DE1095880B - Kryotron und Schaltungsanordnung mit wenigstens einem solchen Kryotron - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kryotron mit einem Stromleiter aus supraleitendem Material, der einen stabilen Normalleitfähigkeitszustand und einen stabilen Supraleitfähigkeitszustand aufweist, und auf eine Schaltungsanordnung mit wenigstens einem solchen Kryotron. Unter einem Kryotron wird hier im weiten Sinne ein Schaltelement verstanden, das einen Stromleiter aus einem supraleitenden Material und Mittel enthält, durch die dieser Stromleiter aus einem Supraleitfähigkeitszustand in einen Normalleitfähigkeitszustand oder umgekehrt versetzt werden kann, beispielsweise einen zweiten Stromleiter zum Erzeugen eines Magnetfeldes im ersteren Stromleiter. Bei einer Kryotronvorrichtung befindet sich das Kryotron in einer Umgebung mit so niedriger Temperatur, z. B. einigen Grad Kelvin, daß der Supraleitfähigkeitszustand des Kryotrons erreichbar ist. Ein derartiges Schaltelement mit zwei Leitungszuständen läßt sich für unterschiedliche Schaltzwecke anwenden, insbesondere bei Speicherschaltungen und logischen Schaltungen.

In den »Proceedings of the I. R. Ε.«, April 1956, S. 482 ff., sind einige für ein Kryotron wichtige Eigenschaften von Supraleitern beschrieben worden. Weiter wurde in diesem Artikel ein Kryotron vorgeschlagen, dessen Wirkung auf der Eigenschaft vieler supraleitender Materialien beruht, daß ihre Sprungtemperatur, d. h. die Temperatur, bei der ein Übergang aus dem Supraleitfähigkeitszustand in den Normalleitfähigkeitszustand oder umgekehrt erfolgt, durch Steigerung oder Verringerung der magnetischen Feldstärke im Supraleiter herabgesetzt bzw. erhöht wird. Bekanntlich bedingt nur die Größe der gesamten magnetischen Feldstärke, zu der sowohl ein äußeres Magnetfeld als auch das Eigenmagnetfeld eines stromführenden supraleitenden Körpers beitragen können, die Sprungtemperatur eines Supraleiters. Das im erwähnten Artikel vorgeschlagene Kryotron besteht grundsätzlich aus einem Stromleiter aus supraleitendem Material, dem sogenannten Torleiter, auf dem mehrere Windungen eines zweiten Stromleiters, des sogenannten Steuerleiters, vorgesehen sind. Durch Regelung der Stärke des die Steuerleiterwicklung durchfließenden Stromes läßt sich die magnetische Feldstärke im Torleiter ändern und läßt sich dieser Torleiter bei einer konstanten, angemessenen Umgebungstemperatur beliebig in den Supraleitfähigkeitszustand oder den Normalleitfähigkeitszustand versetzen, weil ja bei konstanter Umgebungstemperatur der Torleiter oberhalb einer bestimmten kritischen magnetischen Feldstärke, die durch eine gewisse kritische Stromstärke im Steuerleiter bestimmt wird, im Normalleitfähigkeitszustand und unterhalb dieser kritischen magnetischen Feldstärke bzw. kritischen Stromstärke im Supraleitfähigkeitszustand ist.

Bei dieser bekannten Kryotronvorrichtung, die, wie Kryotron und Schaltungsanordnung
mit wenigstens einem solchen Kryotron

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 31. März 1958

Herre Rinia und Jacob Fredrik Klinkhammer,

Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

üblich, bei konstanter Umgebungstemperatur betrieben wird, wird der Leitungszustand des Stromleiters im Kryotron nur vom magnetischen Zustand des Kryotrons bedingt, d. h. vom Absolutwert der magnetischen Feldstärke im Torleiter. Für beide Leitfähigkeitszustände ist der magnetische Zustand des Kryotrons notwendigerweise verschieden, während das Kryotron nur so lange einen bestimmten Leitfähigkeitszustand beibehält, wie ein zugeordneter magnetischer Zustand aufrechterhalten wird. Im Normalleitfähigkeitszustand sind bei der bekannten Kryotronvorrichtung die Temperatur des Torleiters und die Umgebungstemperatur stets höher als die effektive Sprungtemperatur des Stromleiters, wobei der Ausdruck »effektiv« auf den zum gegebenen magnetischen Zustand des Kryotrons gehörenden Wert der Sprungtemperatur hinweist.

Die Erfindung bezweckt unter anderem, ein besonderes Prinzip in die Kryotrontechnik einzuführen, durch das eine einfache und besonders zweckmäßige Kryotronvorrichtung erzielbar ist, die bei einem gegebenen magnetischen Zustand und bei einer konstanten Umgebungstemperatur sowohl einen stabilen Supraleitfähigkeitszustand als auch einen stabilen Normalleitfähigkeitszustand aufweisen kann und die durch eine nur zeitweilige Änderung, beispielsweise eine Änderung dieses magnetischen Zustandes, beliebig auf jede erwünschte längere Zeit in den einen oder anderen Leitfähigkeitszustand versetzbar ist. Die Erfindung bezweckt weiter, unter anderem besondere Ausführungsformen eines zur Verwendung bei einer solchen Vorrichtung geeigneten Kryotrons anzugeben.

009 680/363

3 4

Bei einem Kryotron mit einem Stromleiter aus supra- aus dem Normalleitfähigkeitszustand in den Supraleitendem Material ist gemäß der Erfindung dieser Strom- leitfähigkeitszustand wird dadurch erreicht, daß die leiter gegen seine Umgebung thermisch isoliert, und der Stromstärke zeitweilig um so viel herabgesetzt wird, daß Wärmewiderstand zwischen diesem Stromleiter und die Wärmeentwicklung im Leiter nicht genügt, um die seiner Umgebung und der elektrische Widerstand des 5 Temperatur des Leiters über der effektiven Sprung-Stromleiters im Normalleitfähigkeitszustand sind so groß, temperatur zu halten. Der Übergang aus dem Supradaß bei passender Wahl der Stärke des diesen Stromleiter leitfähigkeitszustand in den Normalleitfähigkeitszustand durchfließenden Stromes und seines magnetischen Zu- wird dadurch erreicht, daß die Stärke des den Stromleiter Standes bei einer angemessenen Umgebungstemperatur, durchfließenden Stromes zeitweilig um so viel gesteigert die niedriger als die effektive Sprungtemperatur oder ihr io wird, daß die gesamte magnetische Feldstärke, die aus höchstens gleich ist, dieser Stromleiter durch die infolge dem Eigenmagnetfeld und einem etwaigen weiteren der Wärmeentwicklung im Stromleiter und des erwähnten Magnetfeld aufgebaut ist, hinreicht, um die Supra-Wärmewiderstandes des Stromleiters im Normalleit- leitfähigkeit zu vernichten. Beim Vorhandensein eines fähigkeitszustand auftretende Temperaturdifferenz zwi- zweiten Stromleiters ist unter geeigneten Verhältnissen, sehen dem Stromleiter und seiner Umgebung einen 15 wie nachstehend näher erläutert wird, auch durch zeitstabilen Normalleitfähigkeitszustand aufweist. weilige Änderung des von diesem Stromleiter gelieferten

Ein Kryotron nach der Erfindung benutzt den Unter- Magnetfeldes die Versetzung des Kryotrons in den einen

schied zwischen der Wärmeentwicklung in einem strom- oder den anderen Leitfähigkeitszustand erzielbar,

führenden Supraleiterkörper im Normalleitfähigkeits- Obgleich durch die Erfindung insbesondere eine

zustand und der Wärmeentwicklung dieses Körpers im 20 Kryotronvorrichtung angegeben ist, bei der die zwei

Supraleitfähigkeitszustand. Sie gründet sich unter ande- stabilen Leitfähigkeitszustände bei praktisch ein und

rem auf die Erkenntnis, daß ein stabiler Normalleit- demselben magnetischen Zustand und ein und derselben

fähigkeitszustand eines stromführenden Supraleiter- Umgebungstemperatur benutzt werden können, ist sie

körpers bei einer Umgebungstemperatur, die niedriger nicht darauf beschränkt, sondern erstreckt sich im

als die effektive Sprungtemperatur oder ihr höchstens 25 allgemeinen bis zur durch die Erfindung offenbarten

gleich ist, dadurch erreichbar ist, daß die im Normal- Kryotronvorrichtung, bei der ein stabiler Normalleit-

leitfähigkeitszustand auftretende Wärmeentwicklung in fähigkeitszustand benutzt wird, der sich infolge der

Verbindung mit einer zweckmäßigen thermischen Iso- Wärmeisolierung und der Wärmeentwicklung bei einer

lierung des Supraleiterkörpers gegen seine Umgebung Umgebungstemperatur ergibt, die niedriger als die

dazu benutzt wird, um den Körper selber, trotz der 30 effektive Sprungtemperatur oder ihr höchstens gleich ist,

erwähnten niedrigen Umgebungstemperatur, auf einer unabhängig von den Verhältnissen, unter denen der

über die effektive Sprungtemperatur hinausgehenden Supraleitfähigkeitszustand benutzt wird.

Temperatur zu halten und auf diese Weise einen stabilen Die Erfindung wird an Hand einiger Figuren und

Normalleitfähigkeitszustand herbeizuführen. Solange die Ausführungsbeispiele näher erläutert. In

Wärmeentwicklung aufrechterhalten wird, bleibt der 35 Fig. 1 ist zur Erläuterung des Erfindungsgedankens

Körper im Normalleitfähigkeitszustand. Bei einem graphisch der Verlauf der Sprungtemperatur T eines

Kryotron nach der Erfindung ist somit der Stromleiter an supraleitenden Körpers in Abhängigkeit von dessen

eine Stromquelle angeschlossen, die eine für die im magnetischem Zustand, der durch den Absolutwert der

Normalleitfähigkeitszustand erwünschte Wärmeentwick- im Körper herrschenden magnetischen Feldstärke (H)

lung geeignete Stromstärke liefern kann, während eine 40 gekennzeichnet wird, dargestellt;

Kühlanlage vorhanden ist, um die Umgebung dieses Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein

Stromleiters auf einer Temperatur zu halten, die niedriger Kryotron, das sich zur Verwendung in einer Kryotron-

als die effektive Sprungtemperatur des Stromleiters oder vorrichtung nach der Erfindung eignet;

ihr höchstens gleich ist. Fig. 3 und 4b stellen im Schnitt weitere Ausführungs-

Im Rahmen der Erfindung sind mehrere Ausführungs- 45 formen eines zur Verwendungin einer Kryotronvorrichtung formen eines solchen Kryotrons möglich. Ein besonders nach der Erfindung geeigneten Kryotrons dar;
einfaches Kryotron nach der Erfindung besteht lediglich Fig. 4 a ist eine Draufsicht auf das in Fig. 4 b daraus einem Stromleiter mit einem wärmeisolierenden gestellte Kryotron.

Mantel, wobei der Stromleiter und die thermische In Fig. 1 ist horizontal in linearem Maßstab die Isolierung des Kryotrons die vorstehend erwähnten 5° Temperatur T und vertikal gleichfalls in linearem Maß-Anforderungen erfüllen. Einige weitere Ausführungs- stab die absolute Größe der magnetischen Feldstärke (H) formen des Kryotrons nach der Erfindung werden nach- im Stromleiter aufgetragen; beide Größen sind in bestehend näher erläutert. liebigen Einheiten mit je einem Nullwert im Ursprung 0

Neben den bereits erwähnten Mitteln, wie einem des Koordinatensystems. Die Kurve 1 stellt schematisch Magnetfeld zum Herbeiführen des erwünschten magne- 55 den allgemeinen, bekannten Verlauf der Sprungtempetischen Zustandes und einer geeigneten Kühlanlage zum raturkennlinie eines Supraleiters dar. Diese Kennlinie Erhalten der erwünschten Umgebungstemperatur, weist schneidet die Γ-Achse bei der Temperatur T₀, welcher ein Kryotron nach der Erfindung Mittel auf, durch die Wert die sich bei einer magnetischen Feldstärke gleich er von einem stabilen Leitfähigkeitszustand in den anderen Null ergebende Sprungtemperatur darstellt. Die Sprungumgeschaltet werden kann. Obgleich diese Umschaltung 60 temperatur nähert sich zu 0⁰K für die magnetische grundsätzlich nicht an ein bestimmtes Verfahren ge- Feldstärke H₀. Zwischen diesen Werten weist die Sprungbunden ist und durch jede geeignete zeitweilige Änderung temperaturkennlinie eines supraleitenden Körpers im der Verhältnisse, beispielsweise der Temperatur, der allgemeinen einen praktisch parabolischen Verlauf auf. magnetischen Feldstärke, der Wärmeentwicklung, er- Für Tantal und Thallium z. B. beträgt T₀ = 4,38 bzw. reichbar ist, wird gemäß einem weiteren Merkmal der 65 2,38° K und H₀ etwa 860 bzw. 170örsted. Um bei kon-Erfindung der Stromleiter vorzugsweise durch eine stanter Umgebungstemperatur den Supraleitfähigkeitsgeeignete zeitweilige Änderung der Stärke des den zustand und den Normalleitfähigkeitszustand eines erwähnten Stromleiter durchfließenden Stromes aus dem supraleitenden Körpers ausnutzen zu können, wird die einen stabilen Leitfähigkeitszustand in den anderen Umgebungstemperatur niedriger als T₀, vorzugsweise stabilen Leitfähigkeitszustand versetzt. Der Übergang 70 höchstens wenige Zehntel Grad Kelvin niedriger als T₀,

i UyO ÖÖU

5 6

beispielsweise T_s, gewählt, wie dies in Fig. 1 angegeben der Wärmeisolierung eine auch durch die Wahl dieser ist. Weil eine Umgebungstemperatur von 4,2° K in der beiden Faktoren bestimmte Temperaturdifferenz zwischen Praxis verhältnismäßig einfach konstant aufrechtzu- dem Stromleiter und seiner Umgebung herbeiführen kann, erhalten ist, weil diese Temperatur dem Siedepunkt von Im Supraleitfähigkeitszustand jedoch fehlt die Wärme-Helium bei Außenluftdruck entspricht, eignet sich 5 entwicklung und nimmt der Stromleiter praktisch die Tantal sehr gut zur Verwendung in einer Kryotron- Umgebungstemperatur an, die niedriger als die effektive vorrichtung. Andere Supraleiter mit verschiedener Sprungtemperatur ist.

Sprungtemperatur sind jedoch auch brauchbar. Eine Diese Wirkung wird jetzt an Hand eines Beispiels in

Umgebungstemperatur von weniger als 4,2⁰K ist Fig. 1 näher erläutert, in der eine besonders einfache beispielsweise dadurch erzielbar, daß der Druck über dem io Ausführungsform eines Kryotrons nach der Erfindung Heliumbad herabgesetzt wird und eine höhere Umgebungs- im Schnitt dargestellt ist. Dieses besteht lediglich aus temperatur dadurch erreichbar ist, daß dieser Druck bis einem Stromleiter 4, beispielsweise aus Tantal, der durch über Außenluftdruck erhöht wird. einen Wärmeisoliermantel 5 umgeben ist. Das Ganze ist

Ein Zustand eines Supraleiterkörpers, beispielsweise um seine Längsachse beispielsweise kreissymmetrisch, des Torleiters des bekannten Kryotrons, läßt sich jetzt "-5 Dieser Stromleiter 4 wird jetzt in einer Umgebung mit in Fig. 1 durch einen Punkt oder, wenn der Körper nicht der Temperatur T_s angeordnet (Fig. 1) und an eine völlig homogen den gleichen Zustand über sein Volumen Stromquelle angeschlossen, die beispielsweise eine konbesitzt, durch einen kleinen Bezirk angeben. Im Supra- stante Stromstärke liefert. Dieser Strom baut im Stromleitfähigkeitzustand befindet sich der Arbeitspunkt des leiter 4 ein Eigenmagnetfeld auf, dessen Wert beispiels-Kryotrons innerhalb des von der Kurve 1, der Γ-Achse ²° weise durch H_A in Fig. 1 auf der Ü-Achse angegeben ist. und der Η-Achse begrenzten Gebietes, während ein Ist diese Stromstärke groß genug, so weist dieses Kryo-Arbeitspunkt des Normalleitfähigkeitszustandes außer- tron zwei stabile Leitfähigkeitszustände bei praktisch halb dieses Gebietes liegt. Bei der Umgebungstempera- dem gleichen magnetischen Zustand//^ auf, nämlich tür Ts befindet sich die bekannte Kryotronvorrichtung einen Supraleitfähigkeitszustand A und einen Normalim Supraleitfähigkeitszustand, wenn ihr Arbeitspunkt, ^a5 leitfähigkeitszustand B. Es ist möglich, daß durch Hautder bei der angegebenen Umgebungstemperatur nur von wirkung in Wirklichkeit ein Unterschied in Stromverihrem magnetischen Zustand bedingt ist, irgendwo auf teilung über den Querschnitt zwischen den beiden Leitder senkrechten gestrichelten Linie in T₈ zwischen F und fähigkeitszuständen auftritt. Weil dies für die prinzipielle Tg, z. B. in A, liegt. Der Torleiter der bekannten Kryo- Wirkung des Kryotrons belanglos ist, ist diese Möglichkeit tronvorrichtung wird jetzt dadurch aus dem Zustand A 3° vernachlässigt und wird angenommen, daß der gleiche in den Normalleitfähigkeitszustand versetzt, daß mit magnetische Zustand auch dann vorhanden ist, wenn Hilfe des Steuerleiters die magnetische Feldstärke im die Stärke des den Stromleiter 4 durchfließenden Stromes Torleiter gesteigert wird, d. h. daß der Arbeitspunkt in beiden Leitfähigkeitszuständen gleich groß ist. Der von A aus auf der senkrechten gestrichelten Linie bis Stromleiter 4 kann den stabilen Supraleitfähigkeitsüber F, z. B. nach B, verschoben wird. Solange der B 35 zustand A annehmen, weil seine Temperatur T_A durch entsprechende magnetische Zustand H_B aufrechterhalten das Fehlen der Wärmeentwicklung in diesem Zustand wird, verbleibt der Torleiter im Normalleitfähigkeits- praktisch gleich der Umgebungstemperatur Ts ist, die zustand B. Wird jedoch die magnetische Feldstärke niedriger als die effektive Sprungtemperatur Tf> ist. Der wiederum auf den ursprünglichen Wert herabgesetzt, so Stromleiter 4 kann jedoch auch unter den gleichen Verkehrt der Torleiter wieder in den Supraleitfähigkeits- 4o hältnissen einen stabilen Normalleitfähigkeitszustand C zustand A zurück. Bei der bekannten Kryotronvor- aufweisen, weil er in diesem Zustand infolge seiner richtung wird somit ein Normalleitfähigkeitszustand Wärmeisolierung und der vom Strom herbeigeführten benutzt, der sich bei einer Umgebungstemperatur er- Wärmeentwicklung die Temperatur Tc annehmen kann, gibt, die über die zum magnetischen Zustand des Normal- die höher als Ts, und zwar insbesondere höher als Td, leitfähigkeitszustandes gehörende effektive Sprungtem- 45 seine effektive Sprungtemperatur, ist. In welchem dieser peratur hinausgeht, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, in der beiden Zustände der Stromleiter ist, hängt von diesen die Umgebungstemperatur T_s stets höher als die effektive Anfangsbedingungen ab. Befindet er sich einmal im Sprungtemperatur Tb ist, solange B über F liegt. Supraleitfähigkeitszustand, so verbleibt er in diesem

Bei der Kryotronvorrichtung nach der Erfindung Zustand, solange die Verhältnisse die gleichen sind. Das dahingegen wird ein Normalleitfähigkeitszustand be- 5° gleiche gilt für den Normalleitfähigkeitszustand. Der nutzt, der sich bei einer Umgebungstemperatur ergibt, Stromleiter 4 kann aus dem Supraleitfähigkeitszustand A die niedriger als die effektive Sprungtemperatur oder in den Normalleitfähigkeitszustand C dadurch versetzt ihr höchstens gleich ist. Bei der Kryotronvorrichtung werden, daß ihm ein Stromstoß zugeführt wird, der die nach der Erfindung liegt somit der Arbeitspunkt, der den Stärke des Stromes im Stromleiter kurzzeitig so steigert, Normalleitfähigkeitszustand beschreibt, im durch Schraf- 55 daß das Eigenmagnetfeld des Stromleiters den Suprafierung in Fig. 1 angegebenen Gebiet 3, das durch die leitfähigkeitszustand zerstört. Dieser Stromstoß leitet Gerade 2, deren Lage durch die Umgebungstemperatur dabei kurzzeitig den Normalleitfähigkeitszustand ein, und durch die Kurve 1 bestimmt wird, und durch die der dann weiter durch die auftretende Wärmeentwicklung Kurve 1 begrenzt wird, wobei die Kurve 1 nicht, die im Zustand C aufrechterhalten wird. Aus dem Zustand C, Gerade 2 aber zum Arbeitsbereich der Erfindung ge- ⁶° dem Normalleitfähigkeitszustand, läßt sich der Stromrechnet wird. Bei einer Kryotronvorrichtung nach der leiter wiederum dadurch in den Supraleitfähigkeits-Erfindung ist dies dadurch möglich, daß der Stromleiter zustand A versetzen, daß ihm kurzzeitig ein negativer thermisch gegen seine Umgebung isoliert ist und wenig- Stromstoß zugeführt wird, der die Stärke des den Stromstens im Normalleitfähigkeitszustand von einem aus- leiter durchfließenden Stromes während dieser kurzen reichend großen Strom durchflossen wird. Hierdurch 65 Zeit so sehr herabsetzt, daß im Stromleiter nicht genug kann dieser Stromleiter im Normalleitfähigkeitszustand Wärme entwickelt wird, um diesen auf eine Temperatur eine Temperatur annehmen, die höher als die Umgebungs- überhalb der effektiven Sprungtemperatur zu halten; temperatur, und zwar insbesondere höher als seine infolgedessen kehrt er wiederum in den Supraleiteffektive Sprungtemperatur ist, weil die Wärmeentwick- fähigkeitszustand zurück, der dann durch das Fehlen lung im Normalleitfähigkeitszustand in Verbindung mit 7o der Wärmeabgabe im Zustand A aufrechterhalten wird.

7 8

Bei einer Kryotronvorrichtung mit einem solchen Kryo- um dauernd die kritische Stromstärke um einen kontron muß in Verbindung mit einer passenden Bemessung stanten Betrag herabzusetzen oder zu steigern. Es ist der thermischen Isolierung die Stärke des Stromes im auch möglich, diesem Stromleiter zeitweilig einen Strom Stromleiter, die die zwei verschiedenen stabilen Leit- zuzuführen und auf diese Weise die kritische Stromstärke fähigkeitszustände herbeiführt, einerseits groß genug 5 des Leiters 4 nur zeitweilig zu verlagern,
sein, um in Verbindung mit der thermischen Isolierung Wie vorstehend bereits beschrieben wurde, läßt sich der

im Normalleitfähigkeitszustand eine ausreichende Tem- Stromleiter bei einer Kryotronvorrichtung nach der peraturdifferenz zwischen Umgebung und Stromleiter Erfindung durch eine zeitweilige ausreichend große aufrechtzuerhalten, während andererseits diese Strom- Änderung der Stärke des diesen Stromleiter durchstärke nicht zu groß gewählt werden darf, d. h. kleiner io fließenden Stromes aus dem einen stabilen Leitfähigkeitsais die kritische Stromstärke, über der durch das Eigen- zustand in den anderen überführen. Bei einer Kryotronmagnetfeld des Stromleiters das Auftreten eines Supra- vorrichtung nach der Erfindung, bei der die Temperatur leitfähigkeitszustandes bei der gegebenen Umgebungs- des Stromleiters im Normalleitfähigkeitszustand niedriger temperatur unmöglich gemacht werden würde. Eine als die bei einer magnetischen Feldstärke gleich Null geeignete Bemessung einer Kryotronvorrichtung, die 15 auftretende Sprungtemperatur dieses Leiters ist, ist dies diese Anforderungen erfüllt, liegt ohne viel Mühe im gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung auch auf Bereich eines Sachverständigen. Überdies wird nach- einfache Weise durch eine zeitweilig ausreichend große stehend ein Beispiel einer solchen Bemessung gegeben. Änderung eines äußeren Magnetfeldes erreichbar, das

Dadurch, daß ein rohrförmiger hohler Leiter an Stelle zur magnetischen Feldstärke im Stromleiter beiträgt, eines massiven Stromleiters 4 verwendet wird, läßt sich ao Bei einer Kryotronvorrichtung, die diese Bedingung die Schaltgeschwindigkeit des Kryotrons erhöhen. Hier- erfüllt, liegt der Normalleitfähigkeitszustand somit in durch wird ja die Wärmekapazität verkleinert, ohne daß Fig. 1 innerhalb des von der Sprungtemperaturkenndie Stromverteilung im Supraleitfähigkeitszustand, in linie 1, der Geraden 8 und der Geraden 2 begrenzten dem der Strom infolge der Hautwirkung bereits im Gebietes, beispielsweise in C. Für die Änderung des wesentlichen längs der Oberfläche verläuft, stark ver- 25 äußeren Magnetfeldes kann bei einer Kryotronvorändert wird. Die Trägheit einer Kryotronvorrichtung richtung mit einem Kryotron, wie es in Fig. 3 dargestellt nach der Erfindung wird durch die Größe der Wärme- ist, beispielsweise die Änderung des den konzentrischen entwicklung, die Wärmekapazität des Stromleiters, den Innenleiter 6 durchfließenden Stromes benutzt werden. Wärmewiderstand der Wärmeisolierung und gegebenen- Der Stromleiter 4 kann aus dem Normalleitfähigkeitsfalls den Wärmewiderstand an der Berührungsfläche 30 zustand C in den Zustand A dadurch versetzt werden, zwischen dem Kryotron und seiner Umgebung bestimmt. daß dem konzentrischen Innenleiter zeitweilig ein Strom-Wie nachstehend an Hand eines Bemessungsbeispiels stoß in der der Stromrichtung des Stromleiters 4 entnachgewiesen wird, sind auf diese Weise durch passende gegengesetzten Richtung zugeführt wird, der die magne-Bemessung schnell arbeitende Kryotrons erzielbar. Die tische Feldstärke in diesem Stromleiter herabsetzt und in Temperaturdifferenz, die im Stromleiter zwischen den 35 Fig. 1 den Arbeitspunkt C längs der gestrichelten beiden Leitfähigkeitszuständen auftritt, wird Vorzugs- Linie C-Tc senkt, bis C auf dieser Linie die Kurve 1 weise möglichst klein, beispielsweise 0,2 oder 0,1° K, überschreitet und in den Supraleitfähigkeitszustand bemessen, sofern die erwünschte Stabilität des Kryotrons gelangt, der nach beendetem Stromstoß durch das Fehlen dies erlaubt. der Wärmeentwicklung in A aufrechterhalten wird. Durch

Bei einem weiteren besonders geeigneten Kryotron 40 einen ausreichend großen Stromstoß in entgegengesetzter nach der Erfindung besteht der Stromleiter aus einem Richtung läßt sich der Arbeitspunkt des Stromleiters 4 hohlen rohrförmigen Leiter und befindet sich in ihm von A her längs der gestrichelten Geraden Ts-B in ein zweiter konzentrischer Innenleiter. In Fig. 3 ist ein Richtung B emporbringen, bis er die Kurve 1 übersolches Kryotron im Schnitt dargestellt. Hierbei umgeben schreitet, wonach der Stromleiter normalleitend wird der rohrförmige Stromleiter 4 und sein Wärmeisolierungs- 45 und, nachdem die Wärmeentwicklung zu einem hinmantel 5 konzentrisch einen Innenleiter 6, wobei die reichenden Wert gesteigert worden ist, durch die Wärmethermisch und elektrisch isolierende Schicht 7 zwischen entwicklung nach Ablauf des Stromstoßes im stabilen den beiden Stromleitern auch als Träger für den rohr- Zustand C gehalten wird. Bei diesem Umschaltverfahren förmigen Leiter 4 dient. Ein solches System ist beispiels- läßt sich die Stärke des den Stromleiter 4 durchfließenden weise auf einfache Weise dadurch herstellbar, daß auf den 50 Stromes konstant halten. Selbstverständlich können Innenleiter 6 der Reihe nach die Schichten 7, 4 und 5 mit jedoch auch Kombinationen der beiden Umschalt Hilfe der zu diesem Zweck üblichen Verfahren aufge- verfahren Anwendung finden. Obgleich dieses letztere bracht, z. B. aufgedampft werden. Vorzugsweise besteht Umschaltverfahren an Hand eines in Fig. 3 dargestellten der Innenleiter dabei aus einem supraleitenden Material Kryotrons erläutert ist, ist seine Anwendung selbstmit einer erheblichen höheren effektiven Sprungtempera- 55 verständlich nicht auf ein Kryotron mit einem konzentur als der Stromleiter 4. Ein sehr geeignetes Material ist frischen Innenleiter beschränkt, sondern dieses Verfahren z. B. Niobium, das im ganzen Arbeitsbereich von Tantal ist im allgemeinen bei einem Kryotron anwendbar, dessen supraleitend bleibt. Gemäß einem weiteren Merkmal der einer Stromleiter vom Magnetfeld eines zweiten Strom-Erfindung läßt sich dieser konzentrische Innenleiter 6 mit leiters beeinflußt werden kann, beispielsweise bei einer großem Vorteil bei einer Kryotronvorrichtung nach der 60 der bekannten Kryotronvorrichtung ähnlichen VorErfindung anwenden, um die kritische Stromstärke des richtung, bei der der Torleiter von einer Steuerleiter-Stromleiters 4 bei konstanter Temperatur zu verschieben. wicklung umgeben ist. Die Kryotronvcrrichtung nach Wird nämlich diesem Innenleiter ein Strom in der ent- der Erfindung unterscheidet sich von der bekannten gegengesetzten Richtung wie dem konzentrischen Außen- Vorrichtung dadurch, daß der Stromleiter thermisch leiter zugeführt, so wird die magnetische Feldstärke in 65 isoliert ist und im NormaUeitfähigkeitszustand einen diesem Leiter herabgesetzt, während ein Strom, der den Strom führt, so daß der Arbeitspunkt im Normalleit-Innenleiter in der gleichen Richtung wie den Außenleiter fähigkeitszustand bei einer Umgebungstemperatur aufdurchfließt, die magnetische Feldstärke im letzteren tritt, die niedriger als die effektive Sprungtemperatur steigert. Zu diesem Zweck kann der konzentrische Innen- oder ihr höchstens gleich ist. Auch ist es möglich, bei leiter im Betrieb einen Strom konstanter Stärke führen, 7u einem Kryotron nach Fig. 3 eine Steuerleiterwicklung

9 10

um die Wärmeisolierung 5 herum vorzusehen. Es gibt leitfähigkeitszustand und einen stabilen Supraleitfähigdann somit zwei Schaltglieder, nämlich den konzen- keitszustand beim gleichen magnetischen Zustand auftrischen Innenleiter und die äußere Steuerleiterwicklung, weisen. Ein kennzeichnender Unterschied zwischen diesen deren eines, vorzugsweise der Innenleiter, einen kon- Zuständen ist dann beispielsweise durch Überwachung stanten Strom führen kann, der die kritische Feldstärke 5 des Spannungsunterschiedes zwischen den beiden Enden im Stromleiter 4 verlegt, während dem anderen, Vorzugs- des Stromleiters feststellbar, weil diese Messung im Supraweise der äußeren Steuerleiterwicklung, die Stromstöße leitfähigkeitszustand keinen, im Normalleitfähigkeitszugeführt werden, die die zum Umschalten erforderliche zustand aber einen Spannungsunterschied anzeigt. Beim Änderung der magnetischen Feldstärke im Stromleiter 4 Kryotron nach Fig. 1 ist der Leitfähigkeitszustand beibewirken. Bei beiden Umschaltverfahren wird der io spielsweise dadurch nachweisbar, daß dem Stromleiter ein Übergang aus dem Supraleitfähigkeitszustand in den Überwachungsstromstoß zugeführt wird, der wenigstens Normalleitfähigkeitszustand von einem Schaltstromstoß gleich demjenigen ist, der dazu erforderlich ist, um den · entweder durch den Stromleiter 4 selber oder durch Stromleiter aus dem Supraleitfähigkeitszustand in den einen zweiten Stromleiter eingeleitet, der die magnetische Normalleitfähigkeitszustand überzuführen, der jedoch Feldstärke im Stromleiter 4 bis über F steigert. Bei einer 15 kleiner als die kritische Stromstärke ist. Befand das gegebenen Geometrie des Kryotrons wird die Größe des Kryotron sich bereits im Normalleitfähigkeitszustand, so Schaltstromstoßes unter anderem durch die Größe des ist die Spannungsdifferenz zwischen den Enden des Abstandes AF (Fig. 1) bestimmt. Im allgemeinen sind Stromleiters die gleiche vor und nach dem Überwachungssowohl ein niedriger Ruhestrom durch das Kryotron als Stromstoß; befand sich das Kryotron im Supraleitauch ein niedriger Schaltstrom erwünscht. Dies kann 20 fähigkeitszustand, so wird es vom Überwachungsstromerwünschtenfalls z. B. dadurch verbessert werden, daß stoß in den Normalleitfähigkeitszustand versetzt, was die Umgebungstemperatur Ts möglichst nahe T₀ gewählt eine Änderung in der Spannungsdifferenz vor und nach wird. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung dem Stromstoß mit sich bringt.

kann zu diesem Zweck jedoch auch der Stromleiter 4 Im Rahmen der Erfindung sind auch in dieser Hinsicht einem konstanten äußeren Magnetfeld ausgesetzt werden. 25 manche Abänderungen für einen Sachverständigen mög-Dieses Magnetfeld wird dann so eingestellt, daß es zu- lieh. Es ist z. B. möglich, zwei stabile Leitfähigkeitszusammen mit dem mit Rücksicht auf die Wärmeentwick- stände bei verschiedenen magnetischen Zuständen, z. B. lung möglichst klein gewählten Ruhestrom den Arbeits- in Fig. 2 bei verschiedenen Stärken des den Stromleiter 4 punkt A nahe F legt. Auf diese Weise können Vielzahlen durchfließenden Stromes, zu benutzen. In diesem Falle von Kryotronen einem gemeinsamen äußeren konstanten 30 trägt auch der Unterschied in der Stromstärke zum kenn-Magnetfeld ausgesetzt werden. Bei einem Kryotron nach zeichnenden Unterschied zwischen den zwei Leitfähig-P ig. 3 ist es auch möglich, zu diesem Zweck einen kon- keitszuständen bei. stanten Strom durch den Innenleiter 6 zu schicken. Nachstehend wird ein Beispiel der Bemessung eines

Bei einer Kryotronvorrichtung nach der Erfindung soll Kryotrons und einer Kryotronvorrichtung nach der Er-

die Wärmeentwicklung im Stromleiter je Längeneinheit 35 findung gegeben, wobei einige Formeln verwendet werden,

hinreichend groß sein, um im Normalleitfähigkeits- auf deren Verwendung die Erfindung jedoch selbstver-

zustand die erforderliche Temperaturdifferenz mit der ständlich nicht beschränkt ist.

Umgebung aufrechtzuerhalten. Diese Wärmeentwicklung Berechnet wird ein aus einem durch Aufdampfen auf wird nicht nur durch die Stärke des den Stromleiter einem Träger angebrachten Tantalstreifen bestehendes durchfließenden Stromes, sondern auch durch den Wider- 40 Kryotron, das bei einer geeigneten Umgebungstempestand je Längeneinheit bestimmt. Um diesen zu erhöhen, ratur von 4,2° K (dem Siedepunkt von Helium bei Außenkönnen auch Supraleiterlegierungen mit hohen spezi- luftdruck) betreibbar sein muß und bei einer geeigneten fischen Widerständen oder hohle Stromleiter Anwendung Ruhestromstärke einen stabilen Normalleitfähigkeitsfinden. Eine weitere Möglichkeit, die für die Kryotron- zustand und einen stabilen Supraleitfähigkeitszustand technik besondere Vorteile liefert, ist die, daß die Strom- 45 aufweisen können muß. Als Wärmeisolierungsmaterial leiter in Form sehr dünner schichtförmiger Leiterstreifen wird SiO mit einer Wärmeleitzahl χ = 10~^s Watt/cm/°K auf einem Träger angebracht werden. Auf diese Weise benutzt. Der elektrische spezifische Widerstand I von läßt sich eine Vielzahl von Kryotronen zu einer Kryotron- Tantal und die spezifische Wärme γ von Tantal werden Vorrichtung zusammen mit einem zugeordneten Netzwerk zu 1,5 · ΙΟ-³ Ω cm bzw. 2,5 · 10~³ Wattsec/cm³/^c K anmit Hilfe der bekannten Verfahren, wie beispielsweise Auf- 50 genommen, entsprechend den aus der Fachliteratur dampfen, auf chemischem Wege aufdrucken usw., auf bekannten Werten.

einem Trägerkörper zusammenbauen. Infolge der Ver- Wenn der Querschnitt des Tantalstreifens äußerst klein

ringerung des Umfanges des Kryotrons wird außerdem im Vergleich zur kühlenden Fläche der Wärmeisolierung

die erforderliche Wärmeentwicklung je Kryotron ver- gewählt wird, ist die seitliche Wärmeabfuhr an den Enden

ringert, was geringere Verdampfungsverluste des Kühl- 55 des Tantalstreifens klein im Verhältnis zur Wärmeabfuhr

mittels bedeutet. Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines solchen längs der kühlenden Fläche der thermischen Isolierung,

Aufbaues. Auf einem Träger 8 ist in Form eines dünnen, und dann gilt mit ausreichend guter Annäherung, daß

geradlinigen Leiterstreifens 4 der Stromleiter eines Kryo- die seitliche Wärmeabfuhr zunächst vernachlässigt werden

trons angebracht, der mit einem wärmeisolierenden darf und daß von der nachstehenden Beziehung ausge-

Mantel5 versehen ist. Auf diesem Wärmeisoliermantel 60 gangen werden kann, die im Gleichgewichtszustand für

ist der Steuerleiter 9 als ein zickzackförmiger Leiter- den Normalleitfähigkeitszustand gilt: streifen angebracht. Der Stromleiter 4 kann an eine

konstante Stromquelle gelegt werden, die zwei stabile W = G-AT- J² R, (1) Leitfähigkeitszustände herbeiführen kann, während der

Steuerleiter 9 für die Umschaltung aus dem einen in den 65 wobei W die Wärmeentwicklung in Watt im Tantalanderen Zustand anwendbar ist. streifen, G die Wärmeleitfähigkeit in Watt je Grad Kelvin

Die Kryotronvorrichtung nach der Erfindung eignet der Wärmeisolierung, Δ T die Temperaturdifferenz in

sich insbesondere zur Verwendung als Speicherelement Grad Kelvin, die sich im Gleichgewichtszustand zwischen

und ist auch in logischen Schaltungen anwendbar. Eine dem Stromleiter und seiner Umgebung ergibt, I die Stärke

solche Kryotronvorrichtung kann einen stabilen Normal- 70 des Stromes im Tantalstreifen in Ampere und R den elek-

41 12

trischen Widerstand in Ohm darstellt. Weiter gibt es Die Dicke der Wärmeisolierungsschicht aus SiO läßt

noch die folgenden bekannten Formeln: sich nunmehr einfach mit den Formeln (1) und (2)

errechnen. Es wird angenommen, daß sich der Tantal-

Q — χ _ _t (2) streifen mit einer flachen Seite auf einem thermisch sehr

d 5 gut isolierenden Träger befindet und daß er an den Seiten

und der Oberseite mit einer SiO-Schicht bedeckt wird.

π _£. J^ n\ Do" Trägerkörper wird so dick ausgebildet, daß die Wärme

~ D ' im wesentlichen über die Oberseite durch die SiO-Schicht

abgeführt wird, wobei die Beiträge der dünnen Seiten

C =γΙΌ, (4) ίο gegenüber der viel breiteren Oberseite vernachlässigt

werden. Aus der Berechnung erfolgt eine Dicke der

wobei G die vorstehend definierte Wärmeleitfähigkeit der SiO-Schicht von 100 μ.

Wärmeisolierung, χ die Wärmeleitzahl der Wärmeiso- Findet das vorstehend berechnete Kryotron bei einer

lierung in Watt je Zentimeter je Grad Kelvin, O den Kryotronvorrichtung Anwendung, die bei einer UmFlächeninhalt der Wärmeisolierung in Quadratzenti- 15 gebungstemperatur von 4,2° K betrieben wird, so kann meiern, d die Dicke der Wärmeisolierungsschicht in die Temperatur des Tantalstreifens im Supraleitungs-Zentimetern, R den vorstehend definierten Widerstand, zustand 4,2° K und im Normalleitungszustand, weil ρ den spezifischen Widerstand in Ohmzentimetern, Δ T — 0,1° K ist, 4,3° K sein. Um bei 4,2° K die beiden I die Länge in Zentimetern und D den Querschnitt des stabilen Leitfähigkeitszustände des Tantalstreifens er-Leiterstreifens in Quadratzentimetern, C die Wärme- 20 reichen zu können, muß bei der Kryotronvorrichtung der kapazität des Leiterstreifens in Wattsekunden je Grad magnetische Zustand des Tantalstreifens entweder mit Kelvin und γ die spezifische Wärme in Wattsekunden je Hilfe eines äußeren Feldes oder durch das Eigenmagnet-Kubikzentimeter je Grad Kelvin darstellt. feld so eingestellt werden, daß die effektive Sprungtempe-Für die Schaltzeit dt, die erforderlich ist, um den Leiter- ratur zwischen diesen beiden Temperaturen liegt, beistreifen aus dem Normalleitfähigkeitszustand in den 35 spielsweise bei 4,25° K. Wie auf bekannte Weise aus der Supraleitfähigkeitszustand überzuführen, wird mit aus- Sprungtemperaturkennlinie von Tantal berechnet werden reichend guter Annäherung angenommen: kann, ist hierzu im Tantalstreifen eine magnetische Feldstärke von etwa 50 Örsted erforderlich. Die mittlere FeId-

Si — — (5) stärke des Eigenmagnetfeldes des Tantalstreifens beträgt

Q ' 30 beim gegebenen Umfang von 2,1O^-4 m und einem Ruhe

strom von 26 mA etwa 1,5 Örsted, wie in erster Annähe-

weil dies die Zeit in Sekunden ist, die ein Körper mit rung aus der bekannten Formel H · a = I, wobei H die Temperatur T braucht, um von der Temperatur T auf mittlere magnetische Feldstärke in Ampere je Meter,

d I S i

die Umgebungstemperatur T₈ um den ^-ten TeU der ^a, ^n Umfang in Metern und I den Strom in Ampere ⁰⁰ e 35 darstellt, errechnet werden kann. Das Eigenmagnetfeld Temperaturdifferenz (T — Ts) zu sinken. Für C wird ist somit vernachlässigbar klein im Vergleich zum erfordie Wärmekapazität des Tantalstreifens genommen, derlichen Magnetfeld. Bei einer Kryotronvorrichtung, die was etwas zu günstig ist, weil auch die Wärmekapazität bei 4,2° K betrieben wird, wird somit ein äußeres Magnetder Wärmeisolierung einen bestimmten Einfluß haben feld angelegt, das die erforderlichen 50 örsted im Tantalkann. 40 streifen erzeugt. Eine Umschaltung aus dem Supraleit-Von den vorstehenden Formeln läßt sich auf einfache fähigkeitszustand zum Normalleitfähigkeitszustand kann Weise die nachstehende ableiten: mit Hilfe einer zeitweiligen ausreichend großen Strom- W' λ f — η A T <f\\ änderung im Tantalstreifen erfolgen, so daß das Eigen- ~ V ' ' ' magnetfeld zusammen mit dem äußeren Magnetfeld kurz-

wobei W = ? die Wärmeentwicklung je Zentimeter der ⁴⁵ zeitig die emerSpmngtemperatur von 4,2°K entsprechende

/ ^J magnetische Feldstarke überschreitet. Die letztere betragt

Länge des Tantalstreifens darstellt. Werden jetzt die für Tantal etwa 75 Örsted. Die Umschaltung kann auch

Querschnittsabmessungen des Tantalstreifens 10~⁶ · durch ausreichende Änderung eines äußeren Magnet-

10~² cm² und die Temperaturdifferenz Δ T = 0,1 ° K be- feldes, das z. B. von einem stromführenden zweiten Leiter

messen, so gilt nach der Formel (6) für Tantal, das eine 50 herrührt, durchgeführt werden. Eine Versetzung aus dem

spezifische Wärme γ = 2,5 · 10~³ Wattsec/cm³/° K auf- Normalleitfähigkeitszustand in den Supraleitfähigkeits-

weist: zustand ist beispielsweise dadurch erreichbar, daß zeitweilig der den Tantalstreifen durchfließende Strom auf

W Δ T = 2,5 · 10-³ · ΙΟ-⁷· 10-¹ = 2,5 10"¹¹. Null herabgesetzt oder ein äußeres Magnetfeld geändert

55 wird.

Wird jetzt als zulässige Wärmeentwicklung je Zenti- Das vorstehend berechnete Kryotron kann bei einer

meter der Länge des Leiterstreifens W = 100μWatt ge- höheren Umgebungstemperatur ohne die Verwendung

wählt, so ist die erforderliche Schaltzeit bt = 0,25 μββα eines konstanten äußeren Magnetfeldes betrieben werden.

Der Widerstand R des Tantalstreifens wird dann je Da die effektive Sprungtemperatur beim Eigenmagnetfeld

Zentimeter der Länge nach Formel (3) 0,15 Ω. Der erfor- 60 von 1,5 Örsted 4,38° K beträgt, ist zum Erreichen des

forderliche Ruhestrom J durch den Tantalstreifen kann Normalleitfähigkeitszustandes eine Temperatur des Tan-

mit Hilfe von (1) berechnet werden und beträgt etwa talstreifens von mehr als 4,38° K erforderlich, d. h., die

26 mA. Die Spannungsdifferenz zwischen den Enden im Umgebungstemperatur muß bei der gegebenen Δ Τ 0,1

Supraleitfähigkeitszustand ist gleich Null, während sie im höher als 4,28° K sein. Für das Auftreten des Supraleit-

NormalleitfähigkeitszustandO,15-26· 10~³ V = 4 mV je 65 fähigkeitszustandes ist es jedoch erforderlich, daß die

Zentimeter der Länge des Tantalstreifens beträgt. Diese Umgebungstemperatur niedriger als 4,38° K ist. Als Um-

Spannungsdifferenz oder erwünschtenfalls die Spannungs- gebungstemperatur wird vorzugsweise 4,33° K gewählt,

differenz einer Anzahl solcher Leiterstreifen kann z. B. Diese Temperatur ist praktisch verhältnismäßig einfach

äußerlich, erwünschtenfalls über einen Verstärker, in verwirklichbar, weil sie dem Siedepunkt von Helium

einer Schaltungsanordnung behandelt werden. 70 unter einem Druck von etwa 850 mm Hg entspricht.

Schließlich sei noch bemerkt, daß die Erfindung selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Beispiel beschränkt ist. Auch ist sie nicht auf das dabei angewandte Berechnungsverfahren beschränkt. Von einem Sachverständigen können, ohne aus dem Rahmen der Erfindung herauszutreten, bestimmten experimentellen Verhältnissen angepaßte Verbesserungen angebracht werden.

Claims (16)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Kryotron mit einem Stromleiter aus supraleitendem Material, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Stromleiter gegen seine Umgebung thermisch isoliert ist und daß der Wärmewiderstand zwischen diesem Stromleiter und seiner Umgebung und der elektrische Widerstand des Stromleiters im Normalleitfähigkeitszustand so groß sind, daß bei passender Wahl der Stärke des diesen Stromleiter durchfließenden Stromes und seines magnetischen Zustandes bei einer angemessenen Umgebungstemperatur, die niedriger als die effektive Sprungtemperatur oder ihr höchstens gleich ist, dieser Stromleiter durch die infolge der Wärmeentwicklung im Stromleiter und des erwähnten Wärmewiderstandes des Stromleiters im Normalleitfähigkeitszustand auftretende Temperaturdifferenz zwischen dem Stromleiter und seiner Umgebung einen stabilen Normalleitfähigkeitszustand aufweist.

2. Kryotron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Stromleiter mit einem Wärmeisoliermantel besteht.

3. Kryotron nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromleiter ein hohler rohrförmiger Leiter ist.

4. Kryotron nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich im hohlen rohrförmigen Leiter ein konzentrischer Innenleiter befindet, der elektrisch und thermisch gegen den zuerst erwähnten Stromleiter isoliert ist.

5. Kryotron nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der konzentrische Innenleiter aus einem Supraleitungsmaterial mit einer höheren effektiven Sprungtemperatur als der zuerst erwähnte Stromleiter besteht.

6. Kryotron nach mindestens einem der Ansprüche

1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußerer Steuerleiter vorgesehen ist.

7. Schaltungsanordnung mit wenigstens einem Kryotron nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromleiter an einer Stromquelle liegt und im Normalleitfähigkeitszustand von einer so großen Stromstärke durchflossen wird, daß der Normalleitfähigkeitszustand durch die infolge der Wärmeentwicklung entstehende Temperaturdifferenz zwischen Stromleiter und Umgebung bei einer Umgebungstemperatur auftritt, die niedriger als die effektive Sprungtemperatur des Stromleiters oder ihr höchstens gleich ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei konstanter Umgebungstemperatur ein stabiler Supraleitfähigkeitszustand und ein stabiler Normalleitfähigkeitszustand des Stromleiters benutzt werden, die bei praktisch dem gleichen magnetischen Zustand auftreten.

9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei konstanter Umgebungstemperatur ein stabiler Supraleitfähigkeitszustand und ein stabiler Normalleitfähigkeitszustand des Stromleiters benutzt werden, die bei verschiedenen magnetischen Zuständen des Stromleiters auftreten.

10. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei stabilen Leitfähigkeitszustände benutzt werden, die bei der gleichen Stärke des den zuerst erwähnten Stromleiter durchfließenden Stromes auftreten.

11. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zuerst erwähnte Stromleiter durch eine zeitweilige passende Änderung der Stärke des den zuerst erwähnten Stromleiter durchfließenden Stromes aus dem einen stabilen Leitfähigkeitszustand in den anderen Leitfähigkeitszustand versetzt wird.

12. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11, bei der die Temperatur des zuerst erwähnten Stromleiters im Normalleitfähigkeitszustand niedriger als die bei einer magnetischen Feldstärke gleich Null auftretende Sprungtemperatur ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromleiter durch die zeitweilige Änderung eines äußeren Magnetfeldes, das von einem zweiten Leiter erzeugt wird und zur magnetischen Feldstärke im zuerst erwähnten Stromleiter beiträgt, aus dem einen stabilen Zustand in den anderen versetzt wird.

13. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 mit einem Kryotron nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Stromleiter, vorzugsweise der konzentrische Innenleiter, einen Strom führt, dessen Magnetfeld die kritische Stromstärke des zuerst erwähnten Stromleiters verlegt.

14. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 13, mit einem Kryotron nach Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der konzentrische Innenleiter einen Strom führt, der die kritische Feldstärke im zuerst erwähnten Stromleiter verlegt, während durch Stromstärkeänderung des anderen Stromleiters die zeitweilige Änderung der magnetischen Feldstärke im zuerst erwähnten Leiter bewirkt wird.

15. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kryotron nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 einem konstanten äußeren Magnetfeld ausgesetzt ist.

16. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei dieser Vorrichtung mindestens ein Kryotron nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 als Speicherelement Anwendung findet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 680/363 12.60