Brevet FR2072037A1 — publié le 19710924

La présente invention concerne un système amélioré de reproduction magnétique 8t plus précisément concerne un nouveau film transducteur permettant de détecter les états magnétiques d'un support de mémoire magnétique, las bits d'information enregistrés sur une bande magnétique par exemple et 5 de transformer lesdits états en signaux optiques. Lors de la lecture d'informations enregistrées sur un support approprié» des bandes ou des disques magnétiques par exemple, il est extrêmement souhaitable de procéder à la lecture des informations magnétiqûes enregistrées sans contact direct avec le support afin de réduire l'usure de la tête de 10 lecture et celle de la bande que l'on constate dans les systèmes classiques de lecture.Il existe un certain nombres de systèmes magnéto-optiques dans lesquels on envoie un faisceau de lumière polarisée linéairement sur un film magnétique de transfert soigneusement centré sur le support de la mémoire. Le film de transfert réagit aux variations des états magnétiques du support 15 et il en résulte que la direction principale de la polarisation du faisceau lumineux se déplace ou tourne selon la polarité du champ magnétique. Qn utilise un analyseur sur le trajet de la lumière réfléchie afin de détecter les variations de l'intensité lumineuse due au déplacement ou à la rotation de la direction principale de polarisation ou les variations peuvent être 20 converties en variations d'intensité ou de tension à l'aide d'un photodétecteur. La rotation de la direction principale de polarisation du faisceau de lanière réfléchi par une surface magnétisée, phénomène que l'on désigne courarrment d'effet magnéto-optique de Kerr, exige une polarisation de la source lumineuse, la résolution de la lumière par des dispositifs optiques 25 spéciaux tels qu'un élément prismatique transparent et un analyseur. Il faut généralement disposer d'un analyseur pour mesurer le déplacement de la lumière émergente pour chaque position sur le film. C'est pour ces raisons que l'on se propose de simplifier les systèmes transducteurs optiques du genre que l'on vient de décrire grSce à un système 30 amélioré utilisant un film de transfert qui permet de se dispenser d'employer un polariseur ou un analyseur, d'éviter les problèmes soulevés par la profondeur de champ et de supprimer la nécessité des prismes et autres dispositifs optiques spéciaux. On atteint en outre une précision et une sensibilité accrues à l'aide d'un film transducteur ayant des caractéristiques de performances 35 sont notablement supérieures à celles que l'on obtient avec les systèmes magnéto-optiques classiques. En conséquence, la présente invention a pour objet une nouvelle méthode et un nouveau dispositif destiné à transformer des informations enregistrées magnétiquement en signaux optiques qui sont précis et extrêmement sensibles 40 aux motifs variables constitués par les différents états magnétiques et qui 70 44219 2 2072037 conduit à un rapport signal/bruit optimum lors de la détection et de la transformation en signaux optiques« La présente invention a également pour objet un film transducteur destiné à la transformation du champ magnétique d'un support da mémoire en signaux 5 optiques qui est simplet économique et qui permet de supprimer les éléments st les dispositifs optiques spéciaux qu°exigent d'ordinairement les systèmes transducteurs magnéto-optiques classiques» La présente invention a également pour objet un transducteur à film de transfert magnétique qui détecta avec précision les variations de motifs 10 constitués par les différents états magnétiques d'un support portant des informations enregistrées sans aucun contact physique avsc le support st qui transforme avec précision les variations des motifs ou des états magnéti- • » ques en signaux optiques à l'aid@ d'un faisceau lumineux tombant directement sur le film transducteur» 18 Le transducteur à film de transfert magnétique de la présente invention transforme les informations enregistrées magnétiquement sur un support de mémoire en des signaux optiques grâce à 1"emploi d'une couche de film piézo-réflecteur magnétostrictif. Le champ mcgnétique ou le motif des états magnétiques sur le support des informations agit sur le film, magnétostrictif en 20 provoquant une contraction ou un aliosigsirsnt localisé de différants emplacements du film correspondant au» motifs formés psr les états magnétiques sur le support enregistré» La défa Etatisa du film magnétostrictif crée une contrainte au point" correspondant du film piézo?éflecteur ce qui a pour effet de modifier le pouvoir réflecteur de le surface du film en es point. La lumière 25 réfléchie est détectée par un systèrac photodétecteur appropriés tel qu'une batterie de photodiodes afin d'assurer effectivement la transformation des informations enregistrées sous fers© magnétique en signaux optiques. Dans le mode de réalisation préconisé0 Sa composition du film piézoréfîes» teur magnétostrictif est telle qycil esfe sn assura de dctector avec présisioa 30 différents bits magnétiques représentant Ieinformation enregistrée sur une bande magnétique qui défile dans le système ds mai-ère è provoquer des contraire tes variables an conséquence eu sein du film piézoréflecteur qui modifiant son pouvoir réflecteur» Le film piézo^réflecteur est constitué d8 une couche d'argent d'une épaisseur ds 100 à 10 000 A déposée par évaporation sur la 35 surfses d'un support transparent, plan ou courba. On dépose ensuite par évaporation le film magnétostrictif composé de préférence ds 60% de nicKel, de 25% de fer et de 15% de cobalt en poids sur le film piézoréflecteur pour obtenir une épaisseur qui est également de l'ordre de 100 à 10 000 R. On procède à 1'évaporation en présence d'un champ magnétique destiné à assurer 40 l'orientation. Les deux souches du film peuvent Être portées par un support BAD ORIGINAL 70 44219 3 2072037 transparent plan ou courbe qui est soigneusement placé par rapport au support de mémoire magnétique, le film magnétostrictif étant placé sur la face qui se trouve à proximité du support enregistré. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention 5 ressortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence aux dessins annexés à ce texte, qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci. La figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation préconisé du système transducteur à films. La figure 2 est un schéma d'un autre mode de réalisation préconisé du 10 transducteur à films dans un système adapté à la détection des bits d'information magnétique enregistrés sur une bande ou sur un disque. En se reportant aux dessins, on voit sur la figure 1 un dispositif magnéto-optique 10 permettant la détection de champs magnétiques de grande surface ou de bits d'information enregistrés sur une bande ou un disque magnétique. 15 Dans ce système une couche 14 formée d'épaisseurs associées piézoréflectrices et magnétostrictives est supportée par un prisme .18 de manière à répondre à l'action d'un champ magnétique due à une bande ou à un disque ou bien à un objet ou une surface que l'on désire soumettre aux essais ou mesurer tel qu'un pBle magnétique, un cyclotron et autres dispositifs analogues. 20 Selon un processus qui sera décrit plus en détails ci-après, le film 14 comporte une couche magnétostrictive 17 qui subit un allongement ou une contraction selon l'état magnétique du milieu contigQ et qui à son tour impose au film piézoréflecteur une contrainte qui entraîne donc une réduction du pouvoir réflecteur. On dispose une source de lumière 20 selon un angle d'in-25 cidence de 45° par rapport au film 14 et celle-ci envoie un faisceau lumineux sur une face du prisme et sur la surface piézoréf lectrice,- la lumière émergente réfléchie par la surface et ressortant par l'autre face du prisme est interceptée par un photodétecteur 22. La source de lumière 20 peut Être constituée par une source monochromatique et le photodétecteur 22 peut Être constitué 30 d'une batterie de photodiodes ou d'un tube photomultiplicateur et d'un système de lentilles permettant de focaliser la lumière réfléchie sur la photodiode ou le tube photomultiplicateur. Sous la forme illustrée par la figure 1, la couche magnétostrictive 17 peut 6tre constituée d'alliage nickel fer ou nickel aluminium d'une épais-35 seur de l'ordre de 100 à 10 000 A. Par ailleurs, la couche piézo réflectrice 18 peut être constituée d'argent, d'or, de cuivre ou d'un autre métal qui subit une contrainte sous l'action de l'allongement ou de la contraction de la couche magnétostrictive et dont l'épaisseur peut Stre également de 100 à 10 000 A. A titre d'exemple, on peut préparer un film à haute sensibi-40 lité par évaporation d'une masse fondue contenant en poids 60% de nickel. 70 44219 4 2072037 25% de fer et 15% de cobalt. On peut faire varier la composition du mélange fondu de t 5% sans affecter notablement les caractéristiques magnéto-élastiques des films. On associe un film piézoréflecteur 18 constitué d'argent au film magnétostrictif en déposant la couche piézoréflectrice par évaporation sur 5 une face du film magnétostrictif. Généralement, du fait que la couche est extrêmement mince, il est nécessaire de la supporter dans une position de centrage précis avec le champ magnétique au moyen d'un support transparent, tel qu'une lame de verre plane ou incurvée. Dans le système de la figure 1, pour lequel la lumière incidente 10 fait un angle de 45% avec la surface de la couche piézoréflectrice, on utilise un,prisme qui sert de support aux couches du film et réfléchit la lumière dans la direction convenable vers le photodétecteur. Dans la variante de la présente invention illustrée par la figure 2, le film 14' est constitué d'un même matériau que dans le cas du film 14 de 15 la figure 1 et comprend une couche magnétostrictive 17' et une couche piézo réflectrice 18' encore déposée par évaporation sur la forme inférieure d'une lame de verre 24 afin de les centrer avec précision sur le support des informations magnétiques M. Le mode de réalisation correspondant à la figure 2 est plus particuliè-20 rement adapté à la détection des bits d'information enregistrés à la surface d'une bande magnétique qui défile devant le film transducteur. Aussi bien le transducteur prismatique de la figure 1 que le transducteur sur lame ds verre de là figure 2 permettent de détecter des bits d'information enregistrées sur bande ou sur disque. Toutefois, le transducteur à lame est supérieur 25 au prisme en ce qu'il dispose d'un champ plus large pour le même pouvoir de résolution. Cela est du au problème posé par la profondeur de champ du transducteur à prisme. Le chemin optique entre la surface réfléchissante du prisme et le photodétecteur 22 varie en chaque point de la surface réfléchissante. Il s'ensuit que la zone nette est limitée à une bande rectangulaire 30 au centre et selon la largeur de la surface réfléchissante du prisme. Dans le transducteur à lame de verre par contre, le chemin optiquB depuis la surface réfléchissante de la lame jusqu'au photodétecteur est sensiblement le même pour tous les points de la surface réfléchissante. En conséquence, en ce qui concerne la résolution le transducteur à lame présente un champ netù 35 beaucoup plus large que le transducteur à prisme» Sur la figure 2, une source monochromatique 30 envoie de -la lumière dans une direction perpendiculaire à la surface du film piézoréflecteur 18® à travers un biprisme 31. La lumière incidente est alors réfléchie par la surface du film piézoréflecteur parallè® lement et selon une direction opposée au faisceau incident et est réfléchie 40 par le biprisme comme il est indiqué sur la figure vers un photodétecteur BAD ORIGINAL 70 44219 5 2072037 32 analogue au photodétecteur 22 de la figure 1. Si on le désire, on peut interposer un déflecteur de lumière 34 entre le biprisme et le film transducteur pour balayer la surface du surface du piézoréflecteur à l'aide du rayon lumineux pour effectuer la lecture séquen*» 5 tielle de certaines positions de la surface du fillm lorsque le support de mémoire magnétique défile sous le transducteur. Dans ce cas, il est préféra^ ble d'utiliser un rayon laser comme source lumineuse. Comme indiqué sur la figure 2, la bande magnétique 36 est placée sous le film magnétostrictif 17'. Les champs magnétiques enregistrés dans la bands 10 36 sont reprétés par des flèches 38. Les zones hachurées de la bande 36 reprâ-sBntent les zones où aucun champ magnétique n'est enregistré. Les zones de la bande qui contiennent un champ magnétique amènent le transducteur à réduira l'intensité de la lumière réfléchie qui est envoyée sur le photodétecteur 32. 15 Dans les modes de réalisation de la présente invention décrits il est souhaitable que la couche du film soit extrêmement mince, l'épaisseur de chacun des couches étant de l'ordre de 100 à 10 000 A. Du fait que la couche est extrêmement mince il est nécessaire de la supporter par une autre surface un support transparent mince par exemple. Afin de favoriser l'adhérence entre 20 le film piézoréflecteur d'argent 18 et le support de verre on peut revStir la surface du support d'une pellicule extrêmement mince ds chrome que l'on applique qu'en quantité suffisante pour assurer l'adhérence uniforme du film d'argent sur le verrre. En variante, on peut utiliser un support extrêmement mince avec le film magnétostrictif qui soit auto-adhésif et que l'on peut 25 applique sur la face du support opposé à la surface de la mémoire, le support se trouvant entre le film magnétostrictif et la surface de la mémoire. D'autre part, si l'intensité du champ magnétique à détecter est suffisamment élevée, on peut réaliser des couches suffisamment épaisses qui soient douées de la sensibilité requise et qui aient une résistance suffisante pour se dispenser 30 de l'emploi du support transparent. On constatera que le mode de réalisation de la présente invention illustré par la figure 2 évite les problèmes de profondeur de champ que pose le genre de dispositif de la figure 1 où ce mode de réalisation est particulièrement adapté à la détection de bits enregistrés sur bande magnétique. La 35 densité de bits sur la bande peut Être très grande et l'on peut lire la bande à des vitesses extrêmement élevées. La réflexion des rayons lumineux est diminuée en certains points où sont localisées des contraintes supplémentaires è cause de l'absorption des rayons, lorsque le film piézoréflecteur est soumis à des contraintes par le film magnétostrictif au point correspondant à la 40 présence de bits magnétiques sur la bande. 70 44219 6 2072037 Les points où le film piézoréflecteur est soumis à des contraintes de la part de la couche magnétostrictive provoqueront une réduction de l'intensité de la lumière réfléchie qui est détectée par le système photodétecteur, et l'intensité de la lumière réfléchie pour chaque point peut être détectée 5 ou mesurée directement par une batterie de photodiodes, un tube vidicon ou un photomultiplicateur afin de la convertir en signaux optiques. Comme il a été précédemment indiqués une variante du mode ds lecture consiste à balayer la surface du film à l'aide d'un faisceau de lumière extrêmement concentré et à mesurer selon une séquence déterminée l'intensité en 10 chaque point. De plus, lors de la détection des bits d'information magnétique, il est extrêmement souhaitable que 1s film magnétostrictif soit orienté de manière que son axe de moindre résistance à l'allongement ou à la contraction soit dans le sens de la polarité du champ magnétique de chaque bit. Si donc» la polarité de bit est orientée dans le-sens longitudinal de la bande magné» 1S tique, l'axe de moindre résistance à la déformation est en conséquence orienté dans la même direction et l'axe de plus grande résistance du film qui est moins sensible au champ magnétique est orienté perpendiculairement au champ® D'après la description qui précède des différents modes de réalisation de la présente invention, on constate qu'un film composé ds couches associées piézoréflectrices et magnétostrictives est capable de détecter directement les informations magnétiques et peut en outré répondre rapidement aux varia® tions des états magnétiques. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur le dessin, les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de 25 réalisation préféré de celle-ci, il est svidant que 1 'homme de 1 6art peut y apporter toutes modifications de forma ou ds détail qu'il juge utiles, sans pour autant sortir du cadre ds ladite invention. BAD ORIGINAL 70 44219 7 2072037 (REVENDICATIONS 1-" Transducteur à film pour convertir une information magnétique, présente sur un support d'enregistrement, en signaux optiques caractérisé en ce qu'il comprend: 5 un film magnétostrictif susceptible d'être placé contigu au support d'enregistrement ds façon à subir des contraintes locales en des emplacements correspondant aux motifs de magnétisation sur le support, et un film piézoréflecteur mécaniquement accouplé au film magnétostrictif de façon à présenter des modifications locales de réflectivité à des em-10 placements correspondant aux contraintes locales dans le film magnétostrictif. 2.- Transducteur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend en outre un substrat transparent supportant les deux films. 3.- Transducteur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend 15 en outre un prisme transparent accolé à la surface piézoréflectrice du transducteur. 4.- Transducteur selon l'une des revendications 1 ou 2 ou 3 caractérisé en ce que le film magnétostrictif est composé, en poids, de 60% de nickel, 25% de fer et 15% de cobalt et le film piézoréflecteur est en argent. 20 5.- Transducteur selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'épaisseur de chaque film est comprise entre 100 et 10 000 A, le film piézoréflecteur étant revStu par évaporation sur le film magnétostrictif. 6.- Système de reproduction d'enregistrement magnétique pour convertir une information magnétique contenue sur un support d'enregistrement en signaux 25 optiques, caractérisé en ce qu'il comprend: un transducteur à film tel que revendiqué dans la revendication 2, des moyens d'émission de lumière pour envoyer une lumière incidente sur le film piézoréflecteur, et des moyens détecteurs de lumière pour intercepter la lumière réfléchie 38 par ce film piézoréflecteur et pour produire des signaux en fonction de l'intensité de lumière qu'ils reçoivent de la surfacB du film piézoréflecteur afin d'indiquer les variations d'information magnétique sur le support d'enregistrement. 70 44219 a 2072037 7.» Système de reproduction selon la revendication B caractérisé en ce que lesdits moyens d'émission de lumière émettent un faisceau de lumière perpendiculaire au film piézoréflecteur. 8.- Système de reproduction selon la revendication 7 caractérisé en ce que 5 lesdits moyens d'émission de lumière comportent une source de lumière et un dispositif de partage de faisceau placé entre la source et le film piézoréflecteur. 9.- Système de reproduction selon l'une des revendications 6, 7 ou 8 caractérisé en ce que le film magnétostrictif est en un matériau choisi dans le 10 groupe des alliages permalloys et .nickel-fer et le film piézoréflecteur est en un matériau choisi dans le groupe composé de l'argent, de l'or et du cuivre.