163584. lajstromszámú szabadalom • Eljárás optikai információ tárolására alkalmas anyag kialakítására, ezen anyagban információ tárolására, valamint az anyagban tárolt információ esetleges törlésére és az anyag újraérzékenyítésére
163584 3 elsó'sorban ún. F centrumok jönnek létre bennük. Ezek az F centrumok — anion hiányhelyeken befogott elektronok — a rezonanciafrekvenciájukkal azonos frekvenciájú fényt abszorbeálják. Ha ez a rezonancia-frekvencia látható fény frekvenciának felel meg, akkor az alkálihalogén kristály transzmissziós spektrumában a látható tartományban egy harang alakú sáv, az F abszorpciós sáv jelenik meg. Ez okozza a kristály elszínezó'dését. A sáv abszorpciós maximuma minden alkálihalogénnél más és más. Az F fény energiája azonban általában arra is elegendő', hogy az elektront az anion hiányhelyről kigerjessze. A kigerjesztett elektron vagy rekombinálódik, vagy más elektronokkal aggregát centrumokat hoz létre, amelyek már érzéketlenek az F fényre, mivel az új — M, R, N stb. — centrumok abszorpció maximuma más hullámhosszaknál van. Az F sav leépülésével tehát más abszorpciós sávok jelennek meg a kristály transzmissziós spektrumában. Ha ezek nincsenek a láthatóban, a kristály az F fény hatására kiszíntelenedik. Ha ezek a láthatóban vannak, a kristály F fény hatására megváltoztatja a színét. Fenti jelenséget fel lehet használni optikai információ tárolására. Az egyik esetben F fénnyel írunk be, ilyenkor a térben modulált fényintenzitás a kristály F abszorpciójának térbeli modulációját hozza létre. A kiolvasás ugyancsak F fénnyel történik. A másik esetben F-ben írunk be, és az F sáv leépülésekor kinőtt más abszorpciós sávoknak megfelelő frekvencián olvasunk ki. Az eljárás előnyei és hátrányai könnyen áttekinthetőek. Előnye az, hogy igen nagy felbontás érhető el, hiszen rács-állandó nagyságrendben szeparált szín-centrumokkal dolgozunk. Több kép egymásra szuperponálható és a kristály felfrissíthető, azaz alapállapotba hozható, új információ rögzítő eljárásra alkalmassá tehető. Az eljárás azonnal kész képet ad, nincs szükség semmiféle kikészítésre. Hátrány viszont, hogy a kiolvasás destruktív, mert a kiolvasó fény egyszersmind lerombolja a színcentrumokat, s így a kép mintegy „kiszürkül". Hátrányként jelentkezik az is, hogy az F sáv lepéülésekor nemcsak egy sáv alakul ki és az átalakulás nem teljes. Ennek következtében a nem F sávban való kiolvasásnál összeszűkül a dinamikus tartomány, s ugyanakkor többnyire ezek a sávok is optikailag leépíthetők, azaz a kiolvasás destruktív. Az is hátrány, hogy a tárolás csak speciális körülmények — alacsony hőmérséklet, sötét — biztosításával nem destruktív. Végül meg kell jegyezni, hogy a telítéshez szükséges fényenergia nagyságrendekkel nagyobb, mint a hagyományos fotóanyagoknál. A továbbiakban olyan anyagot, illetve eljárást írunk le, amely megtartja a szilárdtestek, illetve hagyományos fotóanyagok előnyös tulajdonságait, de nem, illetve sokkal kisebb mértékben rendelkezik azok hátrányos tulajdonságaival. A színcentrum kutatásban közismert jelenség a termikus F~*X konverzió. A jelenség abban áll, hogy az elektrolitikusan színezett alkalihalogént bizonyos hőmérséklet fölött tartva (NaCl-nél 250 °C) az F sáv hosszúhullámú oldalán (NaCl-nél 5500 Á-nél), kitűnő az X sáv. A konverzió teljes, 4 ez az X sáv optikailag stabil. Az elektrolitikus színezés miatt az F centrum, s így az X centrum nem homogén eloszlású. Ha az alkalihalogénben nem elektrolitikusan, hanem ionizáló sugárzással 5 keltjük az F centrumokat, akkor magas hőmérsékleten az F—X konverzió nem jön létre, hanem az F centrumok a V centrumokkal rekombinálnak. Az alkalihalogénidek tanulmányozása során optikai F->-X konverzió lehetőségét ismertük fel, ami 10 különösen az ionizáló sugázással színezett kristályt információtárolásra teszi alkalmassá. Szupertiszta alkalihalogénidekben (2.10~7 mol/mol tisztaság) nem elektrolitikusan, azaz röntgen vagy más ionizáló sugárzással létre lehet hozni 15 olyan F sávot, amely bizonyos hőmérséklet fölött F fény hatására egy új XK -val jelölt sávba (NaCl-nál Ama , =5800 Á) megy át. A konverzió teljes és szobahőmérsékleten is stabilis. Ezen új jelenség lehetővé teszi a kristály homo-20 gén színezését röntgennel, vagy más ionizáló sugárzással, ezt akár homogén sugárzással, akár az inhomogén sugárzás és a kristály egymáshoz képesti mozgatásával elérhetjük. Az F centrumok homogén eloszlása az információ tároláshoz szükséges fel-25 tétel. Az általunk felismert új jelenség lehetővé teszi, hogy a kristályt kellően vékony vagy vastag rétegben színezzük. Ezt az ionizáló sugárzás fajtájának és energiájának megválasztásával érhetjük el. Szintén általunk felismert új jelenség az, hogy 30 szobahőmérsékleten ionizáló sugárzás hatására az XK sáv visszaalakul F-é. így a hagyományos út, a kristály magas hőmérsékleten való kezelése (NaClnél 250 °), ami a centrumok „eltűnését", rekombinációját okozza és az újraszínezés hosszadalmas, 35 összetett eljárása helyett egyszerű, és gyorsabb módon hozhatjuk a kristályt alapállapotba. A fenti sajátoságokkal jellemzett anyag és jelenség optikai információ-tárolásra való felhasználását a következőkben részletezzük. 40 Vizsgáljuk meg, hogyan lehet információt tárolni F^X konverzió segítségével alkáli-halogénekben. 1. Előkészítés. A nagy tisztaságú kristályban ionizáló sugárzással F centrumokat keltünk szükség szerint egész térfogatában vagy vékony rétegben. 45 2. Felvétel. A kristályt (NaCl esetében 140 C° fölé és 250 C° alá) melegítjük melegítő kerettel, melegítő lappal stb. és térben modulált intenzitású F fénnyel (4600 Á) vagy annak közelében megvilágítjuk. Ez térbeli abszorpció modulációt hoz létre 50 az F-*XK konverzió miatt 5800 Á fényre nézve (NaCl esetén). 3. Kiolvasás. A lehűlt kristályból az optikai információt szobahőmérsékleten XK fénnyel (5800 Á) vagy annak közelében kiolvassuk. Az abszorpció-55 moduláció fényintenzitás modulációt hoz létre a transzmittál vagy reflektált fényben. 4. Tárolás. Különleges körülmény nem szükséges a tároláshoz. 5. Frissítés. A kristályban ionizáló sugárzással 60 végrehajtjuk az XK -*F konverziót, s így a kristály újra alapállapotba kerül. Ezután újabb elkőészítésre (1) már nincs szükség. Az optikai információ-tárolásra ideálisan alkalmas anyagnak az alábbi sajátosságokkal kell ren-65 delkeznie: 2
