DE2124912A1 - Magnetic read head - Google Patents
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Description
H. F. E L L M E RH. F. E L L M E R
627 IDSTEIN627 IDSTEIN
SPERRY RAND CORPORATION, New York, N. Y./USASPERRY RAND CORPORATION, New York, N.Y./USA
Magnetischer LesekopfMagnetic read head
Die Erfindung betrifft einen magnetischen Lesekopf zum Lesen von magnetisch in digitaler Form gespeicherten Informationen.The invention relates to a magnetic read head for reading information stored magnetically in digital form.
Um eine hohe Bitdichte zu erreichen, muß ein Lesekopf mit einem engen Lesespalt verwendet werden. Beim vorliegenden magnetischen Lesekopf wird ein dünner, magnetischer Film von uniaxialer Anisotropie benutzt, der zweckmäßigerweise mit Hilfe eines bekannten Vakuumaufdampfverfahrens hergestellt sein kann.In order to achieve a high bit density, a read head with a narrow Reading gap can be used. A thin, magnetic film of uniaxial anisotropy is used in the present magnetic read head, which can expediently be produced with the aid of a known vacuum vapor deposition process.
Beim magnetischen Lesekopf gemäß der Erfindung sind auf einer Unterlage zwei überlappende, dünne, magnetische Filme von uniaxialer Anisotropie angebracht, zwischen denen ein Abtastleiter eingeschoben ist, und deren leichte Achsen senkrecht zum Abtastleiter gestellt sind; von einer Vorrichtung wird außerdem ein magnetisches Treibwechselfeld den dünnen Filmen in der harten Richtung aufgeprägt, wobei die Amplitude dieses Feldes das Anisotropiefeld der Filme übersteigt.In the magnetic read head according to the invention, two overlapping, thin, magnetic films of uniaxial anisotropy are attached to a base, between which a scanning conductor is inserted and whose easy axes are set perpendicular to the scanning conductor; A device also applies an alternating magnetic driving field to the thin films in the hard direction, the amplitude of this field exceeding the anisotropy field of the films.
Vorzugsweise wird das Treibfeld mit Hilfe eines Treibleiters aufgebaut, der auf derjenigen Seite der Unterlage angebracht ist, die zu den dünnen, magnetischen Filmen und dem Abtastleiter entgegengesetzt ist, und der von einem Treibstromgenerator aus mit einem Wechselstrom passender Amplitude gespeist wird.The driving field is preferably built up with the help of a drift ladder, which is attached to the side of the pad opposite to the thin magnetic films and the scanning conductor and which is fed from a driving current generator with an alternating current of suitable amplitude.
Die Erfindung ist auf das Lesen ruhender oder sich bewegender Aufzeichnungsträger oder -medien, ζ. B. der mit einem Oxid überzogenen Bänder, Scheiben oder Trommeln anwendbar. The invention relates to the reading of stationary or moving recording media or media, ζ. B. the belts, disks or drums coated with an oxide are applicable.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden ausführlich beschrieben. Die Figuren geben die wichtigsten Merkmale der Erfindung wieder. Es stellen dar:Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in detail below. The figures give the key features of the invention again. They represent:
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Figur 1 die aktiven Elemente eines magnetischen Lesekopfes gemäß der Erfindung,Figure 1 shows the active elements of a magnetic read head according to the invention,
Figur 2 die Magnetisierung eines sich bewegenden, magnetischen Aufzeichnungsträgers, der in Verbindung mit dem Lesekopf der Figur 1 benutzt wird,Figure 2 shows the magnetization of a moving magnetic Recording medium which is used in connection with the reading head of Figure 1,
Figur 3 den Verlauf der magnetischen Felder, die im Betrieb des Kopfes nach der Figur 1 auftreten, undFIG. 3 shows the course of the magnetic fields which occur during operation of the head according to FIG. 1, and
Figur 4 eine Anordnung mehrerer Magnetköpfe nach Figur 1 zum Lesen k eines von mehreren mehrspurigen Signalkanälen, die auf einem sich bewegenden Aufzeichnungsträger aufgezeichnet sind.FIG. 4 shows an arrangement of several magnetic heads according to FIG. 1 for reading k one of several multi-track signal channels recorded on a moving record carrier.
Gemäß Figur 1 enthält ein Lesekopf 10 zwei Schichten 12 und 14 aus je einem dünnen, anisotropen, magnetischen Film, zwischen denen ein Abtastleiter 18 eingelegt ist. Die leichten Achsen der Filme verlaufen in einer Richtung 16 in Umfangsrichtung um den Abtastleiter, und die Filme überlappen an beiden Rändern den Abtastleiter, um einen geschlossenen, magnetischen Kreis zu bilden. Dieser Kreis ist durch einen engen Spalt 20 im äußersten Film unterbrochen, dessen Längsrichtung parallel zum Abtastleiter 18 liegt; dieser Spalt dient als Lesespalt des Magnetkopfes.According to Figure 1, a read head 10 contains two layers 12 and 14 of each a thin, anisotropic, magnetic film between which a scanning conductor 18 is inserted. The easy axes of the films run in a direction 16 in the circumferential direction around the scanning conductor, and the Films overlap the sensing conductor at both edges to form a closed magnetic circuit. This circle is through a narrow one Gap 20 interrupted in the outermost film, the longitudinal direction of which is parallel to the scanning conductor 18; this gap serves as a reading gap of the magnetic head.
Die so weit beschriebenen Komponenten sind mit Hilfe eines Vakuumaufdampfverfahrens auf der Oberfläche einer Unterlage 22 aufgetragen, die aus einem dünnen Plättchen polierten Glases besteht; der Spalt 20 ist durch Ätzen ausgebildet. Auch die isolierenden Schichten und die dazwischen liegenden Klebschichten sind durch ein Aufdampfverfahren aufgebracht, wie es von der Herstellung von Geräten aus dünnen, magnetischen Filmen bekannt ist.The components described so far are made using a vacuum vapor deposition process applied to the surface of a base 22 consisting of a thin plate of polished glass; the gap 20 is formed by etching. The insulating layers and the adhesive layers in between are also made by a vapor deposition process as it is known from the manufacture of devices from thin, magnetic films.
Ein Lesetreibleiter 24 ist auf der Unterseite der Unterlage 22 parallel zur Richtung der leichten Achsen der Filme, also senkrecht zum Abtastleiter 18 aufgebracht.A reading ribbon 24 is parallel on the underside of the base 22 applied to the direction of the easy axes of the films, ie perpendicular to the scanning conductor 18.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Unterlage 22 einIn one embodiment of the invention, the pad 22 is a
poliertes Glasplättchen von 6 Mil (O115 mm) Dicke, und die Schichten 12 und 14 aus einem Material mit einer rechtwinkligen Hysterese-polished glass plate of 6 mil (O 1 15 mm) thick and the layers 12 and 14 of a material with a rectangular hysteresis
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schleife sind etwa 2.000 A dick und 10 Mil (0,25 mm) breit; ihre Länge reicht aus, um den Abtastleiter 18 auf beiden Seiten zu überlappen.
Der Abtast- und Lesetreibleiter 18 und 24 sind aus Kupfer von
40.000 A Dicke und 10 Mil (0,25 mm) Breite.ο
loops are approximately 2,000 Å thick and 10 mils (0.25 mm) wide; their length is sufficient to overlap the scanning conductor 18 on both sides. The read and write conductors 18 and 24 are made of copper 40,000 Å thick and 10 mils (0.25 mm) wide.
Gemäß Figur 1 ist der Lesekopf 10 so angeordnet, daß er eine magnetische Aufzeichnung auf einem Medium 30 abliest, das dem Spalt dargeboten wird und ein dünner, magnetischer Film mit einer leichten Achse 34 sein oder aus einem permanent magnetisierbaren Material bestehen kann; z. B. kann es als Band mit einem magnetischen Oxid überzogen sein.According to Figure 1, the read head 10 is arranged so that it has a magnetic Read record on medium 30 presented to the gap and a thin magnetic film with an easy axis 34 can be or consist of a permanently magnetizable material; z. B. it can be coated as a tape with a magnetic oxide be.
Im obigen Beispiel kann der Spalt 20 eine Breite von 1 Mil (0,025 mm) aufweisen, und das Medium 30 kann ein mit einem Oxid überzogenes Band sein, das unter dem Handelsnamen "700 GP Black Watch" vertrieben wird. Der Abstand des Bandes vom Lesekopf kann vom unmittelbaren Kontakt bis zu etwa 2 Mil (0,051 mm) variieren, und das Band trägt eine magnetische Aufzeichnung in einer Bitdichte von 1.000 bit/Zoll (397 bit/cnIn the example above, gap 20 may be 1 mil (0.025 mm) wide and the medium 30 may be an oxide coated tape sold under the tradename "700 GP Black Watch". The distance of the tape from the read head can vary from direct contact up to about 2 mils (0.051 mm) and the tape carries a magnetic one Recording with a bit density of 1,000 bit / inch (397 bit / cn
Figur 2 zeigt schematisch die Art der Aufzeichnung. Sie verläuft in der Längsrichtung in dem Sinne, daß aufeinanderfolgende Elemente 40 des bandförmigen Mediums 30 Domänen enthalten, die in der einen oder anderen Richtung parallel zur Bandlänge magnetisiert sind und je nach der Magnetisierungsrichtung eine binäre Null oder Eins wiedergeben. Zwischen den hintereinander aufgezeichneten Bits von entgegengesetzter Polung ist eine Domänenwand 42 vorhanden. Zwischen den Bits gleicher Polung kann nur eine hypothetische Grenze 44 angenommen werden, da die aufeinanderfolgenden gleichen Bits eine einzige zusammenhängende Domäne bilden.Figure 2 shows schematically the type of recording. It runs in the longitudinal direction in the sense that successive elements 40 of the tape-shaped medium 30 contain domains that are in the one or are magnetized in the other direction parallel to the length of the tape and, depending on the direction of magnetization, reproduce a binary zero or one. A domain wall 42 is present between the bits of opposite polarity recorded one behind the other. Same between the bits Polarity can only be assumed to be a hypothetical limit 44, since the successive identical bits are a single contiguous one Form domain.
Um die Informationen vom Aufzeichnungsträger abzulesen, wird der Lesetreibleiter 24 mit einem Wechselstrom aus einem Lesetreiber 50 gespeist. Dieser Strom hat in dem angegebenen Beispiel eine Frequenz von FQ = 1 MHz und erzeugt an den dünnen, magnetischen Schichten 12 und 14 ein Feld, das in der harten Richtung dieser Filme verläuft,In order to read the information from the recording medium, the read / write conductor 24 is fed with an alternating current from a read driver 50. In the example given, this current has a frequency of F Q = 1 MHz and generates a field on the thin, magnetic layers 12 and 14 that runs in the hard direction of these films,
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dessen zeitlicher Verlauf in Figur 3 zu sehen ist. Die Amplitude die ses Wechselfeldes ist so groß, daß sich die Magnetisierungen der Schichten völlig in die harte Richtung drehen; ihre Amplitude entspricht oder übersteigt etwas die Größe H^ der Schichten.the course of which over time can be seen in FIG. The amplitude the This alternating field is so great that the magnetizations of the layers turn completely in the hard direction; their amplitude corresponds or somewhat exceeds the size H ^ of the layers.
Wenn die Maxima der Lesetreibfelder erreicht werden, ist die Magneti sierung der dünnen Schichten gerade in die harte Richtung gedreht; während das Lesetreibfeld wieder abnimmt, fällt die Magnetisierung dieser Schichten in dem einen oder anderen Sinn zur leichten Achse hin zurück. Ein beliebiges magnetisches Feld quer zum Spalt 20 magne tisiert die Schicht durch eine Drehung vor und bewirkt einen Rückfall in der einen oder anderen Richtung entsprechend der Richtung de F Feldes. Infolge dieser Magnetxsierungsänderung wird im Abtastleiter 18 ein Wechselsignal mit der doppelten Treibfrequenz 2 F induziert, dessen Phase jedoch von der Richtung des Magnetfeldes am Spalt 20 ab· hängt. Das Ausgangssignal des Abtastleiters 18 wird einem verstärken· den Phasendiskrxminator 52 zugeleitet, dessen Ausgangssignal entsprechend der Phase der Spannung im Abtastleiter 18 eine binäre Null ode: Eins wiedergibt.When the maxima of the read driving fields are reached, the magneti sizing the thin layers just turned in the hard direction; while the read drive field decreases again, the magnetization falls of these layers in one sense or another back towards the easy axis. Any magnetic field across the gap 20 magne pre-rotates the layer and causes it to fall back in one direction or the other according to the direction de F field. As a result of this change in magnetization, an alternating signal with twice the drive frequency 2 F is induced in the scanning conductor 18, however, its phase depends on the direction of the magnetic field at gap 20 hangs. The output of the scanning conductor 18 will amplify a the phase discriminator 52 fed, the output signal accordingly the phase of the voltage in the scan conductor 18 represents a binary zero or one.
Die Figur 4 veranschaulicht eine Anwendung der Leseköpfe nach den Figuren 1-3 in-einer Anordnung zum Auslesen eines von mehreren mehl spurigen Kanälen, die auf einem sich bewegenden,magnetischen Medium, z. B. einem mit einem Oxid überzogenen Band 30a aufgezeichnet sind.FIG. 4 illustrates an application of the read heads according to the Figures 1-3 in an arrangement for reading out one of several flour tracked channels, which on a moving, magnetic medium, z. A tape 30a coated with an oxide.
Das Band 30a läuft über eine Anordnung mit sechzehn Leseköpfen 10 dei zuvor erläuterten Art hinweg. Auf dem Band sind vier Kanäle 60, 62, 64, 66 mit Informationen aufgezeichnet, die jeweils aus vier magnetischen Spuren bestehen. Im Falle des Kanals 60 sind diese Spuren mit 60a, 60bs 60c und 6Od bezeichnet. Die Anordnungen zum Auslesen des Kanals 60 seien nun ausführlich beschrieben; die Anordnungen zum Lesen der drei anderen Spuren sind ähnlich.The tape 30a passes over an array of sixteen read heads 10 of the type previously discussed. Four channels 60, 62, 64, 66 of information are recorded on the tape, each consisting of four magnetic tracks. In the case of the channel 60 are connected to these tracks 60a, 60b, 60c and 6Od s referred to. The arrangements for reading out the channel 60 will now be described in detail; the arrangements for reading the other three tracks are similar.
Die vier Spuren 60a, 60b, 60c und 6Od sind so angeordnet, daß jede von einem gesonderten Lesekopf 10a, 10b, 10c und 1Od gelesen werdenThe four tracks 60a, 60b, 60c and 60d are arranged so that each be read by a separate read head 10a, 10b, 10c and 1Od
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kann. Diese vier Leseköpfe weisen einen geraeinsamen Lesetreibleiter 24a auf, der durch einen Lesetreiber 50a mit einem Wechselstrom von der Frequenz F gespeist wird. Jeder Kopf besitzt einen Abtastleiter 18a, 18b, 18c und 18d, den er mit einem Lesekopf der anderen Kanäle 62, 64 und 66 teilt. Im Betrieb wird zu einem gegebenen Zeitpunkt nur ein Lesetreiber 50a, 50b, 50c bzw. 50d erregt, so daß gleichzeitig nur ein Kanal ausgelesen werden kann. Der einzelne Abtastleiter 18a kann daher nacheinander von den entsprechenden Leseköpfen der vier Kanäle beaufschlagt werden. Jeder Abtastleiter ist mit dem Eingang eines verstärkenden Phasendiskriminators 52a, 52b, 52c bzw. 52d verbunden, dessen Ausgangssignal angibt, ob das ausgelesene Digit eine binäre Eins oder Null ist.can. These four reading heads have a straight reading head 24a, which is fed with an alternating current of frequency F by a read driver 50a. Each head has a scanning conductor 18a, 18b, 18c and 18d, which it shares with a reading head of the other channels 62, 64 and 66. In operation at a given point in time only a read driver 50a, 50b, 50c or 50d is energized so that only one channel can be read out at the same time. The single scan conductor 18a can therefore be acted upon one after the other by the corresponding read heads of the four channels. Each scan conductor is with the input an amplifying phase discriminator 52a, 52b, 52c or 52d, the output signal of which indicates whether the digit read out is a is binary one or zero.
109885/1642109885/1642
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