Brevet FR2007607A1 — publié le 19700109

La présente invention se rapporte à des appareils conçus pour l'enregistrement et/ou la lecture d'informations conservées sous forme numérique ou analogue à des densités extremement élevées0 Il devient de plus en plus important dans la technique de pouvoir augmenter la quantité d'informations conservées dans une aire donnée et d'être à morne d'enregistrer et de recouvrer ces informations continuellement, au besoin.Les systemes (l'enregistrement de ce genre utilisent, généralement, des fils métalliques, des bandes ou des films passant devant un emplacement d'enregistrement où leur surface est modifiée-par des moyens électromagnétiques ou autres, par exemple, par des faisceaux lumineux modulés agissant sur des surfaces sensibles, par des signaux modulés appliqués à des bandes magnétiques, à des fils métalliques magnétisables ou autres, ou par des procédés utilisant des effets thermiques pour enregistrer des signaux. our obtenir une résolution élevée, ces moyens connus exigent soit une vitesse de défilement élevée de la bande magnétique ou autre, soit des signaux d'enregistrement de largeur très restreinte, les aires d'enregistrement étant relativement grandes, de sorte que ces procédés-ne se pretent pas à des densités dgen- registrement extrêmement élevées. Le but de la présente invention est de fournir un dispositif perfectionné d'enregistrement de conservation et de récupération d1informations au moyen duquel une quantité maximal dsin- formations peut être conservée avec une grande résolution, le principe fondamental et le procédé utilisé conformément à l'invention consistant à imprimer des informations sur un faisceau d'ions en modulant ce faisceau, 'a introduire ledit faisceau dans une chambre contenant un champ formé conjointement avec un collecteur, ce qui fait que lts dimensions de l'aire contenant l'information est réduite conformément aux dimensions et auw relations géométriques existant entre la chambre et le collecteur, et à maintenir le vide dans l'environnement du faisceau d'ions. La récupération des informations consiste à provoquer une émission de particules électrisées par les parties influencées du collecteur qui résultent dudit faisceau ionique modulé, ce qui fait que les particules électrisées divergent vers la chambre en repro- duisant l'information originale et à détecter les particul-es élec- trisées divergentes. s Il convient de souligner que lorsgilil est fait mention dans le présent mémoire descriptif de la modulation d'un faisceau d'ions, ceci entend inclure une modification de l'intensite de celui-ci dans le temps et/ou dans l'espace et/ou une déviation de ce iaisceau et/ou une modification de sa constitution. Selon l'invention, l'enregistrement, la conservation et la récupération des informations peuvent St effectuer en utilisant des particules atomiques, notamment des ions, pour modifier la surface du milieu d'earegistrement sur une échelle atomique en per mettant ainsi une densité de conservation extrêmement élevée des informations.Une réduetion et, r-éciproquement, un agrandissement des images sont réalisés par des principes d'optique ionique et électroniquet comme l'explique l t invention. De nombreuses configurations sont possibles pour obtenir une réduction et un agrandissement des images, et pour mieux illustrer les principes de l'invention on va décrire en détail un cas simple avec une très grande résolution dans une seule dimension, D'autres configurations seront également décrites dans lesquelles les memes principes sont appliqués et qui permettent manifestement d'o-btenir des avantages significatifs0 Dans cette forme exemplaire, lsinvention-comprend une source d'ions qui injecte des ions positifs radialement dans une chambre conductrice cylindrique.Le long de l'axe de cette chambre cylindrique s'étend un fil o.leetriqu.e-de section-circulaire appelé 'iegllecteurw qui est porté à un potentiel nagatif par rapport à la surface intérieure de la chambre cylindrique. Liénergie des ions au point d'injection est égale au potentiel qui aurait existé à ce point si seule la paroi de la chambre était présentez Ainsi, un champ électrique radial est établi par suite des relations dimensionnelles et géométriques entre la surface d'enregistrement et la surface du réceptacle qui la continent, En variante., on pourrait utiliser des ions négatifs, mais dans ce cas, les polarités du collecteur et de la chambre devraient être interverties. Dans les exemples décrits ci-après, on suppose que les ions sont positifs, de sorte que la chambre devient une anode et le collecteur une cathode0 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel :: - la figure 1 montre comment des ions injectés confort mément à l'invention sont accélérés le long des lignes de force d'un champ électrostatique vers la cathode - la figure 2 montre comment on peut utiliser plusieurs sources d'ions ; - la figure 3 montre les trajectoires possibles des ions lorsqu'on utilise une rotation magnétique du faisceau - la figure 4 montre les trajectoires des ions lorsqu'on utilise une rotation électrostatique du faisceau ; la figure 5 montre l'utilisation d'électrodes de garde sur les secteurs d'un cylindre pour maintenir les lignes de force radiales du champ ; la figure 6 montre comment une anode en forme de sec- teur peut être utilisée avec une cathode en forme de ruban qui peut être incurvée au point d'enregistrement ou de lecture ;; - la figure 7 montre en (a) comment une anode en forme de secteur peut avoir une forme torique ; et, en (b) l'utilisation d'une cathode sphérique - la figure 8 montre comment on peut obtenir un signal de sortie renforcé en (a) dans un système utilisant un intensifi cateur d'images ; et en (b) par multiplication d'électrons Z la figure 9 montre un enregistrement Xdéveloppéw par amplification moléculaire ; et, - les figures IOa et lOb montrent comment deux représentations dimensionnelles peuvent être obtenues au moyen dtenre- gistrements simultanés sur une même aire. Les matières adoptées pour la cathode t et les ions émanant des sources d'ions 2, comme l'illustrent les figures 1 à 4, sont telles que le bombardement et la déposition résultante, l'implantation ou l'effet combiné des ions abaissent ou élèvent effectivement la fonction de travail de la cathode 1. Le cylindre est désigné par 3. Des informations peuvent être inscrites sur le fil ca anodique en modulant et en dirigeant radialement le faisceau d'ions sur la cathode 1, pendant que celle-ci se déplace axiales ment le long du "point d'écriture", ctest-à-dire, le long du point axial où des ions bombardent la surface de la cathode, cette der- nière pouvant, le cas échéant, être tournée afin d'allonger sa trajectoire par un mouvement hélicoidalO En variante, le faisceau pourrait être dévié ou déplacé axialement par rapport au fil cathodique.Le point de déposition radial peut être modifié (a) en utilisant plusieurs sources d'ions (b) par un champ magnétique axial en modifiant convenablement les conditions d'entrée des ions, au besoin ; et, (c) par addition d'une composante tangentielle relatif vement petite à la vitesse d'injection des ions. Certains procédés particuliers de réalisation des possibilités (a), (b) et (c) sont illustrés respeotivement sur les figures 2, 3 et 4. De cette manière une "image" ou bien, en variante, un certain nombre de pistes contenant des informations numériques peuvent être mémorisées sur un fil de métal. On obtient une excellente résolution radiale grâce aux propriétés dtauto-focalisatåon du champ électrique radial. L'invention est auto-focalisante du fait que les lignes de champ se terminent sur la cathode et que ces lignes déterminent, dans une large mesure, les trajectoires des ions. La résolution axiale est limitée dans l'appareil simple décrit ci-dessus par la capacité de focalisation de la source d'ions dans la direction de l'axe de la cathode. Pour lire les informations enregistrées sur le fils on place celui-ci dans l'axe dgun cylindre en maintenant une différence de potentiels entre eux de façon que le fil soit négatif par rapport au cylindre, tout comme dans le dispositif d'enre- gistrement.- On fait le vide et on éclaire le fil avec une radiation de longueur d'onde convenable, de sorte que des photo-électrons ne sont émis que par les régions ayant une fonction de tra- vail relativement basse formées ou laissées pendant le processus d'enregistrement.Ceux-ci peuvent etre détectés à la surface de l'anode par des écrans phosphoiescents appropriés ou par d'autres dispositifs0 Lorsque l'anode est constituée par un cylindre transparent recouvert intérieurement d'une couche de phosphore métallisée, celui-ci affiche, sous une forme agrandie, "l'image" inscrite sur le fil cathodique. La métallisation, par exemple, le revêtement d'aluminium, tel que ceux couramment utilisés sur les écrans de certains tubes à rayons cathodiques, peut remplir trois fonctions, à savoir (a) améliorer l'émission lumineuse apparente du phosphore par réflexion (b) former la surface anodique conductrice nécessaire pour établir la configuration radiale ou désirée du champ électrique et, (c) réfléchir sur la cathode les radiations nécessaires pour produire les photo-electrons. Ce procédé évite que les radiations directes tombent sur la surface visible de l'écran0 Il importe de noter qu'il y a un rapport de 1/1 entre les très petites aires dopées de la surface de la cathode et les aires de l'écran anodique du système proposé, (de sorte que ltappa reil n'exige pas une cathode ayant un rayon de courbure trop petit pour être réalisable), c'est-à-dire, que le processus est réversible. Ainsi, si des ions cheminent de l'anode vers la cathode, des électrons peuvent aussi suivre la mime trajectoire, avec une bonne approximation ruais dans la direction opposée, c'est-à-dire, de la cathode vers l'anode. Un petit défaut d'alignement de la cathode ne produit qu'une faible distorsion. tne certaine déviation de l'image peut être réalisée au moyen d'un champ magnétite axial sans qu'il en résulte une dégradation appréciable de-l'image. Conne il a été intriqué plus haut, dans la pratique cer- taines modifications peuvent être apportées pour des raisons de commodité. C'est ainsi, par exemple, que l'on pourrait remplacer la structure cylindrique décrite ci-dessus par un secteur cylinbrique 4, par exemple, la conliguration de champ correcte étant maintenue au moyen d'électrodes de garde 5. Ces électrodes peuvent être des pièces en forme de secteur ayant une résistivité homogène, comme le montre la figure 5, où les électrodes de garde se termì- nent dans un cylindre conducteur 6 maintenu à- un potentiel appr5o- priés Le fil cathodique 7 peut être en métal ou un ruban métallisé qui est déformé à ou près de l'aire d'enregistrement et de lecture afin de présenter le rayon de courbure nécessaire, comme on le voit en 8 sur la figure 6. Comme le montrent les figures 7a et 7b, des structures toriques ou sphériques pourraient également être utilisées en vue d'améliorer la résolution axiale. Ces formes permettent d'obtenir une aire de mémorisation relativement petite sur des anneaux 9 ou des billes 10 et ofrent à l'utilisateur une possibilité de classement des informations. Sur la ligure 7b l'anode s'étendrait pratiquement tout autour de la bille 10 et cette dernière pourrait être tournée autour de deux axes orthogonaux. La bille peut être tournée autour de ces axes pour étendre l'aire de couverture. rour permettre de lire rapidement les informations conservées, une certaine amplification des signaux peut être néces- saire au moyen d'intensifieurs d'images 11 ou de multiplicateurs d'électrons 12 comme le montre la figure 8. Dans ce cas, une certaine déviation de l'image peut etre obtenue en modifiant les champs dans l'itensifieur d'image ou dans le multiplicateur d'éélectrons our augmenter le signal de sortie pendant la lecture on peut utiliser une autre technique avec les procédés mentionnés ci-dessus0 Celle-ci est basée sur un rapport de A.F. et de E.E. Kaspaul paru dans les Complets rendus du poème Symposium National Vacuum de 1963, édition lviacriillanl pages 422, 427 sous le titre "Application of Molecular Amplification to lLicrocircuitry". Cette technique est illustrée par la figure 9 où des ions se déposent à la surface de la cathode 13, corme décrit ci-dessus, rzais les matières de la cathode et les ions sont choisies de façon qu'il se forme des "centres de nucléation" à la surface de la cathode. En exposant ultérieurement cette cathode à une matière vaporisée convenable, des agglomérats de ee "révélateur" se forment de préférence, sur les centres de nucléation précédemment déposés. Le dispositif de vaporisation est désigné par 14. Cette modification permet aux centres de nucléation d'bure déposés avec une très grande résolution du fait que l'intensité du courant d'ions est extrêmement faible. Le développement issu crée une aire photo-émissive plus grande donnant un signal de sorS tie plus facilement détectable pendant la lecture. Une certaine diminution de la résolution est inévitable en raison des aires plus grandes utilisées pour l'émission, mais la vitesse d'enre gistreiuent possible est augmentée. Ce procédé pourrait être utilisé pour d'autres raisons, par exemple, du fait que la matière déposée est physiquement plus résistante, permettant ainsi d'obtenir une surface plus robuste et qui est capable d'enregistrer des informations dans un environnement atmosphérique normal. Ces procédés et techniques peuvent avantageusement être développése.C'est ainsi quten déposant différentes matières provenant d'une ou de plusieurs sources d'ions, on peut obtenir différentes fonctions de travail sur la cathode. Par un choix judicieux de la longueur d'onde des radiations utilisées pendant la lecture, les informations enregistrées peuvent être lues sélectivement. La figure 10a montre comment un générateur d'ions 15 peut être utilisé avec un convertisseur 16 pour convertir une image bidimensionnelle 17 en une forme adaptée pour l'injection dans llun des systèmes précédents, tandis que sur la figure 10b, une source lumineuse 18 et un convertisseur dtimages 19 servent aux memes fins. Un REVENDICATIONS 1. Un Procédé pour conserver des informations avec une densité extrêmement élevée-qui consiste à imprimer des informations sur un faisceau d'ions en modulant celui-ci, à introduire ce faisceau dans une chambre qui confient un champ formé conjointement avec un collecteur, ce qui- fait que les dimensions de l'aire contenant l'information sont réduites conformément aux relations dimensionnelles et géométriques entre la chambre et le collecteur, et à maintenir un vide au-dessus de l'environnement des ions. 2. Procédé selon la revendication l dans lequel le faisceau d'ions est modulé avant son entrée dans ladite chambre. 3. Procédé selon la revendication l dans lequel le faisceau d'ions est modulé après son entrée dans ladite chambre. 4. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le recouvrement des informations est réalisé en provoquant une émission de particules électrisées par les parties influencées du collecteur résultant dudit faisceau d'ions modulé, ce qui fait que les particules électrisées divergent vers la chambre en reproduisant l'information originale, et en détectant les particules électrisées divergentes. 5. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on récupère l'information en provoquant une émission de particules électrisées par les parties influencées du collecteur qui résultent dudit faisceau d'ions modulé, ce qui fait que les particules électrisées divergent vers la chambre en reproduisant l'informa- tion originale, et on détecte les particules chargées dive rgentes, caractérisé par le fait qu'un développement par vaporisation étant, auparavant, appliqué à l'aire contenant l'information pour renforcer émission de celle-ci. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5 dans lequel on fait passer le signal d'information à travers un intensifieur d'images. 7. Procédé selon la revendication 4 ou 5 dans lequel on fait passer le signal d'information à travers un multiplicateur d'électrons. 8. Procédé selon la revendication l dans lequel on dévie le faisceau d'ions afin qu'il suivre une trajectoire déterminée au-dessus du collecteur. 9. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on augmente les informations du faisceau en modulant différemment, en même temps, différentes aires de ce faisceau. 10. Procédé selon la revendication 4 ou 5 dans lequel une émission est produite par photo-stimulation des parties influencées du collecteur. 11. Appareil pour conserver des informations sous une densité extrêmement élevée qui comprend des moyens pour engendrer un faisceau d'ions, des moyens pour imprimer des informations à ce faisceau en le modulant, une chambre dans laquelle le faisceau est introduit, un collecteur dans la chambre, les parois,de cette chambre définissant avec le collecteur, un champ formé dans ladite chambre, des moyens de génération de champ, ce qui fait que les dimensions de l'aire du faisceau d'ions contenant l'information sont réduites conformément aux relations dimensionnelles et géométriques entre la chambre et le collecteur, et des moyens pour maintenir un vide au-dessus de l'environnement des ions. 12. Appareil selon la revendication il dans lequel la chambre est cylindrique. 13. Appareil selon la revendication il dans lequel la chambre est torique. 14. Appareil selon la revendication il dans lequel la chambre est sphérique. 15. Appareil selon la revendication lu dans lequel la chambre est constituée par un secteur cylindrique., torique ou sphérique et comporte des électrodes de garde conductrices définissant la trajectoires du faisceau d'ions entre ce secteur et le collecteur. 16. Appareil selon la revendication il dans lequél le collecteur est un fil métallique et des moyens sont prévus pour déplacer ce fil afin d'enregistrer un signal le long de celui-ci. 17. Appareil selon la revendication 16 dans lequel des moyens sont prévus pour faire tourner le fil afin d'enregistrer les informations le long d'une piste hélicoidale. 18. Appareil selon les revenaications Il à 17 dans lequel le collecteur est un ruban et ou des moyens sont prévus pour déplacer ce raban afin d'enregistrer un signal le long de celui-ci. 19. Appareil selon la revendication 18 dans lequel le ruban est incurvé longitudinalement au point d'enregistrement. 20. Appareil selon la revendication Il dans lequel le collecteur est une bille. 21. Appareil pour la conservation d'informations sous une densité extrêmement élevée qui comprend des moyens pour engendrer plusieurs faisceaux d'ions, des moyens pour imprimer des informations sur ces faisceaux d'ions par modulation, une chambre dans laquelle les faisceaux d'ions sont introduits à des emplacements différents, les parois de cette chambre définissant un champ normé dans celle-ci, des moyens de généra- tion de champ, un collecteur allongé dans ladite chambre, avec une face incurvée tournée vers chaque faisceau, ce qui fait qu'unie série de pistes sont formées sur le collecteur quand celui-ci se déplace axialement par rapport au faisceau, ce qui fait que les dimensions de 1'aire du faisceau d'ions contenant lrinforma- tion sont réduites conformément aux relations dimensionnelles et géométriques entre la chambre et le collecteur, et des moyens pour maintenir un vide au-dessus de l'environnement des ions. 22. Appareil selon la revendication 1 dans lequel des moyens sont prévus pour dévier le faisceau d'ions de façon à le diriger le long dune trajectoire terminée. 23. Appareil selon la revendication Il qui comporte des moyens grâce auxquels différentes parties du faisceau peuvent être modulées différemment en même temps, ces moyens étant choisis de façon à atténuer différelmment le flux d'ions. 24. Appareil selon la revendication 11 qui comporte des moyens provoquant une émission de particules électrisées par le collecteur, des moyens pour engendrer un champ par lequel les dimensions de l'aire du faisceau émis sont augmentées conformément aux relations dimensionnelles et géométriques entre la chambre et le collecteur, et des moyens pour détecter les particules divergentes, ce qui permet de reproduire une copie agrandie des informations originales conservées sur ledit collecteur. 25. Appareil selon la revendication 24 dans lequel les moyens de détection comprennent un écran de phosphore 26. Appareil selon la revendication 24 dans lequel les moyens de détection comprennent un écran de phosphore couvert d'une couche conductrice, cette couche conductrice faisant partie de la chambre de formation du champ. 27. Appareil selon la revendication 26 dans lequel une couche réfléchissante est prévue pour empêcher les interférences entre la copie et les radiations utilisées pour la photo-stimulation des particules électrisées du collecteur. 28. Appareil selon la revendication 25 ou 26 dans lequel une seule couche forme à la fois la couche conductrice et la couche réfléchissante.