aufzeichder flüssigen Masse überzogen wird und daß Löse- nungsschicht gut unterscheidbare Verformungsbilder mittel ein herkömmliches Verfahren an der Luft oder erhält, ist es manchmal schwierig, bei einer Schichtdurch Zufuhr von Wärme verdampft wird. 35 dicke von weniger als etwa 4 Mikron eine ausreichende Dann wurde für das in F i g. 1 gezeigte und nach Tiefe der Verformung für ein gut ausgebildetes Bild dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Auf- zu erreichen. Bei einer Dicke der Aufzeichnungsschicht Zeichnungsmedium im Vakuum diejenige Spannung von mehr als 50 Mikron werden viele thermogemessen, bei der die Kurve für die Sekundär- plastische Filme derart unbiegsam, daß eine Schichtenelektronenausbeute| zum zweitenmal den Wert 1 40 trennung bei dem Aufzeichnungsträger auftreten kann, schneidet. Das besondere zur Messung verwendete Eine geeignete Überzugsmasse für die Aufzeichnungs-Gerät enthält ein vakuumdichtes Gehäuse mit einer schicht des in F i g. 2 gezeigten Aufzeichnungs-Elektronenstrahlquelle und einer Auffangfläche, die trägers kann man aus einer Lösung herstellen, bei in einer bestimmten Stellung in bezug auf die Auf- der 28 bis 30¹Vo Diphenylsiloxanpolymer zusammen Zeichnungsschicht angeordnet ist, um die Sekundär- 45 mit Phenyloxydpolymer in Trichloräthylen aufgelöst elektronen aufzufangen, die durch die auftreffenden sind, wobei das Gewichtsverhältnis des Siloxans zum Primärelektronen aus der Oberfläche der Schicht aus- Oxyd 9 bis 1 beträgt. Der Erweichungspunkt einer gelöst werden. Eine ausführlichere Beschreibung eines besonders geeigneten Polymermischung aus Polyderartigen Meßgerätes findet man in einer Veröffent- diphenylsiloxan und Poly-(2,6-dimethyl-l,4-phenyl)-lichung von N. Kn ο II und B. Kozan mit dem 50 äther beträgt etwa 100 bis 110° C. Bei dieserTemperatur Titel »Viewing Storage Tubes«, Vol. 8, Electronics wird der feste Werkstoff eine fließende, zähflüssige and Electron Physics (1956). Die gemessene Masse. Dieser Polymerlösung kann man, bezogen auf Beschleunigungsspannung für die Aufzeichnungs- das Gewicht des festen Harzgehaltes in der Lösung, schicht, bei der die Kurve für die Sekundärelektronen- 5% gepulvertes Magnesiumoxyd zugeben, um eine ausbeute zum zweitenmal den Wert 1 schneidet 55 Überzugsmasse herzustellen, aus der man die Auf- und bei der der Elektronenstrahlstrom gleich dem an Zeichnungsschicht des Aufzeichnungsträgers erhalten der Auffangfläche erzeugten Strom ist, beträgt 2775 V. kann.

Im Gegensatz dazu beträgt diese Beschleunigungs- Die Herstellung des in Fig. 2 gezeigten biegsamen

spannung für eine Aufzeichnungsschicht, die nur aus Bandes kann man beginnen, indem man im Vakuum thermoplastischem Werkstoff besteht, etwa 1100 bis 60 einen dünnen Film aus metallischem Kupfer auf der 1150V. Oberfläche des Polymerfilmes, der als Trägerschicht

F i g. 2 zeigt eine teilweise geschnittene perspek- dient, niederschlägt und dann die Kupferschicht Jodtivische Ansicht eines weiteren Aufzeichnungsträgers dämpfen aussetzt, um eine leitende kupferige Jodgemäß der Erfindung, der ebenfalls als unendliches schicht zu erhalten. Dünne Schichten anderer metalli-Band ausgebildet sein kann. Das Aufzeichnungsband 5 65 scher Substanzen, wie z. B. Chrom, Eisen, Nickel besitzt eine thermoplastische Aufzeichnungsschicht 6 und derartige Metalloxyde, wie z. B. Indiumoxyd, mit einer feinkörnigen, Sekundärelektronen emittieren- sind ebenfalls hinreichend biegsam, so daß man sie den Substanz, die in ausreichender Menge in der für die elektrisch leitende Schicht des Bandes ver-

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wenden kann. Eine dünne Oberflächenschicht der Während bis jetzt auf Grund der bequemen Auf-

oben aufbereiteten Überzugsmasse kann dann nach zeichnung und Speicherung der Information biegsame herkömmlichen Verfahren auf der Oberfläche der Aufzeichnungsbänder beschrieben wurden, soll erelektrisch leitenden Schicht niedergeschlagen werden wähnt werden, daß man die Erfindung auch mit Hilfe und das organische Lösungsmittel danach entfernt 5 anders aufgebauter Aufzeichnungsträger ausführen werden, so daß man das endgültige Speicherband er- kann. Wenn es z. B. wünschenswert ist, die Inforhält. Die Spannung, bei der die Kurve für den mation auf unbiegsame Trägerschichten aufzuzeich-Sekundärelektronenkoeffizienten zum zweitenmal den nen, wie Glasplatten, Metallplatten, keramische Bau-Wert 1 schneidet, beträgt für die Aufzeichnungsschicht teile u. ä., dann kann man gewisse Abänderungen eines nach dem oben beschriebenen Verfahren her- io im Aufbau des Aufzeichnungsträgers vornehmen, gestellten Speicherbandes 1300 V im Gegensatz zu Ein Informationsspeicher mit einer Glasplatte als 1200 V für ein Band der gleichen Bauart, daß jedoch tragendes Element kann man herstellen, indem man keine zusätzliche Sekundärelektronen emittierende auf eine Seite der Platte eine elektrisch leitende Substanz enthält. Schicht niederschlägt oder mit der Platte verklebt

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres 15 und dann die Oberfläche dieser Schicht mit der Ausführungsbeispiel eines Aufzeichnungsträgers gemäß Überzugsmasse aus dem thermoplastischen Aufzeichder Erfindung, der ebenfalls aus Gründen der Bequem- nungsmaterial überzieht, das eine Sekundärelektronen lichkeit als biegsames endloses Band ausgebildet sein emittierende Substanz enthält. Bei einem derartigen kann. Das Aufzeichnungsband 9 besitzt eine Auf- Aufbau kann man die elektrisch leitende Schicht entzeichnungsschicht 10 aus einem thermoplastischen ao sprechend den elektrischen Anforderungen dicker Harz mit einer feinkörnigen, Sekundärelektronen wählen, um die Aufzeichnungsschicht während des emittierenden Substanz. An die Aufzeichnungs- Aufzeichnungsvorganges zu erden und um die Schicht schicht 10 schließt sich eine Schicht 11 aus einem zur Ausbildung des Verformungsbildes zu heizen, geeigneten Fotoleiter an. Außerdem sind eine elek- Bei einer Hochfrequenzaufheizung hat sich ein elektrisch leitende Metallschicht und eine dielektrische 25 irischer Widerstand der Metallschicht von 1000 bis Schicht 13 vorhanden, die als Trägerschicht des 10000 Ω/cm² als außerordentlich günstig zur Her-Aufzeichnungsträgers dient. Die Information kann stellung des Verformungsbildes erwiesen. Einen Aufin Form von Verformungen auf der Aufzeichnungs- zeichnungsträger gemäß der Erfindung kann man aber oberfläche des Speicherbandes entsprechend den be- auch sehr einfach herstellen, indem man eine Metallkannten üblichen Verfahren gespeichert werden. Für 30 platte mit einer Aufzeichnungsmasse überzieht, die in eine erfolgreiche Durchführung dieses Verfahrens ist ihrer thermoplastischen Masse fein verteilte Teilchen es nicht wichtig, daß eine molekulare Bindung zwi- einer Sekundärelektronen emittierenden Substanz entschen dem Fotoleiter und dem thermoplastischen hält.

Aufzeichnungswerkstoff besteht, um Verformungen Die Aufzeichnungsmedien müssen gewisse Eigenauf der Oberfläche des thermoplastischen Werkstoffs 35 schäften aufweisen, um eine getreue Aufzeichnung der zu erhalten. Gute Aufzeichnungsergebnisse erhält Information bei den genannten Auf zeichnungsverfahren man mit einem schichtenförmigen Aufbau der Aus- zu gewährleisten. Zur Herstellung eines Ladungsbildes führungsform, wobei eine lichtelektrisch leitende in der Aufzeichnungsschicht, die das aufgezeichnete Schicht mit der thermoplastischen Schicht, die eine Bild getreu wiedergibt, ist es notwendig, die Größe der Sekundärelektronen emittierende Substanz enthält, 40 Sekundärelektronen emittierenden Teilchen in der direkt physikalisch verbunden ist. Zur erfolgreichen Aufzeichnungsschicht im wesentlichen kleiner zu Durchführung des erwähnten Aufzeichnungsvorganges halten als die Rillengröße der einzelnen Verformungen, ist es erforderlich, daß die Aufzeichnungsschicht Teilchen auf der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht, gegenüber optischer Strahlung etwas durchlässig ist, deren Größe sich der Rillengröße nähert, rufen irreda die optische Strahlung besonders gut geeignet ist, 45 führende Informationen hervor,
das gleichmäßige Ladungsbild während des Auf- Außerdem sind gewisse physikalische Eigenschaften Zeichnungsvorganges wählbar zu entladen. Eine aus- der thermoplastischen Masse, die man bei den vorreichende Durchlässigkeit zur Aufzeichnung kann man liegenden Informationsspeichern als Aufzeichnungserreichen trotz einer angemessenen Menge einer werkstoff benutzt, zur Erzielung optimaler Auf-Sekundärelektronen emittierenden Substanz in der 50 Zeichnungsergebnisse sehr bedeutend. Hinsichtlich der Aufzeichnungsschicht, mit der man ein besseres Aus- elektrischen Isoliereigenschaften einer derartigen lesen mit Hilfe eines Elektronenstrahls erreicht, wobei thermoplastischen Masse benötigt man einen spezieine Konzentration von 5 % oder weniger einer un- fischen Widerstand von etwa 10¹⁹ Ohmzentimeter bei durchsichtigen Beimengung in dem thermoplastischen festem Werkstoff und Raumtemperatur und einem Harz enthalten ist. Die lichtelektrisch leitende Schicht 11 55 spezifischen Widerstand von etwa 3 · 10¹⁴ Ohmzentikann man bei der gezeigten Ausführungsform nach meter und eine Viskosität von rund 4000 cP bei der einem herkömmlichen Verfahren herstellen, indem Erweichungstemperatur. Die thermoplastische Masse man bekannte lichtelektrisch leitende Substanzen ver- sollte für die allgemeinen Verwendungszwecke zuwendet, nämlich anorganische Substanzen, wie z.B. mindest bei einer Temperatur von etwa 65° C fest sein, Selen, Schwefel, Phosphor und Zinkoxyd, als auch 60 jedoch bei Erwärmung auf etwa 85⁰C in eine weiche, derartige organische Verbindungen, wie z. B. Tetra- zähflüssige Masse umgewandelt werden. Dies hängt zyanäthylen, Chloranil, Anthrazen, aber auch orga- von der thermischen Stabilität des Schichtträgers ab. nische Farbstoffe, wie z. B. Kristallviolett, Malachit- Wenn der Schichtträger für die thermoplastische grün, basisches Fuchsin, Trypaflavin, Methylenblau, Masse gegenüber Temperaturen von 200⁰C und mehr Pinazyanol, Kryptozyanin und Neozyanin. Die rest- 65 beständig ist, dann kann man thermoplastische Massen liehen Schichten 12 und 13 der gezeigten Aus- verwenden, deren Erweichungspunkt über den geführungsform können genauso aufgebaut sein wie die nannten 85 ⁰C liegen kann. Da der Aufzeichnungsvon Fig. 2. träger auch Schichtträger besitzen kann, die nicht die

thermische Beständigkeit aufweisen, wie einige der oben genannten unbiegsamen Trägerwerkstoffe, ist es wichtig, daß die Erweichungstemperatur des thermoplastischen Werkstoffs etwas niedriger ist als die Temperatur, bei der der Trägerwerkstoff schmelzen oder seine mechanische Festigkeit verlieren kann. Geeignete Schichtträger sind z. B. Glas, Metall oder gewisse hitzebeständige Polymere, wie z. B. Polyester oder aromatisches Polyamid mit einer Schmelztemperatur von etwa 150⁰C oder mehr, oder solche Werkstoffe, wie sie z. B. in der Zeitschrift »Journal of Polymer Science«, Vol. 40, S. 289, 418, November 1959, angegeben sind. Weiterhin ist es bei der Herstellung von Aufzeichnungsbändern wünschenswert, daß der verformbare thermoplastische Werkstoff hinreichend biegsam ist und eine gewisse Festigkeit besitzt, so daß man ihn während des Speicherns und Aufzeichnens auf einen Wickeldorn mit einem kleinen Durchmesser aufwickeln kann. Beim Aufbau der Speicherbänder sind außerdem noch andere physika- ao lische und Theologische Eigenschaften der thermoplastischen Massen in der Aufzeichnungsschicht bedeutend, nämlich die Adhäsion der Masse mit dem Schichtträger und keine kalten Verformungen bei normaler Temperatur. Da der Aufzeichnungsträger zumindest zwei Schichten und häufiger drei Schichten aufweist, ist es wichtig, daß zwischen der thermoplastischen Masse und dem Trägerwerkstoff eine gute Haftung besteht, gleichgültig, ob es sich um die tragende dielektrische Trägerschicht oder um die innere elektrisch leitende Schicht handelt. Ein kaltes Fließen oder Verformen der thermoplastischen Masse ist unerwünscht, um sowohl irgendwelche Veränderungen in der Form der Verformungen, die die Information enthalten, zu vermeiden, als auch ein Ver- kleben oder Haften zwischen den aufeinanderfolgenden Schichten des Bandes während des Speicherns im aufgerollten Zustand zu verhindern. Thermoplastische Polymere, die als verformbareAufZeichnungswerkstoffe für ein Speichermedium dienen sollen, kann man aus der Gruppe der bekannten Polymere auswählen, wie Acetale, Acrylharzderivate, Polyester, Silikone und Vinylharze mit den oben beschriebenen physikalischen Eigenschaften. Aus den obengenannten besonderen Ausführungen sieht man, daß man als Aufzeichnungswerkstoff alle Mischungen aus thermoplastischen organischen Polymeren verwenden kann, die die obengenannten Anforderungen erfüllen. Ein gut geeignetes Gemisch ist eine Mischung aus Polystyrol, Metaterphenyl und ein Mischpolymerisat aus 95% Butadien und 5% Styrol, wobei sich die Mischung aus 70% Polystyrol, 2% Metaterphenyl und 28% des Mischpolymerisates zusammensetzt.

Sekundärelektronen emittierende Substanzen, die als Zusatz zur thermoplastischen Aufzeichnungsmasse geeignet sind, weisen für den Sekundärelektronenkoefflzienten von 1 einen höheren Spannungswert auf als ein thermoplastischer Werkstoff und sind im allgemeinen durch einzelne getrennte Teilchen gekennzeichnet, deren Teilchengröße kleiner ist als das gewünschte Auflösungsvermögen der Aufzeichnung. Außerdem ist es wünschenswert, daß das Emissionsmaterial mit den anderen Bestandteilen der Aufzeichnungsmasse nicht chemisch reagiert und seine gewünschten Emissionseigenschaften verliert, nachdem es den erhöhten Aufzeichnungstemperaturen ausgesetzt war. Zum Wiedergebrauch des Speichermediums ist es notwendig, daß die eingelagerte Emissionssubstanz ihre ursprünglichen Eigenschaften beibehält, nachdem sie erwärmt und einem Elektronenstrahl ausgesetztwar. Sekundärelektronen emittierende Substanzen mit den genannten Eigenschaften sind bekannt und können von der allgemeinen Gruppe der anorganischen festen Stoffe ausgewählt werden, einschließlich der Elemente und Verbindungen, bei denen die Beschleunigungsspannungen für den Sekundärelektronenkoeffizienten von 1 die entsprechenden Spannungen bei den thermoplastischen Werkstoffen um 1100 bis 1200 V übersteigen. Als Sekundärelektronen emittierende Werkstoffe kann man z. B. Metalle verwenden, wie Gold, Silber, Kupfer, Eisen, Molybdän, Nickel, Platin, Antimon, Tantal, Wolfram und Zirkon; Metalloxyde, wie Berylliumoxyd, Magnesiumoxyd und Zinnoxyd; Salze, wie Kaliumbromid, Kaliumchlorid, Kaliumiodid, Natriumpromid und Natriumchlorid, und sogar Diamanten. Bevorzugte Emissionswerkstoffe sind elektrische Isolatoren, wie kristallines Magnesiumoxyd, um die elektrische Leitfähigkeit der Aufzeichnungsschicht zu vermindern und um einen Ladungsverlust beim elektrostatischen Niederschlagen der Ladung beim Aufzeichnungsvorgang zu vermeiden. Das kristalline Magnesiumoxyd, dessen Kristalldurchmesser mindestens 100 bis 500 Ä beträgt, ist ein besonders bevorzugtes emittierendes Isoliermaterial, da die Beschleunigungsspannung, bei der die Kurve des Sekundärelektronenkoeffizienten den Wert 1 zum zweitenmal schneidet, relativ hoch ist, und zwar eine Erhöhung der Spannung von etwa 5000 V zur Folge hat. Eine genaue Beschreibung der Emissionseigenschaften von kristallinem Magnesiumoxyd findet man in einer Veröffentlichung von N. R. Whetten und A. B. Laponsky mit dem Titel »Secondary Electron Emission from MgO Thin Films«, Journal of Applied Physics, 30, Nr. 3, S. 432 bis 435 (1959).

Die Lehre der Erfindung umfaßt selbstverständlich noch gewisse Abänderungen. So kann man z. B. in der Aufzeichnungsschicht feinkörnige Emissionssubstanzen einlagern, die zusätzlich optische Reflexionseigenschaften besitzen, so daß man ein Aufzeichnungsmedium enthält, daß man sowohl von einem Elektronenstrahl als auch nach einem optischen Reflexionsverfahren auslesen kann.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Aufzeichnungsträger mit einem thermoplastischen Werkstoff zum Aufzeichnen einer Information in Form von lichtablenkenden oder lichtzerstreuenden Verformungen auf der Oberfläche des thermoplastischen Werkstoffs, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Werkstoff bis zu etwa 5 Gewichtsprozent einer Sekundärelektronen emittierenden Substanz enthält, deren charakteristische Beschleunigungsspannung, bei der der Sekundärelektronenkoeffizient, in Abhängigkeit von der Beschleunigungsspannung aufgetragen, zum zweitenmal den Wert 1 erreicht, höher ist als die des thermoplastischen Werkstoffs.

2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronen emittierende Substanz ein elektrischer Isolator ist

3. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronen emittierende Substanz aus einzelnen feinen Teilchen besteht.

4. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronen emittierende Substanz kristallines Magnesiunioxyd in Form feiner Teilchen ist, wobei die Teilchengröße kleiner ist als das

gewünschte Auflösungsvermögen der Aufzeichnung.

5. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material lichtelektrisch leitend ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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