DE1227946B - Supraleitfaehige Speichervorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GlIc

H03k
Deutsche Kl.: 21 al - 37/66

Nummer: 1227 946

Aktenzeichen: J 24477IX c/21 al

Anmeldetag: 26. September 1963

Auslegetag: 3. November 1966

Die Erfindung betrifft eine supraleitfähige Speichervorrichtung zur Speicherung von durch elektrische Größen dargestellter Information.

Es ist bekannt, daß elektrische Ladungen Quantencharakter haben, insofern die Ladung aus Elektronen besteht; es ist ferner bekannt, daß die Elektronen bestimmte Quantenzustände aufweisen, in denen sie sich halten können; ferner ist bekannt, daß Lichtenergie quantenmäßig auftritt; schließlich haben Elektronen quantenmäßig auftretende Impulsmomente. In ähnlicher Weise ist bekannt, daß ein Stromfluß, der eine geschlossene Stromschleife supraleitfähigen Materials durchsetzt, sich nur in bestimmten Quantenniveaus halten kann. Diese Quantenniveaus unterscheiden sich voneinander durch bestimmte berechenbare Beträge.

Eine Analyse der Schrödinger-Wellengleichungen zeigt, daß in einem geschlossenen Stromkreis supraleitfähigen Materials sich nur bestimmte Magnetflußniveaus halten können. Andere Magnetflußniveaus als die quantenmäßig erlaubten Magnetflußniveaus Sind nicht zulässig und nicht stabil. Durch Reaktionsströme treten Kräfte auf, die die Stabilität der nicht zulässigen Magnetflußniveaus unterbinden.

Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen bekannt, bei denen Magnetflüsse in einem geschlossenen Stromkreis, der aus supraleitfähigen! Material besteht, gespeichert werden. Bei diesen Anordnungen sind jedoch die Unterschiede zwischen den verschiedenen Quantenniveaus völlig unbeachtlich im Hinblick auf die Niveaus des gespeicherten Magnetflusses. Bei den bekannten Anordnungen kann jedes beliebige Magnetflußniveau auftreten.

Es wurde bereits eine Anordnung vorgeschlagen, bei der verschiedene Magnetflußquantenniveaus für die Zwecke der Speicherung von Information benutzt werden. Es ist jedoch ein Nachteil dieser Anordnung, daß die gespeicherte Information während eines Ablesevorganges zerstört wird.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Anzahl der in einem Zylinder gespeicherten Magnetflußquanten zu bestimmen, ohne daß die Quanten aus dem Zylinder entweichen, so daß beim Ablesen der gespeicherten Information diese nicht zerstört wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine supraleitfähige Speichervorrichtung gelöst, die gekennzeichnet ist durch einen Zylinder aus einem Material, welches einen Zustand der Supraleitfähigkeit und einen Zustand des Widerstandsverhaltens annehmen kann, durch mittels elektrischen Stromes beaufschlagbare Leiter zur Speicherung einer vorbe-Supraleitfähige Speichervorrichtung

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. phil. G. B. Hagen, Patentanwalt,

München-Solln, Franz-Hals-Str. 21

Als Erfinder benannt:

Richard Allen Connell, Mt. Kisco, N. Y.;

Lawrence Paul Horwitz,

Daniel John Quinn, Chappaqua, N. Y.;

Donald Philip Seraphim,

Bedforf Hills, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 5. Oktober 1962 (228 584)

stimmten Anzahl Magnetflußquanten in dem Zylinder, durch einen in dem Zylinder angeordneten Kern, der einen supraleitfähigen Zustand und einen Zustand des Widerstandsverhaltens annehmen kann, wobei durch eine Isolierung der Kern von dem Zylinder isoliert ist und wobei durch die getroffene Anordnung der kritische Stromwert in dem Kern von den in dem Zylinder gespeicherten Magnetflußquanten abhängt, und durch einen Stromkreis, welcher durch den genannten Kern einen diesen Kern in den Widerstandszustand bringenden Strom zu leiten gestattet, und durch eine Stromquelle zur Erzeugung eines zeitlich zunehmenden Stromes und durch einen zweiten Stromkreis, der ebenfalls wie der erste Stromkreis an die Stromquelle angeschlossen ist und einen höheren induktiven Widerstand hat als der erstgenannte Stromkreis.

In einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird eine bestimmte Menge Magnetfluß, d. h. eine bestimmte Anzahl Magnetflußquanten, in einem geschlossenen Stromkreis, der aus supraleitfähigen! Material besteht, gespeichert. Diese Magnetflußquanten werden dann als genau bestimmtes Grundfeld be-

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nutzt, so daß die gespeicherte Quantenzahl bestimmt Es werden verschiedene Magnetflußniveaus benutzt,

wird. um verschiedene Informationswerte zu charakteri-

Der Unterschied der erfindungsgemäßen Ausfüh- sieren.

rungsf ormen gegenüber den bekannten Anordnungen, Ein Magnetfluß wird in dem Zylinder 10 durch bei denen Magnetfluß in einem Stromkreis aus supra- 5 Ströme in den Leitern 13,14 und 15 erzeugt. Ströme, leitfähigem Material gespeichert wird, ist ähnlich dem die in entgegengesetzter Richtung in den Leitern 13 Unterschied zwischen einer Anordnung, welche eine und 14 fließen, erzeugen ein Magnetfeld, welches eine Speicherung auf ' Grund verschiedener elektrischer Komponente in Richtung der Achse des Zylinders 10 Aufladung bewirkt, gegenüber einer Speichervorrich- hat, und Ströme in dem Leiter 15 erzeugen ein Matung, bei der die Speicherung auf bestimmten Elek- io gnetfeld, welches senkrecht zur Achse des Zylinders tronenzahlen beruht. Es ist eine stärker verfeinerte 10 gerichtet ist. Die Richtung des Magnetfeldes, wel-Anordnung erforderlich, um zwischen verschiedenen ches durch Ströme entgegengesetzter Richtung in den Elektronenzahlen zu unterscheiden, was mikrosko- Leitern 13 und 14 erzeugt wird, ist durch den Pfeil pische Effekte sind, im Vergleich zu den makrosko- 19 charakterisiert, und die Richtung des magnetipischen Unterschieden zwischen verschiedenen 15 sehen Feldes, welches durch einen Strom im Leiter Ladungszuständen. Es wurde bereits erwähnt, daß 15 erzeugt wird, wird durch den Pfeil 20 charakterielektrische Ladung aus Quanten, nämlich den Elek- siert. Ein Strom in dem Leiter 15 wird verwendet, um tronen, besteht und daß in ähnlicher Weise der in den Zustand des Zylinders 10 von der Supraleitf ähigeinem geschlossenen supraleitfähigen Stromkreis ge- keit in den Zustand des Widerstandsverhaltens überspeicherte Magnetfluß quantenmäßig unterteilt ist. 20 zuführen. Da das Magnetfeld, welches durch einen Die Erfindung verwendet also für die Zwecke der Strom in dem Leiter 15 erzeugt wird, senkrecht zur Informationsspeicherung die verschiedenen Quan- Achse des Zylinders 10 verläuft, kann im Inneren des tenniveaus. Bei der erfindungsgemäßen supraleitfähi- Zylinders 10 ein durch einen Strom im Leiter 15 ergen Speichervorrichtung werden demzufolge in neu- zeugtes Feld nicht gespeichert werden. Magnetfluß artiger Weise Schwellwertbildungen ausgenutzt. 25 wird in dem Zylinder 10 in folgender Weise gespei-

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der chert:

Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher Der Zylinder 10 erhält Widerstandsverhalten durch

beschrieben. Es zeigt. einen Strom im Leiter 15, und wenn der Zylinder

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer Widerstandsverhalten hat, wird ein bestimmtes Ma-

ersten Ausführungsform einer supraleitfähigen Spei- 30 gnetfeld in Richtung der Achse des Zylinders durch

chervorrichtung gemäß der Erfindung, Ströme in den Leitern 13 und 14 erzeugt. Während

F i g. 2 eine Schaltungsanordnung, welche die zum der Magnetfluß, der durch die Ströme in den Leitern

Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung benötig- 13 und 14 erzeugt wird, im Inneren des Zylinders

ten Mittel· zeigt, herrscht, wird der Strom im Leiter 15 unterbrochen;

F i g. 3 A bis 3 C graphische Darstellungen der 35 dadurch wird der Zylinder 10 supraleitfähig, und es

Strom- und. Spannungsverhältnisse und wird ein bestimmter Teil des Magnetflusses im Zylin-

F i g. 4 einen Querschnitt einer weiteren Ausfüh- der gefangen. Für die Zwecke der Darstellung sind

rungsform der erfindungsgemäßen Speichervorrich- die Leiter 13 und 14 verhältnismäßig schmal; um je-

tung. doch eine wirksame Erzielung eines magnetischen

In F i g. 1 bezeichnet 10 den Zylinder. In dem Zy- 4° Feldes in dem Zylinder 10 zu erreichen, sollten sie linder 10 ist der Kern 12 angeordnet. Der Kein 12 so breit wie der Zylinder 10 sein,
ist vom Zylinder 10 isoliert, die Isolation ist jedoch Der im Zylinder 10 eingefangene Magnetfluß hängt in der "Zeichnung der Übersicht halber nicht gezeigt. von der Stromstärke in den Leitungen 13 und 14 ab; Drei Leiter 13, 14 und 15 sind außen an dem Zylin- die Größe des Magnetflusses indessen beträgt eine der 10 vorgesehen. Die Leiter 13 und 14 sind senk- 45 ganze Anzahl Quanten, d. h., der Magnetfluß ist ein recht zur Zylinderachse geführt, und der Leiter 15 ganzes Vielfaches von 2 · 10~⁷ Gauß · cm². Die Anverläuft parallel zur Achse des Zylinders 10. Die Lei- zahl der gespeicherten Quanten hängt ab von der ter 13,14 und 15 sind voneinander und von dem Zy- Stromstärke in den Leitern 13 und 14; innerhalb linder 10 isoliert, wobei jedoch ebenfalls im Interesse eines verhältnismäßig weiten Strombereiches jedoch der größeren Klarheit die Isolationen in der Figur 5° ist die gespeicherte Flußquantenzahl die gleiche, nicht dargestellt sind. Dementsprechend brauchen die Ströme in den Lei-

Der Zylinder 10 besteht aus Zinn, der Kern 12 be- tern 13 und 14 nicht sehr genau bemessen zu werden, steht aus Indium, und die Leiter 13, 14 und 15 be- Die Tatsache, daß die gleiche Anzahl Magnetflußstehen aus Blei. Es ist zu beachten, daß Blei eine quanten bei verschiedenen Strömen in den Leitern 13 höhere kritische Feldstärke als Zinn oder Indium 55 und 14 gespeichert wird, ergibt sich aus F i g. 3 A, hat und daß Zinn eine höhere kritische Feldstärke welche die Anzahl gespeicherter Flußquanten in Abals Indium hat. Die gesamte Vorrichtung wird bei hängigkeit des Stromes in den Leitern 13 und 14 einer Temperatur von ungefähr 3 ⁰K gehalten, so daß zeigt. Hat der Strom irgendeinen Wert zwischen den bei Abwesenheit eines magnetischen Feldes Indium, mit c und d bezeichneten Punkten, so werden drei Zinn und Blei supraleitfähig sind. ⁶° Magnetflußquanten gespeichert.

Wenn der Zylinder 10 den Zustand der Supraleit- Die Anzahl der im Zylinder 10 gespeicherten Mafähigkeit annimmt, sind nur quantenmäßig bestimmte gnetflußquanten kann verwendet werden, um ver-Magnetflußniveaus möglich. Ein Magnetflußquant schiedene Werte einer Variablen anzuzeigen. Beibeträgt 2 · 10~⁷ Gauß ■ cm². Der sich in dem ZyHn- spielsweise kann die Variable drei verschiedene der 10 im Zustand der Supraleitfähigkeit ausbildende 65 Werte haben, wobei diese Werte charakterisiert sind Magnetfluß muß eine ganze Anzahl Quanten haben, durch ein Flußquant, zwei Flußquanten oder drei d. h., der Magnetfluß in dem Zylinder 10 muß ein . Flußquanten in dem Zylinder 10. Der Zustand der ganzes Vielfaches von 2 · ΙΟ"⁷ Gauß · cm² betragen. Variablen kann dadurch gespeichert werden, daß

während eines Speichervorganges die entsprechende Stromstärke in den Leitern 13 und 14 erzeugt wird. Um z. B. den zweiten Zustand der Variablen zu charakterisieren, kann der Strom in den Leitern 13 und 14 den Wert zwischen den Punkten b und c in Fig. 3A haben.

Die kritische Stromstärke in dem Kern 12, d. h. die Stromstärke, welche durch den Kern 12 geleitet werden muß, um ihm das Widerstandsverhalten zu geben, hängt ab von dem Magnetfeld in dem Zylinder 10. Dieser Umstand wird benutzt, um eine Information dem Zylinder 10 zu entnehmen.

Der zur Informationsentnahme dienende Stromkreis ist in F i g. 2 gezeigt. In der Schaltung ist 51 eine Stromquelle, die zwischen den Erdungspunkt und die beiden Stromkreise 52 und 53 geschaltet ist. Der Kern 12 ist in den Stromkreis 52 eingeschaltet. Der Stromkreis 53 enthält eine Induktivität 56 und ein steuerndes Kryotron-Element 54 in Serie dazu. Das Kryotron-Element 54 steuert ein Tor-Element 55, und das durch einen Strom in dem Kryotron-Element 54 erzeugte magnetische Feld kann dazu dienen, das Tor-Element 55 aus dem supraleitfähigen Zustand in den Widerstandszustand zu bringen.

Die in dem Zylinder 10 gespeicherte Information, d. h. die Anzahl der gespeicherten Flußquanten, wird wie folgt bestimmt: Eine Stromquelle 51 erzeugt gemäß F i g. 3 B einen linear ansteigenden Strom. Zunächst sind die beiden Stromkreise 52 und 53 supraleitfähig, und es teilt sich daher der von der Stromquelle 51 gelieferte Strom entsprechend der Induktivität der Stromkreise auf die beiden Stromkreise 52 und 53 auf. Da die Induktivität des Stromkreises 52 geringer ist als die des Stromkreises 53, nimmt der Strom in dem Stromkreis 52 schneller zu als in dem Stromkreis 53. Der Strom in dem Stromkreis 52 erreicht schließlich einen Stromwert, der gleich dem kritischen Strom des Kernes 12 ist. Der Strom in dem Stromkreis 52 kann nicht den kritischen Stromwert des Kernes 12 überschreiten, da, wenn dies eintritt, der Kern 12 Widerstandsverhalten annimmt und der Strom von dem Stromkreis 52 sich auf den Stromkreis 53 überleitet. Nachdem daher der Strom in dem Stromkreis 52 den kritischen Stromwert des Kernes 12 angenommen hat, bleibt der Strom im wesentlichen bei diesem Wert stabil. Nachdem der Strom in dem Stromkreis 52 den kritischen Stromwert des Kernes 12 angenommen hat, nimmt der Strom in dem Stromkreis 53 schneller zu als zuvor.

Die Zeitdauer, welche erforderlich ist, daß der Strom in dem Kryotron-Element 54 den Wert annimmt, bei welchem das Tor-Element 55 von dem supraleitfähigen Zustand in den Widerstandszustand übergeht, hängt ab von der Anzahl Magnetflußquanten, die ursprünglich in dem Zylinder 10 gespeichert wurden. Je größer die Anzahl der Magnetflußquanten, welche ursprünglich in dem Zylinder 10 gespeichert waren, ist, um so früher erreicht der Strom in dem Kryotron-Element 54 den Wert, welcher das Tor-Element 55 aus dem Zustand der Supraleitfähigkeit in den Widerstandszustand überführt.

F i g. 3 C zeigt die Verhältnisse in dem Stromkreis, wenn die Stromquelle 51 einen Strom gemäß F i g. 3 B liefert. Die drei in der oberen Reihe von F i g. 3 C dargestellten Diagramme zeigen den Stromwert in dem Stromkreis 52 in bezug auf die Zeit, wenn ein Magnetflußquant bzw. zwei oder drei Quanten in dem Zylinder 10 gespeichert sind. In ähnlicher Weise zeigen die drei Figuren der zweiten Reihe von F i g. 3 C die Stromwerte in dem Stromkreis 53 in bezug auf die Zeit, wenn im Zylinder 10 ein, zwei oder drei Magnetflußquanten gespeichert sind. Die drei Kurven der dritten Reihe der F i g. 3 C zeigen die erforderliche Zeitdauer an, die erforderlich ist bis zur Umsteuerung des Tor-Elements 55 in den Widerstandszustand, wenn im Zylinder 10 ein, zwei oder drei Magnetflußquanten gespeichert sind. Mit dem Tor-Element 55 ist eine stroboskopische Meßvorrichtung 63 gekoppelt, welche periodisch durch Zuführung von Impulsen den Zustand des Tor-Elements 55 überprüft und feststellt, ob ein Supraleitfähigkeit besitzender Entladungsweg gegen Erde vorliegt.

Die hier gegebene Schilderung der Anordnung bezieht sich auf adiabatische Betriebszustände und stellt daher einen idealisierten Fall dar, in welchem das Speicherelement mit geringer Geschwindigkeit gesteuert wird. Wenn die Vorrichtung mit hoher Geschwindigkeit betrieben wird, ändern sich die in Fig. 3C wiedergegebenen Kurven etwas in Anbetracht von Temperaturänderungen; im Prinzip aber bleibt die Arbeitsweise erhalten.

Es ist zu beachten, daß die Beschreibung der Wirkungsweise der F i g. 3 C nicht ausdrücklich die Zeitspanne in Betracht zieht, die erforderlich ist, den Kern 12 von dem Zustand der Supraleitfähigkeit in den Widerstandszustand überzuführen. In Anbetracht dieser Zeitspanne, in der der Kern 12 von dem supraleitfähigen Zustand in den Widerstandszustand umgeschaltet wird, bleibt der Strom im Kern 12 nicht streng konstant, nachdem der Kern das Widerstandsverhalten angenommen hat. Statt dessen nimmt der Strom in dem Kern 12 langsam ab; aber wenn der Kern 12 eine hinreichend lange Zeitkonstante hat, so • kann der Strom im Kern 12 beträchtlich abnehmen, nachdem der Kern Widerstandsverhalten erhielt, bevor der Kern wiederum supraleitfähig werden kann. Wenn die Zeitkonstante des Kernes 12 hinreichend lang im Vergleich zur Zeitkonstanten des Ablesekreises in F i g. 2 ist, so fällt der Strom im Kern 12 auf den Wert Null ab, nachdem der Kern das Widerstandsverhalten angenommen hat. Die zuvor gegebene Beschreibung betrifft Verhältnisse, bei denen die zur Anwendung gelangenden Zeitabschnitte 1 bis 5 sehr lang sind, verglichen mit der Zeitkonstanten des Kernes 12.

Ein Magnetflußquant, d. h. ein Magnetfluß von 2 · ΙΟ"⁷ Gauß · cm², ist ein verhältnismäßig kleiner Magnetflußwert. Wenn eine geringe Anzahl Mägnetflußquanten in einem Zylinder gespeichert sind, der einen verhältnismäßig großen Querschnitt, über den sich der Magnetfluß erstrecken kann, aufweist, ist die Magnetflußdichte sehr gering, d. h., die Feldintensitat ist sehr gering. Um eine beträchtliche Magnetflußdichte für eine kleine Anzahl Magnetflußquanten zu erhalten, muß der Magnetfluß auf eine sehr geringe Querschnittsfläche beschränkt sein. Daher wird die Querschnittsfläche des Innenvolumens des Zylinders 10 so gering wie möglich gemacht.

Wenn der Kern 12 sich im Zustand des Widerstandes befindet, nimmt der Magnetfluß im Zylinder 10 das gesamte Volumen innerhalb des Zylinders ein und auch das Volumen, welches der Kern 12 umfaßt.

Wenn indessen der Kern 12 sich im Zustand der Supraleitfähigkeit befindet, so kann der gesamte Magnetfluß innerhalb des Zylinders 10 in der Weise betrachtet werden, daß er in jede Fläche des Kernes

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12 nur bis zu einer Tiefe, die durch die Eindringtiefe Mehrzahl Ausgangs^Kryotrons, von denen jedes bestimmt ist, eindringt. Wenn die Stärke t des Kernes unterschiedlich vorgespannt ist, vorgesehen sein. Die 12 wesentlich größer ist als die doppelte Eindringtiefe, Steuerleitung für diese Ausgangs-Kryotrons würde in so ändert sich das von dem Magnetfluß im Inneren Serie in dem Stromkreis 53 eingeschaltet. Jedes der des Zylinders 10 eingenommene Volumen wesentlich, 5 Tor-Elemente der Kryotrons könnte gleichzeitig abwenn der Kern 12 aus dem Zustand der Supraleit- gefragt werden, z.B. in dem in Fig. 3 mit Γ5 bef ähigkeit in den Zustand des Widerstandsverhaltens zeichneten Intervall. Da der Stromwert in dem Stromübergeht. Um eine wesentliche Änderung der Feld- kreis 53 maßgeblich für die Anzahl Magnetflußquanintensität innerhalb des Zylinders 10 zu vermeiden, ten ist, welche im Zylinder 10 gespeichert wurden, wenn der Kern 12 aus seinem supraleitfähigen Zu- io und da jedes Kryotron-Tor-EIement unterschiedlich stand in den Widerstandszustand übergeht, sollte die vorgespannt ist, können die verschiedenen Vorspan-Dicke des Kernes 12 geringer als die Eindringtiefe nungen der Kryotrons so angeordnet werden, daß des Kernes sein. während der Zeitspanne Γ 4 bei Speicherung eines

Wenn die Dicke des Kernes 12 wesentlich größer Magnetflußquants im Zylinder 10 ein Tor-Element ist als die Eindringtiefe und wenn sich der Kern 12 im 15 ^¹ den Widerstandszustand umgeschaltet wird bzw. supraleitfähigen Zustand befindet, so wird das im bei Speicherung von zwei Magnetflußquanten im Inneren des Zylinders 10 befindliche Magnetfeld von Zylinder 10 zwei Tor-Elemente in den Widerstandsder Mitte des Kernes 12 ausgeschlossen. In diesem zustand umgeschaltet werden.
Fall, wenn der Strom in dem Kern 12 einen Wert an- Eine zweite Ausführungsform ist in Fdg. 4 gezeigt, nimmt, daß das Magnetfeld an der Oberfläche des 20 Diese Ausführungsform zeigt, wie ein Ausführungs-Kernes 12 die kritische Feldstärke überschreitet und beispiel der Erfindung in bequemer Weise im Wege mindestens ein Teil des Kernes 12 dn den Wider- der Aufdampftechnik in Form dünner Filme faerstandszustand übergeht, nimmt der Magnetfluß im gestellt werden kann. Diese Ausführungsform sieht Inneren des Zylinders 10 einen Teil des Kernes 12 einen Zylinder 110 vor, der aus zwei miteinander ein, von dem er zuvor ausgeschlossen war. Dadurch 25 verbundenen Schichten 210 und 310 besteht; der wird die Intensität des Magnetfeldes an der Ober- Kern ist mit 112 bezeichnet. Es sind drei Leiter 113, fläche eines Teiles des Kernes, der supraleitfähig ist, 114 und 115 und eine Unterlageplatte 126 vorgeringer .als die kritische Feldstärke, und daher nimmt gesehen. Der Kern 112 ist von der Schicht 210 mit der Kern einen Zwischenzustand an, in welchem ein einer dünnen Schicht aus Isoliermaterial 327 isoliert Teil des Kernes supraleitfähig ist und ein Teil des 30 und von der Schicht 310 durch eine dünne Schicht Kernes Widerstandsverhalten bat. Der Kern kann aus Isoliermaterial 328. Der Leiter 114 ist von der diesen Zwischenzustand behalten, bis eine wesent- Unterlageplatte 126 isoliert; der Zylinder 110 ist von Hohe Zunahme des Stromes durch den Kern statt- dem Leiter 114 isoliert, der Leiter 115 ist von dem findet. Zylinder 110 isoliert und der Leiter 113 ist gegen-

Zwei charakteristische Eigenschaften eines supra- 35 ^über <*©ni Leiter 115 isoliert. Zur besseren Darstel-

leitfähigen Materials sind die Kohärenzlänge und die lung ist die Isolation zwischen dem Kern 112 und den

Zwischenschichten-Oberflächenenergie. Wenn das Schichten 210 und 310 in einfacher Weise schraffiert

Material, aus welchem der Kern 12 besteht, eine dargestellt.

positive Zwischenschichten-Oberflächenenergie hat Ebenso wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel und wenn die Dimensionen des Kernes 12 geringer 40 besteht der Kern 112 aus Indium und der Zylinder sind als die Kohärenzlänge des Materials, kann im 110 aus Zinn, und die Leiter 113, 114 und 115 •beBetrieb ein Schwingungszustand erhalten werden, da stehen aus Blei. Die Unteriageplatte 126 besteht aus die positive Zwischenschichten-Oberflächenenergie Glas. Der Zylinder 110 hat dieselben Funktionen wie die Ausbildung eines Zwischenzustandes verhindert. der Zylinder 10 im vorangegangenen Beispiel und der Wenn in diesem Fall der Strom in dem Kern 12 den 45 Kern 112 dieselben Funktionen wie der Kern 12, und Zustand erreicht, in welchem der Magnetfluß im die Leiter 113, 114 und 115 haben dieselben Funk-Inneren des Zylinders 10 den kritischen Magnetfeld- tionen wie die Leiter 13,14 und 15. Die in Fig. 4 wert überschreitet, so wird der gesamte Kern aus dem dargestellte Ausführungsform kann in ähnlicher Weise supraleitfähigen Zustand in den Widerstandszustand betrieben werden, wie im Zusammenhang mit Fig. 2 umgeschaltet, und dadurch wird die Feldintensität 50 erörtert wurde, und daher soll auf die Anwendungsart auf einen Wert unterhalb des kritischen Magnetfeld- nicht näher eingegangen werden,
wertes reduziert. Der Kern schaltet sich dann in den Es wurde bereits erwähnt, daß der Querschnitt des supraleitfähigen Zustand zurück, und dieser Zyklus Zylinders so gering wie möglich sein sollte; es muß wiederholt sich. Während der Zeitspanne, während indessen der Kern isoliert von dem Zylinder sein. Bei welcher der Kern 12 Widerstandsverhalten hat, wird 55 der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform hat der ein Teil des Stromes von dem Stromkreis 52 auf den Kern 112 eine Dicke von 2000 Ä, und die Isolier-Stromkreis 53 übergeschaltet. Wenn daher der Kern schichten 327 und 328 haben eine Dicke von 150 k, 12 wiederum supraleitfähig wird, so liegt der darin und die Schichten 210 .und 310, welche den Zylinder fließende Strom unterhalb des kritischen Stromwertes. 110 bilden, haben eine Stärke von lOOOOÄ. Diese

Die Zeitspanne, die der Strom benötigt, um wieder- 60 Maßverhältnisse sind jedoch bei den in F i g. 4 darum den kritischen Stromwert anzunehmen, d. h. die gestellten Schichten nicht veranschaulicht.
Schwingungsfrequenz, hängt von den elektrischen und Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung wird in folthermischen Zeitkonstanten des Stromkreises ab und gender Weise hergestellt: Erst wird eine aus Isoliervon der zeitlichen Zunahme des Eingangsstromes. material bestehende Schicht -auf die Platte 126 auf-

Der Ausgangsstromkreis kann naturgemäß kompli- 65 gebracht; darauf wird eine streifenförmige Bleischicht zierter sein, als in Fig. 2 dargestellt ist. Beispiels- aufgebracht, welche den Leiter 114 bildet; danach weise kann der Ausgangsstromkreis eine Mehrzahl wird der Leiter 114 mit einer Schicht aus Isolierlogischer Schaltelemente enthalten. Es könnte eine material überzogen; darauf wird eine dünne Zinn-

schicht aufgebracht, welche die Schicht 310 bildet; darauf wird eine Isolierschicht aufgebracht, welche die Schicht 328 bildet; darauf wird eine Schicht aus Indium aufgebracht, welche den Kern 112 bildet; darauf wird der Kern 112 mit einer Schicht aus Isoliermaterial überzogen, die die Schicht 327 bildet; darauf wird eine Schicht aus Indium aufgebracht, welche die Schicht 210 bildet und den Zylinder 110 vervollständigt; darauf wird der Zylinder 110 mit einer Schicht aus Isoliermaterial überzogen; darauf wird eine streifenförmige Bleischicht aufgebracht, welche den Leiter 115 bildet; darauf wird der Leiter 115 mit einer Isolierschicht überzogen; schließlich wird eine Bleischicht aufgebracht, welche den Leiter 113 bildet.

Damit das Volumen des Zylinders 110 so klein wie möglich ist und ohne daß zur Isolation übermäßig große Schichtstärken erforderlich sind, werden die Schichten 327 und 328 aius organischen polymeren Verbindungen hergestellt. Diese Schichten werden in ao solcher Weise erzeugt, daß ihre Messung unter Anwendung eines Elektronenstrahles oder ultravioletten Lichtes erfolgen kann.

Obwohl in F i g. 2 nur eine Informationsspeicherzelle dargestellt wurde, ist es offensichtlich, daß eine as Mehrzahl derartiger Speicherelemente zu einer Matrix zusiammengeschaltet und nach einem räumlichen Schaltverfahren abgefragt werden können. Im vorstehenden wurden als zur Anwendung gelangende Materialien Blei, Zinn und Indium genannt. Diese Materialien wurden nur beispielsweise genannt, und es ist zu beachten, daß auch drei beliebige andere Materialien, die unterschiedliche kritische Temperaturwerte haben, zur Anwendung gelangen können.

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Supraleitfähige Speichervorrichtung zur Speicherung von durch elektrische Größen dargestellter Information, gekennzeichnet durch einen Zylinder (10) aus einem Material, welches einen Zustand der Supraleitfähigkeit und einen Zustand des Widerstandsverhaltens annehmen kann, durch mittels elektrischen Stromes beaufschlagbare Leiter (13,14) zur Speicherung einer vorbestimmten Anzahl Magnetflußquanten in dem Zylinder, durch einen im Inneren des Zylinders (10) angeordneten Kern (12), der einen supraleitfähigen Zustand und einen Zustand des Widerstandsverhaltens annehmen kann, wobei durch eine Isolierung der Kern (12) von dem Zylinder (10) isoliert ist und wobei durch die getroffene Anordnung der kritische Stromwert in dem Kern (12) von den in dem Zylinder (10) gespeicherten Magnetflußquanten abhängt, ferner gekennzeichnet durch einen Stromkreis (52), welcher durch den genannten Kern (12) einen diesen Kern in den Widerstandszustand bringenden Strom zu leiten gestattet, durch eine Stromquelle (51) zur Erzeugung eines zeitlich zunehmenden Stromes und durch einen zweiten Stromkreis (53), welcher ebenfalls wie der erste Stromkreis (52) an die Stromquelle (51) angeschlossen ist und einen höheren induktiven Widerstand (56) als der erstgenannte Stromkreis (52) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Kernes (12) geringer ist als die Eindringtiefe des Kernmaterials.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (12) das Innenvolumen des Zylinders (10) dm wesentlichen ausfüllt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stromkreis (53) ein Kryotron-Element (54) enthält.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (10) aus Zinn und der Kern (12) aus Indium besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Speichern einer bestimmten Anzahl Magnetflußquanten ein erster Leiter (15) vorhanden ist, der in der Lage ist, den Zylinder (10) aus dem Zustand der Supraleitfähigkeit in den Zustand des Widerstandsverhaltens zu versetzen, und daß ein zweiter und ein dritter Leiter (13,14) vorhanden sind, die einen Magnetfluß parallel zur Achse des Zylinders (10) zu erzeugen vermögen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Leiter (15) einen Magnetfluß senkrecht zur Längsachse des Zylinders (10) zu erzeugen vermag.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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