DE19824592C2 - Verfahren und Vorrichtung zur permanenten Datenspeicherung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur permanenten Datenspeicherung mit einem Array von Kathoden, dem gegenüber und relativ zu diesem planparallel verschieblich ein Datenträger angeordnet ist, der aus einem Substrat mit einer darauf aufgebrachten elektrisch leitenden, durch von den Katho­ den ausgehende Elektronenstrahlen punktweise aufschmelzba­ ren Schreibschicht besteht, die mittels derselben Kathoden bei verminderter Elektronenemission lesbar ist.

Eine derartige Möglichkeit einer permanenten Datenspeicherung ist aus der EP 734 017 A1 bekannt geworden. Bei diesem Daten­ speicher werden in eine auf einem Substrat aufgebrachte Schreibschicht mit Hilfe eines von einer Kathode ausgehenden Elektronenstrahles Löcher durch Verdampfen von Partikeln der Schreibschicht eingebrannt, die von derselben Kathode mit einer unter die Schreibspannung abgesenkten Spannung wieder gele­ sen werden können. Bei diesem Verfahren zum Einschreiben und Auslesen von Speicherdaten in und aus einem Datenträger geht man so vor, daß man die Daten mit Hilfe von Kathoden in die Oberflächenschicht des Datenträgers zeilen- und pixelweise bei hoher Kathodenspannung einbrennt, indem man einen von der Kathode ausgehenden Elektonenstrahl auf die Oberflächen­ schicht des Datenträgers richtet und eine, planparallele Relativ­ bewegung zwischen Datenträger und Kathode bewirkt, wobei zum Einschreiben von Speicherdaten die Schreibschicht an be­ stimmten Pixelpunkten zur Darstellung erster Binärzahlen durch den Elektronenstrahl aufgeschmolzen wird, so daß die darunter­ liegende Isolationsschicht freigelegt wird und das Schreib­ schichtmaterial um die freigelegten Stellen herum Krater bildet, wobei die vom Elektronenstrahl nicht aufgeschmolzene Schreib­ schicht an anderen Pixelpunkten die anderen Binärzahlen dar­ stellen, und wobei zum Lesen der Daten die mit geringerer, un­ ter der Schmelzspannung liegenden Spannung beaufschlagte Kathode planparallel über den Datenträger geführt wird und am Datenträger auftretende Spannungsänderungen als Spannungs­ impulse gemessen werden. Diese bekannte Vorrichtung enthält einen in zwei Schichten aufgebauten Datenträger.

Ein aus drei Schichten aufgebauter Datenträger ist aus der US 43 70 590 bekannt geworden, der aus einem positiv vorgepann­ ten Substrat als unterster Schicht, einer durch den Elektronen­ strahl aufschmelz- und verdampfbaren Schreibschicht als der obersten Schicht und einer dazwischenliegenden Halbleiter­ schicht verminderter Elektronendurchlässigkeit besteht. Trifft beim Lesevorgang der Elektronenstrahl auf eine zuvor beim Schreiben weggedampfte Stelle der Schreibschicht, wandern die Elektronen aufgrund der positiven Vorspannung des Substrats durch die Halbleiterschicht in das Substrat und sind hier als Spannungsimpuls meßbar. Treffen die Elektronen aber auf eine beim Schreiben der Daten unverändert gebliebene Stelle der Schreibschicht, wandern sie durch die Schreibschicht ab und gelangen nicht in das Substrat, was wiederum ebenfalls als Spannungsimpuls an der Schreibschicht meßbar ist.

Beide Möglichkeiten der Datenspeicherung bedienen sich der Datenträgerplatten lediglich als Datenträger für einschreibbare Daten, nicht jedoch auch der Speicherung von Steuerbefehlen und der Festlegung von Zeilen und Pixeln für die einzuschreiben­ den Daten.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgabe der Erfindung, mit einfachen Mitteln eine Er­ höhung der Speicherkapazität bei einer gleichzeitigen Verkür­ zung der Zugriffs- und Lesezeiten zu ermöglichen.

Die Erfindung besteht darin, daß der Datenträger in gleichgroße und formgleiche, Jeweils separat elektrisch ansteuerbare Schreib-, Steuer-, Kontrollfelder und Sperrfelder aufgeteilt ist, wobei die Schreibfelder die Speicher der eingegebenen Daten und die Steuerfelder Träger der für den Bewegungsablauf der Kathoden relativ zum Datenträger dienenden Steuerungsfunktio­ nen sind, während die Sperrfelder der Verhinderung einer Dop­ pelbeschriftung und der Sperrung fehlerhafter Schreibfelder die­ nen und in die Kontrollfelder eine Systemkodierung eingeschrie­ ben ist.

Diese erfindungsgemäße Vorrichtung zur Datenspeicherung zeichnet sich durch eine sehr hohe Datendichte aus. Ihr Raum­ anspruch ist sehr gering. Da die Lage der Zeiten und Pixel sowie sonstige für das Lesen wichtige Vorgaben in diese Datenspei­ cherplatte mit eingeschrieben sind, kann der Schreibvorgang mit hoher Präzision bei voller Ausnutzung der Datenträgergröße und der Lesevorgang bei Verkürzung des Zugriffsweges mit hoher Schnelligkeit ausgeführt werden

Der Datenträger ist aus drei Schichten aufgebaut, dem elek­ trisch leitfähigen und mit einer negativen Spannung beaufschlag­ ten Substrat, der elektrisch leitfähigen und mit einer positiven Spannung beaufschlagten Schreibschicht und zwischen diesen einer Isolierschicht, wobei an den Orten der Steuerfelder sowohl die Schreibschicht als auch das Substrat Aufzeichnungen trägt.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Schreibschicht die Oberfläche des Datenträgers bildet und in n + x + y + z gleichgroße und formgleiche, jeweils separat elektrisch ansteuerbare Schreib-, Steuer-, Sperr- und Kontrollfelder aufgeteilt ist, wobei n die An­ zahl der Schreibfelder, x die Anzahl der Steuerfelder, y die Anzahl der Kontrollfelder und z = Anzahl der Sperrfelder ist und wobei jedem Schreibfeld eine Kathode des Arrays zugeordnet ist, wie auch den Sperr-, Steuer-, und Kontrollfeldern.

Dabei sind die Schreibfelder in Schreibzeilen und Schreibpunkte aufgeteilt und der Abstand der Schreibzeilen von einander ist größer als die Breite der Kathodenstrahlaustrittsfläche der Kat­ hode, und der Abstand der Schreibpunkte von einander ist grö­ ßer als die Länge der Kanten der Elektronenstrahlaustrittsfläche der Kathode.

Der Kathodenträger enthält (n + x + y + z) Kathoden mit gleicher Anordnung und gleichem Abstand wie die Felder in der Schreib­ schicht.

Bei dieser Vorrichtung ist es vorteilhaft, wenn die Steuerfelder in der Steuerschicht und der Schreibschicht Zahnkämme enthalten.

Zweckmäßig ist es, wenn die Steuerschicht mindestens x Steuer­ felder enthält, die form-, größen- und lagengleich unter den Steuerfeldern der Schreibschicht angeordnet sind, wobei die Zähne der Steuerkämme so um eine Zahnbreite verschoben sind, daß die Zähne der Steuerkämme der Steuerschicht zwischen den Zähnen der Steuerkämme der Schreibschicht liegen.

Zur genauen Einjustierung der Lage der Datenträger gegenüber dem Kathodenarray ist es vorteilhaft, wenn in mindestens einem Steuerfeld die Richtung der Zähne der Steuerkämme gegenüber der Richtung der Zähne in den anderen Steuerfeldern um 90° ge­ dreht ist.

Für den Betrieb dieser Vorrichtung ist es vorteilhaft, wenn die Verschiebevorrichtung für die Verschiebung des Kathodenträ­ gers relativ zum Datenträger für eine planparallele Verschiebung unter Einhaltung des Abstandes zu einander ausgelegt ist.

Die Verschiebung der Kathoden gegenüber dem Datenträger kann z. B. bei dieser Vorrichtung durch Tauchspulen erfolgen.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Anordnung und Aufhängung eines Kathodenfeldes.

Fig. 2 den Aufbau des Datenträgers.

Fig. 3 einen in Schreibfelder aufgeteilten Datenträger.

Fig. 4 den Aufbau des Kathodenfeldes.

Fig. 5 die Ansicht eines Steuerkammes.

Fig. 6 eine Anordnung der Schreib-, Steuer-, Kontroll- und Sperrfelder

Fig. 7 die Federaufhängung des Kathodenfeldes.

Fig. 8 die Aufteilung in Schreibzeilen und -pixel.

Fig. 9 einen Schnitt durch die Schreib- und Leseanordnung.

Das Einschreiben digitaler Informationen in eine elektrisch leiten­ de Schicht sowie auch das Wiederauslesen der Informationen erfolgt mittels eines Kathodenstrahles (im Vakuum). Aus der Kathode 10 werden Elektronen emittiert. Sie treffen auf eine Schreibschicht 1, die mit einer positiven Spannung versorgt ist. Diese wird an Orten zu markierender Pixel durch die Abstrahlung der Kathode bis über den Schmelzpunkt erwärmt und aufgeladen. Die Steuerschicht 3 ist über eine Zuleitung mit einer negativen Spannung versorgt und bildet ein elektrisches Feld, das ein Eindringen der Elektronen in die Isolationsschicht 2 verhindern soll.

Bei überschreiten der Schmelztemperatur der Schreibschicht 1 wird das geschmolzene Material im Auftreffpunkt des Kathoden­ strahls 11 durch den Potentialunterschied zwischen der positi­ ven Spannung der Schreibschicht und dem negativ aufgeladenen Schmelzfleck zum Rand des Auftreffpunktes des Kathoden­ strahls 11 auseinandergetrieben und bildet beim Erkalten einen Krater 18.

Durch das elektrische Feld der Steuerschicht 3, das nun durch den Krater 18 hindurchtreten kann, wird ein weiteres Auftreffen der Elektronen auf die Schreibschicht 1 verhindert. Zusätzlich schaltet, beim Verlassen des Bereichs des zu beschreibenden Schreibpunktes 8 die Systemsteuerung die Kathode 10 ab.

Beim Lesen der Information wird die positive Spannung der Schreibschicht 1 soweit herabgesetzt, daß ein Aufschmelzen der Schreibschicht 1 verhindert wird. Gleichzeitig ist an der Steuer­ schicht 3 eine positive Spannung angelegt, die so mit der Span­ nung der Schreibschicht 1 abgestimmt ist, daß das durch den Krater 18 hindurchtretende elektrische Feld der Steuerschicht 3, die durch den Krater 18 entstehende Feldverzerrung neutrali­ siert. Dies soll verhindern, daß der Kathodenstrahl 11 beim Lesen vom Krater 18 abgelenkt wird.

Beim Lesen wird die Spannung, die an der Schreibschicht 1 an­ liegt, durch den auftreffenden Kathodenstrahl 11 abgesenkt. Überfährt der Elektronenstrahl 11 einen Krater 18, so trifft er nicht mehr auf die Schreibschicht 1 und die Spannung in der Schreibschicht 1 steigt wieder an. Dieses führt zum Umschalten eines Schalters (Transistor), und damit zur Erzeugung eines Signals.

Die Schreibschicht 1 bildet die Oberfläche, die in (n + x + y + z) gleichgroße und formgleiche elektrisch voneinander getrennte Felder aufgeteilt ist. Mit n wird die Anzahl der beschreibbaren Schreibfelder 6, mit x die Anzahl der Steuerfelder 12, mit y die Anzahl der Kontrollfelder 19 und mit z die der Sperrfelder 20 angegeben. Alle Felder sind mit elektrischen Anschlüssen ver­ sehen.

Die Steuerschicht 3 enthält mindestens x Steuerfelder 12, die form-, größen- und lagegleich unter den Steuerfeldern 12 der Schreibschicht 1 angeordnet sind.

Der Kathodenträger 9 enthält (n + x + y + z) Kathoden 10 mit glei­ cher Anordnung und gleichem Abstand wie die Schreibfelder 6 in der Schreibschicht 1, so daß jedem Schreibfeld 6 des Daten­ trägers 4 eine Kathode 10 ebenso wie den Steuer-, Kontroll- und Sperrfeldern zugeordnet ist. Jede Kathode 10 hat eine ebene Austriftsfläche für den Kathodenstrahl 11. Die Größe der rechteckigen ebenen Austrittsfläche der Kathoden 10 bestimmt die Speicherdichte des Systems. Durch die heute bekannten Fertigungsverfahren sind Kantenlängen der ebenen Oberfläche der Kathodenspitzen 16 von unter 10 nm erreichbar.

Die Schreibfelder 6 der Schreibschicht 1 sind in Schreibzeilen 7 aufgeteilt. Der Abstand der Schreibzeilen 7 zueinander ist größer als die Breite der Kathodenstrahlaustrittsfläche der Kathode. Je­ de Schreibzeile 7 ist in Schreibpunkte 8 aufgeteilt, deren Länge größer als die Länge der Kanten der Elektronenstahlaustrittsflä­ che der Kathode 10 ist.

Zum Lesen und zum Schreiben werden die Kathoden 10 zeilen­ weise über die Schreibfelder 6 geführt. Beim Schreiben werden die Schreibpunkte 8 in den Schreibzeilen 7 durch Aufschmelzen eines Kraters 18 erzeugt (logisch 1 oder logisch 0). Beim Lesen erzeugen die Krater 18 elektrische Signale analog der eingeschriebenen Werte.

Die Steuerfelder 12 in der Steuerschicht 3 enthalten Steuerkäm­ me 13, die aber so um eine Zahnbreite gegenüber den form-, lage- und größengleichen Steuerkämmen 13 in der Schreib­ schicht 1 verschoben sind, daß ihre Zähne innerhalb der Zahn­ lücken der Zähne der Steuerkämme der Schreibschicht 1 liegen. Die Breite und die Länge der Zähne der Steuerkämme 13 sind mit der Breite der Schreibzeilen 7 und der Länge der Schreib­ punkte 8 identisch.

Mindestens in einem Steuerfeld 12 ist die Richtung der Zähne der Steuerkämme 13 gegenüber der Richtung der Zähne der Steuerkämme 13 in den anderen Steuerfeldern 12 um 90 Grad gedreht. Beim Führen der Kathoden, entlang der Schreibzeilen 7 in den Schreibfeldern 6, werden die Zähne der Steuerkämme 13 dieser/s Steuerfelder/s 12 gekreuzt und erzeugen das Signal, das die Länge des Schreibpunktes 8 in der Schreibzeile 7 be­ stimmt.

Der Abstand der Steuerkanten 14 in den parallel zu den Schreib­ zeilen 7 stehenden Zähnen der Steuerkämme 13 bestimmt die Breite der Schreibzeilen 7. Die Steuerschicht 3, mit Ausnahme der darin enthaltenen Steuerfelder 12, hat beim Beschreiben der Schreibfelder 6 die gleiche Polarität wie die Kathoden 10 und beim Lesen die gleiche Polarität wie Schreibschicht 1.

Der Kathodenstrahl 11 wird durch Verschieben des Kathoden­ trägers 9 oder des Datenträgers 4 oder beider positioniert.

Der Datenträger 4 und der Kathodenträger 9 sind so miteinan­ der verbunden, daß ein planparalleles Verschieben unter Ein­ haltung des Abstandes zueinander ermöglicht wird. Eine mög­ liche technische Lösung ist die Federaufhängung 5. Die Positionierung kann wie in Fig. 1 dargestellt über Tauchspulen 15 er­ folgen.

Durch das Speicherprinzip bedingt sind einmal eingeschriebene Daten nicht veränderbar, auf Dauer resistent und können ohne Zerstörung des Gerätes weder durch fremde noch durch Anwendereinwirkung verändert werden. Stellt die Steuerelektronik beim Schreiben fest, daß ein Schreibpunkt 8 in einem der gleichzeitig angesteuerten Schreibfelder 6 auf dem Datenträger 4 bereits beschrieben ist, so werden alle anderen gleichzeitig angesteuerten Schreibpunkte 8 für das Einschreiben gesperrt.

Durch die Abmaße der Steuerkämme 13 in der Schreibschicht 1 und in der Steuerschicht 3 werden die Form und die Abmaße der Schreibzeilen 7 und der Schreibpunkte 8 in dem Schreibfeld 6 bestimmt und damit auch die Speicherkapazität festgelegt.

Die Kontrollfelder 19 wie die Schreibfelder 6 sind in Schreibzei­ len 7 und die Schreibzeilen 7 in Schreibpunkte 8 aufgeteilt. In die Kontrollfelder wird bereits bei der Herstellung des Apparates eine Systemkodierung eingeschrieben. Durch die Codierung werden die Schreibpunkte in einer Schreibzeile in Gruppen einer bestimmten Anzahl von Schreibpunkten aufgeteilt. Die Schreib­ punkte einer Gruppe enthalten den Code, der den Anfangspunkt und den Endpunkt der Gruppe festlegt. Weiterhin ist die Zeilen­ nummer und die Nummer der Gruppe im Code enthalten. Die Anzahl der Schreibpunkte 8 einer Gruppe und die Anzahl der be­ schreibbaren Schreibfelder 6 auf der Schreibschicht des Appa­ rates mit einander multipliziert ergeben den kleinsten Daten­ block auf den in dem Apparat zugegriffen werden kann.

Mindestens 2 Steuerfeldern, bei denen die Steuerkämme in die gleiche Richtung ausgerichtet sind, ist jeweils ein Kontrollfeld zugeordnet. Der Code in den Kontrollfeldern 19 hat die Aufgabe, durch Abgleich mit dem aus den gegenüberliegenden Kontroll­ feldern 19 gelesenen Code die Steuerung der dazugehörigen Tauchspulen so zu synchronisieren, daß alle Kontrollfelder die gleiche Zeile anzeigen.

Die Systemsteuerung, die jedem Schreibpunkt 8 einen Bereich zuweist, erzeugt gleichzeitig beim Fahren des Kathodenstrahls 11 über den Bereich eines Schreibpunktes 8 ein Referenzsignal. Wird in der Schreibschicht 1 beim überfahren des Ortes (Berei­ ches) eines Schreibpunktes 8 gleichzeitig mit dem Referenzsig­ nal der Systemsteuerung ein Signal durch einen Spannungsan­ stieg erzeugt, so wird dieser Schreibpunkt als logisch 0 oder logisch 1 gewertet.

Das Schreibfeld 6 ist in Schreibzeilen 7 aufgeteilt. Die einzelne Schreibzeile 7 ist in Schreibpunkte 8 aufgeteilt. Der Zeilenab­ stand ist breiter als der Kathodenstrahlauftreffpunkt. Der Schreibpunkt ist länger als der Kathodenstrahlauftreffpunkt.

Die Größe des Kathodenstrahlauftreffpunktes wird durch die Größe der planen Fläche der Kathodenspitze 16 bestimmt.

Die Kathodenspitzenabmaße werden durch das einsetzbare Fer­ tigungsverfahren bestimmt. Am geeignetsten ist nach dem Stand der Technik das Plasma-Ionenstrahlätzen oder das Elektronen­ strahlätzen, das bei gleichzeitiger Ätztiefe von mehr als 30 Nano­ meter, eine Strukturbreite bis unter 10 Nanometer ermöglicht, so daß ein Zeilenabstand von minimal 10 Nanometer erreichbar wäre (VDI Nachrichten - 131 - 1989 Nr. 5 S. 36-38).

Bei der Annahme einer Zeilenbreite von 40 Nanometer können auf einem Schreibfeld 6 mit 3 Millimetern Länge und Breite 663,5 Megabyte eingeschrieben werden.

Bei gleichzeitiger Anordnung von 64 Schreibfeldern 6 auf einem Datenträger 4 mit der Länge und Breite von 30 mal 30 mm erge­ ben sich 43,5 Gigabyte mit einer Zugriffszeit von 1,7 Millisekun­ den.

Der Kathodenträger 9 wird mit (zum Beispiel) einer Federaufhän­ gung 5 über dem Datenträger 4 oder der Datenträger über dem Kathodenträger so aufgehängt, daß er mit einem sehr geringen Abstand parallel zu diesem in jede Richtung frei schwingen kann.

In einem Systemgehäuse 17, das auch den Datenträger 4 und den Kathodenträger 9 aufnimmt, sind drei Tauchspulen 15 auf­ gehängt. Sie führen und positionieren korrespondierend mit den Steuerfeldern 12 und den Kontrollfeldern 19 den Kathodenträger 9 oder den Datenträger 4 in der Weise, daß über jedem Schreib­ feld 6 die ihm zugeordnete Kathode 10 zeilenweise geführt wird. Dabei wird durch die Systemsteuerung die Schreibzeile 7 in ein­ zelne Schreibpunkte 8 aufgeteilt.

Die Steuerelektronik steuert die drei Tauchspulen 15 mit Hilfe der Informationen aus den Steuerfeldern 12 und den Kontroll­ feldern 19.

Die Aufzeichnungsfläche ist in Zeilen aufgeteilt. Um auf den zu­ sätzlichen Zugriffsweg bei rotierenden Datenträgern auf den Startkluster zu verzichten, der bei 7200 U/m im Mittel 4,17 Millisekunden erfordert, wurde eine oszilierende Zugriffsart ge­ wählt, bei welcher sich der Lese- und Schreibkopf in zwei Rich­ tungen über die Aufzeichnungsfläche bewegt. Die Bewegung er­ folgt gleichzeitig senkrecht und parallel zu den Zeilen bis zum Erreichen des Startklusters. Von dort bewegt er sich nur noch parallel zur Schreibzeile.

Um den Zugriffsweg zu verkürzen, mußte die Aufzeichnungsflä­ che in viele einzelne kleine Schreibfelder aufgeteilt werden. Die Schreibfelder werden in Zeilen angeordnet und die Zeilen in eine Gruppe mehrerer Zeilen angeordnet. Jedem Schreibfeld ist ein als Kathode ausgeführter Schreib-Lesekopf zugeordnet.

Die Aufzeichnungsdichte und die Kürze der Zugriffswege erfor­ dert sehr kleine Abstände der Kathoden. Deshalb wurde eine neue Kathodenart und eine neue Fertigungsart für die Kathoden erforderlich. Die Kathoden sind Kaltkathoden. Auf einem isolie­ renden Träger wird mit einer genau definierten Stärke eine Schicht aufgetragen, aus der mit einem Ätzverfahren die Katho­ denform für alle Kathoden einer Schreibfeldzeile gleichzeitig her­ ausgearbeitet wird. Da jeder Schreibfläche eine Kathode zuge­ ordnet ist, müssen die Kathoden ebenfalls in Zeilen angeordnet werden. Durch die Bedingungen ihrer Fertigungsart können die Kathodenblöcke nur in einzelnen Zeilen gefertigt werden, so daß sie anschließend zu einem Kathodenträger zusammen gefügt werden müssen. Nach dem Zusammenfügen wird der Kathoden­ träger auf Ebenheit plan geschliffen (Läppen).

Bei dem Apparat und Verfahren zur Aufzeichnung digitaler Daten handelt es sich um ein System, das mit heute bekannter Ferti­ gungstechnik hergestellt werden kann.

Auf dem beschriebenen Datenträger ist eine elektrisch leitende Schicht in eine oder mehrere einzelne Felder gleicher Form und Größe aufgeteilt. Jedes Feld hat mindestens einen elektrischen Anschluß. In dem Kathodenträger sind Kathoden mit einem Ab­ stand zueinander integriert, der dem Abstand der Länge plus Zwischenraum oder der Breite plus Zwischenraum der Felder im Datenträger entspricht. Jede Kathode hat einen elektrischen An­ schluß.

Der Datenträger und der Kathodenträger sind mit einem Aufhän­ gungsmechanismus, zum Beispiel einer Bandfederaufhängung oder einer Dauermagnetaufhängung so miteinander verbunden, daß sie, ohne Verschleiß zu erzeugen, mindestens um die Länge und um die Breite eines Schreibfeldes im Datenträger planpara­ llel zueinander verschoben werden können. Jedes Feld ist in Zei­ len und jede Zeile ist in Schreibpunkte aufgeteilt.

Die Sperrfelder haben verschiedene Funktionen. Ein Sperrfeld 20 verhindert die Mehrfachbeschreibung eines Datenblockes. Ein weiteres Sperrfeld 20 verhindert die Verwertung eines Daten­ blockes, falls beim Schreiben ein Fehler erkannt wurde. Diese Sperre wird automatisch beim Kontrollesen gesetzt, kann aber auch vom Anwender gesetzt werden. Die Sperrfelder werden in einem Datenblock vor dem für sie bestimmten Datenblock ge­ setzt. Da der Apparat das Lesen und Schreiben von links nach rechts und umgekehrt ermöglicht, kann für jede Richtung ein Satz Sperrfelder vorgesehen werden. Auch durch volle Über­ schreibung kann ein Datenblock unkenntlich gemacht werden.

Es besteht auch die Möglichkeit, daß die Isolierschicht 2 aus einem Material mit einem niedrigem Schmelzpunkt besteht, das beim Schreiben ebenfalls einen Krater 18 bildet und im Krater 18 die Steuerschicht 3 freigibt.

Die Isolierschicht 2 kann auch aus einem Halbleitermaterial be­ stehen, das dotiert oder undotiert eine Steuerfunktion zwischen der Schreibschicht 1 und der Steuerschicht 3 übernimmt.

Bezugszeichenliste

1

Schreibschicht

2

Isolierschicht

3

Steuerschicht

4

Datenträger

5

Federaufhängung

6

Schreibfeld

7

Schreibzeile

8

Schreibpunkt

9

Kathodenträger

10

Kathode

11

Kathodenstrahl

12

Steuerfeld

13

Steuerkamm

14

Steuerkante

15

Tauchspule

16

Kathodenspitze

17

Systemgehäuse

18

Krater

19

Kontrollfeld

20

Sperrfeld

Claims (11)

1. Vorrichtung zur permanenten Datenspeicherung mit einem Array von Kathoden, dem gegenüber relativ zu diesem plan­ parallel verschieblich ein Datenträger angeordnet ist,
der aus einem Substrat mit einer darauf aufgebrachten elek­ trisch leitenden, durch von den Kathoden ausgehende Elek­ tronenstrahlen punktweise aufschmelzbaren Schreibschicht besteht, die mittels derselben Kathoden bei verminderter Elektronenemission lesbar ist,
dadurch gekennzeichnet
daß der Datenträger (4) in gleichgroße und formgleiche, je­ weils separat elektrisch ansteuerbare Schreib- (6), Steuer- (12), Kontrollfelder (19) und Sperrfelder (20) aufgeteilt ist
wobei die Schreibfelder (6) die Speicher der eingegebenen Daten und die Steuerfelder (12) Träger der für den Bewe­ gungsablauf der Kathoden (10) relativ zum Datenträger (4) dienenden Steuerungsfunktionen sind,
während die Sperrfelder (20) der Verhinderung einer Dop­ pelbeschriftung und der Sperrung fehlerhafter Schreibfelder dienen und in die Kontrollfelder eine Systemkodierung ein­ geschrieben ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Datenträger aus drei Schichten aufgebaut ist, der elektrisch leitfähigen und mit einer negativen Spannung be­ aufschlagten Steuerschicht (3), der elektrisch leitfähigen und mit einer positiven Spannung beaufschlagten Schreibschicht (1) und einer Isolierschicht (2) zwischen diesen,
wobei an den Orten der Steuerfelder (12) sowohl die Schreibschicht (1) als auch die Steuerschicht (3) Aufzeich­ nungen trägt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schreibschicht (1) die Oberfläche des Datenträgers bildet und in n + x + y + z gleichgroße und formgleiche, je­ weils separat elektrisch ansteuerbare Schreib- (6), Steuer- (12), Sperr- (20) und Kontrollfelder (19) aufgeteilt ist,
wobei
n = Anzahl der Schreibfelder (6)
x = Anzahl der Steuerfelder (12)
y = Anzahl der Kontrollfelder (19)
z = Anzahl der Sperrfelder (20)
ist
und wobei jedem Schreibfeld (6) eine Kathode (10) des Arrays zugeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schreibfelder (6) in Schreibzeilen (7) und Schreib­ punkte (8) aufgeteilt sind,
daß der Abstand der Schreibzeilen (7) voneinander größer als die Breite der Kathodenstrahlaustrittsfläche der Kathode (10) ist
und daß der Abstand der Schreibpunkte (8) größer als die Länge der Kanten der Elektronenstrahlaustrittsfläche der Kathode (10) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenträger (9) (n + x + y + z) Kathoden (10) mit gleicher Anordnung und gleichem Abstand wie die Felder (6) in der Schreibschicht (1) enthält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfelder (12) in der Schreib- und Steuerschicht (1, 3) Steuerkämme (13) enthalten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschicht (3) mindestens x Steuerfelder (12) enthält, die form-, größen- und lagengleich unter den Steuerfeldern (12) der Schreibschicht (1) angeordnet sind, wobei die Steuerkämme (13) einer Schicht gegenüber der anderen so um eine Zahnbreite verschoben sind, daß die Zähne der Steuerkämme (13) der Steuerschicht (3) zwischen den Zähnen der Steuerkämme (13) der Schreibschicht (1) liegen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Steuerfeld (12) die Richtung der Zähne der Steuerkämme (13) gegenüber der Richtung der Zähne in den anderen Steuerfeldern (12) um 90° gedreht ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verschiebevorrichtung für die planparallele Verschiebung des Kathodenträgers (9) relativ zum Datenträger (4) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Tauchspulen (15) zur Positionierung des Datenträgers (4) gegenüber dem Kathodenträger (9) vorgesehen sind.

11. Verfahren zum Einschreiben und Auslesen von Speicherda­ ten in einen und aus einem Datenträger einer Vorrichtung zur permanenten Datenspeicherung nach Anspruch 1,
bei dem die Daten mit Hilfe von Kathoden in die Oberflä­ chenschicht des Datenträgers zeilen- und pixelweise bei hoher Kathodenspannung eingebrannt werden,
indem man einen von der Kathode ausgehenden Elektonen­ strahl auf die Oberflächenschicht des Datenträgers richtet und eine planparallele Relativbewegung zwischen Datenträ­ ger und Kathode bewirkt,
wobei zum Einschreiben von Speicherdaten die Schreib­ schicht an bestimmten Pixelpunkten zur Darstellung erster Binärzahlen durch den Elektronenstrahl aufgeschmolzen wird, so daß die darunterliegende Isolationsschicht frei­ gelegt wird und das Schreibschichtmaterial um die freige­ legten Stellen herum Krater bildet,
wobei die vom Elektronenstrahl nicht aufgeschmolzene Schreibschicht an anderen Pixel punkten die anderen Binärzahlen darstellen,
und wobei zum Lesen der Daten die mit geringerer, unter der Schmelzspannung liegenden Spannung beaufschlagte Kathode planparallel über den Datenträger geführt wird und am Datenträger auftretende Spannungsänderungen als Spannungsimpulse gemessen werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die Oberfläche des Datenträgers in Schreib-, Steuer-, Sperr- und Kontrollfelder aufteilt,
daß man die zu speichernden Daten in die Schreibfelder zei­ len- und pixelweise einbrennt,
daß man den Steuerfeldern Daten für die Führung der Kathode in Zeilen und Punkten entnimmt,
daß man den Kontrollfeldern bereits bei der Herstellung eine Kodierung eingibt,
und daß man den Sperr- und Kontrollfeldern Informationen zur Steuerung des Einschreib- und Ausleseverfahrens der Speicherdaten entnimmt.