DE1905894B2

DE1905894B2 - Informations speichersystem mit einem die information abfragen den korpuskularstrahl

Info

Publication number: DE1905894B2
Application number: DE19691905894
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz Dipl Ing 1000 Berlin Muller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-02-03
Filing date: 1969-02-03
Publication date: 1972-02-17
Also published as: LU60276A1; US3718914A; NL7000367A; FR2030902A5; BE745404A; GB1303361A; DE1905894A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Informations-Speichersystem mit einer für einen die Information abfragenden Korpuskularstrahl, insbesondere einen Elektronenstrahl, durchlässigen Speicherschicht, die jeweils ein Informationselement darstellende Markierungen aufweist, ferner mit in Strahlrichtung vor der Speicherschicht angeordneten Ablenkmitteln tür den Strahl, die diesen auf vorbestimmmte Bereiche der Speicherschicht lenken, und mit einer in Strahlrichtung hinler der Spcicherschicht angeordneten Detektoranordnung.

Bekanntlich bieten die bekannten Halbfestwertspeicher, beispielsweise kapazitiv gekoppelte Matrixanordnungen, in denen die Information in Form metallischer Lochfolien vorliegt, den Vorteil einer kleinen Zugriffszeit, jedoch ist ihre Speicherkapazität aus Kostengründen beschränkt und für viele Zwecke zu gering. Auf der anderen Seite gibt es Speicher, beispielsweise in Gestalt von Magnetbändern, die eine verhältnismäßig große Speicherkapazität bei kleinen Kosten besitzen, deren Verwendung aber im Hinblick auf die große ZugriiTszeit in vielen Fällrn unmöglich ist. Besonders bei nichtnumerischen Verfahren, also beispielsweise bei der Umsetzung von Sprache in Schrift oder umgekehrt, ist es aber erforderlich, Informations-Speichcrsystcme zu verwenden, die bei einem tragbaren Preis sowohl eine hohe Speicherkapazität als auch eine kleine Zugriffszeit aufweisen. Beispielsweise werden Speicherkapazitäten in der Größenordnung von 1Γ)⁷ bit und Zugriffszeiten von weniger als Vm ms bei erheblich unter den heute noch notwendigen Kosten je gespeichertes bit liegenden Kosten angestrebt.

Aus den USA.-Patentschriften 3 170 083 und Blockes auf ^einer _{naclieinanaer} se... =>—-3 278 679 ist bereits die. Ausnutzung der günstigsten gespeichert und zeitlich "^ac™J^Q _{Mes nbgeiast}et Eigenschaften elektronenoptischer Systeme für die mittels emes weiteren K?JP«J^_g ^BhJf_r > dieser Zwecke der Informationsspeicherung bekannt. D.e werden. ?»5"_η0^"Γ_ίαί_βΛβη Sunkte mittels des genannten Patentschriften beschreiben unter Verwcn- 5 Weise zw.schengespe üierten Huapun dung aus der Technik der Elektronenmikroskopie weiteren K⁰^¹"«^ _■ beliebig schnell erbekannter Strahlerzeugung»- und Strahlbeeinflus- ^«"^^^ Datenfluß des erfindungssungsmittel aufgebaute Einrichtungen zur Speiche- folgen, d.h., der P»"jere uai rung und zur Abfrage der gespeicherten Informatio- 8^β^^η _Β^™1 pSens-haften zeigt auch eine danen? wobei die Abfrage dadurch vorgenommen wird, io Diese gimstigen EigensOiauen^z g ^ daß entweder unter Vermeidung einer Durchstrah- durch Bj^^^S eine Matrix lung der Speicherschicht mit dem Elektronenstrahl ^Ert?^dun8;_r ^d _F^ *^e _ne^_ein_ander angeordneten, zeiteine spiegelmikroskopischc Abbildung oder aber eine aus »«J^fSLfcn Halbleiterdetek-

_r^_en7_neb_enei_nand g

eine spiegelmikroskopische Abbildung oder aber eine aus in einer Ebene "^mano B . Abbildung nach Art der üblichen Durchstrahlungs- hch im Parallelbetrieb arbeitenaen π mikroskopie vorgenommen wird. Beiden Verfahren 15 ^tor^-~ " _Ausführungsform ist also lediglich ein gemeinsam ist die Abtastung der jeweils ein Infor- Bei ^d^/^^tU^f_strahl erforderlich, der alle

mationselement darstellenden einzelnen Markierun- ab fragender KorpuskuUuswni _{Ri oder}

gen auf der Speicherschicht einzeln nacheinander mit- dem J^ew"^ll^^Än ileteb'eitig auf die Defels des abfragenden Elektronenstrahles, ähnlich dem eine B^^JS^fSlneS Detektoren üblichen rastermikroskopischen Verfahren. Aus sta- _M «^»^^^"^'„SSien dann gleicteeitig tistischen Gründen ist dabei die Abfrage einer aus der J^^SSelnen Bildpunkte vor. . einer Vielzahl derartiger Informationselemente be- «Mtowertjgae^ _Parallelbetri_eb und daher mit stehenden Gesamtinformation dadurch zeitlich be- · "L Aufwand arbeitende Detektoranordnung

stimmt, daß jede Markierung so lan-e bestrahlt wer- ge ringenι & ^™^^_{Γ ange}strebten Speicheden muß. bis eine bestimmte Anzahl von Elektronen as kann nun >n*«°ndere beJ °« * _{lementen fluf} in die Detektoranordnung gelangt ist. Die einzelnen njngerner ^^tamierigkeiten bei der Bestrahlungszeiten summieren sich also. kieinsiem ¹V verursachen, als in aller

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Information-- P^f^ⁿ^?rST dann 2S ^enS beieinander Speichersystem mit einem die Information abfragen- Regel die Detektoren oa ^ beispiels-

d?n Korpuskularstrahl. Von den beschriebenen be- 30 hegen mus«* »*£<£„^ ombahnen zu den einkannten Systemen dieser Art unterscheidet sich die weise fur de Verlegung ^v™ _fa . _integrierter Erfindung dadurch, daß der Querschnitt des Strahles «'«» ⁰^i₀J₁S₁ _ _zu klein sind, in der Ebene der Speicherschicht so bemessen ist, Technik und großer D^rzam _ZvnscheOr daß er jeweils einen eine Vielzahl von Markierungen An sich ist das· ^ρ™^ ° _b ; _dem erfindungstragenden Bereich (Block) der Speicherschicht durch- 35 «^J^^cJ^ dacurch w itgehend vermiesetzt und vergrößert in die Ebene der Detektoranord- gemäßen System schor,^da B, ^ ^ nung abbildet, daß die Detektoranordnung zur ge- *^η·^α^·^ Durchsetzen der Speitrcnnten Erfassung der den einzelnen Markierungen Korpuskularstrahl nacnaem _jcwdU. des durchstrahlten Blockes entsprechenden Bild- ^chers^^1C^_e''"5J^ies kam man beispielsweise punkte ausgelegt ist und daß die Vergrößerung be, 40 ^^f*¹^¹^ S übliche scharfe Abder Abbildung aller Blöcke gleich groß und so ge- dadurch ™^η^_η^" vergrößernder korpuswählt ist. daß das Bild jedes Blockes gerade von der ^^^Si in sLhlrichtung hinter d fßt d S SfS k

wählt ist. daß da B j ^^^Si in sLhlricg

Detektoranordnung erfaßt wird. S SefchSicht vornimmt. Als besonders zweck-

Während also bei den bekannten Systemen der der Speicherechicnt vornim Querschnitt der EleVtronenstrahlsonde so kein be- 45 maß.g und P^re'^^^nstl^^at ^ ^^e _Abbildung der messen ist, daß nacheinander von ihm d.e einzelnen nmgsform erw"J^ [oskopischen Strahlen-Markien.ngen der Speicherschicht abgetastet werden, Blocke in einem .^^te^^^ wird bei dem erfindungsgemäßen System eine Durch- gang d^ h. ohne ^"^"Ipeicherschicht. vorgestrahlung eines einen Block von Markierungen ent- 1.. ^""'"^^"^^'^ikroskopischer Strahlenhaltenden Bereiches der Speicherschicht vorgenom- 5« nommen wird. ^%*™*™^k™f_oeTSch _in der men. und die Detektoranordnung ist so ausgelegt, daß gang wie er beispie swM durch sie die einzelnen Markierungen des Blockes Ele^enmATOk^^Wb» _durch'_Fokussieüber ihre zugehörigen Bildpunkte getrennt ausgeber- ich ^^a™^J₁^^r™₀^S_fclllaretrahi_e8 in Strahltet werden. Hierbei tritt nicht, wie bei den bekannten rung des best amenaen ivo ρ . _{Obj k}, _hi Systemen, eine Summation der Betrahlungszeiten fur 55 richtung vor oder hm r ^ ^f ^ ^ _dem die einzelnen Markierungen auf, da jeweibein 1Block der S^~« Prejektonszentrum geschaffen wird, von Markierungen gleichzeitig mit einem Korpus- gWJ"^eC„ j'S Obiekt liegendes Projektionskularstrahl, insbesondere einem Elektronenstrahl, E kurz h nter dem ObJ^e« ^ J .^ _erziclte hinreichender Intensität beaufschlagt wird. Die De- Zentrum I^^efert me. t bessere ^

%on ™™^r^fS hd

Die Detektoranordnung kann beispielsweise eine %on ™™^r^fSdidcT zur Verfugung stehenden

Sit

5 6

gung des Vergrößerungsmaßstabes das beschriebene Auch dies läßt sich in einfacher Weise durch geProblem häufig nicht auftritt, kann es doch in ein- eignete Erregung der Ablenkmittel, also durch gezelnen Fällen sinnvoll sein, dieser Erscheinung Rech- eignete Wahl der Spulenströme von Ablenkspulen nung zu tragen. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen oder der Spannung von elektrostatischen Ablenkplat-Systems besteht darin, daß sich dieses Problem durch 5 ten, erzielen, und zwar sowohl bei Verwendung eines verhältnismäßig einfache Maßnahmen lösen läßt. Die schattenmikroskopischen Strahlenganges als auch bei bevorzugte Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß in üblicher Durchstrahlung.

Strahlrichtung vor den Detektoren eine Lochplatte Es ist zweckmäßig, die Speicherschicht den einmit einem Loch für jeden Detektor angeordnet ist zelnen Blöcken zugeordnete Justiermarken tragen zu und die Markierungen innerhalb der einzelnen Blöcke to lassen, die beim Übergang von der Abbildung eines derart in Gruppen angeordnet sind, daß die Bild- Blockes zu derjenigen eines anderen Blockes in der punkte der jeweils einer Gruppe zugehörenden Mar- Detektoranordnung Justiersignale erzeugen. Im einkierungen bei durch die Ablenkmittel eingestellten zelnen läßt sich dies so ausführen, daß die Justierunterschiedlichen Bestrahlungsverhältnissen an der marken außerhalb der Blöcke derart angeordnet sind, Speicherschicht nacheinander mit dem demselben De- 15 daß die Bildpunkte einzelner Justiermarken nur bei tektor zugeordneten Loch zusammenfallen. Legt man bestimmten, durch die Ablenkmittel eingestellten Bebeispielsweise einen schattenmikroskopischen Strah- Strahlungsverhältnissen auf bestimmte Detektoren lengang zugrunde, so können die unterschiedlichen fallen.

Bestrahlungsverhältnisse durch Verschieben des Pro- Während bei dieser Justierhilfe die Justiermarken

jektionszentrums quer zur Geräteachse erzeugt wer- ao zweckmäßigerweise zusätzlich zu den die Information

den. beinhaltenden Markierungen vorhanden sind, wird

Bei dieser Ausfühningsform der Erfindung sind man zur Verringerung der Zahl der erforderlichen also die einzelnen Blöcke, die jeweils gleichzeitig Detektoren bei Verwendung von Festkörperdetekdurch Durchstrahlung abgebildet werden, ihrerseits toren bestimmte dieser Detektoren zur Gewinnung in mehrere Gruppen unterteilt, die wiederum jeweils 35 von Justiersignalen heranziehen. Wie noch im einzelmehrere einzelne Markierungen enthalten. Dabei sind nen erläutert wird, kann es zweckmäßig sein, bei diejenigen Markierungen zu einer Gruppe zusammen- Wechsel der jeweils abgebildeten Blöcke zunächst gefaßt, die jeweils durch unterschiedliche Bestrah- eine Oberadresse zu geben, die sich auf bestimmte lungsverhältnisse einem der Detektoren zugeordnet Justiermarken bezieht, und durch geeignete Anordwerden. Der einzelne Block von Markierungen ent- 30 nung der Justiermarken in der Speicherschicht dafür hält also mehrere Wörter, wobei ein Wort durch die zu sorgen, daß durch individuelle Beaufschlagung begleichzeitig in die Detektoren gelangenden Bildpunkte stimmter Detektoren der jeweiligen Lage der Speivon Markierungen dargestellt ist. Die zu einem Wort cherschicht entsprechende Justiersignale erzeugt wergehörenden Markierungen liegen nun im Block nicht den. Aus diesen Justiersignalen läßt sich dann durch unmittelbar nebeneinander, sondern sind mit den 35 Vergleich ein Stellsignal gewinnen, das den Ablenk-Markierungen der anderen Wörter des Blockes ge- mitteln zugeführt wird. Erst nach Durchführung diesetzmäßig verschachtelt: Jeweils ρ Markierungen des ser Korrektur wird nunmehr die Unteradresse gege-Wortes sind in einer Reihe nebeneinander angeirH- ben und entsprechend dieser durch zusätzliche Errenet. und das Wort besteht aus q solcher untereinan- gung der Ablenkmittel der jeweils abzubildende derliegenden Reihen. Das Wort enthält also ρ · q Tn- 40 Block eingestellt.

formationselemente. Zwischen den zu einem Wort Im folgenden wird die Erfindung an Hand der

gehörenden Markierungen einer Reihe stehen m —1 Figuren im einzelnen erläutert. Dabei dienen die

zu anderen Wörtern gehörende Markierungen und F i g. 1 und 2 in erster Linie zur Erläuterung einiger

zwischen den Reihen, in denen sich die Markierun- Begriffe. F i g. 3 zeigt den Strahlengang bei üblicher

gen eines Wortes befinden, stehen η — 1 andere Rei- 45 Durchstrahlungs-Abbildung, während im Falle der

hen. Jeder Block enthält also η ■ m Worte zu je ρ · q F i g. 4 ein schattenmikroskopischer St-ahlengang

Informationselementen, also insgesamt n-m-p-q In- Verwendung findet. Die Fig. 5 und 6 zeigen eine

formationselemente. Es ist praktisch, die Aufteilung beispielsweise Ausführung der Detektoranordnung

so vorzunehmen, daß bei Verwendung von Halbleiter-Detektoren, F i g. 7

50 zeigt eine Schaltungseinzelheit in der Detektoranord-

/1 = m = 2^Λ nung. und F i g. 8 läßt eine günstige Anordnung vor

^und Justiermarken auf der Speicherschicht erkennen. Dit

P — q — 2^P F i g. 9 und 10 veranschaulichen ein mit einer Fern

sehkamera bestücktes weiteres Ausführungsbeispiel

ist. Jeder Detektor liest nacheinander eine Gruppe 55 Die F i g. 1 und 2 dienen zur Erläuterung eine

von p-q nebeneinanderliegenden Informationsele- zweckmäßigen Anordnung von Informationselement

menten. darstellenden Markierungen auf der Speicherschidr

Die Anordnung der einzelnen Markierungen inner- Die Speicherschicht enthält im wesentlichen ein

halb der einzelnen Gruppe kann also so getroffen Trägerplatte 1, auf der durch bekannte Bearbeitung!

sein, daß bei den verschiedenen Bestrahlungsbedin- 60 vorgänge, beispielsweise durch Kontamination, di

gungen unmittelbar nacheinander auf einem Detektor Markierungen erzeugt sind. Die Trägei platte bestel

abgebildete Einzelmarkierungen nicht unmittelbar beispielsweise aus einem Metallnetz, das der mechi

nebeneinander in der Speicherschicht liegen, sondern nischen Stabilität und der Wärmeableitung dieri

daß beispielsweise infolge geeigneter Verschachte- Dieses Netz ist z. B. mit einer für Elektronen transp

lung zunächst die erste, dritte, fünfte Markierung ab- 65 renten Kohlefolie belegt, auf welcher sich die Ma

gebildet werden und dann erst die Bildpunkte der kierungen befinden. Die Trägerplatte 1 kann be

zweiten, vierten, sechsten Markierung in den Detek- spielsweise einen Durchmesser von 1 mm besitze

tor gelangen. Es sei ausdrücklich bemerkt, daß alle in diesem Z

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sammenhang gemachten Zahlenangaben nur Bei- kung in der zur Ablenkrichtung (.t-Richtung) der ge-

spiele darstellen. Die Markierungen sind in den Netz- zeichneten Spulen senkrechten Richtung (y-Richtung)

maschen angeordnet, von denen eine in diesem Aus- sicherstellen. Außerdem wird man. wie in F i g. 4 an-

führunesbeispiel mit 2 bezeichnet ist und vier gedeutet, zur Ablenkung in jeder der beiden Rich-

Blöckc 3 bis 6 von Markierungen aufnimmt. Die 5 tungen zwei in Strahlrichtung hintereinander ange-

Größe der Maschen richtet sich beispielsweise nach ordnete Ablenkspulen oder -plattenpaare verwenden,

der mechanischen Stabilität und der Wärmeableitung, die Ablenkungen in zwei in einer Ebene mit der Ge-

die im Hinblick auf die Vermeidung einer Zerstörung räteachse liegenden entgegengesetzten Richtungen

der Speicherschicht durch den abtastenden Korpus- hervorrufen, um störende Beeinflussungen des Strah-

kularstrahl sichergestellt sein muß. Die Kantenlänge io les durch den öffnungsfehler der nachgeschalteten

der Masche 2 kann beispielsweise 50μηι betragen. elektronenoptischen Linsen zu vermeiden.

Die Blöcke sind unter Berücksichtigung der korpus- Bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung wird kularstrahloptisch erzeugten Vergrößerung bei der ein schattenmikroskopischer Strahlengang hergestellt. Abbildung so bemessen, daß ihr vergrößertes Bild Wiederum enthält das Gerät, das ein Elektronengerade auf die Detektoranordnung paßt. Das bedeu- 15 mikroskop sein kann, eine Kathode 30 zur Erzeugung tet, daß das vergrößerte Bild des jeweils durchstrahl- eines Elektronenstrahles, aus dem mittels der Linse ten Blockes nicht wesentlich größer, aber auch nicht 31 und der Aperturblende 32 ein Anteil mit zuminwesentlich kleiner als die Detektoranordnung ist, so dest ungefähr konstanter Intensitätsverteilung über daß unter Ausnutzung aller Detektoren (bzw. bei den Querschnitt ausgeblendet und mittels Kondensor-Verwendung einer Anordnung ähnlich einer Fernseh- ao linsen zu einer Strahlsonde fokussiert wird. Die Abkamera unter Ausnutzung der gesamten Speicher- lenkmittelspulenpaare 33 und 34 erzeugen derart beplatte derselben) alle Bildpunkte erfaßt werden messene Auslenkungen des Strahles (unterbrochen können. gezeichneter Strahlengang), daß das hinter der letz-

Wie aus der einen Block darstellenden F i g. 2 er- ten Linse 35 erzeugte Projektionszentrum 36 in Stelsichtlich, sind die Blöcke ihrerseits wiederum unter- as lungen 36' seitlich verschoben wird, damit unterteilt ^:n Gruppen von Markierungen. Die Zusammen- schiedliche Blöcke von Markierungen auf der Speistellungen der Markierungen zu Gruppen ist so ge- cherschicht 37 schattenmikroskopisch vergrößert abwählt, daß die in einer Gruppe enthaltenen Markie- gebildet werden. Außerdem ist es bei Verwendung rungen bei verschiedenen Bestrahlungsbedingungen der in Fig. 1 dargestellten Speicherschicht möglich, demselben Detektor zugeführt werden. Dabei kann. 30 durch Verschachtelung der in den einzelnen Gruppen wie bereits ausgeführt, die Anordnung der einzelnen enthaltenen Markierungen und durch geeignete AnMarkierungen so verschachtelt erfolgen, daß bei auf- steuerung der Ablenkmittel 33 und 34 (sowie entein anderfolgenden Abbildungen jeweils eine oder sprechender Ablenkmittel in y-Richtung) diese einmehrere der Markierungen übersprungen wird bzw. zelnen Markierungen nacheinander in solcher Reihenwerden, wodurch zusätzlich Platz für die einzelnen 35 folge auf jeweils einen Detektor abzubilden, daß in Detektoren in der Detektoranordnung gewonnen der Detektorebene genügend Platz zur Anordnung wird. Beispielsweise werden zunächst die Markieren- der erforderlichen Zahl von Halbleiterdetektoren gen 7 β, dann die Markierungen 7 b, Tc und schließ- vorhanden ist. lieh Td auf vier Detektoren abgebildet. In Fi g. 4 sind von der Detektoranordnung 38 nur

Eine in dieser Weise mit Markierungen versehene 40 vier ausgewählte Detektoren 39 bis 42 hervorgehoben,

Speicherschicht ist nun in F i g. 3 mit 10 bezeichnet die sowohl zur Erzeugung von Justiersignalen als

und in einem üblichen Strahlengang zur elektronen- auch zu einem anderen Zeitpunkt der Information

optischen Durchstrahlung eines Objektes angeordnet. dienen; darauf wird später im einzelnen noch einge-

Im einzelnen enthält das System nach F i g. 3 den gangen.

Strahlerzeuger 11 für einen Elektronenstrahl, der mit- 45 Wie bereits ausgeführt, ist es zur Gewinnung eines

tels der elektronenoptischen Kondensorlinse 12. die eindeutigen Signals aus statistischen Gründen erfor-

in der Regel eine elektromagnetische Polschuhlinse derlich, bei der Abbildung jeder Markierung in dei

sein wird, auf die Speicherschicht 10 als Strahlsonde Speicherschicht eine bestimmte Mindestanzahl vor

proijziert wird. Dabei ist der Sondenquerschnitt so Elektronen in den zugeordneten Detektor gelanger

bemessen, daß in Abhängigkeit von der Erregung der 50 zu lassen. In den F i g. 5 und 6 ist ein Ausführungs

elektronenoptischen Ablenkmittel 13 — hier AbTenk- beispiel für eine mit Halbleiterdetektoren bestückte

spulen — jeweils einer der an Hand F i g. 1 definier- Detektoranordnung wiedergegeben. Die in einer Ma

ten Blöcke durchstrahlt wird. trix angeordneten einzelnen Detektoren 50 liegen ii

Die Objektivlinse 14 erzeugt zusammen mit der einer Ebene und sind mit getrennten Ausgängen 5]

Projektivlinse 15 in der Ebene der Detektoranord- 55 versehen. Ihre Konstruktion kann gemäß Fig. 6 s(

nung 16 ein vergrößertes Bild der jeweils durchstrahl- getroffen sein, daß auf einer p-n-Siliciumschicht 5;

ten Gruppen. Dabei muß durch weitere Ablenkmittel eine dünne Goldschicht 53 angeordnet ist. Auf die

17. die synchron mit den Ablenkmitteln 13 betätigt ser Goldschicht liegt eine mit Löchern, die die Detek

werden, dafür gesorgt werden, daß bei der Abbildung toreingänge bilden, versehene Trägerlochplatte 54

verschiedener Gruppen jeweils das Bild des entspre- 60 die ihrerseits eine beispielsweise durch Aufdampfe!

chenden Bereiches der Speicherschicht dieselbe Lage gewonnene oder getrennt als Lochfolie hergestellt

in der Ebene der Detektoranordnung 16 einnimmt. Lochplatte 55 trägt. Die Löcher 56 in der Lochplatt

Die Ablenkmittel 17 sind so angeordnet und die Ob- dienen dazu, die Bilder einzelner Markierungen i

jektivlinse 14 ist so erregt, daß im wesentlichen eine der Speicherschicht je nach den Bestrahlungsbedin

Schwenkung des Strahles um den Punkt 18 in der 65 gungen an die Detektoreingänge gelangen zu lassei

Ebene der Aperturblende 19 erfolgt. Die Ausgangssignale werden über Impulselektrode

Verständlicherweise enthalten die Ablenkmittel 13 57 mittels Leitungen 58 abgegriffen,

und 17 weitere Spulen oder Platten, die eine Ablen- Bei dieser Anordnung ist entsprechend der vorar

10

Begangenen Definition m -- η = 4, d. h., jede vierte marken nach rechts »verschoben« sein, so würde der

Markierungsstelle wird parallel gelesen. Im Block Detektor 80 von dem Bild 82 der benachbarten

sind also 4-4= 16 Worte ineinander verschachtelt. Justiermarke getroffen werden.

Die öffnungen in der Lochplatte sind kleiner als ihr Entsprechend ist die Koordinierung in der Rich-

vierfacher Abstand. Weiferhin ist ρ = q = 8. d. h.. 5 tung getroffen, die senkrecht zur Reihenfolge der den

es wird ein Wort mit einer Länge von 8-8 = 64 Mar- Bildern 81 bis 83 entsprechenden Justiermarken liegt,

kierungen parallel gelesen. Der gesamte Datenblock Somit werden dem Steuergerät 90 in Fig. 4 Signale

enthält 16-64 = 1024 Markierungen. zugeführt, die eindeutig die jeweilige relative Lage

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfin- von Projektionszentrum 36, Speicherschicht 37 und

dung führen nun die Ausgangsleitungen der Detek- io Detektoranordnung 38 zueinander wiedergeben. Die

toren zu einer in F i g. 7 beispielsweise wiedergegebe- weiteren Muster dienen zur Erhöhung der Erkenn-

nen Anordnung, die dazu dient, die von den Markie- barkeit durch Vermeidung zufälliger Störungen durch

rungen herrührenden Signale eindeutig von dem Redundan7 und um auch größere Lageabweichungen

Rauschpegel zu unterscheiden. Man erkennt bei 70 erkennen zu können.

einen einzelnen Detektor mit seiner Ausgangsleitung 15 Die Justierung erfolgt in diesem Ausführungsbei-71, die mit dem Eingang, des Diskriminator-Verstär- spiel bei jedem Wechsel des durchstrahlten Blockes kers 72 verbunden ist. Diese Einrichtung enthält von Markierungen durch Änderung der Erregung der außer dem ladungsempfindlichen Verstärker 73 den Ablenkmittel 33 und 34. Von der Datenverarbei-Diskriminator 74, dem dke Schwellenspannung U₀ zu- tungsanlage 91 wird über die Einrichtung 92 eine abgeführt wird. Diese ist so bemessen, daß nur dann 20 zufragende Adresse eingegeben, die eine .t-Kompoein bestimmtes Signal an den nachgeschalteten Unter- nente 93 und eine y-Komponente 94 enthält. Dabei setzer 75 gelangt, wenn dieses eine Mindestspan- erfolgt die Adressierung in der Weise, daß zur Justienungshöhe hat. Dadurch wird gewährleistet, daß rung durch die die Oberadresse bildenden ersten Stelkeine störenden Rauschsignale weitergegeben wer- len der Adresse bestimmte, der Oberadresse und daden. Der aus einer Kette von Kippstufen aufgebaute 25 mit dem jeweiligen Block zugeordnete Justiermarken Untersetzer 75 und der ebenso aufgebaute Speicher auf der Speicherschicht 37 auf die Detektoranord-76 zählen die auf den Detektor treffenden Elektronen nung 38 abgebildet werden. Zunächst ist die mit 95 und geben dann ein Siignal an den Ausgang ab, bezeichnete Kontaktanordnung im Wege der Unterwenn innerhalb einer vorgegebenen Zeit eine Min- adresse durch Befehl von dem Steuergerät 90 her gedestzahl von Elektronen den Detektor trifft. Diese 30 öffnet, so daß den Digital-Analog-Umsetzern 96 und Anzahl wird unter Berücksichtigung der Bestrah- 97 nur die Oberadressen in x- und y-Richtung zugelungsdichte und des Kontrastes der Markierungen so führt werden. Diese Oberadressen gelangen in die gewählt, daß der statistische Lesefehler für die Ja- Steuereinrichtungen 98 und 99, denen gleichzeitig Nein-Entscheidung minimal ist. Die zeitliche Steue- von dem Steuergerät 90 gelieferte Korrektursignale rung der Anordnung erfolgt von einer Zentrale 77 aus. 35 Λ x_a und Iy₀ nach Speicherung in den Speichern 100

Diese Anordnung ist auch den außer zur Erfassung und 101 zugeführt werden. In den Speichern ent-

von Informationen enthaltenden Markierungen in der stehen daher elektrische Werte, die jeweils die

Speicherschicht 37 zur Erzeugung von Justiersignalen Summe der bei der Abtastung der vorhergehenden

dienenden Detektoren 39 bis 42 in F i g. 4 nachge- Blöcke durchgeführten Korrekturen darstellen. Bei

schaltet und allgemein mit 80 bezeichnet. 40 jeder Justierung dient also die vorher vorgenommene

In diesem Zusammenhang kommt es nun auf die Justierung als Bezugsgröße.

Anordnung der Justiermarken auf der Speicher- Erst nach Durchführung der neuen Justierung schicht 37 an. Ein Beispiel für eine derartige Anord- durch entsprechende Änderung der Erregung der Abnung nach Art eines Koordinierungsmusters zeigt lenkmittel 33 und 34 sowie der nicht dargestellten F i g. 8. Die Justiermarken sind dort durch Strich- 45 Ablenkmittel für die y-Richtung werden die Konmarken der Speicherschicht verifiziert, deren eben- takte der Kontaktanordnung 95 geschlossen, und es falls strichförmige Bilder in Fig. 8 dargestellt sind; erfolgt nunmehr eine solche weitere Änderung der einige davon sind mit 81, 82 und 83 bezeichnet. Fer- Eiregung der Ablenkmittel, daß der Elektronenstrahl ner ist durch kleine Kreise die Lage von Detektoren die Markierungen des neu eingestellten Blockes in die in der in F i g. 4 durch die vier Detektoren 39 bis 42 50 Detektorebene vergrößert abbildet. Der Aufruf dei angedeuteten Detektoranordnung 38 wiedergegeben. Oberadresse wird dem Steuergerät 90 über Signalvon denen vier mit 84. 85, 86 und 87 bezeichnet sind. geber 90a und 90 b gemeldet.

Für das Verständnis des; Prinzips des Koordinierungs- Das Steuergerät 90 dient außer zur Durchführung

musters nach F i g. 8 genügt es, die bezeichneten dieser »Nullpunktkorrektur« auch zur zeitlicher

Justiermarken-Bilder and Detektoren zu betrachten. 55 Steuerung der Vorgänge in dem Diskriminator-Ver

Durch die gewählte Anordnung ist nämlich dafür ge- stärker 80 über die Leitung 102 und zur Einleitunj

sorat. daß jede Lage der Speicherschicht — oder se- einer Zweitlesung, falls die Einrichtung 103 eini

nauer: jede relative Lage zwischen Projektionszen- Fehlermeldung über die Leitung 104 gibt. Zur Fehler

trum 36, Speicherschicht 37 und Detektoranordnung kontrolle wird man die Information in der Speicher

38 ₂anz bestimmte Signale in ausgesuchten De'ick- 60 schicht 37 in bekannter Weise mit Redundanz codie

toren erzeugt. Es handelt sich also Mm eine echte ren, so daß sich Kontrollmöglichkeiten (beispiels

Messun» der jeweiligen »Lage« in der beschriebenen weise bestimmte Quersumme od. dgl.) ergeben.

Definition. Die in Fig. 8 wiedergegebene Lage zeich- Ein Speicher 105 faßt dann die zu einer Informa

net sich dadurch aus, daß nur das Bild 83 einer tion gehörenden Teilinformationen zusammen un

Justiermarke vergrößert auf den Detektor 87 fällt. 65 gibt sie an die Datenverarbeitungsanlage 91 ab. Dies

während die Detektoren 84, 85 und 86 nicht bestrahlt Informationsabgabe steuert der Taktgeber 106, dam

sind. Würde dagegen die Speicherschicht um einen eine Anpassung an unterschiedlich lange Zeiten b

Viertel Abstand zwischen zwei benachbarten Justier- zur Speicherung im Speicher 105 möglich ist.

Bei dem bisher beschriebenen Aiisfülirungsbeispiel der Erfindung wurde von dem durchstrahlten Block infolge der Verschachtelung der Markierungen nur ein Teil der Information gleichzeitig, also parallel, den Detektoren zugeführt und damit nur ein Bruchteil der durchstrahlenden Elektronen ausgenutzt. Bei einem anderen Ausfiihrungsbeispiel werden alle Markierungen des Blockes gleichzeitig auf die Speicherplatte einer Fernsehröhre abgebildet und dort nacheinander mittels eines weiteren Strahles abgetastet. Zu der durch die statistischen Schwankungen bedingten notwendigen Zeil: für diese gleichzeitige Zwischenspeicherung aller Bildpunkte kommt die Abtastzeit hinzu. Diese Ausführungsform kann aber dann vorteilhaft sein, wenn jeweils längere, eine Vielzahl von Markierungen enthaltende Informationseinheiten geschlossen gelesen v/erden sollen. Auch bei dieser Ausführung ist eine Einstellkorrektur notwendig, weil z. B. die Speicherschicht und die Steuerelektronik für die Ablenkmittel über längere Zeiten unzulässigen Drifterscheinungen unterworfen ist. Durch sinnvolle Anordnung der Justiermarken braucht die Korrektur der Abbildung bei dieser Ausführung nicht mehr so genau (»bitgenau«) zu sein, da der Abtastvorgang von der homogenen Speicherplatte mit einer Korrektur der Lagezuordnting verbunden sein kann.

F i g. 9 zeigt, wie die Bilder der Justiermarken während der zeilenweisen Abtastung der in der Speicherplatte 110 vertikal und horizontal gespeicherten Informations-Bildpunkte 111 des Blockes mitgelesen werden. Mit 112 und 113 sind Bilder von Justiermarken zur Zeilenanfangskorrektur bezeichnet, die ein Bezugssignal für die in Zeilen angeordneten Bildpunkte 111 liefern; d. h., daß die Bildpunkte 111 in der Fernsehkamera in Signale umgesetzt werden, die zeitlich entsprechend den Abständen von den Bildern 112, 113 der Justiermarken aufeinanderfolgen. Zur vertikalen Justierung des Abtastrasters sind auf der Speicherschicht weitere Justiermarken vorgesehen, deren Bilder in Fig. 9 mit 114 bezeichnet sind. Bei Abtastung der Bilder 114 in den oberen Zeilen des Abtastrasters liefern diese Bilder Signale, die von der vertikalen Lage der Bilder 114 abhängig sind. Diese Signale werden denjenigen Ablenkmitteln oberhalb der Speicherschicht zugeführt, die bezüglich F i g. 9 in vertikaler Richtung wirken.

Fig. 10 zeigt ein Speichersystem, bei dem die Detektoranordnung eine Einrichtung nach Art einer Fernsehkamera enthält. Man erkennt oberhalb der Speicherschicht 120 wiederum — neben Mitteln zur Erzeugung und Fokussierung des Elektronenstrahles — die Ablenkmittel 121. die zur Wahl der jeweils durchstrahlten Blöcke von Markierungen auf der Speicherschicht 120 dienen. Den Abschluß des oberen Teiles des Gerätes bildet der Endbildleuchtschirm 122. der als Durchsichtleuchtschirm ausgebildet ist, so daß über die Lichtoptik 123 oder eine Fiberoptik eine Zwischenspeicherung der Bildpunkte der Markierungen des jeweils durchstrahlten Blockes auf der Speicherplatte 124 der darunter befindlichen Einrichtung erfolgt. Diese Einrichtung enthält im wesentlichen Mittel zur Erzeugung und Bündelung des weiteren Elektronenstrahles 125, der, unter dem Einfluß in zwei zueinander senkrechten Richtungen wirkender Ablenkmittel 126 und 127 stehend, die zwischengespeicherten Bildpunkte auf der Speicherplatte 124 abtastet. Dementsprechend werden in bestimmter zeitlicher Reihenfolge elektrische Signale, die der Information auf der Speicherplatte 124 und damit aul der Speicherschicht 120 entsprechen, über die Signalleitung 128 an das Steuergerät 129 abgegeben; dieses leitet die Signale in den Pufferspeicher 13C weiter.

Das Steuergerät 129 gibt über den Taktgeber 131 an die Datenverarbeitungsanlage 132 ein Freigabesignal für das Abfragen des Pufferspeichers 130, sobald die Abtastung mittels des weiteren Elektronen-Strahles 125 beendet ist. Ein derartiges Signal ist erforderlich, da beispielsweise bei einer durch eine Drift der Speicherschicht oder eine andere Erscheinung hervorgerufenen störenden Abweichung det relativen Lage von Projektionszentrum, Speicherschicht und Speicherplatte zunächst eine Justierung vorgenommen werden muß, ehe die Rechenanlage die Information abfragen kann. Auch diese Justierung erfolgt unter Mitwirkung des Steuergerätes 129 in ähnlicher Weise, wie dies bereits an Hand des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4 beschrieben wurde: Unter Benutzung von Justiermarken auf der Speicherschicht 120 werden, wie an Hand F i g. 9 erläutert, Abweichungen Ix₀ und Iy₀ von den vorgegebenen Lagewerten in den Speicheranordnungen 133 und 134 integriert und über die Verstärker 135 und 136 entsprechende Stellsignale an die Ablenkmittel 121 füi den abfragenden Elektronenstrahl abgegeben.

Der allgemein mit 137 bezeichnete Teil der Einrichtung entspricht in Aufbau und Wirkungsweise

demjenigen Teil der Anordnung nach F i g. 4, der die Teileinrichtungen 92 bis 97 enthält, und wird daher nicht nochmals beschrieben. Er dient also zur Einstellung des jeweils durchstrahlten Blockes von Markierungen auf der Speicherschicht 120.

Wenn der Taktgeber 131 der Datenverarbeitungsanlage 132 die Beendigung der Speicherung der Gesamtinformation im Pufferspeicher 130 gemeldet hat, fragt die Datenverarbeitungsanlage 132 über die Codiereinrichtung 138 die gewünschte V^ortinformation ab und erhält entsprechende Signale über die Signalleitungen 139.

Wesentliche Schwierigkeiten bei der elektronenoptischen Datenspeicherung sind Drift und statistische Schwankungen bei geringer Elektronenzahl. Im ¹⁷Ihmen der Erfindung werden die durch »Drift« verursachte Bildverschiebungen in zeitlichen Abständen unter Zuhilfenahme von Justiermarken selbsttätig korrigiert. Zur Erhöhung der Fehlersicherung gegen statistische Stromdichteschwankungen können Fehfererkennungsmaßnahmen. insbesondere durch zusätzliche Quersummennotierungen, vorgesehen werden, die eine zweite Lesung veranlassen. Diese Maßnahmen sind dann von Nutzen, wenn man zur Erzielung kleiner Zugriffszeiten mit möglichst geringer Elektronenzahl pro Markierung arbeitet. Weitere Schwierigkeiten ergeben sich durch Fehler in der Folie, wie sie z. B. durch mikroskopische Verunreinigungen de: Trägerfolie entstehen können.

Werden diese Fehler schon beim Schreiben odei davor erkannt, so können die Markierungen, die an der fehlerhaften Stelle stehen müßten, an einer Ersatzstelle geschrieben werden. Zu diesem Zweck kann die Trägerplatte 1 (vgl. Fig. 1) Ersatzfelder 8 und eine Fehlerliste enthalten. Ist es notwendig. Informationen äußerst fehlersicher zu speichern, so erfolgi eine mehrfache Speicherung an verschiedenen Stellen, Durch Quersummennotierung wird entschieden, welche Speicherstelle fehlerfreie Informationen ent-

d nur diese werden berücksichtigt. Bei diesem en kann der Speicherplatz allerdings nur zu ■ als 50 ⁰Zo ausgenutzt werden,
eichnungsfehler, die durch die Ablenkmittel ⁰I

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stehen, können z.B. durch eine Kompensaüonsverzeichnune der Markierungsanordnung aut der Traoemlatte^Soder durch Krümmung der Abtastbahnen _oerpiau_ _ .._{chenspeicherung} oder durch elek- _.·— „..or./.niiVhfri werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Informations-Speichersystem mit einer für einen die Information abfragenden Korpuskularstrahl, insbesondere einen Elektronenstrahl, durchlässigen Speicherschicht, die jeweils ein Informationselement darstellende Markierungen aufweist, ferner mit in Strahlrichtung vor der Speicherschicht angeordneten Ablenkmitteln für den Strahl, die diesen auf vorbestimmte Bereiche der Speicherschicht lenken, und mit einer in Strahlrichtung hinter der Speicherschicht angeordneten Detektoranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Strahles iti der Ebene der Speicherschicht (i bis 8, 10) so bemessen ist, daß er jeweils einen eine Vielzahl von Markierungen (7) tragenden Bereich (Block 3, 4, S, 6) der Speicherschicht durchsetzt und vergrößert in die Ebene der Detektoranordnung (16) abbildet, daß die Detektoranordnung zur getrennten Erfassung der einzelnen Markierungen des durchstrahlten Blockes entsprechenden Bildpunkte ausgelegt ist und daß die Vergrößerung bei der Abbildung aller Blöcke gleich groii und so gewählt ist, daß das Bild jedes Blockes gerade von der Detektoranordnung erfaßt wird.

2. Speichersystem nach \nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranordnung eine Einrichtung nach Art einer Fernsehkamera (124 bis 127) enthält, in der alle Bildpunkte des jeweils durchstrahlten Blockes gleichzeitig gespeichert und zeitlich nacheinander mittels eines weiteren Korpuskularstrahles (125) abgetastet werden.

3. Speichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranordnung (38) eine Matrix aus in einer Ebene nebeneinander angeordneten, im Parallelbetrieb arbeitenden Halbleiterdetektoren (39 bis 42; 50) enthält.

4. Speichersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Strahlrichtung vor den Detektoren eine Lochplatte (54, 55) mit einem Loch (56) für jeden Detektor angeordnet ist und die Markierungen innerhalb der einzelnen Blöcke derart in Gruppen angeordnet sind, daß die Bildpunkte der jeweils einer Gruppe zugehörenden Markierungen bei durch die Ablenkmittel (33, 34) eingestellten unterschiedlichen Betrahlungs- 5» Verhältnissen an der Speicherschicht (37) nacheinander mit dem demselben Detektor zugeordneten Loch zusammenfallen.

5. Speichersystem nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildung der Blöcke in einem schattenmikroskopischen Strahlengang erfolgt.

6. Speichersystem nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Bestrahlungsvcrhältnissc durch Ver-Schiebungen des Pirojektiomzentrums (36, 36') für die Abbildung quer zur Geräteachse erzeugt werden.

7. Speichersystem nach einem der Ansprüche I bis (1. dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherschicht den einzelnen Blöcken zugeordnete Justicrmarkcn trägt, deren Bilder (81 bis 83) beim Übergang von der Abbildung eines Blockes zu derjenigen eines anderen Blockes in der Detektoranordnung (84 bis 87) Justiersignale erzeugen.

8. Speichersystem nach Anspruch 7 mit Halbleiterdetektoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiermarken außerhalb der Blöcke derart angeordnet sind, daß die Bilder (81 br 83) einzelner Jusüennarken nur bei bestimmten durch die Ablenkmittel (33, 34) eingestellten Bestrahlungsverhältnissen auf bestimmte Detektoren (84 bis 87) fallen.

9. Speichersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherschicht (120) Justiermarken zur Zeilenanfangskorrektur aufweist und die Einrichtung (124 bis 127) die auf einer Speicherplatte (110, 124) zeilenweise zwischengespeicherten Bildpunkte (111) der Markierungen des jeweils durchstrahlten Blockes der Speicherschicht in Signale umsetzt, die entsprechend den Abständen dieser Bildpunkte von den Bildern (112, 113) der Justiermarken zur Zeilenanfangskorrektur zeitlich aufeinanderfolgen.

10. Speichersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherschicht (120) Justiermarken aufweist, die derart angeordnet sind, daß ihre auf einer Speicherplatte (110, 124) der Einrichtung (124 bis 127) zwischengespeicherten Bilder (114) von dem weiteren Korpuskularstrahl (125) in von ihrer Lage abhängiger Auswahl abgetastet und dadurch Justiersignale für die Ablenkmittel (121) gewonnen werden.