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Abnahmekopf mit im Luftspalt des Magnetkernes angeordnetem Hallgeneratorplättchen zur
Abtastung magnetischer Aufzeichnungen
EMI1.1
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unter Beibehaltung der Grenzfrequenz die Bandgeschwindigkeit herabgesetzt werden. Der erste Betriebsfall hat besondere Bedeutung, wenn man Fernsehprogramme oder andere Vorgänge mit hoher Grenzfrequenz magnetisch aufspeichern will. Viele derartige Aufgaben sind bisher daran gescheitert, dass man mit in- duktivenTonköpfen zur Bewältigung der hohen Frequenzen zu nicht mehr tragbar hohen Bandgeschwindig- keiten hätte übergehen müssen.
Der von den beiden aus Ferrit bestehenden Polstücken gebildete Luftspalt ist massgebend für die auf eine vorgegebene Bewegungsgeschwindigkeit des Magnetogramms gegenüber dem Abtastkopf bezogene obere Grenzfrequenz der Abtasteinrichtung. Infolge der Porosität des Ferrits ist aber der effektive Luftspalt wesentlich grösser als der geometrisch gemessene Luftspalt. Je nach der Struktur der Polstücke und der
Breite des geometrisch gemessenen Luftspaltes kann der Effektivluftspalt den doppelten Wert des gemesse- nen Luftspaltes betragen. Diese Erscheinung tritt nicht nur bei Polstücken aus Ferrit auf, sondern ist auch allen andern porösen Materialien eigen.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können daher Massnahmen ergriffen werden, um die Breite des effektiven Luftspaltes bei Verwendung von Polstücken aus Ferrit oder andern Materialien von poröser Beschaffenheit noch weiter herabzusetzen. Diese bestehen darin, dass das Hallplättchen bzw. die den Hallspannungserzeuger bildende Halbleiterschicht zwischen weichmagnetischen Blechen eingefasst ist.
Als Material für diese weichmagnetischen Bleche kommen vorzugsweise ferromagnetische Legierungen in
Betracht, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient gering ist. Die Stärke der Bleche kann etwa 0,3 mm betragen.
Da der erfindungsgemässe Abnahmekopf auf die magnetische Induktion selbst und nicht auf die zeitliche Änderung der magnetischen Induktion anspricht, besteht die Möglichkeit einer statischen Abfrage von Tonaufzeichnungen oder andern magnetischen Speichern. Damit ergeben sich besondere Vorteile bei der Anwendung für automatische Steuerungen, z. B. Programmsteuerungen von Arbeitsmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen. Somit kommt die Erfindung nicht nur für Magnettongeräte in Betracht, bei denen akustische Aufzeichnungen mit hochwertigem Frequenzgang wiederzugeben sind, sondern sie bietet auch für Mess- und Steuerzwecke auf vielen Gebieten der Technik Vorteile, vor allem dort, wo mit sehr langsamen Änderungen der magnetischen Induktion zu rechnen ist.
Solche Verhältnisse liegen vor, wo es sich um die Aufzeichnung von Messwerten handelt, bei denen nicht oder nur zum Teil die zeitliche Änderung der magnetischen Induktion zu erfassen ist, sondern es vor allem auf den Wert der magnetischen Induktion selbst ankommt.
Bei der Steuerung von Werkzeugmaschinen oder andern Arbeitsmaschinen, bei denen bestimmte Befehle in Form magnetischer Signale im Magnetogramm enthalten sind, kann unter Umständen eine Bewegung der Magnetogrammträgers relativ zum Abnahmekopf mit unterschiedlicher Geschwindigkeit erfolgen, wobei mitunter auch im Stillstand eine Befehlsübermittlung stattfinden kann. Weitere Anwendungen liegen z. B. auch auf dem Gebiet der Telegraphietechnik. Von besonderem Vorteil dürfte für die statische Abfragung die Modulationsmöglichkeit über den Steuerstrompfad sein.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen Ausführungbeispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen in vereinfachter, zum Teil schematischer Darstellung. In den Fig. 1 bis 5 sind Ausführungsbeispiele für die Anwendung der Erfindung zur Abtastung von magnetischen Tonaufzeichaungen, z. B. Tonbändern, veranschaulicht. Hiebei zeigt die Fig. 1 einen Abnahmekopffür ein Magnetband im Schnitt längs der Linie 1-1 der Fig. 2, wogegen die Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 11-11 der Fig. 1 darstellt. Die Fig. 3 und 4 lassen spezielle Arten von Zuführungen zur äusseren bzw. unteren Hallspannungselektrode erkennen. Die Fig. 5 zeigt eine Ansicht der dem Signalträger zugewendeten Seite einer weiteren Ausführungsform.
In Fig. 1 ist die eine der beiden Ferritgrundplatten 22, aus denen der Abnahmekopf besteht, sichtbar.
Fig. 2 lässt die beidenFerritplatten 21 und 22 mit demdazwischen befindlichenHallspannungserzeuger 23 erkennen. In Fig. 1 sind mit 24 und 25 nicht magnetisierbare Distanzstreifen bezeichnet. Die Steuerstromzuführungen 26 und 27 verlaufen im Zwischenraum zwischen den beiden Ferritplatten. Mit 28 ist ein Tonband bezeichnet, welches über die beiden Rollen 29 und 30 in der Weise geführt ist, dass die beiden Ferritplatten senkrecht auf dem Tonband aufsitzen. Zweckmässig ist der wirksame Luftspalt an der Be- rührungsstelle mit dem Magnetogramm kleiner als 4p, insbesondere etwa lu, bemessen.
Von den Zuführungen zu den Hallspannungselektroden kann die eine derselben, welche mit 31 bezeichnet ist, unmittelbar an den oberen Teil des Hallspannungserzeugers herangebracht werden. Die Zuführung zu der äusseren, an der dem Magnetogrammträger zugekehrten Seite des Hallgeneratorplättchens befindlichen Elektrode erfordert aber besondere Massnahmen, utn trotzdem eine unmittelbare magnetisch aktive Auflage des Kopfes auf dem Band zu gewährleisten. Um dies zu erreichen, ist diese Zuleitung
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zweckmässig durch eine streifenförmige leitende Schicht geringer Dicke gebildet. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Zuführung zur äusseren Hallelektrode durch eine in die Ferritdeckplatte 32 eingelassene Weicheisenader 33 gebildet.
Vorteilhaft ist es auch, die Zuleitung zur äusseren Hallelektrode durch eine innerhalb einer Vertiefung in der Ferritgrund-oder-deckplatte od. dgl. verlaufende, elektrolytisch hergestellte Verbindung, beispielsweise aus Silber, zu bilden.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine weitere Möglichkeit, eine Zuführung zur äusseren Hallelektrode so anzuordnen, dass eine unmittelbare magnetische Auflage des Kopfes auf dem Band gewährleistet ist. Um dies zu erreichen, wird die Zuleitung zu der äusseren Hallelektrode über die dem Magnetogrammträger zugekehrte Stirnfläche eines Polschuhes in einer Kerbe, vorzugsweise von wenigen Tiefe, geführt. Die Zuführung zur äusseren Hallelektrode kann als elektrolytisch aufgebrachte Ader oder aber auch als dünner Streifen aus leitendem Material, z. B. aus Silber, ausgebildet sein, wobei man durch Aufdampfen oder ähnliche Herstellungsmethoden einen ausserordentlich dünnen leitenden Belag schaffen kann.
Gegebenenfalls kann man auch kolloidale Lösungen von Silber oder einem andern leitenden Material oder Aufschlämmungen desselben in fein verteilter Form in einem durch Wärme sich leicht verflüchtigenden Lösungsmittel verwenden, um einen streifenförmigen leitenden Belag geringer Dicke zu schaffen. Die Isolation zwischen Halbleiterschicht und Zuführung kann dabei durch eine zuvor auf die Halbleiteroberfläche aufgedampfte Siliziumoxydschicht hergestellt werden.
Die Halbleiterschicht ist in Fig. 3 wiederum mit 23 bezeichnet, wobei auf der einen Seitenfläche derselben eine Ferritgrundplatte 35 und auf der gegenüberliegenden Fläche eine Ferritdeckplatte 36 vor- gesehen ist. An Stelle von Ferritplatten können naturgemäss auch Platten aus andern geeigneten Werkstof- fen hoher Permeabilität verwendet werden. Die Darstellungsweise zeigt in perspektivischer Ansicht die
Unterseite, also die dem Magnetogramm zugewendete Seite des Kopfes. Mit 37 ist eine elektrolytisch gebildete Verbindung vom Halbleiter 23 zum Hallzuführungsdraht 38 veranschaulicht. Diese beispielswei- se durch eine Silberader gebildete elektrolytische Verbindung liegt in einer geeigneten Kerbe oder sonsti- gen Vertiefung in der Ferritgrundplatte 35. Die Steuerstromelektroden des Halbleiterplättchens sind im übrigen mit 39 und 40 bezeichnet.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist eine andere Art der Zuführung zur unteren Hall- elektrode veranschaulicht. Bei dieser Darstellung, bei der in Übereinstimmung mit Fig. 1 und Fig. 2 für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen angewendet sind, ist als äussere Elektrodenzuführung ein dünner
Kupfer- oder Silberstreifen 34 vorgesehen, der durch Aufdampfen, Kathodenzerstäubung usw. aufgebracht ist. Dabei wird die Isolation zwischen Halbleiterschicht und Zuführung durch eine zuvor auf die Halbleiteroberfläche aufgedampfte Siliziumoxydschicht hergestellt. Eine solche Anordnung eignetsich hervorragend als Tonabnehmer für akustische Aufzeichnungen.
Da der Ausgang des Tonkopfes rein ohmisch ist und Leistung abzugeben vermag, kann man hiemit Transistoren aussteuern, so dass man in der Lage ist, ein Magnettongerät mit Transistorverstärker unmittelbar zu betreiben.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, die eine Ansicht der dem Signalträger zugewendeten Seite zeigt, ist ebenfalls der Hallspannungserzeuger als dünnes Plättchen oder als Schicht 41 aus einer geeigne- ten halbleitenden Verbindung, insbesondere der Form AB, gebildet. Hierunter ist ein Stoff zu verstehen, der aus einem Element der dritten und einem der fünften Gruppe des Periodischen Systems zu- sammengesetzt ist. Hiefür sind beispielsweise Indiumarsenid, Indlumantimonid od. dgl. zu verwenden. Das Hallgeneratorplättchen kann durch eine aufgedampfte Halbleiterschicht oder durch Vorschliff einer halbleitenden Kristallschicht und nachfolgender elektrolytischer Abtragung gebildet sein.
Die beiden Polstücke 42 und 43 bestehen aus Ferrit und werden durch die beiden Distanzstücke 44 und 45 aus nichtmagnetisierbarem Material in definiertem Abstand voneinander gehalten. Zwischen dem Halbleiter und den ferritischenPolstücken sind vorteilhaft Bleche 46 und 47 aus weichmagnetischem Eisen mit geringem thermischem Ausdehnungskoeffizienten vorgesehen. Diese Bleche haben zweckmässig eine Stärke von 0, 1 bis 0,5 mm, beispielsweise 0,3 mm. Die Seiten der Bleche, die der Halbleiterschicht zugewendet sind, werden vorteilhaft mit einer dünnen Isolierschicht überzogen. Eine solche Schicht soll nach Möglichkeit nicht dicker als lt sein.
Eine derartige Isolierschicht kann durch eine Silizium- oder Aluminiumoxydschicht od. dgl. gebildet sein, wobei diese Stoffe durch Aufdampfen oder andere an sich bekannte Verfahren aufgebracht werden können. Das Hallplättchen ist mit Steuerstromelektroden 48 und 49 versehen. Die auf der Vorderseite liegende Hallzuführung ist als elektrolytisch ausgeschlagene Einkerbung 50 ausgebildet.