Brevet FR2330112A1 — publié le 19770527

La présente invention concerne un dispositif formant mémoire, comportant un noyau de mémoire central et des moyens pour introduire les données à mémoriser dans cette mémoire, ainsi que des moyens pour prélever ces données à cette mémoire. Les dispositifs formant mémoires sont bien connus et constituent par exemple une partie des calculatrices numériques. Un but de l'invention est de créer un nouveaudispo- sitif formant mémoire dans lequel un grand nombre de bits d'information puissent être mémorisés dans une mémoire de petites dimensions, ltélément formant support de la mémoire pouvant être fabriqué à partir d'un matériau aisément disponible et peu cofl- teux, et dans lequel en outre l'information mémorisée peut être lue dune manière non-destructive. L'invention est matérialisée dans un dispositif formant mémoire du type sus-mentionné, caractérisé en ce que le noyau central est constitué essentiellement par une matière piézoélectrique, les moyens permettant de prélever ou dtextraire l'information mémorisée dans la mémoire étant étudiés de façon à utiliser le principe des échos de phonons. Les échos engendrés dans un cristal piézoélectrique ont leur origine dans les phonons, ctest-à-dire dans les oscillations du réseau, qui par couplage piézoélectrique présentent une interaction avec un champ électrique ou magnétique, et qui produisent eux-mêmes également, par ce couplage, un champ électrique et un champ magnétique. Toutefois, on ne connaît pas parfaitement ce qui se produit exactement à l'intérieur du cristal. Jusqutà ces derniers temps, les échos de phonons ont été, à peu près de façon invariable, engendrés dans des monocristaux. On a démontré par voie expérimentale que ces échos peuvent également être engendrés dans une matière piézoélectrique à l'état pulvérulent. A cet effet, par exemple, on peut utiliser un appareil comportant un émetteur, un circuit LC et un récepteur, le circuit LC comportant une bobine à l'intérieur de laquelle est disposé un réceptacle contenant la matière piézoélectrique, par exemple du sable.Si deux impulsions en courant alternatif sont appliquées l'une après l'autre, avec une puissance d'environ 1 , pendant la durée d'une impulsion un signal d'écho clair est perçu par amplification dans le récepteur. Ceci peut être illustré sous forme de diagramme comme visible sur la figure 1. Des paramètres d'impulsions convenables sont, par exem ple, une fréquence d'environ 35 mégacycles, une durée d'impulsion at de 2 x 10 6 seconde et un intervalle de temps t entre deux impulsions de 15 x 10 seconde.L'intensité de l'écho dépend de la relation t/T2, dans laquelle T2 est la période de relaxation caractéristique du système, et dans laquelle par suite, si t T2, aucun écho ntest plus perçu. Les paramètres indiqués ne sont nullement critiques ; ils dépendent de la nature et des dimensions du circuit électrique et de la matière utilisée. Les recherches qui ont abouti à l'invention ont montré qu'une propriété de la matière piézoélectrique réside dans le fait que si une troisième impulsion ayant la même fréquence est fournie un temps T après les deux premières impulsions, un autre écho va apparaître un laps de temps t après cette troisième impulsion, comme indiqué schématiquement sur la Fig. 2. L'intensité de cet écho dépend de t/T2 et de T/T1, T1 étant ici encore un temps caractéristique du système, qui détermine le laps de temps pendant lequel, après les deux premières impulsions, il est encore possible de percevoir un écho avec une troisième impulsion. D'une façon en soi surprenante, on a constaté en outre que le temps de relaxation T1 est au moins de tordre de grandeur d'un ou de plusieurs Jours. L'invention est fondée en conséquence sur le principe selon lequel, du fait des propriétés ci-dessus, une matière piézoélectrique peut servir d'élément formant mémoire, étant donné que si cette matière a été précédemment excitée par deux impulsions ayant une fréquence w et écartées l'une de 11au- tre dtun intervalle de temps t, (o et t peuvent être lus de manière non destructive plusieurs heures ou plusieurs jours plus tard, en fournissant une troisième impulsion de la même fréquence D'une façon en soi inattendue, on a constaté en outre qutune matière piézoélectrique peut mémoriser non seulement une, mais plusieurs fréquences en même temps. Quand deux premières impulsions de fréquence uJ1 ont été appliquées, si l'on applique ensuite des fréquences #2, #3, etc ..., ou lorsque deux impul- sions sont appliquées, qui sont constituées par des composantes de fréquence différentes mais identiques dans les deux impulsions, la matière piézoélectrique mémorise toutes les fréquences appli quées.La Fig. 3 montre de façon schématique x ltexcitation matière piézoélectrique avec des fréquences Si maintenant plusieurs heures ou plusieurs jours plus tard, on applique une impulsion de lecture, on obtient un écho si sa fréquence est égale à l'une quelconque des fréquences #1, oS3 .... n (Fig. 4). En faisant varier la fréquence de l'impulsion de lecture, on peut obtenir une condition qui est celle visible sur la Fig. 5. Les fréquences d'excitation de la matière piézoélectrique couvrent au moins une plage allant de 30 à 100 mégacycles, et elles peuvent atteindre 10 gigacycles. La plage ou fourchette de fréquences dans laquelle il est désirable de travailler détermine partiellement la grosseur de particules moyenne choisie pour la matière piézoélectrique à l'état pulvérulent. Pour une plage de 30 à 100 mégacycles, la grosseur de particules moyenne va être de 60 microns. De bons résultats sont obtenus avec une quantité de matière piézoélectrique pulvérulente d'environ 1cm3. La résolution, c'est-à-dire la séparation de fréquence ( ) pouvant être encore observée dépend de la largeur des impulsions utilisées, selon la relation ## # 1, dans laquelle #t t est la largeur des impulsions. Cela signifie que si l'on peut utiliser une plage de fréquences allant de 1 mégacycle à 10 gigacycles et si lton emploie des largeurs dtimpulsions de 5 microsecondes, ce qui signifie que c= 0,2 mégacycles, on peut mémoriser dans la mémoire 5 x 104 bits. Une possibilité, pour mémoriser une quantité encore plus grànde d'informations, consiste à utiliser l'intervalle entre les deux premières impulsions, qui est également l'inter- valle entre l'impulsion de lecture et l'écho. Si lon utilise une certaine fréquence, plusieurs bits d'information peuvent ê- tre introduits puis lus au moyen d'une impulsion ayant la même fréquence. Un exemple utilisant trois impulsions (au lieu de deux) et une impulsion de lecture est représenté schématiquement sur les Fig. 6 et 7. Dans ce cas, après l'impulsion de lecture, trois échos vont être formés, à savoir aux temps t2, t1 et t1 + t2 secondes. Ces trois échos vont bien entendu être formés également quand les deux premières impulsions sont introduites avec un intervalle de temps t1 et sont suivies de deux impulsions selon un intervalle de temps t2, et finalement de deux impulsions selon un intervalle de temps t1 + t2. Si, de cette manière, 5 bits par exemple peuvent être mémorisés pour chaque fréquence, ceci amène le nombre total de bits pouvant être mémorisés à 2h x 15, ce qui est un nombre très élevé pour une mémoire aussi petite d'environ 1cm3. Un facteur de limitation dans l'utilisation de la matière piézoélectrique selon l'invention est la période de relaxation T2. Aucun écho clair ne peut être perçu tant que t T2. Pour des matières telles que Si02, MEM(TCNQ)2 (méthyléthylmorpholine tétracyanoquinoléine), Ksi03, T2 est approximativement égal à 15 microsecondes, 30 microsecondes et 4 microsecondes, respectivement. Toutefois, T2 peut être considérablement allongé par dilution nde quartz", par exemple dans Al203 ; et comme conséquence T2 peut être augmenté jusqu'à 100 microsecondes, valeur pour laquelle le nombre des bits pouvant être mémorisés pour chaque fréquence peut être augmenté lui-même Jusqu'à 30. On notera que, bien que l'intensité de l'écho soit inversement proportionnelle à la température, de sorte que lorsque la température diminue, par exemple jusqutà - 2000C, des échos de plus en plus perceptibles sont produits, des résultats satisfaisants peuvent néanmoins être obtenus à la température ambiante. Quand la matière piézoélectrique est utilisée comme support de mémoire, un certain nombre de bits peuvent être mémorisés pour chaque fréquence. La fréquence va alors servir d'adresse. Cette invention est également applicable pour effectuer une transformation de Fourier : Dans ce cas, au lieu d'une impulsion de fréquence donnée, le signal à transformer est appliqué à la matière piézoélectrique. La matière va mémoriser toutes les composantes de la fréquence, qui ensuite peuvent être lues avec une troisième impulsion de fréquence bien définie, en faisant varier la fréquence de cette impulsion. Un écho qui est perçu pour une fréquence donnée après la troisième impulsion constitue une mesure de la présence de cette composante de fréquence dans le signal d'origine fourni. Un mode de réalisation d'appareil ou de dispositif suivant l'invention est décrit en regard de la Fig. 8 annexée, donnée à titre non limitatif. Sur cette Fig. 8, la référence 1 désigne un émetteur engendrant des impulsions de courant, 2 un récepteur et 3 un circuit LC comprenant une bobine 4, un réceptacle 5 destiné à la matière piézoélectrique et des condensateurs 6 et 7. La bobine 4 peut, par exemple, avoir une longueur de 1,5 cm et un diamètre de 1 cm, et elle peut comporter 5 à 10 spires. Le volume du récep tacle 5 est d'environ I cm3. Toutefois, les dimensions du système ne présentent pas une importance fondamentale. Un système de dimensions beaucoup plus petites est également utilisable. Par ailleurs, la matière piézoélectrique peut être logée dans un condensateur au lieu de se trouver à l'intérieur d'une bobine. D'autres possibilités sont par exemple, un système coaxial ou un système se présentant sous la forme d'une ligne à retard. A titre dtexemples de matières piézoélectriques convenables, on peut citer le quartz pulvérulent, (Si02, sable), MEM (TCNQ)2 et Ksi03. La matière piézoélectrique préférée est le sable, cette matière étant par principe disponible à un degré illimité. ME (TCNQ)2 présente l'avantage d'avoir un long T2. Si lton compare un système formant mémoire piézoélectrique avec un système de mémoire classique comportant des noyaux de ferrite, on peut dire que ce dernier est volumineux et d'une fabrication difficile. Une mémoire piézoélectrique exige peu d'espace et utilise une matière aisément disponible et peu coûteuse. Par comparaison avec une mémoire à disque, le temps requis pour trouver et lire une information sur un disque est de tordre de quelques millisecondes. Pour déterminer ltemplacement où une information particulière est mémorisée sur le disque, on procède par voie mécanique et avec un appareil de dimensions relativement grandes. Dans le cas d'une mémoire piézoélectrique, le temps requis pour trouver et lire une information est d'environ 50 microsecondes. Le fonctionnement de l'appareil est entièrement électronique, l'adresse d'une donnée étant fournie par une fréquence déterminée. On soulignera qutun avantage important d'une mémoire piézoélectrique réside dans la densité élevée d'informations qutelle est capable de mémoriser, qui correspond par exemple à 3 x 105 bits par cm3 de sable. Des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits, dans le domaine des éivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif formant mémoire, comportant un noyau de mémoire central, des moyens pour appliquer une information à mémoriser à cette mémoire et des moyens pour prélever l'information à ladite mémoire, caractérisé en ce que ce noyau central est constitué essentiellement par une matière piézoélectrique, les moyens permettant de prélever l'information mémorisée dans cette mémoire étant constitués par des moyens capables d'utiliser le principe des échos de phonons. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière piézoélectrique est une matière pulvérulente. 3.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière piézoélectrique est du sable. 4.- Dispositif formant mémoire, caractérisé en ce qu'il comprend a) un circuit LC comprenant une entrée et une sortie et comportant une bobine, des moyens maintenant une matière piézoélectrique à l'intérieur de cette bobine, un premier condensateur dont une première borne est connectée à cette entrée, tandis qutune seconde borne est mise à la masse, et un second condensateur dont une première borne est connectée à cette sortie, tandis qutune seconde borne est mise à la masse b) un émetteur servant à engendrer des impulsions de courant, connecté électriquement à cette entrée ; et c) un récepteur connecté électriquement à cette sortie. 5.- Dispositif formant mémoire suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la matière piézoélectrique est du sable. 6.- Procédé pour l'utilisation du dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce quton applique des informations à la matière piézoélectrique tout en engendrant des échos de phonons caractéristiques d'un ou plusieurs bits dtinformation. 7.- Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les échos de phonons caractéristiques dtun ou plusieurs bits dtinformation mémorisés sont engendrés par excitation de la matière piézoélectrique avec une ou plusieurs paires dtimpulsions électromagnétiques dont les impulsions sont séparées par un intervalle t, chaque paire d'impulsions ayant une fréquence prédéterminée Z 8.- Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que des paires d'impulsions de fréquences L31 uJ1 X 2 n sont appliquées à la matière piézoélectrique pulvérulente de façon successive. 9=- Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'on fournit une impulsion ayant des composantes de fréquences différentes, puis une seconde impulsion ayant les mêmes composantes de fréquences différentes. 10.- Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce luron fournit des paires d'impulsions de fréquence prédéterminée CA), mais avec des intervalles de temps différents t1, t2 ..... t n entre les impulsions. 11.- Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce quton recueille une information à partir de la mémoire en appliquant à la matière piézoélectrique une ou plusieurs impulsions, de sorte qutun ou plusieurs échos de phonons sont engen durés.