RU2786371C1

RU2786371C1 - A method for long-term storage of information and a medium for this

Info

Publication number: RU2786371C1
Application number: RU2022106145A
Authority: RU
Inventors: Мартин КУНЦЕ; Кристиан ПФЛАУМ
Original assignee: Керамик Дэйта Солюшнз Гмбх
Filing date: 2019-08-14
Publication date: 2022-12-20

Abstract

FIELD: information storage medium.

SUBSTANCE: The invention relates to an information storage medium and a method for long-term storage of information. The technical result increases the data storage time by creating a data storage medium with increased resistance to degradation under the environment impact. The claimed method comprises steps that: provide a ceramic substrate; cover the ceramic substrate with a layer of a second material other than the material of the ceramic substrate, and this layer has a thickness of no more than 10 microns; release the coated ceramic substrate to form a recordable plate or disk; encode information on the recordable plate or disk using a laser and/or focused a particle beam for controlling localized areas of a recordable plate or disk.

EFFECT: The present invention enables to increase the data storage time.

15 cl, 4 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к способу долговременного хранения информации и к носителю информации для долговременного ее хранения.The present invention relates to a method for long-term storage of information and to an information carrier for long-term storage.

В настоящее время существует широкое разнообразие доступных для выбора возможностей хранении информации. С наступлением цифровой эры остро стояла потребность в недорогих и эффективных системах хранения информации, и возникли многочисленные новые технологии. Распространение механизмов хранения информации, однако, привело к некоторым непредвиденным последствиям. Современные системы хранения информации являются очень хрупкими и подверженными повреждениям. Носители, такие как жесткие диски и оптические диски, имеют сроки службы, составляющие лишь десятки лет, и только в том случае, если они правильно хранятся и обслуживаются. Даже более ранние технологии, такие как бумага или микропленка, имеют сроки службы, составляющие в самом лучшем случае лишь столетия. Все эти технологии хранения информации чувствительны к теплу, влаге, кислотам и т.д., а значит, легко могут деградировать, приводя к потере информации. There is currently a wide variety of storage options available to choose from. With the advent of the digital age, the demand for low-cost, efficient storage systems has been acute, and numerous new technologies have emerged. The proliferation of information storage mechanisms, however, has led to some unforeseen consequences. Modern storage systems are very fragile and prone to damage. Media such as hard drives and optical discs have lifetimes of only tens of years, and only if they are properly stored and maintained. Even earlier technologies such as paper or microfilm have lifetimes of only centuries at best. All these information storage technologies are sensitive to heat, moisture, acids, etc., which means that they can easily degrade, leading to information loss.

Поскольку потребность в хранении данных растет экспоненциально, используемые для хранения данных способы становятся все более уязвимыми к разрушению и восприимчивыми к течению времени. Однако информация многих типов должна предохраняться от естественной деградации для обеспечения передачи информации будущим поколениям. В случае природных катаклизмов, таких как, например, сильное электромагнитное излучение Солнца, огромное количество данных может быть повреждено или уничтожено. Таким образом, существует потребность в таком накопителе информации, который является стойким к деградации под действием окружающей среды и поэтому может хранить информацию в течение длительных периодов времени.As the need for data storage grows exponentially, the methods used to store data become more vulnerable to corruption and susceptible to the passage of time. However, many types of information must be protected from natural degradation to ensure that the information is passed on to future generations. In the event of natural disasters, such as, for example, strong electromagnetic radiation from the Sun, a huge amount of data can be damaged or destroyed. Thus, there is a need for such an information storage device that is resistant to environmental degradation and therefore can store information for long periods of time.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ и носитель для долговременного хранения информации.The object of the present invention is to provide a method and medium for long-term storage of information.

Эта задача решается признаками независимых пунктов формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения относятся к предпочтительным вариантам осуществления.This problem is solved by the features of the independent claims. The dependent claims refer to preferred embodiments.

Согласно первому аспекту, изобретение относится к способу долговременного хранения информации. Способ включает этапы обеспечения керамической подложки; покрывания керамической подложки слоем второго материала, причем этот слой имеет толщину не более 10 мкм; отпуска покрытой керамической подложки с образованием записываемой пластины; и кодирования информации на записываемой пластине с использованием, например, лазера или сфокусированного пучка частиц (например, сфокусированного пучка ионов, сфокусированного пучка электронов или т.п.) для управления локализованными областями записываемой пластины.According to a first aspect, the invention relates to a method for long-term storage of information. The method includes the steps of providing a ceramic substrate; covering the ceramic substrate with a layer of a second material, this layer having a thickness of not more than 10 µm; tempering the coated ceramic substrate to form a recordable wafer; and encoding information on the recording plate using, for example, a laser or a focused particle beam (eg, focused ion beam, focused electron beam, or the like) to control localized areas of the recording plate.

Управление локализованными областями записываемой пластины может содержать нагревание, разложение, окисление, абляцию и/или испарение локализованных областей записываемой пластины. Если используется лазер, то лазер обычно будет нагревать области воздействия лазерного луча, что, в свою очередь, может вызывать разложение, окисление, абляцию и/или испарение материала внутри или вблизи областей воздействия. В случае сфокусированного пучка частиц могут быть задействованы другие механизмы. Например, воздействие сфокусированного пучка ионов может напрямую вызывать абляцию атомов из областей воздействия.Management of localized areas of the recordable plate may include heating, decomposition, oxidation, ablation and/or evaporation of localized areas of the recordable plate. If a laser is used, then the laser will typically heat the areas affected by the laser beam, which in turn can cause decomposition, oxidation, ablation, and/or vaporization of material within or near the areas of impact. In the case of a focused particle beam, other mechanisms may be involved. For example, the impact of a focused ion beam can directly cause the ablation of atoms from the affected areas.

Управление локализованными областями записываемой пластины кодирует информацию на записываемой пластине. Это кодирование может быть основано на множестве разных физических и/или химических процессов. Предпочтительно, упомянутое управление заставляет локализованные области становиться отличимыми от окружающего материала. В некоторых применениях это может включать достижение оптической отличимости. Однако, в других примерах (в частности, если кодированные структуры слишком малы) локализованные области могут быть отличимыми от окружающего материала только посредством, например, растрового электронного микроскопа или измерения изменения другого физического параметра, например, магнитных, диэлектрических или проводящих свойств.Controlling the localized areas of the recordable platter encodes information on the recordable platter. This encoding may be based on many different physical and/or chemical processes. Preferably, said control causes the localized areas to become distinct from the surrounding material. In some applications, this may include achieving optical distinctness. However, in other instances (particularly if the encoded structures are too small), localized regions may only be distinguishable from the surrounding material by, for example, a scanning electron microscope or measuring the change in another physical parameter, such as magnetic, dielectric, or conductive properties.

Термин «оптически отличимый» может относиться к отличимости невооруженным глазом вследствие контраста по цвету и/или темноте/яркости и/или отражению. Однако этот термин также охватывает оптические различия в оптическом спектре за пределами видимого спектра, например, в инфракрасном и/или ультрафиолетовом спектре. В таком случае локализованные области могут быть оптически отличимыми посредством оптического считывателя или сканера, чувствительного в соответствующей области спектра. Оптическая отличимость может быть измерена с использованием, например, контраста Вебера, причем доля контраста Вебера закодированной на записываемой пластине информации предпочтительно составляет по меньшей мере 1%, более предпочтительно по меньшей мере 3%, еще более предпочтительно по меньшей мере 5%. Для структур, меньших 200 нм, создаваемых, например, сильно сфокусированными пучками частиц, даже ультрафиолетовый спектр может не дать удовлетворительные результаты. В таких случаях для сканирования закодированной на нанометровом уровне информации может быть использован растровый электронный микроскоп (РЭМ, от англ. scanning electron microscope - SEM). В случае, когда для декодирования измеряются отличные от оптических параметры (например, магнитные, диэлектрические или проводящие свойства), контраст Вебера может быть применен аналогичным образом. Например, может быть предпочтительным, чтобы физический параметр p использовался для кодирования. Тогда предпочтительно, чтобы величина 1-p_min/p_max составляла по меньшей мере 1%, более предпочтительно по меньшей мере 3%, еще более предпочтительно по меньшей мере 5%, где p_min и p_max относятся соответственно к минимуму и максимуму параметра р по всей записываемой пластине.The term "optically distinct" may refer to distinctness to the naked eye due to contrast in color and/or darkness/brightness and/or reflection. However, the term also covers optical differences in the optical spectrum beyond the visible spectrum, such as in the infrared and/or ultraviolet spectrum. In such a case, the localized areas can be optically distinguishable by means of an optical reader or scanner sensitive in the corresponding region of the spectrum. Optical distinctness can be measured using, for example, Weber's contrast, wherein the proportion of Weber's contrast of the information encoded on the recording plate is preferably at least 1%, more preferably at least 3%, even more preferably at least 5%. For structures smaller than 200 nm, created for example by highly focused particle beams, even the ultraviolet spectrum may not give satisfactory results. In such cases, a scanning electron microscope (SEM, from the English scanning electron microscope - SEM) can be used to scan information encoded at the nanometer level. In the case where parameters other than optical are measured for decoding (eg, magnetic, dielectric, or conductive properties), Weber contrast can be applied in a similar manner. For example, it may be preferable that the physical parameter p be used for encoding. It is then preferred that the value of 1-p _min /p _max is at least 1%, more preferably at least 3%, even more preferably at least 5%, where p _min and p _max refer respectively to the minimum and maximum of parameter p throughout the recording plate.

Слой второго материала предпочтительно наносят непосредственно на керамическую подложку, т.е. без какого-либо присутствующего промежуточного слоя, для того, чтобы добиться сильной связи между керамической подложкой и слоем второго материала во время отпуска. Однако отпуск может создавать спеченную границу раздела между керамической подложкой и слоем второго материала. Спеченная граница раздела может содержать по меньшей мере один элемент как из материала подложки, так и из второго материала, поскольку один или более элементов из одного из двух смежных слоев могут диффундировать в другой слой из этих двух смежных слоев. Наличие спеченной границы раздела может дополнительно усилить связь между керамической подложкой и слоем второго материала.The layer of the second material is preferably applied directly to the ceramic substrate, i.e. without any intermediate layer present, in order to achieve a strong bond between the ceramic substrate and the second material layer during tempering. However, tempering can create a sintered interface between the ceramic substrate and the second material layer. The sintered interface may comprise at least one element of both the substrate material and the second material, since one or more elements from one of the two adjacent layers may diffuse into the other layer of the two adjacent layers. The presence of a sintered interface can further enhance the bond between the ceramic substrate and the second material layer.

Слой второго материала предпочтительно является непрерывным и предпочтительно простирается по большой части (например, по меньшей мере 80% или по меньшей мере 90%) керамической подложки, более предпочтительно – всей керамической подложке. Это позволяет обеспечить одинаковый оптический контраст между локализованными областями, с одной стороны, и большей частью или всей подложкой, с другой стороны. Предпочтительно, второй материал отличается от материала керамической подложки, т.е. второй материал может иметь иной элементный состав, чем материал керамической подложки, или второй материал и керамическая подложка отличаются по их микроскопической структуре, например, по их состоянию кристаллизации или т.п. Однако изобретение требует только оптического контраста после управления локализованными областями. Таким образом, может быть достаточным, чтобы управляемый материал был оптически отличимым от окружающего материала. В некоторых случаях, однако, оптический контраст может быть следствием удаления материала в локализованных областях. Специалистам в данной области техники будет понятно, что контраст может быть также достигнут с помощью других физических параметров, как указано выше.The layer of the second material is preferably continuous and preferably extends over a large portion (eg, at least 80% or at least 90%) of the ceramic substrate, more preferably the entire ceramic substrate. This makes it possible to provide the same optical contrast between the localized regions on the one hand and most or all of the substrate on the other hand. Preferably, the second material is different from the material of the ceramic substrate, i. the second material may have a different elemental composition than the ceramic substrate material, or the second material and the ceramic substrate may differ in their microscopic structure, such as their crystallization state or the like. However, the invention only requires optical contrast after localized areas have been manipulated. Thus, it may be sufficient that the controlled material be optically distinguishable from the surrounding material. In some cases, however, optical contrast may result from the removal of material in localized areas. Those skilled in the art will appreciate that contrast can also be achieved with other physical parameters as discussed above.

Отпуск является процессом, который может быть осуществлен на некоторых материалах, таких как керамики и металлы, для повышения их срока службы посредством изменения основных физических или химических свойств материала. Процесс отпуска может содействовать постоянному прикреплению второго материала к керамической подложке. В некоторых случаях часть слоя второго материала может образовывать с нижележащей керамической подложкой химическую связь, такую как, например, интерметаллическая или интеркерамическая связь. Отпуск может повышать адгезию между подложкой и вторым материалом, а также твердость слоя второго материала, по меньшей мере на 5%, предпочтительно по меньшей мере на 10%. Кроме того, отпуск может создавать спеченную границу раздела, описанную выше.Tempering is a process that can be carried out on some materials such as ceramics and metals to increase their service life by changing the underlying physical or chemical properties of the material. The tempering process may assist in the permanent attachment of the second material to the ceramic substrate. In some cases, a portion of the second material layer may form a chemical bond with the underlying ceramic substrate, such as, for example, an intermetallic or interceramic bond. Tempering can increase the adhesion between the substrate and the second material as well as the hardness of the second material layer by at least 5%, preferably by at least 10%. In addition, tempering can create the sintered interface described above.

Если отпуск осуществляется в содержащей кислород атмосфере, то поверхность или самый верхний подслой слоя второго материала, подвергающиеся воздействию кислорода, могут, по меньшей мере частично, окисляться. Таким образом, поверх слоя второго материала может быть образован слой оксида металла. Это может дополнительно увеличить твердость и/или температуру плавления и/или стойкость к коррозионной среде.If the tempering is carried out in an oxygen-containing atmosphere, then the surface or uppermost sublayer of the second material layer exposed to oxygen may be at least partially oxidized. Thus, a metal oxide layer can be formed on top of the second material layer. This may further increase the hardness and/or melting point and/or resistance to corrosive environments.

Лазер или сфокусированный пучок частиц (например, сфокусированный пучок ионов, сфокусированный пучок электронов) достаточной мощности могут быть использованы для изменения локализованных областей второго материала (и, возможно, слоя оксида металла) таким образом, чтобы они предпочтительно стали отличимыми от окружающих частей материала. В зависимости от конкретного материала, используемого в качестве второго материала, локализованные области могут нагреваться, разлагаться, окисляться, аблироваться и/или испаряться падающим лазерным излучением или пучком частиц. Таким образом, слой второго материала толщиной менее 10 мкм позволяет легко и быстро изменять эти локализованные области лазерным излучением или пучком частиц. Во время экспериментов оказалось, что точно кодировать информацию намного труднее, если использованы слои, простирающиеся на толщину 10 мкм. Однако, согласно другому аспекту настоящего изобретения, толщина слоя второго материала больше 10 мкм.A laser or focused particle beam (e.g., focused ion beam, focused electron beam) of sufficient power can be used to modify localized regions of the second material (and possibly the metal oxide layer) so that they are preferably distinguishable from surrounding parts of the material. Depending on the particular material used as the second material, the localized regions may be heated, decomposed, oxidized, ablated and/or vaporized by the incident laser light or particle beam. Thus, a layer of the second material with a thickness of less than 10 μm allows these localized areas to be easily and quickly modified by laser radiation or a particle beam. During experiments, it turned out that it is much more difficult to accurately encode information if layers extending to a thickness of 10 microns are used. However, according to another aspect of the present invention, the thickness of the second material layer is greater than 10 µm.

Обеспечение записываемой пластины с отпущенной керамической подложкой, покрытой слоем второго материала, как описано здесь, позволяет обеспечить на ней хранение информации, которое является очень стойким к влаге, электрическим/магнитным полям, кислотным, коррозионным веществам и т.д., так что кодированная записываемая пластина обеспечит долговечность, которая недоступна для других общепринятых носителей информации.Providing a recordable wafer with a tempered ceramic substrate coated with a layer of a second material as described herein allows information to be stored on it that is highly resistant to moisture, electric/magnetic fields, acids, corrosives, etc., so that the encoded writable the plate will provide durability that is not available with other conventional storage media.

Предпочтительно, керамическая подложка в способе долговременного хранения информации содержит оксидную керамику, более предпочтительно керамическая подложка содержит по меньшей мере 90%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 95%, по массе одного из или сочетания Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, ZrO₂, ThO₂, MgO, Cr₂O₃, Zr₂O₃, V₂O₃ или любого другого оксидного керамического материала. Эти материалы известны особой долговечностью при различных обстоятельствах и/или стойкостью к деградации под действием окружающей среды. Таким образом, эти материалы особенно пригодны для долговременного хранения при разных условиях. Особенно предпочтительно, чтобы керамическая подложка содержала один из или сочетание Al₂O₃, ZrO₂, ThO₂ и/или MgO.Preferably, the ceramic substrate in the method of long-term information storage contains an oxide ceramic, more preferably the ceramic substrate contains at least 90%, most preferably at least 95%, by weight of one or a combination of Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , SiO ₂ , ZrO ₂ , ThO ₂ , MgO, Cr ₂ O ₃ , Zr ₂ O ₃ , V ₂ O ₃ or any other oxide ceramic material. These materials are known for their particular durability under various circumstances and/or resistance to environmental degradation. Thus, these materials are particularly suitable for long-term storage under various conditions. It is particularly preferred that the ceramic substrate contains one or a combination of Al ₂ O ₃ , ZrO ₂ , ThO ₂ and/or MgO.

Предпочтительно, керамическая подложка содержит неоксидную керамику, более предпочтительно керамическая подложка содержит по меньшей мере 90%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 95%, по массе одного из или сочетания нитрида металла, такого как CrN, CrAlN, TiN, TiCN, TiAlN, ZrN, AlN, VN, Si₃N₄, ThN, HfN, BN; карбида металла, такого как TiC, CrC, Al₄C₃, VC, ZrC, HfC, ThC, B₄C, SiC; борида металла, такого как TiB₂, ZrB₂, CrB₂, VB₂, SiB₆, ThB₂, HfB₂, WB₂, WB₄, и силицида металла, такого как TiSi₂, ZrSi₂, MoSi₂, WSi₂, PtSi, Mg₂Si, или любого другого неоксидного керамического материала. Эти материалы известны особой долговечностью при различных обстоятельствах и/или стойкостью к деградации под действием окружающей среды. Таким образом, эти материалы особенно пригодны для долговременного хранения при разных условиях. Особенно предпочтительно, чтобы керамическая подложка содержала один из или сочетание BN, CrSi₂, SiC и/или SiB₆.Preferably, the ceramic substrate contains a non-oxide ceramic, more preferably the ceramic substrate contains at least 90%, most preferably at least 95%, by weight of one or a combination of metal nitride such as CrN, CrAlN, TiN, TiCN, TiAlN, ZrN, AlN, VN, Si ₃ N ₄ , ThN, HfN, BN; a metal carbide such as TiC, CrC, Al ₄ C ₃ , VC, ZrC, HfC, ThC, B ₄ C, SiC; a metal boride such as TiB ₂ , ZrB ₂ , CrB ₂ , VB ₂ , SiB ₆ , ThB ₂ , HfB ₂ , WB ₂ , WB ₄ , and a metal silicide such as TiSi ₂ , ZrSi ₂ , MoSi ₂ , WSi ₂ , PtSi, Mg ₂ Si, or any other non-oxide ceramic material. These materials are known for their particular durability under various circumstances and/or resistance to environmental degradation. Thus, these materials are particularly suitable for long-term storage under various conditions. It is particularly preferred that the ceramic substrate contains one or a combination of BN, CrSi ₂ , SiC and/or SiB ₆ .

Предпочтительно, керамическая подложка содержит один из или сочетание Ni, Cr, Co, Fe, W, Mo или других металлов с температурой плавления выше 1400°С. Предпочтительно, керамический материал и металл образуют с диспергированным в металле или металлическом сплаве керамическим материалом композит с металлической матрицей. Предпочтительно, металл составляет 5-30% по массе, предпочтительно 10-20% по массе керамической подложки, т.е. композита с металлической матрицей. Особенно предпочтительными композитами с металлической матрицей являются: WC/Co-Ni-Mo, BN/Co-Ni-Mo, TiN/Co-Ni-Mo и/или SiC/Co-Ni-Mo.Preferably, the ceramic substrate contains one or a combination of Ni, Cr, Co, Fe, W, Mo or other metals with a melting point above 1400°C. Preferably, the ceramic material and the metal form a metal matrix composite with the ceramic material dispersed in the metal or metal alloy. Preferably, the metal makes up 5-30% by weight, preferably 10-20% by weight of the ceramic substrate, i. e. metal matrix composite. Particularly preferred metal matrix composites are: WC/Co-Ni-Mo, BN/Co-Ni-Mo, TiN/Co-Ni-Mo and/or SiC/Co-Ni-Mo.

Предпочтительно, второй материал содержит по меньшей мере один из металла, такого как Cr, Co, Ni, Fe, Al, Ti, Si, W, Zr, Ta, Th, Nb, Mn, Mg, Hf, Mo, V; или керамического материала, такого как нитрид металла, такой как CrN, CrAlN, TiN, TiCN, TiAlN, ZrN, AlN, VN, Si₃N₄, ThN, HfN, BN; карбид металла, такой как TiC, CrC, Al₄C₃, VC, ZrC, HfC, ThC, B₄C, SiC; оксид металла, такой как Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, ZrO₂, ThO₂, MgO, Cr₂O₃, Zr₂O₃, V₂O₃; борид металла, такой как TiB₂, ZrB₂, CrB₂, VB₂, SiB₆, ThB₂, HfB₂, WB₂, WB₄; силицид металла, такой как TiSi₂, ZrSi₂, MoSi₂, WSi₂, PtSi, Mg₂Si; или любой другой керамический материал; причем предпочтительно второй материал содержит CrN и/или CrAlN. Эти материалы обеспечивают достаточные твердость и стойкость к деградации под действием окружающей среды. Дополнительно, упомянутые материалы могут обеспечить достаточный визуальный контраст с нижележащей керамической подложкой. Кроме того, эксперименты показали, что эти материалы сильно связываются с указанными выше подложками после их отпуска. Таким образом, может быть обеспечено долговечное, постоянное соединение между этими слоем и подложкой. Особенно предпочтительно, чтобы второй материал содержал один из или сочетание Co, Ni, B₄C, HfC, Cr₂O₃, ZrB₂, CrB₂, SiB₆, Si₃N₄, ThN, CrN и/или CrAlN.Preferably, the second material contains at least one of a metal such as Cr, Co, Ni, Fe, Al, Ti, Si, W, Zr, Ta, Th, Nb, Mn, Mg, Hf, Mo, V; or a ceramic material such as a metal nitride such as CrN, CrAlN, TiN, TiCN, TiAlN, ZrN, AlN, VN, Si ₃ N ₄ , ThN, HfN, BN; a metal carbide such as TiC, CrC, Al ₄ C ₃ , VC, ZrC, HfC, ThC, B ₄ C, SiC; a metal oxide such as Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , SiO ₂ , ZrO ₂ , ThO ₂ , MgO, Cr ₂ O ₃ , Zr ₂ O ₃ , V ₂ O ₃ ; a metal boride such as TiB ₂ , ZrB ₂ , CrB ₂ , VB ₂ , SiB ₆ , ThB ₂ , HfB ₂ , WB ₂ , WB ₄ ; metal silicide such as TiSi ₂ , ZrSi ₂ , MoSi ₂ , WSi ₂ , PtSi, Mg ₂ Si; or any other ceramic material; and preferably the second material contains CrN and/or CrAlN. These materials provide sufficient hardness and resistance to environmental degradation. Additionally, said materials can provide sufficient visual contrast with the underlying ceramic substrate. In addition, experiments have shown that these materials bond strongly to the above substrates after they have been tempered. Thus, a durable, permanent bond between this layer and the substrate can be provided. It is particularly preferred that the second material contains one or a combination of Co, Ni, B ₄ C, HfC, Cr ₂ O ₃ , ZrB ₂ , CrB ₂ , SiB ₆ , Si ₃ N ₄ , ThN, CrN and/or CrAlN.

В контексте настоящего изобретения различные свойства материалов могут играть важную роль. Во-первых, материалы как подложки, так и слоя покрытия должны быть достаточно долговечными, стабильными и стойкими. Кроме того, требуется сильная связь или прочное соединение между слоем покрытия и материалом подложки. Дополнительно, слой второго материала должен быть пригоден для управления (манипуляции) одним или более из описанных здесь методов. Наконец, предпочтительно, чтобы с использованием этих двух материалов мог быть установлен достаточный контраст. Учитывая все эти ограничения, особенно предпочтительны следующие сочетания материалов: Al₂O₃/CrN, Al₂O₃/Co, ZrO₂/ZrB₂, Al₂O₃/SiC, SiB₆/Cr₂O₃, SiC/HfC, BN/ZrB₂, BN/ZrB₂, BN/B₄C, BN/ThN и CrSi₂/Si₃N₄.In the context of the present invention, various material properties can play an important role. First, the materials of both the substrate and the coating layer must be sufficiently durable, stable and resistant. In addition, a strong bond or strong connection between the coating layer and the substrate material is required. Additionally, the second material layer must be capable of being manipulated by one or more of the methods described herein. Finally, it is preferable that sufficient contrast can be established using these two materials. Given all these limitations, the following material combinations are particularly preferred: Al ₂ O ₃ /CrN, Al ₂ O ₃ /Co, ZrO ₂ /ZrB ₂ , Al ₂ O ₃ /SiC, SiB ₆ /Cr ₂ O ₃ , SiC/HfC, BN/ZrB ₂ , BN/ZrB ₂ , BN/B ₄ C, BN/ThN and CrSi ₂ /Si ₃ N ₄ .

В общем, для покрывания керамической подложки слоем второго материала может быть использован любой метод, пригодный для обеспечения тонких покрытий, например, физическое осаждение из газовой фазы, распыление, химическое осаждение из газовой фазы или любой другой способ нанесения тонких пленок. Предпочтительно, для покрытия керамической подложки слоем второго материала используется физическое осаждение из газовой фазы (PVD). Это, в частности, позволяет надежно обеспечить очень тонкие слои покрытия, которые покрывают подложку непрерывно, без каких-либо дефектов, которые могли бы быть ошибочно интерпретированы как кодированная информация. Поскольку может быть трудным использовать PVD для некоторых из указанных выше материалов, предпочтительно, чтобы во время физического осаждения из газовой фазы керамическая подложка была расположена между источником второго материала и электропроводящей пластиной и/или проволочной сеткой. Пластина или сетка, расположенная за керамической подложкой, помогает направлять пары второго материала для его сцепления с (непроводящей) керамической подложкой.In general, any technique suitable for providing thin coatings, such as physical vapor deposition, sputtering, chemical vapor deposition, or any other thin film deposition technique, may be used to coat the ceramic substrate with a layer of the second material. Preferably, physical vapor deposition (PVD) is used to coat the ceramic substrate with a layer of the second material. This in particular makes it possible to securely provide very thin coating layers which cover the substrate continuously without any defects that could be erroneously interpreted as coded information. Since it can be difficult to use PVD for some of the above materials, it is preferable that during physical vapor deposition a ceramic substrate is positioned between the source of the second material and the electrically conductive plate and/or wire mesh. A plate or mesh positioned behind the ceramic substrate helps guide vapors of the second material to adhere to the (non-conductive) ceramic substrate.

Предпочтительно, слой второго материала имеет толщину не более 10 мкм, более предпочтительно не более 5 мкм, еще более предпочтительно не более 1 мкм, еще более предпочтительно не более 100 нм, еще более предпочтительно не более 10 нм.Preferably, the second material layer has a thickness of at most 10 µm, more preferably at most 5 µm, even more preferably at most 1 µm, even more preferably at most 100 nm, even more preferably at most 10 nm.

За счет наличия тонкого слоя второго материала, удаление лазером или пучком частиц локализованных областей второго материала может быть осуществлено более быстро и эффективно. Кроме того, намного меньшие локализованные области могут быть изменены более точно, если слой второго материала является более тонким. Таким образом, может быть увеличено содержание информации на единицу площади.By having a thin layer of the second material, laser or particle beam removal of localized areas of the second material can be done more quickly and efficiently. Also, much smaller localized areas can be resized more accurately if the layer of the second material is thinner. Thus, the information content per unit area can be increased.

Предпочтительно, отпуск покрытой керамической подложки включает в себя нагревание покрытой керамической подложки до температуры в диапазоне от 200°С до 4000°С, более предпочтительно в диапазоне от 1000°С до 2000°С. Процесс отпуска может содержать фазу нагрева с увеличением температуры на по меньшей мере 10 K в час, фазу плато при максимальной температуре в течение по меньшей мере 1 минуты и, наконец, фазу охлаждения с уменьшением температуры на по меньшей мере 10 K в час. Процесс отпуска может содействовать твердению керамической подложки и/или постоянному связыванию второго материала с керамической подложкой.Preferably, tempering the coated ceramic substrate includes heating the coated ceramic substrate to a temperature in the range of 200°C to 4000°C, more preferably in the range of 1000°C to 2000°C. The tempering process may comprise a heating phase with a temperature increase of at least 10 K per hour, a plateau phase at maximum temperature for at least 1 minute, and finally a cooling phase with a temperature decrease of at least 10 K per hour. The tempering process may cause the ceramic substrate to harden and/or permanently bond the second material to the ceramic substrate.

Предпочтительно, локализованные области записываемой пластины нагревают по меньшей мере до температуры плавления второго материала, так что локализованные области второго материала нагревают до температуры по меньшей мере 3000°С, еще более предпочтительно по меньшей мере 3200°С, наиболее предпочтительно по меньшей мере 3500°С, наиболее предпочтительно по меньшей мере 4000°С. Абляция лазером или пучком частиц локализованных областей записываемой пластины может открывать нижележащую керамическую подложку, приводя к (оптически) отличимому контрасту управляемой области относительно остальной части записываемой пластины.Preferably, the localized regions of the recording plate are heated to at least the melting temperature of the second material, so that the localized regions of the second material are heated to a temperature of at least 3000°C, even more preferably at least 3200°C, most preferably at least 3500°C. , most preferably at least 4000°C. Laser or particle beam ablation of localized areas of the recording wafer can expose the underlying ceramic substrate, resulting in (optically) distinct contrast of the controlled area relative to the rest of the recording wafer.

Предпочтительно, лазер выполнен с возможностью генерировать лазерное излучение, имеющее длину волны в диапазоне от 10 нм до 30 мкм, предпочтительно в диапазоне от 100 нм до 2000 нм, более предпочтительно в диапазоне от 200 нм до 1500 нм.Preferably, the laser is configured to generate laser radiation having a wavelength in the range of 10 nm to 30 µm, preferably in the range of 100 nm to 2000 nm, more preferably in the range of 200 nm to 1500 nm.

Предпочтительно, испускаемое лазером лазерное излучение имеет минимальный диаметр фокального пятна не более 50 мкм, более предпочтительно не более 15 мкм, более предпочтительно не более 10 мкм, более предпочтительно 5 мкм, более предпочтительно не более 1 мкм, более предпочтительно не более 500 нм, более предпочтительно не более 100 нм. Малый диаметр фокального пятна позволяет кодировать информацию на записываемой пластине с более высокой плотностью.Preferably, the emitted laser light has a minimum focal spot diameter of not more than 50 µm, more preferably not more than 15 µm, more preferably not more than 10 µm, more preferably 5 µm, more preferably not more than 1 µm, more preferably not more than 500 nm, more preferably not more than 100 nm. The small diameter of the focal spot makes it possible to encode information on the recorded plate with a higher density.

Предпочтительно, для кодирования информации используется лазер сверхкоротких импульсов (фемтосекундные или аттосекундные импульсы). Это позволяет обеспечить минимальные диаметры фокального пятна не более 10 мкм и структуры шириной не более 5 мкм, более предпочтительно не более 1 мкм, более предпочтительно не более 500 нм, более предпочтительно не более 100 нм.Preferably, an ultrashort pulse laser (femtosecond or attosecond pulses) is used to encode the information. This makes it possible to achieve minimum focal spot diameters of no more than 10 µm and structures with a width of no more than 5 µm, more preferably no more than 1 µm, more preferably no more than 500 nm, more preferably no more than 100 nm.

Предпочтительно, пучок частиц, испускаемый генерирующим сфокусированный пучок частиц оборудованием, имеет минимальный диаметр фокального пятна не более 5 мкм, более предпочтительно не более 1 мкм, более предпочтительно не более 100 нм, более предпочтительно не более 10 нм. Чрезвычайно малый диаметр фокального пятна позволяет кодировать информацию на записываемой пластине со сверхвысокой плотностью.Preferably, the particle beam emitted by the focused particle beam generating equipment has a minimum focal spot diameter of not more than 5 µm, more preferably not more than 1 µm, more preferably not more than 100 nm, more preferably not more than 10 nm. The extremely small diameter of the focal spot makes it possible to encode information on a recordable plate with ultra-high density.

Предпочтительно, способ дополнительно включает этап считывания информации, закодированной на записываемой пластине, более предпочтительно с использованием цифрового сканера, растрового лазерного микроскопа или растрового электронного микроскопа.Preferably, the method further includes the step of reading information encoded on the recording plate, more preferably using a digital scanner, a scanning laser microscope, or a scanning electron microscope.

Предпочтительно, информацию кодируют в аналоговом формате, более предпочтительно в человекочитаемом формате с использованием, наиболее предпочтительно, букв, символов, фотографий, рисунков, изображений, графики и/или других форм. Человекочитаемая информация имеет преимущество, состоящее в ее пригодности к использованию без помощи технологий.Preferably, the information is encoded in an analog format, more preferably in a human readable format using, most preferably, letters, symbols, photographs, drawings, images, graphics and/or other forms. Human readable information has the advantage of being usable without the aid of technology.

Предпочтительно, информацию кодируют в компьютерно-читаемом формате, причем более предпочтительно информацию кодируют в цифровом формате, при этом еще более предпочтительно информацию кодируют в виде QR-кода и/или iQR-кода и/или любым другим способом цифрового кодирования и шифрования. Компьютерно-читаемая информация имеет преимущество, состоящее в хранении больших объемов данных в меньших областях, и может быть совместима с современными или будущими технологиями.Preferably, the information is encoded in a computer readable format, more preferably the information is encoded in a digital format, more preferably the information is encoded in the form of a QR code and/or iQR code and/or any other digital encoding and encryption method. Computer-readable information has the advantage of storing large amounts of data in smaller areas and may be compatible with current or future technologies.

Предпочтительно, области записываемой пластины содержат по меньшей мере 1 килобайт информации на см², более предпочтительно по меньшей мере 10 килобайт информации на см², еще более предпочтительно по меньшей мере 100 килобайт информации на см², еще более предпочтительно по меньшей мере 1 мегабайт информации на см², еще более предпочтительно по меньшей мере 10 мегабайт информации на см², еще более предпочтительно по меньшей мере 100 мегабайт информации на см², еще более предпочтительно по меньшей мере 1 гигабайт информации на см², еще более предпочтительно по меньшей мере 10 гигабайт информации на см². Большая плотность хранения информации позволяет обеспечить хранение больших количеств информации.Preferably, the areas of the recorded plate contain at least 1 kb of information per cm ² , more preferably at least 10 kb of information per cm ² , even more preferably at least 100 kb of information per cm ² , even more preferably at least 1 megabyte of information per cm ² , even more preferably at least 10 megabytes of information per cm ² , even more preferably at least 100 megabytes of information per cm ² , even more preferably at least 1 gigabyte of information per cm ² , even more preferably at least 10 gigabyte of information per cm ² . The high density of information storage allows for the storage of large amounts of information.

Согласно второму аспекту, изобретение относится к способу долговременного хранения информации, включающему этапы обеспечения вольфрамовой подложки; покрывания вольфрамовой подложки слоем второго материала, причем этот слой имеет толщину не более 10 мкм; отпуска покрытой подложки с образованием записываемой пластины; и кодирования информации на записываемой пластине с использованием, например, лазера или сфокусированного пучка частиц (например, сфокусированного пучка ионов, сфокусированного пучка электронов или т.п.) для управления локализованными областями записываемой пластины.According to a second aspect, the invention relates to a method for long-term storage of information, including the steps of providing a tungsten substrate; covering the tungsten substrate with a layer of a second material, this layer having a thickness of not more than 10 µm; releasing the coated substrate to form a recordable wafer; and encoding information on the recording plate using, for example, a laser or a focused particle beam (eg, focused ion beam, focused electron beam, or the like) to control localized areas of the recording plate.

Поскольку сплавы Ni, Cr, Co, Fe, W, Mo или других металлов с высокой температурой плавления выше 1400°С являются очень долговечными материалами, преимущества, описанные выше в отношении керамической подложки, могут быть также достигнуты с использованием сплавов Ni, Cr, Co, Fe, W, Mo или других металлов с высокой температурой плавления выше 1400°С в качестве материала подложки. Все признаки, описанные выше в отношении использующего керамическую подложку способа по первому аспекту, могут быть также использованы в контексте второго аспекта настоящего изобретения просто посредством замены керамической подложки сплавами Ni, Cr, Co, Fe, W, Mo или других металлов с высокой температурой плавления выше 1400°С в качестве подложки.Since alloys of Ni, Cr, Co, Fe, W, Mo or other metals with a high melting point above 1400°C are very durable materials, the advantages described above in relation to the ceramic substrate can also be achieved using Ni, Cr, Co alloys. , Fe, W, Mo or other metals with a high melting point above 1400°C as the substrate material. All the features described above with respect to the ceramic substrate method of the first aspect can also be used in the context of the second aspect of the present invention simply by replacing the ceramic substrate with alloys of Ni, Cr, Co, Fe, W, Mo, or other metals with a high melting point above 1400°C as a substrate.

Согласно третьему аспекту, изобретение относится к носителю информации для долговременного хранения информации, содержащему записываемую пластину, содержащую керамическую подложку, покрытую слоем второго материала, и спеченную границу раздела между керамической подложкой и слоем второго материала, причем второй материал отличается от материала керамической подложки, причем спеченная граница раздела содержит по меньшей мере один элемент как из материала подложки, так и из второго материала, причем слой второго материала имеет толщину не более 10 мкм.According to a third aspect, the invention relates to an information storage medium for long-term information storage, comprising a recordable plate comprising a ceramic substrate coated with a layer of a second material, and a sintered interface between the ceramic substrate and the second material layer, the second material being different from the material of the ceramic substrate, the sintered the interface contains at least one element of both the substrate material and the second material, the layer of the second material having a thickness of not more than 10 μm.

Предпочтительно, керамическая подложка носителя информации содержит оксидную керамику, более предпочтительно, керамическая подложка содержит по меньшей мере 90%, еще более предпочтительно по меньшей мере 95%, по массе одного из или сочетания Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, ZrO₂, ThO₂, MgO, Cr₂O₃, Zr₂O₃, V₂O₃ или любого другого оксидного керамического материала.Preferably, the ceramic substrate of the information carrier contains an oxide ceramic, more preferably, the ceramic substrate contains at least 90%, even more preferably at least 95%, by weight of one or a combination of Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , SiO ₂ , ZrO ₂ , ThO ₂ , MgO, Cr ₂ O ₃ , Zr ₂ O ₃ , V ₂ O ₃ or any other oxide ceramic material.

Предпочтительно, керамическая подложка носителя информации содержит неоксидную керамику, более предпочтительно керамическая подложка содержит по меньшей мере 90%, еще более предпочтительно по меньшей мере 95%, по массе одного из или сочетания нитрида металла, такого как CrN, CrAlN, TiN, TiCN, TiAlN, ZrN, AlN, VN, Si₃N₄, ThN, HfN, BN; карбида металла, такого как TiC, CrC, Al₄C₃, VC, ZrC, HfC, ThC, B₄C, SiC; борида металла, такого как TiB₂, ZrB₂, CrB₂, VB₂, SiB₆, ThB₂, HfB₂, WB₂, WB₄, и силицида металла, такого как TiSi₂, ZrSi₂, MoSi₂, WSi₂, PtSi, Mg₂Si, или любого другого неоксидного керамического материала.Preferably, the ceramic substrate of the storage medium comprises a non-oxide ceramic, more preferably the ceramic substrate contains at least 90%, even more preferably at least 95%, by weight of one or a combination of metal nitride such as CrN, CrAlN, TiN, TiCN, TiAlN , ZrN, AlN, VN, Si ₃ N ₄ , ThN, HfN, BN; a metal carbide such as TiC, CrC, Al ₄ C ₃ , VC, ZrC, HfC, ThC, B ₄ C, SiC; a metal boride such as TiB ₂ , ZrB ₂ , CrB ₂ , VB ₂ , SiB ₆ , ThB ₂ , HfB ₂ , WB ₂ , WB ₄ , and a metal silicide such as TiSi ₂ , ZrSi ₂ , MoSi ₂ , WSi ₂ , PtSi, Mg ₂ Si, or any other non-oxide ceramic material.

Особенно предпочтительно, чтобы керамическая подложка содержала один из или сочетание BN, CrSi₂, SiC и/или SiB₆.It is particularly preferred that the ceramic substrate contains one or a combination of BN, CrSi ₂ , SiC and/or SiB ₆ .

Предпочтительно, второй материал носителя информации содержит по меньшей мере один из металла, такого как Cr, Co, Ni, Fe, Al, Ti, Si, W, Zr, Ta, Th, Nb, Mn, Mg, Hf, Mo, V, нитрида металла, такого как CrN, CrAlN, TiN, TiCN, TiAlN, ZrN, AlN, VN, Si₃N₄, ThN, HfN, BN; карбида металла, такого как TiC, CrC, Al₄C₃, VC, ZrC, HfC, ThC, B₄C, SiC; оксида металла, такого как Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, ZrO₂, ThO₂, MgO, Cr₂O₃, Zr₂O₃, V₂O₃; борида металла, такого как TiB₂, ZrB₂, CrB₂, VB₂, SiB₆, ThB₂, HfB₂, WB₂, WB₄; силицида металла, такого как TiSi₂, ZrSi₂, MoSi₂, WSi₂, PtSi, Mg₂Si; или любого другого керамического материала; причем предпочтительно второй материал содержит CrN и/или CrAlN.Preferably, the second information carrier material comprises at least one of a metal such as Cr, Co, Ni, Fe, Al, Ti, Si, W, Zr, Ta, Th, Nb, Mn, Mg, Hf, Mo, V, a metal nitride such as CrN, CrAlN, TiN, TiCN, TiAlN, ZrN, AlN, VN, Si ₃ N ₄ , ThN, HfN, BN; a metal carbide such as TiC, CrC, Al ₄ C ₃ , VC, ZrC, HfC, ThC, B ₄ C, SiC; a metal oxide such as Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , SiO ₂ , ZrO ₂ , ThO ₂ , MgO, Cr ₂ O ₃ , Zr ₂ O ₃ , V ₂ O ₃ ; a metal boride such as TiB ₂ , ZrB ₂ , CrB ₂ , VB ₂ , SiB ₆ , ThB ₂ , HfB ₂ , WB ₂ , WB ₄ ; metal silicide such as TiSi ₂ , ZrSi ₂ , MoSi ₂ , WSi ₂ , PtSi, Mg ₂ Si; or any other ceramic material; and preferably the second material contains CrN and/or CrAlN.

Предпочтительно, носитель информации дополнительно содержит информацию, закодированную на записываемую пластину в виде локализованных областей второго материала, которые предпочтительно являются отличимыми от окружающего второго материала. Записываемая пластина может долговременно храниться с закодированной на ней информацией или без закодированной на ней информации.Preferably, the storage medium further comprises information encoded on the recording plate in the form of localized areas of the second material, which are preferably distinguishable from the surrounding second material. The recordable plate can be stored for a long time with information encoded on it or without information encoded on it.

Предпочтительно, локализованные области второго материала обработаны лазером или пучком частиц. Абляция второго материала лазером или пучком частиц может полностью удалять его из локализованных областей. Это может обеспечить (оптически) отличимый контраст между управляемыми областями и окружающим вторым материалом.Preferably, localized areas of the second material are treated with a laser or particle beam. Ablation of the second material with a laser or particle beam can completely remove it from localized areas. This can provide (optically) distinct contrast between the controlled areas and the surrounding second material.

Предпочтительно, информация распределена на записываемой пластине в информационных блоках, причем каждый блок является не большим, чем 100 мм × 100 мм, более предпочтительно не большим, чем 24 мм × 36 мм, более предпочтительно не большим, чем 10 мм × 10 мм, более предпочтительно не большим, чем 1 мм × 1 мм, более предпочтительно не большим, чем 0,1 мм × 0,1 мм. Информационные блоки могут помогать организовать информацию и представить ее способом, легко считываемым цифровым сканером.Preferably, information is distributed on the recordable platter in information blocks, each block being not larger than 100 mm×100 mm, more preferably not larger than 24 mm×36 mm, more preferably not larger than 10 mm×10 mm, more preferably not greater than 1 mm×1 mm, more preferably not greater than 0.1 mm×0.1 mm. Information blocks can help organize information and present it in a way that is easily read by a digital scanner.

Предпочтительно, области записываемой пластины содержат по меньшей мере 1 килобайт информации на см², более предпочтительно по меньшей мере 10 килобайт информации на см², еще более предпочтительно по меньшей мере 100 килобайт информации на см², еще более предпочтительно по меньшей мере 1 мегабайт информации на см², еще более предпочтительно по меньшей мере 10 мегабайт информации на см², еще более предпочтительно по меньшей мере 100 мегабайт информации на см², еще более предпочтительно по меньшей мере 1 гигабайт информации на см², еще более предпочтительно по меньшей мере 10 гигабайт информации на см². Обеспечение высокой плотности информации на записываемой пластине позволяет хранить больше информации на каждой пластине и может уменьшить производственные затраты.Preferably, the areas of the recorded plate contain at least 1 kb of information per cm ² , more preferably at least 10 kb of information per cm ² , even more preferably at least 100 kb of information per cm ² , even more preferably at least 1 megabyte of information per cm ² , even more preferably at least 10 megabytes of information per cm ² , even more preferably at least 100 megabytes of information per cm ² , even more preferably at least 1 gigabyte of information per cm ² , even more preferably at least 10 gigabyte of information per cm ² . Providing a high density of information on a recording platter allows more information to be stored on each platter and can reduce manufacturing costs.

Предпочтительно, керамическая подложка имеет форму пластинки или компьютерно-читаемого диска. Форма пластинки или компьютерно-читаемого диска может позволить компьютерам или цифровым сканерам легко считывать кодированную информацию и совместима с существующими системами сканирования.Preferably, the ceramic substrate is in the form of a wafer or computer readable disk. The form of a wafer or computer-readable disk may allow computers or digital scanners to easily read the encoded information and is compatible with existing scanning systems.

Согласно четвертому аспекту, изобретение относится к носителю информации для долговременного хранения информации, содержащему записываемую пластину, содержащую вольфрамовую подложку, покрытую слоем второго материала, и спеченную границу раздела между вольфрамовой подложкой и слоем второго материала, причем второй материал отличается от материала подложки, причем спеченная граница раздела содержит по меньшей мере один элемент как из материала подложки, так и из второго материала, причем слой второго материала имеет толщину не более 10 мкм.According to a fourth aspect, the invention relates to an information storage medium for long-term storage of information, comprising a recordable plate containing a tungsten substrate coated with a layer of a second material, and a sintered interface between the tungsten substrate and a layer of the second material, the second material being different from the substrate material, the sintered interface section contains at least one element of both the substrate material and the second material, and the layer of the second material has a thickness of not more than 10 μm.

Поскольку сплавы Ni, Cr, Co, Fe, W, Mo или других металлов с высокой температурой плавления выше 1400°С являются очень долговечными материалами, преимущества, описанные выше в отношении керамической подложки, могут быть также достигнуты с использованием сплавов Ni, Cr, Co, Fe, W, Mo или других металлов с высокой температурой плавления выше 1400°С в качестве подложки. Все признаки, описанные выше в отношении использующего керамическую подложку носителя информации по третьему аспекту, могут быть также использованы в контексте четвертого аспекта настоящего изобретения просто посредством замены керамической подложки сплавами Ni, Cr, Co, Fe, W, Mo или других металлов с высокой температурой плавления выше 1400°С в качестве подложки.Since alloys of Ni, Cr, Co, Fe, W, Mo or other metals with a high melting point above 1400°C are very durable materials, the advantages described above in relation to the ceramic substrate can also be achieved using Ni, Cr, Co alloys. , Fe, W, Mo or other metals with a high melting point above 1400°C as a substrate. All the features described above with respect to the third aspect using a ceramic substrate can also be used in the context of the fourth aspect of the present invention simply by replacing the ceramic substrate with alloys of Ni, Cr, Co, Fe, W, Mo, or other high melting point metals. above 1400°C as a substrate.

Согласно пятому аспекту, изобретение относится к применению носителя информации для долговременного хранения информации.According to a fifth aspect, the invention relates to the use of a storage medium for long-term storage of information.

Предпочтительно, при применении записываемую пластину хранят в течение периода времени по меньшей мере 1000 лет, более предпочтительно по меньшей мере 10000 лет, еще более предпочтительно по меньшей мере 100000 лет.Preferably, in use, the recordable plate is stored for a period of time of at least 1000 years, more preferably at least 10,000 years, even more preferably at least 100,000 years.

Объекты изобретения будут объяснены более подробно в нижеследующем тексте со ссылкой на предпочтительные примерные варианты осуществления, которые проиллюстрированы на прилагаемых чертежах, на которых:The objects of the invention will be explained in more detail in the following text with reference to preferred exemplary embodiments, which are illustrated in the accompanying drawings, in which:

Фиг. 1 схематично показывает носитель информации для долговременного хранения информации;Fig. 1 schematically shows a storage medium for long-term storage of information;

Фиг. 2 схематично показывает пример процесса нанесения покрытия на керамическую подложку методом физического осаждения из газовой фазы;Fig. 2 schematically shows an example of a process for coating a ceramic substrate by physical vapor deposition;

Фиг. 3 схематично показывает вид в перспективе примера кодирования на записываемой пластине информации с использованием лазера; иFig. 3 schematically shows a perspective view of an example of coding on an information wafer using a laser; and

Фиг. 4 показывает фотографию записанного изделия согласно одному примеру.Fig. 4 shows a photograph of a recorded product according to one example.

В принципе, идентичные части снабжены на фигурах одинаковыми позициями.In principle, identical parts are provided with the same reference numbers in the figures.

Фиг. 1 показывает схематичную версию носителя 100 информации по настоящему изобретению. Носитель 100 информации включает в себя записываемую пластину 110. В этом примере на записываемой пластине 110 закодирована информация 120.Fig. 1 shows a schematic version of an information carrier 100 of the present invention. The storage medium 100 includes a recordable plate 110. In this example, information 120 is encoded on the recordable plate 110.

Для изготовления такого носителя 100 информации здесь описывается способ долговременного хранения информации. Сначала обеспечивают керамическую подложку 150 (см. фиг. 3), затем керамическую подложку 150 покрывают слоем второго материала 170. Слой второго материала 170 имеет толщину не более 50 мкм. После нанесения покрытия керамическую подложку 150 и второй материал 170 подвергают процессу отпуска с образованием записываемой пластины 110. Записываемая пластина может либо храниться до тех пор, пока не появится готовность ее использовать, либо затем на ней может быть закодирована информация 120 с использованием, например, лазера 190. Лазер 190 направляется на слой второго материала 170 и затем, например, нагревает локализованные области второго материала 170, которые попадают в пределы пятна лазерного луча, так что эти локализованные области затем становятся, например, оптически отличимыми от окружающего второго материала 170. Этот способ будет теперь описан более подробно.To manufacture such an information carrier 100, a method for long-term storage of information is described here. First, the ceramic substrate 150 is provided (see FIG. 3), then the ceramic substrate 150 is coated with a layer of the second material 170. The layer of the second material 170 has a thickness of no more than 50 µm. After coating, the ceramic substrate 150 and the second material 170 undergo a tempering process to form a recordable wafer 110. The recordable wafer can either be stored until it is ready to be used, or information 120 can then be encoded onto it using, for example, a laser. 190. The laser 190 is directed onto the layer of the second material 170 and then, for example, heats the localized regions of the second material 170 that fall within the spot of the laser beam, so that these localized regions then become, for example, optically distinct from the surrounding second material 170. This method will now be described in more detail.

Керамическая подложка 150, которую берут сначала, может составлять по массе большую часть материала записываемой пластины 110. Для керамической подложки 150 может быть использован ряд различных материалов. В некоторых конфигурациях керамическая подложка 150 содержит оксидную керамику, содержащую по меньшей мере один из Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, ZrO₂, ThO₂, MgO, Cr₂O₃, Zr₂O₃, V₂O₃ или любого другого оксидного керамического материала. Альтернативно, керамическая подложка может содержать неоксидную керамику, содержащую по меньшей мере один из нитрида металла, такого как CrN, CrAlN, TiN, TiCN, TiAlN, ZrN, AlN, VN, Si₃N₄, ThN, HfN, BN; карбида металла, такого как TiC, CrC, Al₄C₃, VC, ZrC, HfC, ThC, B₄C, SiC; борида металла, такого как TiB₂, ZrB₂, CrB₂, VB₂, SiB₆, ThB₂, HfB₂, WB₂, WB₄, и силицида металла, такого как TiSi₂, ZrSi₂, MoSi₂, WSi₂, PtSi, Mg₂Si, или любого другого неоксидного керамического материала. Количество присутствующей оксидной или неоксидной керамики может варьироваться. Предпочтительно, количество оксидной или неоксидной керамики составляет по меньшей мере 90% по массе керамической подложки 150. Более предпочтительно, количество оксидной или неоксидной керамики составляет по меньшей мере 95% по массе керамической подложки 150. Одной предпочтительной конфигурацией является керамическая подложка 150, содержащая по меньшей мере 90% Al₂O₃, измеренного по массе.The ceramic substrate 150, which is taken first, may constitute by weight the majority of the material of the recording plate 110. A number of different materials may be used for the ceramic substrate 150. In some configurations, the ceramic substrate 150 comprises an oxide ceramic containing at least one of Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , SiO ₂ , ZrO ₂ , ThO ₂ , MgO, Cr ₂ O ₃ , Zr ₂ O ₃ , V ₂ O ₃ , or any other oxide ceramic material. Alternatively, the ceramic substrate may comprise a non-oxide ceramic containing at least one of a metal nitride such as CrN, CrAlN, TiN, TiCN, TiAlN, ZrN, AlN, VN, Si ₃ N ₄ , ThN, HfN, BN; a metal carbide such as TiC, CrC, Al ₄ C ₃ , VC, ZrC, HfC, ThC, B ₄ C, SiC; a metal boride such as TiB ₂ , ZrB ₂ , CrB ₂ , VB ₂ , SiB ₆ , ThB ₂ , HfB ₂ , WB ₂ , WB ₄ , and a metal silicide such as TiSi ₂ , ZrSi ₂ , MoSi ₂ , WSi ₂ , PtSi, Mg ₂ Si, or any other non-oxide ceramic material. The amount of oxide or non-oxide ceramic present may vary. Preferably, the amount of oxide or non-oxide ceramic is at least 90% by weight of the ceramic substrate 150. More preferably, the amount of oxide or non-oxide ceramic is at least 95% by weight of the ceramic substrate 150. One preferred configuration is a ceramic substrate 150 comprising at least least 90% Al ₂ O ₃ measured by weight.

Второй материал 170 формируют в виде слоя на керамической подложке 150. Слой второго материала 170 является тонким слоем по сравнению с толщиной керамической подложки 150, причем слой второго материала 170 имеет толщину самое большее 50 мкм. Второй материал 170 может, в принципе, содержать по меньшей мере один из металла, такого как Cr, Co, Ni, Fe, Al, Ti, Si, W, Zr, Ta, Th, Nb, Mn, Mg, Hf, Mo, V, нитрида металла, такого как CrN, CrAlN, TiN, TiCN, TiAlN, ZrN, AlN, VN, Si₃N₄, ThN, HfN, BN; карбида металла, такого как TiC, CrC, Al₄C₃, VC, ZrC, HfC, ThC, B₄C, SiC; оксида металла, такого как Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, ZrO₂, ThO₂, MgO, Cr₂O₃, Zr₂O₃, V₂O₃; борида металла, такого как TiB₂, ZrB₂, CrB₂, VB₂, SiB₆, ThB₂, HfB₂, WB₂, WB₄; силицида металла, такого как TiSi₂, ZrSi₂, MoSi₂, WSi₂, PtSi, Mg₂Si, или любого другого керамического материала; причем предпочтительно второй материал содержит CrN и/или CrAlN.The second material 170 is formed as a layer on the ceramic substrate 150. The second material layer 170 is thin compared to the thickness of the ceramic substrate 150, with the second material layer 170 having a thickness of at most 50 µm. The second material 170 may in principle comprise at least one of a metal such as Cr, Co, Ni, Fe, Al, Ti, Si, W, Zr, Ta, Th, Nb, Mn, Mg, Hf, Mo, V, a metal nitride such as CrN, CrAlN, TiN, TiCN, TiAlN, ZrN, AlN, VN, Si ₃ N ₄ , ThN, HfN, BN; a metal carbide such as TiC, CrC, Al ₄ C ₃ , VC, ZrC, HfC, ThC, B ₄ C, SiC; a metal oxide such as Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , SiO ₂ , ZrO ₂ , ThO ₂ , MgO, Cr ₂ O ₃ , Zr ₂ O ₃ , V ₂ O ₃ ; a metal boride such as TiB ₂ , ZrB ₂ , CrB ₂ , VB ₂ , SiB ₆ , ThB ₂ , HfB ₂ , WB ₂ , WB ₄ ; a metal silicide such as TiSi ₂ , ZrSi ₂ , MoSi ₂ , WSi ₂ , PtSi, Mg ₂ Si, or any other ceramic material; and preferably the second material contains CrN and/or CrAlN.

Одной предпочтительной конфигурацией является слой второго материала 170, содержащий в основном CrN и/или CrAlN. Важно, чтобы материал, используемый для второго слоя 170, обеспечивал достаточную степень, например, оптического контраста с материалом керамической подложки 150 после отпуска.One preferred configuration is a layer of second material 170 containing primarily CrN and/or CrAlN. It is important that the material used for the second layer 170 provide a sufficient degree of, for example, optical contrast with the material of the ceramic substrate 150 after tempering.

Степень оптического контраста может быть видимой человеку-наблюдателю по цвету и/или яркости. Альтернативно, оптический контраст может детектироваться автоматизированной системой на невидимых длинах волн. В таком случае локализованные области могут быть оптически отличимыми посредством оптического считывателя или сканера, чувствительного в соответствующей области спектра. Оптический контраст может быть измерен с использованием контраста Вебера, причем доля контраста Вебера кодированной на записываемой пластине информации предпочтительно составляет по меньшей мере 1%, более предпочтительно по меньшей мере 3%, более предпочтительно по меньшей мере 5%. Однако, в других примерах (в частности, если кодированные структуры слишком малы) локализованные области могут быть отличимыми от окружающего материала только посредством, например, растрового электронного микроскопа или измерения изменения другого физического параметра.The degree of optical contrast may be visible to a human observer in terms of color and/or brightness. Alternatively, optical contrast may be detected by an automated system at invisible wavelengths. In such a case, the localized areas can be optically distinguishable by means of an optical reader or scanner sensitive in the corresponding region of the spectrum. Optical contrast can be measured using Weber contrast, wherein the Weber contrast ratio of the information encoded on the platter is preferably at least 1%, more preferably at least 3%, more preferably at least 5%. However, in other instances (particularly if the encoded structures are too small), the localized regions may only be distinguishable from the surrounding material by, for example, a scanning electron microscope or measuring the change in another physical parameter.

Фиг. 2 показывает примерный способ нанесения второго материала 170 на керамическую подложку 150 с использованием физического осаждения из газовой фазы (PVD). В процессе PVD керамическую подложку 150 помещают в камеру физического осаждения из газовой фазы вместе с источником 160 второго материала. Создают вакуум в камере физического осаждения из газовой фазы и нагревают источник 160 второго материала до тех пор, пока значительная часть содержащегося в нем второго материала 162 не испарится или не сублимируется. Находящиеся в воздухе частицы 164 второго материала затем распределяются по всей камере физического осаждения из газовой фазы до тех пор, пока они не вступят в контакт с поверхностью 152 керамической подложки 150 и не сцепятся с ней.Fig. 2 shows an exemplary method for depositing a second material 170 onto a ceramic substrate 150 using physical vapor deposition (PVD). In the PVD process, a ceramic substrate 150 is placed in a physical vapor deposition chamber along with a source 160 of a second material. A vacuum is created in the physical vapor deposition chamber and the source 160 of the second material is heated until a significant part of the second material 162 contained therein evaporates or sublimes. The airborne particles 164 of the second material are then distributed throughout the physical vapor deposition chamber until they contact and adhere to the surface 152 of the ceramic substrate 150.

Хотя физическое осаждение из газовой фазы является способом, используемым обычно для нанесения покрытий на металлические подложки, нанесение покрытия на керамические подложки может оказаться проблематичным в отношении сцепления частиц с ними. Таким образом, для улучшения сцепления частиц 164 второго материала с поверхностью 152 керамической подложки может быть размещена проводящая проволочная сетка или проводящая металлическая пластина 180 на дальней стороне от керамической подложки 150, так что керамическая подложка 150 расположена между проволочной сеткой 180 и источником 160 второго материала. Такая проводящая сетка/пластина 180, когда она проводит электрический ток, может притягивать ионизированные частицы второго материала 164, которые затем сталкиваются с поверхностью 152 керамической подложки 150 и удерживаются на ней таким образом, что они затем сцепляются с поверхностью 152 керамической подложки. Этот процесс нанесения покрытия может также повторяться для покрывания множественных разных поверхностей керамической подложки.Although physical vapor deposition is a technique commonly used for coating metal substrates, coating ceramic substrates can be problematic in terms of particle adhesion to them. Thus, to improve adhesion of the second material particles 164 to the surface 152 of the ceramic substrate, a conductive wire mesh or conductive metal plate 180 can be placed on the far side of the ceramic substrate 150 such that the ceramic substrate 150 is positioned between the wire mesh 180 and the source 160 of the second material. Such a conductive mesh/plate 180, when it conducts an electrical current, can attract ionized particles of the second material 164, which then collide with the surface 152 of the ceramic substrate 150 and are held therein in such a way that they then adhere to the surface 152 of the ceramic substrate. This coating process can also be repeated to coat multiple different surfaces of the ceramic substrate.

Осаждение слоя второго материала 170 на керамическую подложку 150 может быть осуществлено с использованием других способов нанесения покрытий, таких как распыление или нанесение многослойных покрытий возгонкой. По существу, может быть использован любой способ, способный создать слой второго материала 170 с максимальной толщиной 50 мкм. Предпочтительно, слой второго материала может иметь максимальную толщину 10 мкм. Более предпочтительно, второй материал 170 может иметь максимальную толщину 5 мкм. Еще более предпочтительно, второй материал 170 может иметь максимальную толщину 1 мкм, еще более предпочтительно не более 100 нм, еще более предпочтительно не более 10 нм. Тонкий слой второго материала 170 может быть выгоден тем, что в таком случае может быть более легкой абляция лазером или пучком частиц записываемой пластины 110, что обеспечивает в результате более быстрый, менее энергоемкий процесс кодирования. Второй материал 170 не обязательно должен покрывать всю керамическую подложку 150. Вместо этого, только части керамической подложки 150 или одна сторона 152 керамической подложки 150 могут быть покрыты вторым материалом 170.The deposition of a layer of the second material 170 onto the ceramic substrate 150 may be accomplished using other coating methods such as spraying or sublimation multi-layer coating. As such, any method capable of creating a layer of second material 170 with a maximum thickness of 50 microns can be used. Preferably, the second material layer may have a maximum thickness of 10 µm. More preferably, the second material 170 may have a maximum thickness of 5 microns. Even more preferably, the second material 170 may have a maximum thickness of 1 µm, even more preferably no more than 100 nm, even more preferably no more than 10 nm. A thin layer of second material 170 can be advantageous in that it can then be easier to ablate the record plate 110 with a laser or particle beam, resulting in a faster, less energy intensive encoding process. The second material 170 need not cover the entire ceramic substrate 150. Instead, only portions of the ceramic substrate 150 or one side 152 of the ceramic substrate 150 may be coated with the second material 170.

После того, как керамическая подложка 150 покрыта вторым материалом 170, покрытую керамическую подложку подвергают процессу отпуска. Под отпуском обычно понимают процесс, который улучшает прочность и/или другие качества материала. В случае керамик отпуск может включать в себя нагревание керамического предмета таким образом, чтобы его химические компоненты претерпевали химические и/или физические изменения, так что этот предмет становится более прочным или твердым. Отпуск покрытой керамической подложки может включать в себя нагревание покрытой керамической подложки 150 до температуры в диапазоне от 200°С до 4000°С, предпочтительно в диапазоне от 1000°С до 2000°С. Процесс отпуска может содержать фазу нагрева с увеличением температуры на по меньшей мере 10 K в час, фазу плато при максимальной температуре в течение по меньшей мере 1 минуты и, наконец, фазу охлаждения с уменьшением температуры на по меньшей мере 10 K в час. Процесс отпуска может содействовать постоянному прикреплению второго материала 170 к керамической подложке 150. В некоторых случаях часть слоя второго материала 170 может образовывать химическую связь с нижележащей керамической подложкой 150. После отпуска керамической подложки 150 со вторым материалом 170 образуется записываемая пластина 110. Свойства записываемой пластины 110 определяются именно материалами, используемыми в записываемой пластине 110. Записываемая пластина 110 может теперь храниться или непосредственно кодироваться информацией 120.After the ceramic substrate 150 is coated with the second material 170, the coated ceramic substrate is subjected to a tempering process. Tempering is generally understood to mean a process that improves the strength and/or other qualities of a material. In the case of ceramics, tempering may include heating a ceramic object such that its chemical components undergo chemical and/or physical changes such that the object becomes stronger or harder. Tempering the coated ceramic substrate may include heating the coated ceramic substrate 150 to a temperature in the range of 200°C to 4000°C, preferably in the range of 1000°C to 2000°C. The tempering process may comprise a heating phase with a temperature increase of at least 10 K per hour, a plateau phase at maximum temperature for at least 1 minute, and finally a cooling phase with a temperature decrease of at least 10 K per hour. The tempering process may assist in the permanent attachment of the second material 170 to the ceramic substrate 150. In some cases, a portion of the layer of the second material 170 may form a chemical bond with the underlying ceramic substrate 150. After the ceramic substrate 150 has been tempered with the second material 170, a writable wafer 110 is formed. Properties of the writable wafer 110 are determined precisely by the materials used in the recordable plate 110. The recordable plate 110 can now be stored or directly encoded with information 120.

Фиг. 3 показывает кодирование информации на записываемой пластине 110. Во время кодирования лазер 190 направляет коллимированное лазерное излучение на слой второго материала 170 записываемой пластины 110. Лазерный луч изменяет часть второго материала 170 в пределах локализованной области 175 таким образом, что она является (оптически) отличимой от окружающего второго материала 170. Предпочтительно, лазерный луч или сфокусированный пучок частиц нагревает локализованную область 175 второго материала 170 до по меньшей мере температуры плавления второго материала 170. Температура плавления второго материала 170 зависит от его химического состава. Предпочтительно, нагревание локализованных областей 175 свыше температуры плавления может включать в себя нагрев локализованных областей до температуры по меньшей мере 3000°С, более предпочтительно по меньшей мере 3200°С, а еще более предпочтительно по меньшей мере 3500°С, наиболее предпочтительно по меньшей мере 4000°С. Придание этим локализованным областям столь высоких температур может вызывать быстрое расширение второго материала 170 в локализованных областях 175. Это быстрое расширение может вызывать абляцию и/или испарение второго материала 170 в локализованных областях 175. Так как второй материал 170 обеспечивает оптический контраст с нижележащей керамической подложкой 150, локализованные области 175 могут быть образованы лазерным лучом или сфокусированным пучком частиц в виде символов, букв, линий, фотографий, рисунков, изображений, графики или других форм, тем самым кодируя информацию в записываемую пластину 110. Предпочтительно, кодированная информация 120 относительно остальной части второго материала 170 имеет долю контраста Вебера по меньшей мере 1%, более предпочтительно по меньшей мере 3%, более предпочтительно по меньшей мере 5%. В предпочтительной конфигурации второй материал 170 после отпуска имеет непрозрачный серый/черный цвет, и керамическая подложка 150 имеет желтый/белый цвет. Таким образом, после кодирования лазером или сфокусированным пучком частиц носитель 100 информации имеет белые буквы/символы на темном фоне.Fig. 3 shows the encoding of information on a record plate 110. During encoding, laser 190 directs collimated laser light onto a layer of second material 170 of record plate 110. The laser beam changes a portion of second material 170 within localized region 175 such that it is (optically) distinguishable from surrounding second material 170. Preferably, a laser beam or focused particle beam heats a localized region 175 of second material 170 to at least the melting point of second material 170. The melting point of second material 170 depends on its chemical composition. Preferably, heating the localized regions 175 above the melting temperature may include heating the localized regions to a temperature of at least 3000°C, more preferably at least 3200°C, and even more preferably at least 3500°C, most preferably at least 4000°C. Giving these localized areas such high temperatures can cause the second material 170 to expand rapidly in the localized areas 175. This rapid expansion can cause the second material 170 to ablate and/or vaporize in the localized areas 175. Since the second material 170 provides optical contrast to the underlying ceramic substrate 150 , localized areas 175 may be formed by a laser beam or a focused particle beam in the form of symbols, letters, lines, photographs, patterns, images, graphics, or other forms, thereby encoding information into the recording plate 110. Preferably, the encoded information 120 is relative to the rest of the second material 170 has a Weber contrast ratio of at least 1%, more preferably at least 3%, more preferably at least 5%. In a preferred configuration, the second tempered material 170 is opaque grey/black and the ceramic substrate 150 is yellow/white. Thus, after being encoded by a laser or a focused particle beam, the information carrier 100 has white letters/characters on a dark background.

Пригодные для способов лазерного кодирования длины волн лазера могут включать длину волны в диапазоне от 10 нм до 30 мкм, предпочтительно в диапазоне от 100 нм до 2000 нм, более предпочтительно в диапазоне от 200 нм до 1500 нм. Очень важным является минимальный диаметр фокального пятна лазерного излучения или сфокусированного пучка частиц, который определяет минимальный размер символов, букв, фотографий, рисунков, изображений, графики и/или других форм, которые могут быть закодированы на записываемой пластине 110. Предпочтительно, лазер или сфокусированный пучок 190 частиц способен фокусировать лазерное излучение или сфокусированный пучок частиц до минимального диаметра фокального пятна не более 50 мкм, предпочтительно не более 15 мкм, более предпочтительно не более 10 мкм. При таких условиях возможно разрешение 2500 точек на дюйм, позволяющее обеспечить кодирование 5000 символов/букв на площади 1 см². Это может также обеспечить возможность печатать 1000 страниц книги (~2 миллиона символов/букв) с 2000 букв на страницу на одной единственной записываемой пластине размерами 20 см × 20 см.Suitable laser wavelengths for laser coding methods may include a wavelength in the range of 10 nm to 30 µm, preferably in the range of 100 nm to 2000 nm, more preferably in the range of 200 nm to 1500 nm. Very important is the minimum diameter of the laser focal spot or focused particle beam, which determines the minimum size of characters, letters, photographs, drawings, images, graphics and/or other forms that can be encoded on the record plate 110. Preferably, a laser or a focused beam The 190 particles are capable of focusing laser light or a focused particle beam to a minimum focal spot diameter of no more than 50 µm, preferably no more than 15 µm, more preferably no more than 10 µm. Under these conditions, a resolution of 2500 dpi is possible, allowing 5000 characters/letters to be encoded in an area of 1 cm ² . It may also provide the ability to print 1000 book pages (~2 million characters/letters) with 2000 characters per page on a single 20 cm x 20 cm recording plate.

Считывание кодированного текста может осуществляться глазом, если буквы/символы достаточно велики. Предпочтительно, кодированная информация может быть считана посредством использования цифрового сканера с использованием таких способов, как оптическое распознавание знаков (OCR от англ. optical character recognition), помимо прочих способов. Такой цифровой сканер может быстро и точно воспроизводить кодированную информацию в размере, более доступном для чтения человеком. Как упомянуто выше, информация 120 может быть закодирована на записываемой пластине 110 с использованием ряда разных форматов. Информация 120 может быть закодирована в человекочитаемом формате с использованием букв, символов, фотографий, рисунков, изображений, графики и/или других форм. Информация 120 может быть закодирована в компьютерно-читаемом формате с использованием, например, QR-кода или iQR-кода и/или любого другого способа цифрового кодирования и шифрования. Использование таких способов компьютерно-считываемого кодирования может служить дополнительному увеличению плотности информации на носителе 100 информации. Например, iQR-код может позволять хранить 40000 знаков в пределах 1 см², или, эквивалентно, 8-16 мегабайт на записываемой пластине размерами 20 см × 20 см. Предпочтительно, записываемая пластина может хранить минимум 1 килобайт информации на см², более предпочтительно по меньшей мере 10 килобайт информации на см², еще более предпочтительно по меньшей мере 100 килобайт информации на см², еще более предпочтительно по меньшей мере 1 мегабайт информации на см², еще более предпочтительно по меньшей мере 10 мегабайт информации на см², еще более предпочтительно по меньшей мере 100 мегабайт информации на см², еще более предпочтительно по меньшей мере 1 гигабайт информации на см², еще более предпочтительно по меньшей мере 10 гигабайт информации на см².Encoded text can be read by the eye if the letters/characters are large enough. Preferably, the encoded information can be read by using a digital scanner using methods such as optical character recognition (OCR) among other methods. Such a digital scanner can quickly and accurately reproduce encoded information in a size more human-readable. As mentioned above, information 120 may be encoded on record plate 110 using a number of different formats. Information 120 may be encoded in a human readable format using letters, symbols, photographs, drawings, pictures, graphics, and/or other forms. Information 120 may be encoded in a computer readable format using, for example, a QR code or iQR code and/or any other digital encoding and encryption method. The use of such computer readable coding techniques can serve to further increase the density of information on the storage medium 100 . For example, an iQR code may be capable of storing 40,000 characters within 1 cm ² , or equivalently 8-16 megabytes on a 20 cm×20 cm recording platter. Preferably, the recording platter may store at least 1 kilobyte of information per cm ² , more preferably at least 10 kilobytes of information per cm ² , even more preferably at least 100 kilobytes of information per cm ² , even more preferably at least 1 megabyte of information per cm ² , still more preferably at least 10 megabytes of information per cm ² , still more preferably at least 100 megabytes of information per cm ² , even more preferably at least 1 gigabyte of information per cm ² , even more preferably at least 10 gigabytes of information per cm ² .

Для легкости считывания и/или сканирования информация может быть закодирована на записываемой пластине в отдельных блоках. Эти блоки информации, указанные как В на фиг. 1, предпочтительно являются не большими, чем 100 мм на 100 мм, более предпочтительно не большими, чем 24 мм на 36 мм, более предпочтительно не большими, чем 10 мм на 10 мм, более предпочтительно не большими, чем 1 мм на 1 мм, более предпочтительно не большими, чем 0,1 мм на 0,1 мм.For ease of reading and/or scanning, the information may be encoded on the recordable plate in separate blocks. These blocks of information, indicated as B in FIG. 1 are preferably not more than 100 mm by 100 mm, more preferably not more than 24 mm by 36 mm, more preferably not more than 10 mm by 10 mm, more preferably not more than 1 mm by 1 mm, more preferably not greater than 0.1 mm by 0.1 mm.

Форма записываемой пластины 110 может определяться потребностями пользователя и типами подлежащей кодированию информации 120. В некоторых примерах записываемая пластина 110 может быть выполнена в форме пластинки для хранения, предпочтительно не большей, чем 200 мм на 200 мм, более предпочтительно не большей, чем 100 мм на 100 мм, более предпочтительно не большей, чем 10 мм на 10 мм. В других примерах может быть предпочтительной форма компьютерно-читаемого диска с диаметром не более 30 см, более предпочтительно не более 12 см, более предпочтительно не более 8 см.The shape of the recordable plate 110 may be determined by the needs of the user and the types of information 120 to be encoded. 100 mm, more preferably not more than 10 mm by 10 mm. In other examples, a computer-readable disk shape with a diameter of no more than 30 cm, more preferably no more than 12 cm, more preferably no more than 8 cm, may be preferred.

Носитель 100 информации согласно настоящему изобретению является стойким к деградации под действием окружающей среды и предпочтительно может выдерживать температуры от -273°С (0 K) до 1200°С без потери информации. Носитель 100 информации может также выдерживать электромагнитные импульсы, повреждение водой, коррозию, кислоты и/или другие химические вещества. Предполагается, что описанный здесь носитель 100 информации сможет хранить информацию 120 в течение периода времени по меньшей мере 1000 лет, предпочтительно по меньшей мере 10000 лет, более предпочтительно по меньшей мере 100000 лет. При определенных условиях хранения, включая хранение носителя 100 информации в подземном соляном куполе, носитель информации может быть способным хранить информацию в течение по меньшей мере 1 миллиона лет.The storage medium 100 of the present invention is resistant to environmental degradation and can preferably withstand temperatures from -273°C (0 K) to 1200°C without loss of information. The storage medium 100 can also withstand electromagnetic pulses, water damage, corrosion, acids, and/or other chemicals. It is contemplated that the information carrier 100 described herein will be able to store the information 120 for a period of time of at least 1000 years, preferably at least 10,000 years, more preferably at least 100,000 years. Under certain storage conditions, including storage of the storage medium 100 in an underground salt dome, the storage medium may be capable of storing information for at least 1 million years.

Один особенно предпочтительный пример будет описан ниже.One particularly preferred example will be described below.

В качестве исходного материала использовали имевшую размеры 20 см × 20 см керамическую подложку, выполненную из материала Rubalit 708s, содержащего по меньшей мере 96% Al₂O₃ и доступного в компании CeramTec GmbH (Германия).The starting material used was a 20 cm x 20 cm ceramic substrate made of Rubalit 708s containing at least 96% Al ₂ O ₃ available from CeramTec GmbH (Germany).

Пластину упомянутой керамической подложки, имевшую размер 10 см × 10 см и толщину 1 мм, покрыли слоем CrN с использованием физического осаждения из газовой фазы. Для этой цели керамическую пластину установили на изготовленную из стали электропроводящую пластину с размером 10 см × 10 см. Керамическую пластину вместе с электропроводящей пластиной поместили в установку физического осаждения из газовой фазы, доступную от компании Oerlikon Balzers AG (Лихтенштейн).A wafer of said ceramic substrate having a size of 10 cm×10 cm and a thickness of 1 mm was coated with a CrN layer using physical vapor deposition. For this purpose, the ceramic plate was mounted on a 10 cm x 10 cm electrically conductive plate made of steel. The ceramic plate, together with the electrically conductive plate, was placed in a physical vapor deposition apparatus available from Oerlikon Balzers AG (Liechtenstein).

Затем осуществили физическое осаждение из газовой фазы с использованием усовершенствованного процесса распыления BALI-NIT® CNI от компании Oerlikon Balzers AG при температуре процесса ниже 250°С.Physical vapor deposition was then carried out using the advanced BALI-NIT® CNI sputtering process from Oerlikon Balzers AG at a process temperature below 250°C.

После осаждения слой CrN с постоянной толщиной 3 мкм присутствовал на одной стороне керамической подложки (противоположной стороне, обращенной к электропроводящей пластине).After deposition, a CrN layer with a constant thickness of 3 μm was present on one side of the ceramic substrate (the opposite side facing the electrically conductive plate).

Затем покрытую керамическую подложку отпускали в печи периодического действия модели «N 150/H», доступной от компании Nabertherm GmbH. Для отпуска температуру повышали от комнатной температуры (20°С) до 1000°С в течение 2 ч. Далее температуру увеличивали со скоростью 100 K/ч с 1000°С до 1200°С, и максимальную температуру 1200°С поддерживали в течение 5 мин. Затем подложку охлаждали со скоростью -200 K/ч в течение 6 ч.The coated ceramic substrate was then tempered in a model "N 150/H" batch furnace available from Nabertherm GmbH. For tempering, the temperature was raised from room temperature (20°C) to 1000°C over 2 h. Next, the temperature was increased at a rate of 100 K/h from 1000°C to 1200°C, and the maximum temperature of 1200°C was maintained for 5 min. . Then the substrate was cooled at a rate of –200 K/h for 6 h.

После отпуска пакет материалов содержал керамическую подложку, слой покрытия из CrN с толщиной примерно 2-2,5 мкм и дополнительный слой оксида металла Cr₂O₃ с толщиной примерно 0,5-1 мкм. Подобные слои оксида металла были описаны в работе Z.B. Qi и др. (Thin Solid Films 544 (2013), 515-520).After tempering, the stack of materials contained a ceramic substrate, a CrN coating layer with a thickness of about 2-2.5 µm, and an additional Cr ₂ O ₃ metal oxide layer with a thickness of about 0.5-1 µm. Such metal oxide layers have been described by ZB Qi et al. (Thin Solid Films 544 (2013), 515-520).

Поверхность оксида металла имела темноватый, почти черный внешний вид.The surface of the metal oxide had a darkish, almost black appearance.

С использованием лазера ProMarker 100, доступного от компании Trotec Laser GmbH (Австрия), в два верхних покрытия записали текст с однолинейным шрифтом и QR-код. Для этой цели с частотой 20 кГц подавали импульсы длительностью 100 нс на длине волны 1064 нм с максимальной мощностью 5 Вт.Using a ProMarker 100 laser available from Trotec Laser GmbH (Austria), text with a single-line font and a QR code were written into the two top covers. For this purpose, pulses with a duration of 100 ns at a wavelength of 1064 nm with a maximum power of 5 W were applied at a frequency of 20 kHz.

Лазерное излучение фокусировали линзой с фокусным расстоянием 100 мм. Фокусное пятно лазерного излучения имело ширину примерно 25 мкм, обеспечивающую кодированную структуру с шириной примерно 15 мкм или микронадпись с разрешением 1750 точек на дюйм.Laser radiation was focused by a lens with a focal length of 100 mm. The focal spot of the laser light had a width of about 25 µm, providing a coded structure with a width of about 15 µm or micro-inscription with a resolution of 1750 dpi.

Кодированные линии/поверхности имели светлый, почти белый внешний вид и были ясно видны на фоне темной окружающей поверхности оксида металла. Фотография, показывающая детали записанного изделия, показана на фиг. 4.The coded lines/surfaces had a light, almost white appearance and were clearly visible against the dark surrounding metal oxide surface. A photograph showing the details of the recorded product is shown in FIG. 4.

Хотя изобретение было проиллюстрировано на чертежах и подробно описано в приведенном выше описании, такие иллюстрацию и описание следует считать иллюстративными или примерными, а не ограничивающими; поэтому изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Вариации раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и реализованы специалистами в данной области техники при применении на практике заявленного изобретения, исходя из изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает наличия других элементов или этапов, а формы единственного числа не исключают множественного числа и могут означать «по меньшей мере один».Although the invention has been illustrated in the drawings and described in detail in the above description, such illustration and description should be considered illustrative or exemplary and not limiting; therefore, the invention is not limited to the disclosed embodiments. Variations of the disclosed embodiments may be understood and implemented by those skilled in the art in the practice of the claimed invention from a study of the drawings, the disclosure, and the appended claims. In the claims, the word "comprising" does not exclude the presence of other elements or steps, and the singular forms do not exclude the plural and may mean "at least one".

Claims

1. A method for long-term storage of information, including the steps:

providing a ceramic substrate (150);

covering the ceramic substrate (150) with a layer of a second material (170) different from that of the ceramic substrate (150), this layer having a thickness of not more than 10 µm;

tempering the coated ceramic substrate to form a recordable plate (110);

encoding information (120) on the recording plate (110) using a laser and/or a focused particle beam to control localized areas of the recording plate (110).

2. The method of claim 1, wherein the ceramic substrate (150) comprises an oxide ceramic or a non-oxide ceramic.

3. A method according to any one of the preceding claims, wherein the ceramic substrate (150) contains one or a combination of Ni, Cr, Co, Fe, W, Mo.

4. The method of claim 3, wherein the ceramic material and the metal form a metal matrix composite.

5. A method according to any one of the preceding claims, wherein the second material comprises at least one of a metal or a ceramic material.

6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the control of the localized areas of the recording plate (110) comprises heating, decomposition, oxidation, ablation and/or evaporation of the localized areas and/or causing at least partial removal of a layer of the second material from the localized areas of the recording plate (110).

7. A method according to any one of the preceding claims, wherein tempering the coated ceramic substrate creates a sintered interface between the ceramic substrate (150) and the second material layer (170).

8. A method according to any one of the preceding claims, wherein tempering the coated ceramic substrate causes at least the uppermost sublayer of the second material layer (170) to be oxidized, and wherein operating the localized areas of the recording wafer (110) causes at least partial removal of the oxidized sublayer from the localized areas of the recorded plate (110).

9. An information carrier (100) for long-term storage of information, comprising a recordable plate (110) containing a ceramic substrate (150) coated with a layer of the second material (170), and a sintered interface between the ceramic substrate (150) and the layer of the second material (170). ), wherein the second material differs from the material of the ceramic substrate (150), while the sintered interface contains at least one element from both the substrate material and the second material, and the layer of the second material has a thickness of not more than 10 μm.

10. The storage medium according to claim 9, wherein the ceramic substrate (150) contains at least 90% by weight of one or a combination of Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , SiO ₂ , ZrO ₂ , ThO ₂ , MgO, Cr ₂ O ₃ , Zr ₂ O ₃ , V ₂ O ₃ .

11. The storage medium of claim 9, wherein the ceramic substrate (150) contains at least 90% by weight of one or a combination of metal nitride, metal carbide, metal boride, and metal silicide.

12. The storage medium according to any one of paragraphs. 9-11, wherein the second material comprises at least one of a metal or a ceramic material.

13. The storage medium according to any one of paragraphs. 9-12 further comprising an oxide layer on top of the second material layer (170), the oxide layer comprising one or more oxides of the second material.

14. The storage medium according to any one of paragraphs. 9-13, wherein the information carrier (100) further comprises information (120) encoded on the recording plate (110) in the form of localized areas of the second material and/or oxide.

15. The storage medium according to any one of paragraphs. 9-14, in which the areas of the recordable plate (110) contain at least 1 kilobyte of information per cm ² .