JPH0766575B2 - 電子ビームによる情報再生装置 - Google Patents

電子ビームによる情報再生装置

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JPH0766575B2
JPH0766575B2 JP61030819A JP3081986A JPH0766575B2 JP H0766575 B2 JPH0766575 B2 JP H0766575B2 JP 61030819 A JP61030819 A JP 61030819A JP 3081986 A JP3081986 A JP 3081986A JP H0766575 B2 JPH0766575 B2 JP H0766575B2
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electron beam
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recording
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敏之 会田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子ビームを利用した記録および再生装置に
係り、特に高密度のデジタル信号の書き込みおよび読み
出しに好適な電子ビーム装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、電子ビームを利用した記録装置に関しては種々の
提案が成されてきた。電子ビームを利用することの最大
の利点は、微細電子ビームによつて光の波長よりも小さ
い単位で記録できるという高密度記録にある。しかし、
実際には、電子ビームを細く集束したり、傾向して記録
あるいは再生するための装置は真に高密度化を図るには
非常に規模の大きいものとなる。すなわち、記録素子だ
け高密度化を図つても利用する装置が大きくては、実用
上のメリツトがない。この欠点を克服しようとしたの
が、ジーイー,アール アンド デイレビユー(G・E;
R&D Review),(1977)p12〜15に示すような、記録素
子と集束電子ビーム系を管球に封じ込んだものである。
しかし、この場合でも、記録素子自身の高密度化が実際
に図れたとしても、利用する側から見れば管球全体の容
積で平均化したものが記録密度となる。
また、集束電子ビーム系を構成する装置の規模を大きく
し、それと共に記録素子自身も大型化して、従来用いら
れている磁気デイスク装置、あるいは、光デイスク装置
の発想から提案されたのが特開昭59−221846号公報に示
されるようなものである。円板状のデイスクを真空中で
回転し、微細電子ビームを偏向して記録,再生する方式
である。ここで用いられる電子光学系は、半導体の微細
加工等に供される電子線描画装置と同等である。すなわ
ち、機械的試料移動装置の、ある一定位置で、電子ビー
ムを露光に必要な電流を得た上で、可能な限り細く集
束して、可能な限り短時間で、そしてこの定位置で
可能な限り広い面積に亘つて走査できることである。
したがつて、電子ビームが走査形電子顕微鏡における例
のように100Å程度まで簡単に集束できるからといつて
上記,を考慮に入れないでは記録,再生に何百時間
もかかるような結果になる。電子ビームによる記録が、
光による記録密度を明らかに上回るためには1ビツトあ
たりの記録面積が0.1μm程度が必要となるが、この従
来例によつては、大きな問題を伴う。すなわち、上記電
子線描画装置の例で、最終集束(対物)レンズの焦点距
離を10〜20cmとして、直径0.1μmの電子ビームを偏向
するとき、偏向のために生ずる収差のボケのために試料
面での偏向量として10mm以下が限度になる。言い換える
と、この従来例で高密度化を果すには用いるデイスクが
半径10mm程度ということになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記の如く従来、電子ビームのもつ微細性が強調され、
記録素子の密度の向上だけが課題となつており、記録容
量の大容量化の点での考慮が十分になされていない傾向
があつた。
本発明の目的は、電子ビームによる記録,再生の高密度
化とそれに対応する大容量化を同時に実現する電子ビー
ム記録,再生装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明においては針状陰極
と、この針状陰極に対向して微少間隙をおいて配置する
デイスク,針状陰極をデイスク上で移動する手段と、デ
イスクを回転させる手段と、針状陰極の軸方向に磁場を
かける手段を具備し針状陰極からデイスクに放出される
電子を記録,再生の手段として用いた電子ビーム記録再
生装置として構成される。
ここで電子ビーム記録,再生装置なる用語は記録または
再生を単独で行うもの、記録と再生の両者の行うものの
相方を含むものとして使用する。
〔作用〕
上記目的を達成するには、記録,再生に利用する微細電
子ビームを大きな偏向量を要することなく、大面積のデ
イスクの任意の場所に照射できることが必要条件とな
る。すなわち、磁気デイスクの磁気ヘツド、光デイスク
の半導体レーザやフオト・トランジスタの如く記録のた
めの一次信号源と再生のための二次信号検出器が応答性
良く大面積のデイスクの任意の場所を選択することに対
応する技術である。
この条件は、従来の電子光学系の小型化によつては困難
なものであり、以下によつて達成される。
先端を鋭く尖らせた針状陰極と導体からなる陽極を対向
させて適当な電圧を印加するとき、針状陰極からは電界
放出電子が引き出される。そして針状陰極と陽極を接近
させるとき例えば針状陰極と陽極の真空間隙を0.1μm
とするとき、陽極面上での電子ビームは広がりは、真空
間隙と同程度、すなわち、0.1μm程度となる。この原
理を用いて、陽極をデイスクに置きかえると従来の光学
系を用いることなく軽量な針状陰極を機械的に走査する
ことが可能となる。しかし、実用上、大型のデイスクを
回転するときデイスクと針状陰極の真空間隙を0.1μm
程度に保つことは困難であり、以下の方法によつて該真
空間隙を1〜10μmとしてもデイスク上の電子分布が小
さくなるようにする。
すなわち、針状陰極の軸方向に磁場をかけて、元来、デ
イスク上で真空間隙と同程度の広がりをもつ電子分布を
集束させる。
一方、電子ビーム記録再生装置としての記録方法に関し
ては従来から行われている電子ビームと材料のすべての
相互作用が利用できるが、再生方法に関しては適切なも
のを予め選択する必要がある。
第3図(a)に示すように、針状陰極1とデイスク2を
対向させて配置し電源3によつて電圧を印加するとき検
出器4によつて放射電流を検出する。この検出電流から
何らかの信号を読みとるための条件は、デイスク面上で
の凹凸などの形状によるもの、および材質の違いなどの
仕事関数変化によるものの二通りである。これを具体的
に示したのが第3図(b)(イ)〜(ニ)である。
(イ)(ロ)は同一材質で表面形状のみで区別する場
合、(ハ)はデイスク基体上に仕事関数の異なる材質5
が単原子層であつても存在する場合、(ニ)はデイスク
表面における段差は存在しないが、仕事関数の異なる材
質5がある場合をそれぞれ示す。
なお、上記で検出信号として放射電流ではなく、X線、
ルミネセンス,二次電子等を利用しても良く、上記の材
質5は単純にデイスク2の材質と異なれば良い場合が多
い。
本発明において、針状陰極は第1にデイスクへの記録の
ための一次照射源として作用し、デイスクと針状陰極間
の真空間隙が1〜10μmとしてもデイスク上での電子分
布の大きさが集束されるように針状陰極の軸方向に磁場
をかける。針状陰極は第2に、再生時に放射電流に現れ
る記録信号を検出し、デイスク上の如何なる位置の信号
をも検出するため、デイスクの回転と、このデイスク
の、ある動径方向での針状陰極の直線運動を組み合せる
ことによつて位置指定の機能をもつことができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。
図において針状陰極1は、回転装置5に直結して回転す
るデイスク台6の上にデイスク固定器7を用いて保持さ
せたデイスク2と1〜10μmの微小な真空間隙をなすよ
うに高さ制御器11によつて一定レベルを保つように支持
される。針状陰極1とデイスク2の間に電源3を用いて
電圧を印加するとき、針状陰極1から放出される電界放
射電子によつて電流が通じこれを検出器4によつて検出
する。このとき針状陰極1の周囲にある磁極8は、更に
その外周のあるコイル9への通電によつて針状陰極1の
軸方向の磁束をもつため、針状陰極1から放射された電
子は集束作用をうけてデイスク2に照射される。
読み出し制御装置15の指令信号により、回転装置5およ
び位置制御装置16によつて駆動する支持装置13に取付け
られた移動装置12によつてアドレスし、検出器4によつ
て検出した電流を、その書き込み方式に対応した、増幅
ないし変調を増幅変調器18によつて行い、所望の読み出
し信号とする。この場合、真空容器14の内部は排気ポン
プにより真空とされている。
第2図は、信号記録の方法の例を示し、(a)に示すよ
うに同心円状もしくは渦巻状のトラツク溝19をデイスク
表面に形成する。第2図(b)の(イ)(ロ)(ハ)は
トラツク溝の断面を示し、第2図(c)の(イ)(ロ)
(ハ)は第2図(b)の(イ)(ロ)(ハ)に対応する
デイスク2を回転することなく移動装置12を動かしたと
き得られる検出電流を示す。第2図の(b)の(イ)は
その1トラツク溝の断面を示し、幅0.2μm、深さ0.01
μm程度の形状とする。同図(ロ)は、トラツク溝に形
成する直径0.1μm厚さ0.005〜0.01μm程度の信号記録
単位20の断面を示す。この信号記録単位20はデイスク2
の材質と比較して仕事関数が小さい物質であるとき図の
ような検出電流を得る。同図(ハ)は信号記録単位20が
トラツク溝19に形成された穴である場合を示し、この穴
の深さはトラツク溝19の深さと同程度か、より大きけれ
ば良い。アドレスはこのトラツク溝19を基準に行うが、
回転装置5および移動装置12ではトラツク溝19の幅(本
例で〜0.2μm)程度の制御行えば良く、更に微細な位
置指定は偏向電源17を制御をして電磁型の偏向器10(直
交する二方向)によつて行う。
以上のようにして、記録されたデイスクの読み出しがで
きる。書き込みにあたつては、各種の方式があるため、
考えられるすべての方法を行えるわけではないが、電子
ビームを用いて行う方式についてはすべて可能である。
以上本発明の実施例によれば、電子ビームの微細性を利
用しておよそ109bit/cm2の(1)高密度記録が可能であ
り、また従来装置のように電子ビームの大角の偏向を行
わないことにより集束電子ビームの大きさが不変である
ため、デイスクの回転運動,針状陰極の直線運動といつ
た機械的運動による制限を除外すれば、(2)デイスク
の大きさには制限がなく、大容量をも同時に実現するも
のである。
その他、本発明の実施例では従来装置のような電子光学
系コラムを必要としないため、装置全体の構成が簡易で
あり小型に作製でき、真空排気も少容量の排気ポンプに
て実現できる。
〔発明の効果〕
本発明は以上のように構成したものであるから、電子ビ
ームによる記録,再生の高密度化と大容量化を同時に実
現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す電子ビーム記録,再生
装置の横断面図、第2図(a)は、デイスク上のトラツ
ク溝を示す斜視図、第2図(b)はトラツク溝の例を示
す断面図、第2図(c)は検出電流の波形図、第3図
(a)は本発明による再生の原理を示す説明図、第3図
(b)はデイスク面の形状の例を示す断面図である。 1……針状陰極、2……デイスク、3……電源、4……
検出器、5……回転装置、6……デイスク台、8……磁
極、9……コイル、10……偏向器、11……高さ制御器。
フロントページの続き (72)発明者 保坂 純男 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−117434(JP,A) 特開 昭60−66347(JP,A) 特開 昭61−80536(JP,A) 特開 昭52−99802(JP,A) 特開 昭52−122458(JP,A) 実開 昭52−68202(JP,U)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】針状陰極と、該針状陰極に対向して1〜10
    μmの微小間隔をおいて配置された情報記録媒体と、上
    記針状陰極と上記情報記録媒体との間に電圧を印加して
    上記針状陰極から上記情報記録媒体に向かって電子ビー
    ムを放出させる手段と、上記針状陰極と上記情報記録媒
    体とを相対的に移動させる手段と、上記針状陰極の外周
    に設けられ該針状陰極から上記情報記録媒体に向かって
    放出される上記電子ビームを集束させる手段とを具備し
    てなり、上記針状陰極から上記情報記録媒体に向かって
    放出される上記電子ビームを上記情報記録媒体上に記録
    されている情報の再生手段として用いることを特徴とす
    る電子ビームによる情報再生装置。
  2. 【請求項2】上記の電子ビームを集束させる手段は、上
    記針状陰極の外周に配置され上記針状陰極の軸方向に磁
    場を印加する手段からなっていることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項に記載の電子ビームによる情報再生装
    置。
JP61030819A 1986-02-17 1986-02-17 電子ビームによる情報再生装置 Expired - Lifetime JPH0766575B2 (ja)

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JP61030819A JPH0766575B2 (ja) 1986-02-17 1986-02-17 電子ビームによる情報再生装置
DE3789906T DE3789906T2 (de) 1986-02-17 1987-02-02 Elektronenstrahl-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät.
EP87101367A EP0235592B1 (en) 1986-02-17 1987-02-02 Electron beam recording and reproducing apparatus
US07/013,798 US4786922A (en) 1986-02-17 1987-02-12 Electron beam recording and reproducing apparatus

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JPS62189649A JPS62189649A (ja) 1987-08-19
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