Файл: Гущо Ю.П. Фазовая рельефография.pdf

Всистемах с размещением деформируемого носителя

ввакуумной камере ускоряющее напряжение электрон ного прожектора обычно составляет 10—15 кв. Увеличе­ ние напряжения приводит к образованию объемного за­ ряда внутри деформируемого слоя, вследствие чего сни­ жается эффективная плотность электростатических сил.

Уменьшение напряжения создает определенные трудно­ сти при фокусировке и управлении лучом. Для повыше­ ния разрешающей способности и чувствительности к току луча применяют способ предварительной равномерной зарядки поверхности деформируемого слоя, а модуля­ цию электрического сигнала осуществляют стиранием части заряда управляемым электронным лучом при зна­ чительно большем ускоряющем напряжении. В местах облучения деформируемого слоя заряд стекает благода­ ря повышению проводимости участка под действием электронного луча большой интенсивности.

Несмотря на необходимость применения непрерывно действующих вакуумных насосов, системы с электрон­ ным лучом нашли практическое применение главным образом в качестве систем отображения информации. Запись электронным лучом на термопластических слоях, отличающуюся от записи на масле более высокой раз­ решающей способностью (около 300 линий/мм), приме­ няют и при регистрации двоичной информации (Л. 27]. Проявлять, воспроизводить и стирать запись с термопла­ стической пленки можно вне вакуумной камеры.

Существенный недостаток электронно-лучевых рельефографнческих систем, работающих в непрерывном ре­ жиме запись — считывание — стирание, состоит в необ­ ходимости смены рабочей поверхности деформируемого слоя, поскольку свойства слоя под действием электрон­ ного луча меняются.

При длительном воздействии электронного луча де­ формируемый слой становится непригодным для записи. В системах с масляным слоем для этой цели медленно вращают подложку, а при термопластической записи перемещают пленку.

Имеются сообщения (Л. 24, 25] о разработке систем записи с жидкими термопластиками, более устойчивыми к воздействию электронного луча. Применение этих тер­ мопластиков позволяет конструировать системы записи без необходимости замены слоя либо с редкой его сме­ ной.

18

Входным сигналом при записи информации электрон­ ным лучом следует считать плотность тока луча. По­ скольку при указанных выше величинах ускоряющего напряжения вторичными электронами можно пренебречь [Л. 28], ток луча пересчитывается в поверхностный за­ ряд, осажденный в деформирующем слое, по формуле

q= it,

где i — ток в луче; t — время воздействия луча на по­ верхность носителя.

Плотность заряда, с которой приходится иметь дело в рельефной записи, лежит в пределах 10_6—10-9 к/см2.

б) Запись потоком электронов или ионов

в воздуш ной среде

Некоторые недостатки методов записи электронным лучом, главным из которых является необходимость по­ мещения всей системы в вакуум, отсутствуют в систе­ мах записи информации ионизационными электродами в воздушной среде. Однако при этом сильно снижается разрешающая способность и ограничивается скорость передачи изображения.

В этом случае в качестве носителя записи обычно применяют тот или иной твердый термопластик, нане­ сенный на проводящий слой, а высоковольтным элек­ тродом служит металлическая игла. Если между иголь­ чатым электродом и проводящим слоем приложить высокое напряжение, достаточное для образования ло­ кального газового разряда таунсендовского типа, то на поверхность термопластика будет нанесен заряд. Пере­ мещая электрод и управляя интенсивностью тока разряда, можно создать определенный электростатический рель­ еф [Л. 29]. Головка, содержащая большое число элек­ тродов, позволяет записывать сигналы параллельно по нескольким каналам (Л. 30]. Примером подобной мно­ гоэлектродной системы может служить металловолокон­ ная шайба ![Л. 31, 32], проводящие элементы которой коммутируют с электродом источника сигнала при помо­ щи электронного луча.

Разновидностью рассматриваемого способа является матричная запись двоичных сигналов [Л. 33]. Матрич­ ный способ применяют при построении устройств памя­ ти или блоков вывода информации из ЭВМ. Он осно-

ван на том, что пробивное напряжение воздушного про­ межутка, разделяющего два электрода, имеет минимум, определяемый произведением давления воздуха на ве­ личину воздушного промежутка. Если напряжение пре­ высит этот минимум, то произойдет разряд таунсендовского типа, в результате которого заряд переносится

е - 5 "

такого разряда обладает пороговой нелинейностью, не­ обходимой в любой системе матричного типа.

Принцип работы устройства матричной записи пока­ зан на рис. 1-4. На двух стеклянных подложках 1 и 2 расположены системы прозрачных взаимно параллель­ ных проводников 3 и 4 (3—система х-электродов, 4— система «/-электродов). Электроды нижней подложки покрыты тонким слоем термопластика 5. Верхняя под­ ложка расположена параллельно слою термопластика и отделена от его поверхности воздушным зазором от 20 до 40 мкм. Эти две системы электродов взаимно перпен­ дикулярны. В их пересечении формируются элементы изображения. При подаче напряжения между электрода­ ми х и у в воздушном зазоре в местах пересечений про­ исходит разряд Таунсенда и заряд переносится на по­ верхность термопластика. Величина заряда в каждой области пересечения электродов регулируется напряже­ нием между электродами х. и у. Если после этого тер­ мопластик нагреть, то он деформируется в соответствии с величиной заряда. Записанная информация фиксиру­ ется в результате охлаждения носителя и сохраняется до нового нагрева.

Наилучшие результаты были получены при плотно­ сти расстановки электродов 20 шт/мм и при толщине электродов 25 мкм. Для обеспечения оптимальных усло-

20

вий записи величины напряжений, прикладываемых к х- и «/-электродам, должны составлять соответственно от —200 до —400 в и от +200 до +400 в. Время записи одной линии изображения—100 мксек. Изображение, составленное из 2 000 линий, записывается за 0,2 сек. Время проявления составляет 0,25 сек, время стирания информаци— 1,0 сек. Длительность всего цикла запи­ си — 1,45 сек.

Вопросы электризации диэлектрических поверхностей с помощью короннрующих устройств подробно рассмот­ рены в {Л. 32, 34].

В заключение отметим, что последовательность пре­ образований тока электронного луча или короны i в плотность рельефа электростатических сил р имеет вид i— уо— ур.

1-2. Запись электромагнитных сигналов

Принципы рельефной записи позволяют регистриро­ вать электромагнитные волны в широком диапазоне длин волн от далекой инфракрасной области до СВЧ и рентгеновского излучения. Существуют несколько спо­ собов записи электромагнитного излучения на деформи­ руемых слоях: контактная фотопластическая, в светочув­ ствительном конденсаторе, фотопластическая, морозная, фотозарядная и фотомеханическая.

В первых двух видах записи деформируемый и чув­ ствительный к излучению слои разделены. В остальных случаях сам деформируемый слой обладает чувстви­ тельностью к излучению. Обычно методы записи с чув­ ствительным деформируемым слоем отличаются боль­ шей разрешающей способностью, но имеют меньшую чувствительность по сравнению с теми способами, в ко­ торых обе функции разделены.

а) Контактная фотопластическая запись

Контактная фотопластическая запись была предло­ жена и впервые исследована Уолкапом [Л. 35]. Ее прин­ цип пояснен на рис. 1-5. На основу 1, покрытую элек­ тропроводящим слоем 2, нанесен термопластик 3. Тер­ мопластик свободной поверхностью накладывают и при­ жимают к фотопроводниковому слою 4, нанесенному на прозрачный электрод 5, который расположен на основе 6. Между электродами 2 и 5 прикладывают напряжение

21

величиной от 600 до 1000 в и одновременно через про­ зрачную подложку 6 и электрод 5 проецируют изобра­ жение на фотопроводнпковый слой. Заряды с электрода 5 натекают на границу раздела слоев 4 и 3, причем их плотность определяется степенью засветки фотопроводникового слоя. После разделения слоев 4 и 3 на поверх­ ности термопластика остается электростатический рель­ еф, соответствующий световому изображению.

В [Л. 3G] для повышения чувствительности записи предложено формировать изображение на термопластическом слое в два этапа (рис. 1-6). Фотопроводнпковый слон 1 находится в контакте с тон­ ким диэлектрическим слоем 2. Диэлектрический слой делают более

зонах фотопроводнпковый слой имеет малое сопротивление, и ток, возникший в этих местах, уменьшает поверхностный заряд. На ди­ электрике образуется скрытое электростатическое изображение.

в контакт с термопластическим слоем 11 (рис. 1-6,6). Оба слоя обла­ дают приблизительно одинаковой толщиной.

Диэлектрический слой изготовляют из материала, размягчающе­ гося при более высокой температуре, чем термопластик. Для 'прояв­ ления скрытого изображения оба слоя нагревают до температуры, при которой способен деформироваться термопластический слон. Во время нагревания к электродам 4 и 12 подключают с помощью клю­ ча 6 источник напряжения 13 встречно по отношению к источнику 7. При наличии электрического поля рельеф поверхности становится значительно глубже. Перед охлаждением термопластический слой может быть отделен от диэлектрика. Светочувствительность, обеспе­ чиваемая данным способом, достигает 160 единиц ASA.

22

Обычно из-за неполного контакта между слоями 4 и 2 (рис. 1-5) существует воздушный промежуток, кото­ рый препятствует прямому переносу заряда с фотопроводинкового слоя на термопластик. Наличие этого про­ межутка является причиной возникновения пробоев, приводящих к неуправляемому осаждению заряда на термопластик. Поэтому для переноса заряда от источни­ ка э. д. с. иногда применяют зарядопередающие жидко­ сти [Л. 37], например силиконовые масла. Слой жидко­ сти помещают между фотопроводником 4 и термопласти­ ком 3. Применение подобных жидкостей способствует равномерному переносу зарядов, предотвращает воз­ можность пробоев и благодаря уменьшению поверхно­ стного натяжения облегчает деформацию термопластиче­ ского слоя. При переносе с зарядопередающей жидко­ стью было получено разрешение около 200 линий/мм.

цезия, находится в контакте со слоем термопластика 2. Фотоэмиссионный слой должен обладать малой работой выхода электронов под воздействием лучистой энергии. Слой 3 служит в качестве осно­ вы пленки. Электроды 4 и 5 используются для подачи напряжения величиной около 1000 в. При облучении слоя 1 модулированным све­ товым потоком из него вылетают электроны, которые образуют скры­ тое изображение на поверхности термопластика. Высокое напряже­ ние необходимо для обеспечения упорядоченного движения электро­ нов в сторону термопластика. При прямом контакте фотоэмиттера с термопластиком фотоэмиттер может загрязняться веществами, со­ держащимися в термопластике. Поэтому в одном из вариантов дан­ ного устройства слои 1 и 2 находятся на небольшом расстоянии друг от друга.

23