Спосіб запису і відтворювання інформації

Изобретение относится к средствам записи и воспроизведения информации и может быть использовано в вычислительной технике и приборостроении. Известен способ записи и воспроизведения цифровых оптических голограмм, который заключается в предварительном Фурье-преобразовании информации, представленной в виде двухмерного массива, записи полученного результата на регистрирующую среду с помощью оптического излучения и воспроизведения записанной информации при облучении регистрирующей среды когерентным оптическим излучением и регистрации дифрагировавшего от регистрирующей среды излучения (1). Информация при воспроизведении восстанавливается в плоскости в виде исходного двухмерного информационного массива. Недостатком способа является малая плотность записи информации на регистрирующую среду, ограниченная дифракционным пределом для оптического излучения. Наиболее близким к заявляемому является способ регистрации информации с помощью сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), при котором информация, представленная в виде двухмерного массива, записывается при сканировании острия СТМ над поверхностью носителя информации, между острием СТМ и носителем пропускают туннельный электрический ток или прикладывают между ними силовое поле. В результате этих воздействий поверхность носителя модифицируется, чем осуществляется запись информации. Воспроизведение записанной информации осуществляется также СТМ при сканировании острия СТМ над поверхностью носителя и регистрации туннельного тока. Временное распределение туннельного тока заключает в себе регистрируемую информацию [2]. К недостаткам способа относится малая скорость записи и воспроизведения,так как производятся операции с электрическими сигналами, распределенными во времени, а механическое позиционирование острия СТМ не позволяет реализовывать большие скорости сканирования. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ записи и воспроизведения информации путем введения нового порядка операций, обеспечивающего повышение быстродействия. Поставленная задача решается тем, что в способе записи и воспроизведения информации, при котором в процессе записи осуществляют двухкоординатное сканирование носителя информации в соответствии с размещением информации в двухмерном записываемом массиве и производят запись информационных элементов путем локального воздействия на носитель электрическим током или силовым полем, а при воспроизведении информации регистрируют результаты записи, перед записью информационных элементов производят Фурье-преобразование двухмерного записываемого массива, а при воспроизведении на носитель информации воздействуют когерентным электронным потоком и регистрируют продифрагировавший на носителе информации электронный поток. При этом пространственное распределение электронного потока в плоскости регистрации соответствует информации в непреобразованном виде, и может быть считан одновременно весь информационный массив. Суть способа заключается в следующем. Информация, представленная в виде двухмерного массива, подвергается преобразованию Фурье, после чего записывается на носитель с помощью СТМ при сканировании острия СТМ над поверхностью носителя и пропускании между ними туннельного тока или приложении силового поля. В результате этих воздействий поверхность носителя модифицируется, чем достигается запись информации в преобразованном виде. Для воспроизведения информации носитель подвергается облучению когерентным электронным потоком, а часть дифрагировавшего от носителя электронного потока регистрируется в плоскости регистрации. При этом пространственное распределение электронного потока в плоскости регистрации соответствует информации в непреобразованном виде, и может быть воспроизведен одновременно весь информационный массив, Способ может быть реализован устройствами, представленными на фиг. 1 и 2. Запись осуществляется в устройстве, состоящем из СТМ и носителя (фиг. 1). Предварительное преобразование двухмерного массива информации 1 в преобразованный массив 2 осуществляется с помощью интегрального или дискретного преобразования Фурье 3, например, с помощью ЭВМ. Преобразованный массив информации 2 записывается на носитель 4 с помощью СТМ 5 при сканировании острия СТМ 6 над поверхностью носителя и пропускании между острием СТМ 6 и носителем 4 электрического тока или приложении между ними силового поля. Для воспроизведения информации острие СТМ 6 отводится от поверхности носителя информации, и он подвергается облучению когерентным электронным потоком (фиг. 2), Источником когерентного электронного потока может быть, например, электронная пушка 7 с автоэмиссионным катодом и с малой площадью эмиссионного участка. Пройдя систему формирования пучка 8, когерентный электронный поток падает на носитель 4 с записанной на нем информацией в пеобразованном виде. Продифрагированный электронный поток 9, пройдя систему фильтрации и формирования пучка 10, попадает на плоскость регистрации 11, в которой располагается коллектор электронного потока, например, в виде матрицы электродов 12. Для усиления электронного потока перед датчиком электронного потока может располагаться микроканальная пластина 13. Принятое датчиками пространственное распределение электронного потока передается в качестве информационного массива в информационно-вычислительные системы для использования. При дифракции когерентного электронного пучка на носителе и распространении дифрагировавшего электронного потока 9 преобразованный информационный массив в плоскости носителя 4 преобразуется в исходный информационный массив в плоскости регистрации П. Оценка характеристик элементов и параметров режимов приведенного устройства следующая: Характерный размер элемента 10 нм записи информации на носителе Размер записываемого массива 100х100 м Площадь носителя с записанным 1 мкм 2 массивом 12 Плотность записи информации 10 бит/см 2 Длина волны электронного 1 нм потока Энергия электронного потока 100 эВ Допустимый разброс энергий 1 эВ электронов Расстояние от источника 1 мм и более электронов до носителя Ток электронного пучка 1 мкА Расстояние от носителя до 10 датчика при размере датчика L • Ток пучка на 1 бит Ю^-Ю^А регистрируемой информации Скорость воспроизведения 107 бит/с Датчиками одновременно может регистрироваться весь информационный массив, чем и достигается увеличение скорости воспроизведения, при этом сохраняется высокая плотность записи, достижимая при записи с помощью СТМ, а обеспечение возможности воспроизведения информации с высокой плотностью записи осуществляется за счет использования когерентного электронного пучка. При дифракции электронов формируется электронное изображение в выбранной плоскости наблюдения в виде двухмерного распределения плотности электронного потока. Из свойств голографической записи следует, что получаемое изображение не зависит от перемещений носителя и источника когерентного электронного потока, следовательно, ослаблены требования к механической стабилизации устройства. Изменяя энергию электронного потока и, следовательно. его длину волны, можно изменять масштаб воспроизведенного массива информации в плоскости регистрации и его положение относительно датчиков, изменяя наклон носителя и электронного потока - положение относительно датчиков. Возможна адресация последовательно различным массивом записанной информации за счет отклонения пучка в электрическом или магнитном поле, изменяемом целенаправленно. Формируемое воспроизведенное изображение при этом имеет характерный размер, намного превышающий характерный размер для носителя с записанной информацией.