DE1807184A1

DE1807184A1 - Magnetischer Abtaster und Vorrichtung mit einem solchen Abtaster

Info

Publication number: DE1807184A1
Application number: DE19681807184
Authority: DE
Inventors: Kayser Wolfgang Willi O Gunter
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-11-08
Filing date: 1968-11-06
Publication date: 1969-06-19
Also published as: DE6805536U; GB1248433A; FR1604401A; NL6815894A; SE358762B

Description

Dr. Horst Schüler

Patentanwalt

6 Frankfurt /Main 1

NidcWr. 52 5. Afov.

General Electric Company, 1 River Road, Schenectady N,Y.,USA

Magnetischer Abtaster und Vorrichtung ir.it einen: solchen

Abtaster

Die Erfindung besieht sich auf einen magnetischen Abtaster für einen Wandler, auf den Wandler selber und auf eine Vorrichtung mit einem solchen Wandler zum Lesen magnetisch gespeicherter Informationen. Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bisherigen Vorrichtungen dieser Art zu überwinden, die anschließend noch beschrieben werden.

Erfindungsgeiräß ist der magnetische Abtaster aus einem anisotropen dünnen magnetischen Film hergestellt. Der Ausdruck "anisotrop" wird anschließend noch definiert.

Informationen können entweder in statischen oder in dynamischen Speichern gespeichert werden. Statische Speicher, wie beispielsweise Kerne, sind üblicherweise in Ebenen angeordnet. Ihre Punktion hängt hauptsächlich von der Koinzidenz von Strömen ab, "

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die durch mindestens zwei leiter hindurchfließen, die jeden Kern durchsetzen, so daß zwecks Lesens oder Schreibens von Informationen die Magnetisierung der Kerne geändert wird. Ein Nachteil solcher statischer Speicher ist ihre niedrige Speicherdichte. Die Größe eines jeden Kerns in der Speicherebene beschränkt die Anzahl der Kerne und damit die Anzahl der Informationsbits, die gespeichert werden können.

. Dynamische Speicher, bei denen das eigentliche Speichermediun * gegenüber dem Abtaster bewegt wird, weisen im allgemeinen eine hohe Speicherdichte auf.

Bisher wurden zum Ein- oder Auslesen von Informationen in oder aus dynamische Speicher, wie beispielsweise Scheiben- oder Trommelspeicher oder auch Bandspeicher übliche Köpfe verwendet, die einen mit einem Spalt versehenen ferromagnetischen Ringkern aufwiesen, auf den eine Spule aufgewickelt war. In den meisten Fällen mußte das Speichermedium gegenüber den Köpfen bewegt werden, da die Ausgangsgröße des Kopfes üblicherweise eine Spannung ist, die in der Spule durch eine Änderung des magnetischen Flußes induziert wird. Die Ausgangsgröße des Kopfes ist , dann der Geschwindigkeit zwischen dem Speichermedium und dem , Kopf proportional. Die Flußänderung im. Kopf ,wird daher in:,übereinstimmung mit dem Fluß, der die gespeicherte Information be- . deutet, und der Bewegung zwischen dem Speichermedium und dem . Kopf hervorgerufen. Die Ausgangsspannung, die vom Kopf abgegeben wird, ist entweder positiv oder negativ. Das hängt von ' der magnetischen Orientierung der bits in dem Speichermediura ab. Es gibt auch flußempfindliche Köpfe, die zum Auslesen von Informationen oder Bits gegenüber dem Speichermedium nicht be-'· wegt zu werden brauchen. Diese Köpfe beruhen entweder auf der magnetischen Sättigung oder auf dem Hall-Effekt. Andere, sogenannte statische Speicher, werden bewegt, angehalten oder in Schwingungen versetzt, um zur Erzeugung von Flußänderungen eine relative Bewegung zu erhalten.

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Wie bereits erwähnt, wird das Magnetfeld von Informationsbits, die in einem dynamischen Speichermedium gespeichert sind, mit einem ferromagnetischen Ringkernwandler festgestellt, der mit einem Spalt versehen ist. Der Ringkern stellt einen Weg für den magnetischen FIuJ?. dar, so daß der Fluß von der einen Seite des Spaltes durch das Ferromagnetikum hindurch auf die andere Seite des Spaltes gelangen und sich durch das Speichermedium ■wieder schließen kann. Auf den Ringkern ist eine Spule aufgesetzt, mit der der Magnetfluß festgestellt v/erden kann, und eine Spannung, die von dem Magnetfluß in der Spule induziert wird, kann das Ausgangssignal sein. Ein solcher Ringkernwandler weist hohe Verluste auf, die hauptsächlich durch den magnetischen Widerstand des ferromagnetischen Kerns und durch seine Masse bedingt sind, die im Vergleich zu einer Dünnschichtelement groß ist. Ein anderer Ilachteil üblicher ferromagnetiseher Köpfe besteht in der niedrigen Schaltgeschwindigkeit, die durch die Zusammensetzung der Köpfe bedingt ist.

Die üblichen Ilagnetköpfe können in zwei verschiedene Cruppen eingeteilt werden. Dieses sind die fliegenden Köpfe und die Kontaktköpfe. Wie der Name bereits besagt, fliegt ein sogenannter fliegender Kopf aerodynamisch auf einem Luftkissen, das sich zwischen dem sich bewegenden magnetischen Speichermedium und dem Kopf befindet. Ein Kontaktkopf ist dagegen ein Kopf, der das Speichermedium direkt berührt. Eine Schwierigkeit, die bei Kontaktköpfen auftritt, ist der Verschleiß durch Reibung. Ein Kontaktkopf muß normalerweise mit einer gewissen Kraft gegen die Oberfläche des Speichermediums gedrückt werden, und dadurch ist Verschleiß durch Reibung sehr wahrscheinlich. Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Speichermediums können den Verschleiß vergrößern, und außerdem kann ein Kontaktkopf aufgrund dieser Unregelmäßigkeiten auf- und abspringen, so daß der Fluß im Kopf und demzufolge das Ausgangssignal kleiner wird.

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Bei fliegenden Köpfen kann der Verschleiß durch Reibung üblicherweise praktisch vernachlässigt werden. Fliegende Köpfe sind im allgemeinen so ausgelegt, .daß sie bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit eine vorgegebene Höhe über einem Speichermedium einhalten. Ihre aerodynamische Konstruktion ist daher normalerweise recht kritisch, und Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des Speichermediums oder andere Änderungen in dem, Speichermedium oder in dem Kopf können den κ Abstand zwischen dem Speichermedium und dem Kopf beeinflussen. Die Empfindlichkeit des Abtasters eines fliegenden Kopfes ist recht wichtig, da der Abstand zwischen dem Kopf und dem Speichermedium und somit die Amplituden der Ausgangssignale schwanken können, so daß die Gefahr besteht, daß manche Bits nicht gelesen werden.

Wenn- man nun als Abtaster oder als Abtastelement in einem "Wandler eine anisotrope dünne Schicht verwendet, treten die eben geschilderten Nachteile nicht auf und es stellen sich mehrere Vorteile ein. Bestimmte magnetische Materialien können auf einer unmagnetischen Unterlage in Form einer dünnen Schicht abgeschieden werden. Wenn diese magnetischen Materialien in An-} ■ Wesenheit eines Magnetfeldes abgeschieden werden, zeigt die dünne.magnetische Schicht eine uniaxiaie Anisotropie. Hierunter ist die Erscheinung zu versetehen, daß sich der M'agnetisierungsvektor der dünnen Schicht von selbst in Richtung einer bevorzugten Magnetisierungsachse ausrichtet. Diese bevorzugte Magnetisierungsachse wird häufig als "leichte Achse" bezeichnet, während die Magnetisierungsachse, die in der Ebene der dünnen Schicht auf der leichten Achse senkrecht steht., als "schwere Achse" bezeichnet wird. Die uniaxiale dünne magnetische Schicht zeigt nur eine einzige leichte Magnetisierungsachse, so daß es für die Orientierung des remanenten Flußes zwei stabile, entgegengesetzte Richtungen gibt. In dem einen dieser stabilen Zustände weist der Magnetisierungsvektor der Schicht in Richtung der leichten Achse, und dieser Zustand wird zur Darstellung einer binären 1 verwendet. In dem anderen dieser stabilen

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Zustände weist der MagnetisieTungsvektor der dünnen Schieht in die entgegengesetzte Richtung, und dieser Zustand stelle eine binäre O dar. Andere Eigenschaften von anisotropen dünnen Schichten werden unten noch erörtert.

übliche Ringkernköpfe können zufriedenstellend bis zu Geschwindigkeiten von etwa IO Millionen Impulsen pro Sekunde (10 MHz) verwendet werden. Bei höheren Frequenzen treten jedoch Schwierigkeiten auf. Wenn man andererseits eine anisotrope dünne Schicht verwendet und das Feld senkrecht zur leichten Achse anlegt, kann man Schaltgeschwindigkeiten bis hinauf zu etwa einer Milliarde Impulsen pro Sekunde oder darüber (1 GHs) erzielen, die auf Klapp-Prozeßen beruhen. Außerdem treten in einer dünnen Schicht im Gegensatz zu einem üblichen Ringkernkopf keine hohen Verluste auf, da die Masse der dünnen Schicht im Vergleich zur Masse eines üblichen Ringkernkopfes sehr niedrig ist. ■

Ein anderer Vorteil der dünnen Schicht als Abtaster besteht darin, daß die dünne Schicht als Zwischenspeicher dienen kann, da ihr.Magnetisierungszustand so lange erhalten bleibt, bis durchwein magnetisches Feld in der entgegengesetzten Richtung eine.ümorientierung der Anisotropie erfolgt. Die dünne Schicht kann daher die· Information vom Speichermedium aufzeichnen und speichern, bis zur Änderung der magnetischen Orientierung der dünnen Schicht eine Flußänderung erzeugt oder festgestellt wird..Dieser Speichereigenschaft wegen erscheint ein Wandler mit einer dünnen Schicht wesentlich flexibler zu sein als ein gewöhnlicher Ringkernwandler.

Die Natur und die Geometrie dünner magnetischer Schichten führt auf einige Eigenschaften, die solche Schichten zum Feststellen oder Auslesen magnetisch.gespeicherter Informationen besonders geeignet machen. So kann man beispielsweise die dünne Schicht

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gegenüber der Oberfläche des Speichermediums parallel, senkrecht oder in einem beliebigen Winkel montieren. Dadurch ist .' es möglich, die verschiedenen Komponenten der Streufelder festzustellen, die von den gespeicherten Bits hervorgerufen, werden, wie beispielsweise die senkrechten und die^ waagrechten Komponenten oder irgendwelche dazwischen liegenden Komponenten. Ein anderer Vorteil der Verwendung von dünnen Schichten in einem Wandler besteht darin, daß sie wesentlich leichter/ als übliche Köpfe hergestellt werden können. Außerdem treten die Schwierigkeiten nicht auf, die mit dem'Bewickeln eines Ringkerns oder mit dem Verbinden zweier Ringkernhälften nach dem Pierstellen der« Wicklung verbunden sind. Darüber hinaus kann man zwei oder mehr dünne Schichten -verwenden.

Im Folgenden soll die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden.

Figur 1 zeigt perspektivisch eine streifenförmig ausgebildete dünne Schicht, die neben einer Speicherschicht eines magnetischen Aufzeichnungsträgers' angeordnet ist. -,'-.'.■

Figur 2 ist eine Ansicht längs der Linie 2 - 2 aus Figur'IV

Figur 3 zeigt perspektivisch eine streifenförmig ausgebildete ^ dünne Schicht, die heben einer Speicherschicht eines mägne- ^J" tischen Aufzeichnungsträgers, angeordnet ist. . '

Figur 4 zeigt perspektivisch eine streifenförmig ausgebildete" dünne Schicht, die senkrecht zu einem magnetischen Speicher angeordnet ist. .

Figur 5 ist eine' Ansicht längs der Linie 5 - 5 aus Figur 4.

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Figuren 6, 7 und 8 sind perspektivische Ansichten streifenförmig ausgebildeter dünner Schichten, die senkrecht zu einem magnetischen Speicher angeordnet sind.

Figur 9 ist eine Ansicht längs der Linie 9 - 9 aus Figur 8.

Figur 10 ist eine perspektivische Ansicht einer streifenförmig ausgebildeten· dünnen Schicht, die gegenüber einem magnetischen Speichernedium in einem spitzen Winkel angeordnet ist.

Figur 11 ist eine Ansicht längs der Linie 11 - 11 aus Figur Figuren 12, 13 und Ik zeigen optische Auslesesysteme.

Figur 15 zeigt einen Dünnschichtwandler, der neben einer Speicherschicht angeordnet ist.

Figur 16 ist ein Schnitt durch einen induktiven Dünnschichtwandler.

Figur 17 zeigt schematisch einen induktiven Dünnschichtwandler, bei deir. das angelegte Feld sowohl auf der leichten Achse der dünnen Schicht als auch auf den Flußkomponenten aus der Speicherschicht senkrecht steht.

Figuren 18 und 19 zeigen Signale, die bei einem Dünnschichtwandler, wie beispielsweise nach Figur 17, auftreten.

Figur 20 zeigt schematisch einen induktiven Dünnschichtwandler mit einem parallel zur leichten Achse angelegten Feld.

Figur 21 zeigt schematisch einen induktiven Dünnschichtwandler mit einem angelegten Feld, das senkrecht zur leichten Achse der dünnen Schicht und parallel zu den Flußkomponenten der Speicherschicht verläuft.

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Figur 22 zeigt die Signale, die bei einem Wandler, wie beispielsweise bei einem Wandler nach Figur-21, auftreten.

Figur 23 ist eine andere schematische Ansicht eines induktiven Dünnschichtwandlers, wie er in Figur 21 dargestellt ist.

Figur 24 zeigt die Signale, die bei einem Wandler nach Figur 23 auftreten. ·

Figur 25 zeigt, wie der erfindungsgemäße Wandler angewendet werden kann.

Der Ausdruck "dünne Schicht" soll ganz allgemein eine Schicht,-eines magnetischen Materials bezeichnen, deren Dicke etwa zwischen- einigen 100 und einigen 1000 Ängstrom liegt, und deren Dicke der Dicke eines einzigen magnetischen Bezirks entspricht. Diese Schicht ist auf einer Unterlage aus Metall, Glas, Keramik oder aus einem organischen Material abgeschieden worden. Wenn die Schicht in Anwesenheit eines magnetischen Feldes auf der Unterlage abgeschieden wird, ist sie ganz allgemein in Richtung des angelegten Feldes anisotropisch orientiert. Diese mag-) netische Orientierung wird üblicherweise als die leichte Magnetisierungsachse bezeichnet, und die Achse senkrecht zur le'ichten Achse wird als schwere Magnetisierüngsachse bezeichnet.

In einer anisotrop orientierten dünnen Schicht widersetzt sich der Magnetisierungsvektor jeder Drehung aus der Richtung der leichten Achse heraus. Wenn nun an eine dünne Schicht ein Magnetfeld angelegt wird, das nicht in Richtung der leichten Achse verläuft, kann der Magnetisierungsvektor der dünnen Schicht in Richtung des angelegten Feldes zur schwerelen Achse hin umgeschaltet werden, oder es wird ein Teil der Magnetisierung zur schweren Achse hin geschaltet. Dieses hängt .von der Stärke des angelegten Feldes ab. Wenn das angelegte Magnetfeld wieder verschwindet', versucht der Magnetisierungs vektor,

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wieder in die stabile Lage parallel zur leichten Achse zurückzukehren. Wenn beispielsweise ein Magnetfeld H ausreichender Stärke in Richtung der schweren Achse angelegt wird, das also größer als das Anisotropiefeld H-, der dünnen Schicht ist, wird der Ilagnetisierungsvektor der Schicht parallel zur schweren Achse herumgedreht. Wenn das Feld wieder verschwindet, wird die Magnetisierung der Schicht örtlich in ihre anisotrope Orientierung etwa in Richtung der leichten Achse zurückgedreht oder zurückgeschaltet. Wenn das Magnetfeld H kleiner als das Anisotropiefeld H„ der Schicht ist, wird die Magnetisierung in Richtung des Feldes II um einen Winkel θ von der leichten Achse weg auf die schwere Achse zugedreht. Wenn dieses Feld wieder weggenommen wird, dreht sich die Magnetisierung zur leichten Achse zurück. Die Größe des Winkels θ kann sich in Abhängigkeit von der Stärke des angelegten Feldes ändern. Wenn sich die dünne Schicht in einem Zustand befindet, in dem die Magnetisierung nicht mehr parallel zur leichten Achse, sondern etwa antiparallel zur leichten Achse verläuft, kann,die Magnetisierung aus beiden Richtungen um den Winkel θ auf die schwere Achse hin gedreht werden.

Wenn ein magnetisches Feld angelegt wird, das in Richtung der leichten Achse verläuft, wird die Magnetisierung der Schicht nicht durch Drehung, sondern durch eine Wandverschiebung umgeschaltet, so daß die Magnetisierung parallel zur leichten Achse verläuft. Das Umschalten der Magnetisierung durch eine Wandverschiebung und durch eine Drehung wird noch im einzelnen erörtert. Wenn das Feld wieder verschwindet, bleibt die Magnetisierung des Feldes in Richtung der leichten Achse liegen. Wenn eine dünne Schicht gegenüber einem Speichermedium in einem spitzen Winkel angeordnet ist oder eine' Lage einnimmt, die weder parallel noch senkrecht zum Speichermedium verläuft, kann das Umschalten der Magnetisierung durch eine Kombination der Drehung und der Wandverschiebung verlaufen, wie es noch beschrieben wird.

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Diese Schalteigensehaften einer dünnen magnetischen Schicht können nun dazu verwendet werden, magnetisch gespeicherte Informationen, wie beispielsweise magnetische Punkte, auf einem Medium nachzuweisen, die digitale Informationen darstellen. Der Magnetisierungsvektor einer anisotropen dünnen Schicht kann durch das Magnetfeld umgeschaltet werden, das ■ von Informationsbits stammt, die in der Speicherschicht eines dynamischen Speichers gespeichert sind. Dieses Umschalten der . Magnetisierung kann entweder durch WandverSchiebungen oder " durch eine Drehung'des Magnetisierungsvektors hervorgerufen werden und das Umschalten kann nachgewiesen werden, so daß sich der Informationsbit auslesen läßt. Umsehaltvorgänge, dieauf einer Drehung des Magnetisierungsvektors beruhen, sind ihrer Natur nach wesentlich schneller als ümschaltvorgänge, die durch Wandversohiebungen ablaufen, un-d, daher sind solche • Drehungen des Magnetisierungsvektors bei Speichern, die rr.it hohen Geschwindigkeiten arbeiten, sehr geeignet und wünschenswert. Man kann auf diese V/eise die Informationen auslesen. ^: ' Die Leseköpfe oder die Wandler und die Verfahren, die ansc'hllessend beschrieben werden, und in denen zum Nachweis eines -'■■■-'■■ magnetischen Flußes oder von Flußänderungen anisotrope dünner ^;:" k Schichten verwenden, können von den schnelleren Sehaltge- ' schwindig'keiten den bestmöglichen Gebrauch machen. Man kann " jedoch auch eine anisotrope dünne Schicht derart .einem Sp^!e'ichermedium gegenüberstellen, daß jeder der beiden Umschaltmechänismen für den Magnetisierungsvektor ausgenutzt werden kann. Dieses hängt von den verschiedensten Überlegungen und Anforderungen ab.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist·angenommen worden, daß die Informationsbits in Längsrichtung oder horizontal aufgezeichnet sind, und daß die Magnetisierung'in Abtastrichtung orientiert ist. Bei einem Scheibenspeicher liegt die Magnetisierung in der Ebene der Speicherschicht, und bei einem Trommelspeicher in einer Ebene, die an der dem Abtaster beziehungsweise dem Kopf gegenüberliegenden Stelle eine tangentiale Ebene ist. Man kann

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ciio Informationsbits aber auch so aufzeichnen, daß die Magnetisierung" senkrecht zur Ebene der Speicherschacht und senkrecht zur Äbtastrichtung orientiert ist, oder auch so., daß die Magnetisierung in der Ebene der Speicherschicht und senkrecht zur Abtastrichtung liegt.Da ran jeden geeigneten Kode verwenden kann, ist das Lesen mit dünnen nap.netischen Schichten weder auf eine spezielle Kodierung noch auf ein spezielles Kinschreibverfahren beschränkt. Der Beschreibung ist ein Kode zugrunde gelegt, bei dem die Magnetisierung nicht auf iJull zurückkehrt. Man kann jedoch jeden Kode benutzen, und die Lesesignale wurden dann dem verwendeten Schreibkode entsprechen. Die Lcsesignale selbst werden durch die Sträufeldverteilung der Informationsbits und durch die Anordnung des Dünnschichtwandlers im Kaum beeinflußt. Es werden daher nur Verhältnisse und Einflüsse erörtert, die in gewissem Sinne optimalisiert sind.

In der Figur 1 ist perspektivisch ein Teil einer dünnen Schicht dargestellt, die parallel zu· einem Speicherrredium IU anneordnet ist. Das Speichermedium 10 kann eine Schicht 12 aus einen magnetischen Material aufweisen, in dem Informationsbits magnetisch orientiert gespeichert sind. Diese Speicherschicht kann zu einer Magnettrommel, zu einem Scheibenspeicher oder zu einem Magnetband gehören. Die Speicherschicht kann mehrere parallele Spuren 14 enthalten, und jede Spur kann in eine Anzahl von magnetischen Bezirken oder Bitspeicherplätzen 16, 13, 20 unterteilt sein, deren Magnetisierung passend orientiert ist. Dicht über dem Speichermedium 10 ist parallel hierzu ein Lesekopf 24 mit einer dünnen Schicht angeordnet, der in Figur 1 über der Spur 14 liegt. Der Lesekopf 24 kann eine Unterlage 26 aufweisen, auf die eine dünne Schicht 2δ aufgebracht worden ist. Die leichte Magnetisierungsachse der dünnen Schicht, die durch den dicken Pfeil 30 dargestellt ist, verläuft parallel zur Spur 14.

Die Figur 2, die einen Schnitt durch das Speichermedium 10 darstellt, zeigt die Schicht 12, die Bits 16, lo, 20, den Lesekopf

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24, der magnetisch mit der Speicherschicht gekoppelt ist, und I'Iagnetfeldlinien 32, die vom Bit 18 ausgehen. Wie man sieht, kann die horizontal oder parallel verlaufende Komponente des magnetischen Flußes 32, der vom Bit 18 ausgeht, einen Teil der Dünnschicht 28 magnetisieren. Dieser Abschnitt der dünnen · Schicht 2 8 wird daher in Abhängigkeit von der magnetischen Orientierung des Bits 18 seinerseits magnetisch orientiert, und beim richtigen Auslesen würde entweder ein O-Bit oder ein 1-Bit angezeigt werden. Die magnetische Orientierung der'Bits ruft daher die entsprechende Orientierung der dünnen Schicht hervor, wenn die Spur 14 des Speichermediums 10 gegenüber dem Lesekopf 24 bewegt wird.

Wie aus Figur 2 hervorgeht,-verläuft der magnetische Fluß 32 des Bits 18 abgesehen von den Bitgrenzen etwa parallel zum Bit. Der Bit 18 ist in einem magnetischen Bezirk eingespeichert, in dem die Magnetisierung anders orientiert ist als in den danebenliegenden Bezirken für die Bits 16 und 18. Magnetisierungskomponenten aus dem Speichermedium, die senkrecht zum Speichermedium stehen, findet man bei dem hier zugrunde gelegten Kode nur an den Bitübergängen, oder aber bei Informationskoden, in denen für jeden Bit nicht ein oder mehrere Male der Magnetfluß umgekehrt wird. Zwischen aufeinanderfolgenden Bits der gleichen Polarität bzw. der gleichen magnetischen. Orientierung kann ran daher keine Grenzen beobachten, und es treten daher zwischen solchen Bits auch keine Flußkomponenten auf, die senkrecht zum Speichermedium stehen. Dieses ist beispielsweise in Figur 5 für die Bits 15 und 16 dargestellt. Bei dem hier zugrundegelegten Kode, bei dem die Magnetisierung nicht auf Null zurückgeht, entsteht nur dann ein Lesesignal, wenn die Magnetisierung der dünnen Schicht des Lesekopfes durch eine Polaritätsänderung im Speichermediurn umgeschaltet wird, und dieses ist unabhängig von der anisotropen Orientierung der dünnen Schicht und von ihrer Anordnung gegenüber dem Speichermedium oder einer Spur.

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Durch die Verwendung einer anisotropen dünnen Schicht kann die Magnetisierung der Schicht entweder durch Rotation oder durch Wandverschiebung umgeschaltet werden. Wenn die leichte Achse 30 der dünnen Schicht 2δ zum angelegten Hagnetfluß 32 parallel verläuft, wie es in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, wird die Magnetisierung der Schicht durch eine Wandverschiebung umgeschaltet. Für dieses Umschalten der Magnetisierung durch Wandverschiebung benötigt man etwa eine halbe Microsekunde« Wenn die leichte Achse 30 dagegen senkrecht zur Spur 14 orientiert ist, wie es in Figur 3 dargestellt ist, und daher senkrecht zu den Informationsbits und zu dem Magnetfluß verläuft, der von den Bits ausgeht, erfolgt das Umschalten des Magnetisierungsvektors der dünnen Schicht zur schweren Achse durch Rotation, wofür etwa eine Nanosekunde oder noch weniger benötigt wird. Eine Hanosekunde wird noch unterschritten, wenn eine Rotation nur über kleine Winkel erfolgt, wie sie beispielsweise von Feldern H„ hervorgerufen werden kann, die kleiner als- das Feld H,- der dünnen Schicht sind. Die erfindungsgemäßen Leseköpfe sind daher für dynamische Speicher hoher Geschwindigkeit besonders gut geeignet, wenn man dafür sorgt, daß das Ur.-schalten der Magnetisierung durch Rotation erfolgt.

In der B^igur 4 ist ein Lesekopf 24 mit einer dünnen magnetischen Schicht dargestellt, der senkrecht zum Speichermedium angeordnet ist. Die leichte Achse 30 der dünnen magnetischen Schicht ist so orientiert, daß sie parallel zu den senkrecht verlaufenden Komponenten des Flußes 32 angeordnet ist, wie es in Figur 5 dargestellt.ist. Die dünne Schicht des Lesekopfes 24, die mit 28 bezeichnet ist, kann von den senkrechten Komponenten des Flußes 32 magnetisch beeinflußt oder ummagnetisiert werden, die von den Informationsbits l6, 18, 20 ausgehen. Die Ummagnetisierung der dünnen Schicht 28 erfolgt demzufolge durch eine Wandverschiebung. In den Anordnungen nach den Figuren 1 bis 3 werden vom Lesekopf 24 die horizontalen Flußkomponenten ausgenutzt, während in den Figuren 4 bis 6 die senkrechten Flußkomponenten nachgewiesen werden. Man sieht also, daß man einen

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Les-ekopf .mit einer dünnen magnetischen Schicht derart gegenüber einem Speichermedium.anordnen kann, daß sich jede gewünschte Flußkomponente nachweisen läßt. Die Flußkomponenten, die von dem erfindungsgemäßen Lesekopf mit der dünnen.magnetischen Schicht in der Hauptsache nachgewiesen werden, sind in den verschiedenen Figuren durch offene Pfeile an den.Grenzen der magnetischen Bezirke dargestellt. (Siehe hierzu- beispielsweise die Figuren 5, 9 und 11). In der Figur 6 zeigt die leichte Achse 30 der dünnen magnetischen Schicht 28 senkrecht zu den vertikalen Flußkomponenten der Informationsbits. Bei einer solchen Anordnung erfolgt das umschalten der Magnetisierung normalerweise durch Rotation.

In den Figuren 7 und 8 sind v/eitere Möglichkeiten dargestellt, wie die dünne magnetische Schicht des Lesekopfs angeordnet v/erden kann, und zwar steht'die dünne Schicht 28 senkrecht zum Speichermedium 10 und verläuft parallel zu den 3peichers_;puren 14. Wenn die dünne Schicht derart orientiert ist, weist sie die vertikalen Flußkomponenten der Informationsbits nach, wie es bereits-beschrieben wurde. In der Figur 7 ist die.leichte Achse 30 so orientiert, daß sie parallel zu den vertikalen Flußkomponenten verläuft. Das Umschalten der Magnetisierung.erfolgt demzufolge durch Wandverschiebungen. In Figur 8 verläuft die leichte Achse 30 parallel zur Spur 14 und damit senkrecht zu den vertikalen Flußkomponenten der Informationsbits. Das Umschalten der Magnetisierung erfolgt demnach durch Rotation.

In der Figur 9 ist nun ein Schnitt durch ein Speichermedium-10 mit einer Speicherschicht 12 längs der Linie 9-9 aus Figur 3 dargestellt. Im besonderen sind der Magnetfluß 32 der verschiedenen Informationsbits sowie die nachgewiesenen-vertikalen Flußkomponenten gezeigt.

Eine Anordnung, wie sie in den Figuren 7₅8 und 9 dargestellt ist, kann vorteilhaft in Fällen verwendet werden, wo die Speicherdichte pro Spur verhältnismäßig niedrig ist, die Spurdichte

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jedoch hoch ist. Im Gegensatz hierzu wird man die Anordnungen nach den Figuren 4, 5 und 6 in solchen Fällen verwenden, in denen die Bitdichte pro Spur hoch ist, die Sprdichte dagegen etwas niedriger ist. Die Anordnungen nach den Figuren I₃ 2 und sind dagegen besonders gut für ein optisches Auslesen oder auch für ein paralleles Auslesen geeignet, wenn man beispielsweise ein ganzes Wort auf einmal auslesen will. Für das parallele Auslesen kann man eine kontinuierliche dünne Schicht verwenden j wie es noch besehrieben wird.

In der Figur 10 ist perspektivisch eine dünne magnetische Schicht 24 dargestellt, die gegenüber einem Speichermedium und seiner Speicherschicht 12 einen spitzen Winkel bildet. Der Querschnitt aus Figur 11 zeigt den Zusammenhang zwischen dem FIuE 32 und der dünnen Schicht 28. Die Flußkomponenten, die bei dieser Orientierung von der dünnen magnetischen Schicht hauptsächlich nachgewiesen werden, sind die zur Ebene der Schicht parallel verlaufenden Flußkomponenten. Da die magnetische dünne Schicht in eineir spitzen Winkel angeordnet ist, kann bei der gegebenen Flußverteilung aus der Speicherschicht das Umschalten der Magnetisierung sowohl durch Wandversehiebungen als auch durch Rotationen erfolgen. Durch Wahl der Orientierung der leichten Achse der dünnen Schicht kann der eine oder der andere Umschaltprozeß begünstigt werden.

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Optisches Auslesen

Die Figur 12 zeigt eine Anordnung, mit der die Information vom Lesekopf 24 optisch abgelesen werden kann. Diese Anordnung kann grundsätzlich als ein optisches Kerr-System angesprochen werden. Es sind eine Lichtquelle 40 und ein Polarisator 42 vorgesehen, der das Licht aus der Lichtquelle 40 polarisiert. Das polarisierte Licht wird auf den Lesekopf 24 geworfen, der quer zu der Speicherspur angeordnet ist und senkrecht auf der Spur und dem Speichermedium steht. Die leichte Achse 30 der dünnen Schicht 28 ist quer zur Spur orientiert, also quer zu den senkrechten Flußkomponenten der Informationsbits. Das Licht fällt auf die dünne Schicht 2 8 auf und wird an ihr reflektiert. Die Polarisationsebene des Lichtes wird des Kerr-Effektes wegen durch die magnetische Orientierung der Bezirke der dünnen Schicht 2 8 gedreht, und diese Drehung wird durch den Analysator 44 und die Photozelle 46 nachgewiesen, in der das erforderliche elektrische Ausgangssignal erzeugt wird. Die Polarisationsebene des Lichtes wird in Abhängigkeit von der magnetischen Orientierung in den einzelnen Bezirken der dünnen Schicht 28 herumgedreht. Das Licht, das den Analysator durchsetzt, wird demzufolge moduliert, und unterschiedliche Drehungen des Magnetisierungsvektors in der dünnen Schicht führt auf unterschiedliche Helligkeit des Lichtes, das in die Photozelle einfällt. Die Photozelle gibt daher Ausgangssignale ab, die ein Maß für den magnetischen Fluß aus den Informationsbits sind, der magnetisch von der dünnen Schicht 28 des Magnetkopfes 24 nachgewiesen wurde.

In der Figur 13 ist eine andere Anordnung zum optischen Ablesen dargestellt, bei der die dünne magnetische Schicht 28 parallel zum Speichermedium 10 und parallel zu einer Speicherspur 14 angeordnet ist. Die leichte Achse 30 der dünnen Schicht kann quer zur Schicht ausgerichtet sein, so daß die Rotation des Magnetisierungsvektors durch die parallel zur Schicht ver-

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laufenden Flußkomponenten der Informationsbits in der Spur erfolgen kann. Die Lichtquelle 40 und der Polarisator 42 sind gegenüber der ebenen Oberfläche der Dünnschicht unter einem gewissen Winkel angeordnet, wie es bereits beschrieben wurde, und das polarisierte Licht, das an der dünnen Schicht reflektiert wird, geht durch den Analysator 44 hindurch und fällt auf die Photozelle 46 auf. Der Ilagnetisierungsvektor der dünnen Schicht 28 kann von den horizontalen Flußkomponenten aus der Speicherschicht aus der leichten Achse herausgedreht werden. Die Drehrichtung hängt von der Polarität der Flußkomponenten ab. Das polarisierte Licht kann von der Magnetisierung der dünnen Schicht 28 beeinflußt werden, und die e,r-'sielte Wirkung wird durch den Analysator 44 und die Photozelle 46 nachgewiesen.

In der Figur 14 ist schematisch eine andere Anordnung zum optischen Ablesen der Informationsbits dargestellt, in der der Faraday-Effekt ausgenutzt wird. Licht aus der Lichtquelle 40 wird im Polarisator 42 polarisiert und geht dann durch die dünne Schicht 2-8, die Unterlage 26 und den Analysator 44 hindurch und fällt auf die Photozelle 46 auf. Die dünne magnetische Schicht sollte gegenüber der optischen Achse dieser Anordnung um etwa 45 geneigt sein, so daß die Figur 14 nur eine sehr schematische Darstellung ist.

Wenn der'Lesekopf 24 senkrecht zum Speichermedium 10 verläuft und die. leichte Achse 30 parallel zum Speichermedium angeordnet ist, können die vertikalen Komponenten des Flußes 32 ein Gebiet der dünnen magnetischen Schicht 28 ummagnetisieren. Wie es in Figur 14 dargestellt ist, wird der Magnetisierungsvektor in dem Gebiet 34 durch den Magnetfluß der Informations-' bits aus der leichten Achse herausgedreht. Die Magnetisierung in den Bezirken 36 am Rande des Gebietes 34 kann durch den schwächeren (oder schwächenden) Fluß partiell herumgedreht werden, während die Magnetisierung in den Bezirken 38, die zuweit vom Fluß aus der Speicherschicht entfernt liegen, un-

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beeinflußt von diesem Fluß,- in der ursprünglichen Orientierung parallel zur leichten Achse liegen bleibt.

Direktes induktives Auslesen

In den Figuren 15 bis 24 sind verschiedene Ausführungsformen zum induktiven Auslesen dargestellt. Diese Ausführungsformen können in Anordnungen zum direkten Auslesen und in Anordnungen zum indirekten Auslesen unterteilt werden. Beim direkten Auslesen wird die Magnetisierung der dünnen Schicht durch den. Fluß aus dem Speichermedium umgeschaltet, und mit dem Umschalten der Magnetisierung in der dünnen Schicht, wird ein Ausgangssignal induziert. Beim indirekten Auslesen wird in der dünnen magnetischen Schicht noch ein Hilfsfeld hervorgerufen, und zwar* mit Hilfe eines Impulses mit einer kurzen Anstiegszeit.. Ein solcher Impuls hat einen recht erheblichen Einfluß auf -das ■ Ausgangssignal j was noch im einzelnen.erörtert, wird. . . .

In der Figur 15 ist eine Lesekopf 50 dargestellt, der senkrecht zum Speichermedium 10 und zu einer Spur 14 angeordnet ist.und der direkt abgelesen wird. Um die dünne magnetische. Gchicht,_., und die Unterlage herum ist eine Lesewicklung 54 gewickelt* .— ■„..-Die leichte Achse der dünnen magnetischen Schicht ist. so-, ori-ee-. tiert, daß der Magnetisierungsvektor der Schicht - ganz nach //unsch entv/eder durch Rotation oder durch Wandverschiebung umgeschaltet werden kann. Außerdem kann der. Lesekopf 50 gegenüber dem Speichermedium und der Spur ganz nach l/unsch auch parallel, senkrecht, in Längsrichtung oder in einem spitzen . Winkel einer Speicherspur gegenüber angeordnet werden. Auch . - die Lesewicklung kann ganz nach V/uns ch ausgebildet werden. Sie kann beispielsweise aus einer einzigen Wicklung bestehen, wie es in den Figuren 17, 20, 21 und 23 dargestellt ist, oder auch aus mehreren Windungen, wie in der Figur 13· Man kann hierfür auch eine Bandleitung verwenden oder sie noch anders ausbilden. Bei der dargestellten Ausführungsform wird der Magne- '

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tisierungsvektor der dünnen Schicht durch den magnetischen Fluf. aus der Spur 1*1 aus der leichten Achse 30 heraus zur schweren Achse hin gedreht. Diese Drehung des Magnetisierungsvektors induziert Ihrerseits in der Wicklung 5h ein Ausgangssignal.

Indirektes induktives Auslesen,

Die Information kann auch indirekt ausgelesen werden. In diesen Falle wird in der dünnen magnetischen Schicht ein Hilfsfeld hervorgerufen, ur. die außerordentlich schnellen Schalteigenschaften dünner magnetischer Schichten ausnutzen zu können. Durch die Verwendung eines Hilfsfeldes kann auch die Signalamplituae aus dem Speichermedium herabgesetzt werden, die zum Umschalten der Kagnetisierung innerhalb der dünnen Schicht erforderlich ist. Ein solches hilfsfeld wird auch als Abfragefeld "bezeichnet. Der Zweck dieses Feldes besteht darin, die Magnetisierung der dünnen Schicht in einer gewünschten Pachtung herum zu drehen, wie es noch im einzelnen beschrieben wird. Das Betriebsverhalten des Lesekopfes- wird dadurch erheblich verbessert. Das schnell ansteigende Hilfsfeld hat auch Ausgangssignale hoher Amplitude zur Folge, da das Ausgangssignal eine Funktion der Zeit und damit der Frequenz des Hilfsfeldes ist. Das Hilfsfeld kann von einem Oszillator oder einem Impulsgenerator erzeugt werden, dessen Frequenz auf die Geschwindigkeit der Bits und auf die Bitdichte des Speichermediums abgestimmt ist. Man kann beispielsweise ein Verhältnis von 10 Impulsen auf einen Bit pro Zeiteinheit verwenden. Auch andere Verhältnisse sind brauchbar. Man kann sogar ein Verhältnis 1 : 1 verwenden, wenn man die gespeicherte Information mit der Impulsfrequenz synchronisiert.

Die Figur Iu' zeigt nun einen Lesekopf 60 für indirektes induktives Auslesen, der senkrecht zu einem Speichermedium 10 angeordnet ist. Der Lesekopf 60, der in einem Vertikalschnitt dargestellt ist, weist eine Unterlage 62 aus Glas, Metall oder

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einem anderen zweckmäßigen Material auf, die mit einer dünnen magnetischen Schicht 64 versehen ist. Die leichte Achse der Schicht 64 kann in der Schicht parallel zu den vertikalen Fluß-komponenten aus den Informationsbits 16, 1δ, 20 verlaufen, wie es auch in Figur 17 dargestellt ist. Neben der dünnen irap,-netischen Schicht 64 kann eine dünne Bandleitung G6, beispielsweise aus Kupfer, angeordnet sein, so daß ein unipolarer oder bipolarer Stromimpuls I._f auf der Bandleitung 66 ein Schaltoder Abfragefeld erzeugen kann, das parallel zur schweren

fe Achse der dünnen Schicht verläuft. Jede Windung der Wicklung [34, die in Figur 16 aus mehreren Windungen besteht, verläuft horizontal um den Rand des Lesekopfes herum, und zwar parallel zum Abfragefeld, so daß die Lesewicklung ^j4 vom Abfragefeld nicht beeinflußt wird. Der steile Impuls, der das Abfragefeld in Richtung der schweren Achse hervorruft, kann den Fagnetisierungsvektor der dünnen Schicht durch Rotation umschalten, so daß in der Wicklung 54 ein Ausgangssignal erzeugt wird. Da3 magnetische Feld der Bits kann als Vorspannung in Richtung der leichten Achse angesehen werden, und die Polarität der Ausgangssignale wird durch die Richtung dieser Vorspannung bedingt. Wenn der Hagnetisierungsvektor der dünnen Schicht parallel zur leichten Achse orientiert ist, muß beim Herausdrehen des Magnetisierungs-

' vektors aus der leichten Achse heraus ein Widerstand überwunden v/erden. Das Ab frage feld, das durch die Stromimpulse im Leiter 66 hervorgerufen wird, kann parallel zur schwerden Achse der Schicht verlaufen und großer, gleich oder kleiner als das PeId sein, das zum Sättigen der magnetischen Schicht in Richtung der schweren Achse erforderlich ist.

Das von den Abfrageimpulsen in Richtung der schweren Achse hervorgerufene Feld dreht die Magnetisierung der dünnen Schicht in Richtung der schweren Achse. Wenn dieses Abfragefeld wieder verschwindet, kehrt die Magnetisierung wieder in die Richtung der leichten Achse zurück. Wenn man einmal annimmt, daß zu beginn die eine Hälfte der dünnen magnetischen Schicht in Richtung der leichten Achse und die andere Hälfte der dünnen r.ag-

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netischen Schicht antiparallel hierzu magnetisiert ist, so sieht man, daß beim Anlegen des Abfragefeldes, durch das die Magnetisierung der Schicht in Richtung der schweren Achse gedreht wird, kein Ausgangs3:;gnal erzeugt wird, da sich die Flußünderungen dadurch gegenseitig aufheben, weil die eine Hälfte

der Magnetisierung in der
te der Magnetisierung in d

inen Richtung und die andere Hälfanderen Richtung herumgedreht

wird. Auch die Ausgangssignale, die bei der Rückkehr der Mag

netisierung erzeugt werden Vorspannung würden die ver in die gleiche antiparalle zurückfallen. In der Lesew gangssignal induziert, wen: Spur des Speiehermediums β dafür sorgt, daß die Magne netischen Schicht bei der

heben sich gegenseitig auf. Ohne ehiedenen Magnetisierungsvektoren e Orientierung zur leichten Achee cklung wird daher nur dann ein Ausi durch einen Magnetfluß aus einer tie Vorspannung vorhanden ist, die iißierungsvektoren der dünnen iragiückkehr zur leichten Achse in einer

bevorzugten Richtung liegenbleiben. Das Ausgangssignal muß daher theoretisch auf einen i toximalwert ansteigen, der auftritt, wenn die Vertikalkomponentl des Magnetflußes an einem Bitübergang ihren Maximalwert|erreicht, sofern das Hilfsfeld oder das Abfragefeld stark genuu ist, um die Magnetisierung der dünnen Schicht zur schweren Achse hin zu drehen. Das Ausgangssignal nimmt entsprechend üb, wenn die vertikale Komponente des Vorspannungsfeldes abnimmt und wenn die Magnetisierung wieder in den antiparallel ausgerichteten Zustand zurückkehrt.

Es werden hier nur etwas idealisiert die theoretischen Situationen und Ausgangssignale erörtert. Es sei jedoch bemerkt, daß das schließlich entstehende Ausgangssignal auch durch andere Verhältnisse beeinträchtigt werden kann. Wenn man beispiels- · weise die nicht-linearen Effekte der Felder aus einer Spur der Speicherschicht in Betracht zieht und wenn der Abfrageimpuls nicht stark genug ist, um die Magnetisierung der dünnen Schicht in Richtung der schweren Achse zu drehen, der durch den Magnetfluß aus den gespeicherten Informationen verstärkt wird, dann kann die Maximalamplitude des Ausgangssignals vor dem Bitüber-

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gang auftreten. Wenn sich dann der Lesekopf einem Bitübergang nähert und ihn dann passiert, kann die Amplitude der Ausgangssignale leicht abnehmen und anschließend leicht zunehmen.

Die ursprüngliche Polaritätsfolge der Ausgangssignale wird durch die Richtung des Vorspannungsfeldes bestimmt. Wenn der Magnetisierungsvektor auf den Anstieg, und den Abfall eines . Abfrageimpulses und auf den Magnetfluß eines Bitüberganges hin zuerst aus der leichten Achse herausgedreht xiird und dann wie- der zur leichten Achse zurückkehrt, ändert sich auch der magnetische Fluß in der dünnen Schicht entsprechend, so daß nacheinander Apsgangssignale induziert werden, deren Amplituden gleich groß sind, die jedoch entgegengesetzte Polartät aufweisen. Da ein solches Ausgangssignal, das ein bipolares Signal ist, aus der Drehung des Magnetisierungsvektors abgeleitet wird, wenn der Abfrageimpuls zuerst ansteigt und dann wieder abfällt, werden sowohl für unipolare als auch für bipolare Abfragei'mpulse bipolare Ausgangssignale erhalten. Der Verlauf der Ausgangssignale kann in Abhängigkeit davon schwanken, ob die Anstiegszeiten und die Abfallzeiten der Abfrageimpulse gleich groß sind.

In der Figur 17 ist schematisch ein Lesekopf 60 nit einer dünnen magnetischen Schicht dargestellt, der senkrecht zu einer Speicherschicht 12 und zu einer Spur l'i in dieser Schicht angeordnet ist. Die leichte Achse 30 der dünnen magnetischen Schicht verläuft parallel zu den vertikalen F-lußkomponenten 37 der Spur auf der Speicherschicht. Ein gepulstes Abfragefeld, das durch den Pfeil 70 dargestellt ist, verläuft parallel zur schweren Achse der dünnen magnetischen Schicht.Um den Lesekopf 60 ist eine Lesewicklung 5^ herungelegt worden, die nur aus einer einzigen Windung besteht und parallel zum Abfragefeld 7Overläuft, so daß sie vom Abfragefeld 70 nicht beeinflußt wird, "wenn bei dem verwendeten Kode, wie es bereits erwähnt wurde, die Magnetisierung nicht auf Hull gebracht

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wird, treten die hauptsächlichen vertikalen Flußkomponenten in der Umgebung von Bitübergängen auf. Die Fluf-dichte wächst auf einen Maximalwert an, der direkt bei einen Bitübergang iiegt, und nimmt dann wieder ab, wenn der Bitübergang passiert worden ist. Wie es in der Figur 18 darr.esteilt worden ist, kann man im Gebiet des Bitüberganges 17 für die Vertikalkomponenten des Flußes (37 in Ficur 17) eine Einhüllende definieren, die als Kurve 33 darfesteilt ist und willkürlich in der positiven Richtung gezeigt ist.

Wenn das FeIa 7ü (Figur 17) von unipolaren Ir.pulsen (72 in Figur IG) hervorgerufen wird, und wenn das Ilagnetfeld aus dem Speichermedium ebenfalls positiv ist, wie es die Kurve 33 seigt, dann entstehen Ausgangssignale, wie sie in Figur 18 bei 5<j dargestellt sind. VIenn man wiederum annimmt, daß die Magnetisierung in Richtung der leichten Achse antiparallel verläuft, wird vom Abfragefeld 70 kein Ausgangssignal hervorgerufen, wenn die Magnetisierung zur schweren Achse hin gedreht wird. Die durch die Drehung der Magnetisierung induzierten Ausgangssignale heben sich vielmehr gegenseitig auf, da die eine Hälfte der Magnetisierung in der einen und die andere Hälfte der Magnetisierung in der anderen Richtung jeweils um gleichgroße Winkel herumgedreht werden. Durch die anwachsende Vertikalkomponente des Magnetfluss aus der Speicherspur kehrt jedoch ein größerer Teil der Magnetisierung in die eine Richtung zur leichten Achse als in die andere Richtung zurück, so daß das Abfragefeld Ausgangssignale hervorrufen kann. Wenn die vertikalen Flußkomponenten anwachsen, wird das Ausgangssignal 56 sowohl in positiver als auch in negativer Richtung größer, und es nimmt dann wieder ab, wenn die vertikalen Flußkomponenten kleiner werden.

In der Figur 19 ist nun der Verlauf des Ausgangssignales dargestellt, das man erhält, wenn man bipolare Abfrageimpulse 7h verwendet und wenn die Einhüllende 35 der vertikalen Flußkomponenten negativ ist. Der Unterschied zwischen dem Ausgangssignal 56 in Figur l8 und dem Ausgangssignal 58 in Figur 19 liegt in

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der Phasenverschiebung zwischen den Impulsen. Wenn man annimmt, daß der übergang von einem O-Bit zu einem 1-Bit, wie er bei 17 bei Figur 18 dargestellt ist, als positiv betrachtet werden soll, bzw. wenn man annimmt, daß die vertikalen Flußkomponenten an dieser Stelle positiv sind, dann ist der Phasenunterschied im Ausgangssignal 56 zuerst positiv und dann negativ. Wenn man dagegen Figur 19 betrachtet und einen übergang· von einem 1-Bit zu einem O-Bit als negativ ansieht, bzw. wenn man die Einhüllende 35 der vertikalen Flußkomponenten als negativ erachtet, dann tritt ein Ausgangssignal auf, das zuerst negativ und dann positiv ist, wie es die Kurve 58 zeigt.

Eine andere Möglichkeit, die Informationsbits induktiv auszulegen, ist in der Figur 20 schematisch dargestellt. Die leichte Magnetisierungsachse 30 steht senkrecht auf den vertikalen Flußkomponenten 37 aus der Speicherschicht 12 und.verläuft daher quer zum Lesekopf 60 und quer zur Spur 14. Das Abfragefeld 70 kann parallel zur leichten Achse angelegt werden. Die vertikalen Feldkomponenten 37 der Speicherschicht 12 können die Magnetisierung um einen Winkel ß aus der leichten Achse herausdrehen, wie es durch die Bezugsziffer 59 dargestellt ist. Die Größe des Winkels ß hängt von der Stärke der vertikalen FluPjkomponenten ab, und die Drehrichtung von der gespeicherten Information. Das schnell ansteigende Abfragefeld kann eine Drehung in Richtung der leichten Achse bewirken,"und diese Drehung der Magnetisierung ruft in der Wicklung 54 ein Ausgangssignal hervor. Das Ausgangssignal kann ähnlich wie die Ausgangssignale in den Figuren 18 und 19 verlaufen. Die Polarität des Ausgangssignales bzw. seine Phase kann umgekehrt sein.

Eine dritte Möglichkeit zum induktiven Auslesen ist in den Figuren 21 bis 24 dargestellt. Die leichte Achse 30 der dünnen magnetischen Schicht steht wieder senkrecht auf den vertikalen Flußkomponenten 37 der Speicherschicht und verläuft quer zur Spur 14. Das Abfragefeld 70 wird senkrecht zur leichten Achse

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bzw. parallel zu den vertikalen Feldkomponenten 37 aus der Speicherschicht 12 angelegt. Die beiden Felder können sich entweder addieren.oder subtrahieren, so daß man für gespeicherte O-Bits und für gespeicherte 1-Bit3 unterschiedliche Ausgangssignale erhält.

In der Figur 21 ist angenommen worden, daß der Fluß 37 positiv ist und in die gleiche Richtung wie das gepulste Abfragefeld 70 weist, wenn der Fluß 37 von einem gespeicherten 1-Dit (oder von einem übergang zwischen einem O-Bit und einem 1-Bit) stammt. Die Lesewicklung 5^ (die in Figur 21 nur aus'einer Windung besteht), verläuft parallel zum angelegten Abfrageimpulsfeld, so daß das Abfrageimpulsfeld die Wicklung 5^ nicht beeinflußt. Die Magnetisierung der dünnen magnetischen Schicht wird nun von dem Fluß aus der Speicherschicht um den Winkel θ herumgedreht, der durch die Bezugsziffer 61 gekennzeichnet ist. Dieser Winkel θ nimmt zu, wenn das Magnetfeld aus der Speicherschicht größer wird, bis es einen Maximalwert erreicht. Verglichen mit der Steilheit der Abfrageimpulse erfolgt der Aufbau und der Abfall'des magnetischen Flußes aus der Speicherschicht so langsam» daß die zeitliche Änderung des Flußes für sich allein ein kaum wahrnehmbares Ausgangssignal erzeugt. Die einzig verwertbaren Ausgangssignale entstehen daher durch die Drehung der Magnetisierung durch die Abfrageimpulse um den Winkel 90~θ, der durch die Bezugsziffer 63 gekennzeichnet ist. Wenn der Magnetfluß der Informationsbits größer wird, wird auch der Winkel θ größer und der Winkel 90-Θ entsprechend kleiner. Das Ausgangssignal wird daher kleiner, wenn der Magnetfluß aus den Informationsbits größer wird. In der Figur 22 ist ein Ausgangssignal 6b dargestellt, das in einem solchen Falle entstehen kann. Die Einhüllende 33 der vertikalen Flußkomponenten, die an einem Bitübergang 17 auftreten, und die Abfrageimpulse 72 führen daher auf ein Ausgangssignal 68, dessen Maximalamplitude auftritt, wenn von den in der Speicherschicht gespeicherten Bits keine positiven Feldkomponenten ausgehen. Haben die Feldkomponenten

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dagegen ihren positiven Maximalwert, dann tritt nur ein kleines Ausgangssignal oder gar kein Ausgangssignal auf.

Die Figuren 23 und 24 zeigen nun, welchen Einfluß ein negatives Magnetfeld 39 ausübt, das von einer Spur 14 der Speicherschicht 12 stammt. Dieses negative Feld 39, das durch die Einhüllende 35 in Figur 34 dargestellt X3t und von den Informationsbits ausgeht, kann den Magnetisierungsvektor der dünnen Schicht um den Winkel Oi drehen, wie es durch die Bezugsziffer Jl angedeutet ist. Die Drehung erfolgt aus der leichten Achse heraus, und die Drehrichtung ist derjenigen Drehrichtung entgegengesetzt, die vom Abfrageimpulsfeld 17 hervorgerufen wird. Das Abfragefeld kann die Magnetisierung um einen Winkel herumdrehen, der dem Winkel plus einem rechten Winkel entspricht, der durch die Bezugsziffer' 73 angedeutet ist, und zwar zur schweren Magnetisierungsachse hin. Daa entstehende Ausgangssignal in der Wicklung 54 ist dann eine Folge bipolarer Impulse 78· Die Komponenten dieser Impulsfolge die sich ändern, sind durch die Drehung der Magnetisierung um den Winkel ei bedingt, Die konstanten Komponenten der Impulsfolge 78 stammen dagegen von der Rotation der Magnetisierung um 90°.

Wenn das Abfrageimpulsfeld und das Magnetfeld aus der Speicherschicht parallel zueinander in Richtung der Schwerachse wirken, kann es notwendig sein, eine Aufspaltung der Magnetisierung der dünnen Schicht in dem kritischen Gebiet in der Nähe der schweren Achse zu verhindern. Bekannte Möglichkeiten hierzu sind beispielsweise die zusätzliche Verwendung eines magnetischen Gleichfeldes oder ein herabgesetztes Abfragefeld. Auch andere Möglichkeiten sind bekannt. Alle diese Möglichkeiten erfordern jedoch eine uniaxiale Anisotropie in Richtung der leichten Achse, wie es in den Figuren 21 und 23 durch die Pfeile 30 dargestellt ist.

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In der Figur 25 sind eine Anzahl von Leseköpfen 95, 96, 97 und 99 dargestellt, die alle mit magnetischen dünnen Schichten versehen und in einem dynamischen Speicher verwendet sind, der. als Plattenspeicher 90 ausgebildet ist. Dieser Plattenspeicher weist eine Anzahl von Speicherplatten 91 auf, die über eine drehbar gelagerte Vie lie 93 von einem Hot or 92 mit konstanter Drehzahl angetrieben wird. Diese Leseköpfe zeigen einige der verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung. Der Lesekopf 95 berührt beispielsweise die Speicherplatte 91 direkt, während der Lesekopf 96 als fliegender Kopf oberhalb einer Speicherplatte angeordnet ist. Der Lesekopf 97 ist mit einer kontinuierlichen magnetischen dünnen Schicht und mit mehreren Wicklungen versehen, von denen jede nur eine Windung aufweist. I>lit den Kopf 97 können mehrere Spuren gleichzeitig ausgelesen werden. Die Anzahl und die Anordnung der Windungen des Lesekopfes 97 hängen von der Anzahl und der Anordnung der Speicherspuren ab, die ausgelesen \ferden sollen. Auch der Lesekopf 99 überstreicht mehrere Spuren,auf dem Plattenspeicher gleichzeitig, jedoch ist dieser Lesekopf nicht mit Windungen versehen. Stattdessen wird man zum Ablesen des Lesekopfes 99 die notwendigen optischen Anordnungen vorsehen, die jedoch nicht dargestellt sind.

Bisher sind in der Hauptsache die Vorrichtungen und die Veri'anren verkörpert worden, die verwendet werden können, um_/ magnetisch gespeicherte Informationen mit Hilfe einer dünnen magnetischen Schicht auszulesen. Ilan kann jedoch einen Kopf mit einer dünnen magnetischen Schicht auch zum Einspeichern oder Schreiben von Informationen in oder auf einen magnetischen Speicher verwenden. Zum Einschreiben solcher Informationen kann man beispielsweise Verfahren verwenden, die praktisch umgekehrt wie die Verfahren verlaufen, die zum Auslesen magnetisch gespeicherter Informationen angewendet werden.

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Wenn man einen Kopf verwendet, der praktisch genau so wie der Lesekopf nach Figur 15 ausgebildet ist, kann man in die magnetische Speicherschicht einen Informationsbit einschreiben, wenn man an die Spule 5*1 ein Eingangssignal anlegt. Wenn das Feld dieses Eingangssignals ausreichend stark ist, wird die Magnetisierung der dünnen magnetischen Schicht umgeschaltet. Der Magnetfluß, der dann von der dünnen Schicht ausgeht, kann ein diskretes Gebiet der magnetischen Speicherschicht magnetisch orientieren, so äaPj in die Speicherschicht ein Bit eingeschrieben wird. Mit den Leseköpfen für induktives Auslesen, wie sie beispielsweise an Hand der Figuren 16, 17, 20, 21 und 2 3 beschrieben wurden, kann man ebenfalls Bits in eine Speicherschicht einschreiben, wenn man Verfahren verwendet, die den beim Lesen angewendeten Verfahren entgegengesetzt sind.

Das Lesen von magnetisch gespeicherten Bits durch dünne magnetische Schichten beruht auf der Eigenschaft anisotroper dünner magnetischer Schichten, daß ihre Magnetisierung durch das vom Speicher ausgehende Magnetfeld durch Wandverschiebungen oder Drehprozeße umschaltbar ist·. Eine Änderung des magnetischen Flußes, die durch das Umschalten der Magnetisierung induziert wird, kann auf magneto-optischen oder auch auf induktiven: Uere nachgewiesen werden. Der Wirkungsgrad solcher dünner magnetischer Schichten ist sehr hoch, da die Verluste in ihnen sehr klein sind und da sie sehr hohe Schaltgeschwindigkeiten aufweisen. Durch die Verwendung von anisotropen dünnen magnetischen Schichten wird daher eine neue und vielseitige Möglichkeit zum Auslesen von kodierten und magnetisch gespeicherten Informationen eröffnet.

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Claims

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Patentansprüche:

1. Magnetischer Abtaster als Fühlelement eines magnetischen V/andlers, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtaster eine anisotrope dünne magnetische Gchicht aufweist.

2. Magnetischer Abtaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne magnetische Schicht auf einer Unterlage aufgebracht ist.

3. Magnetischer Wandler mit einem magnetischen Fühlelement und mit Mitteln, in denen die vom Fühlelement festgestellten magnetischen Signale in Signale anderer Form umgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Fühlelement als Abtaster nach den Ansprüchen 1 oder 2 ausgebildet ist.

k. Magnetspeicher mit einem Speichermedium, auf dem in einer oder in mehreren Spuren digitale Daten gespeichert sind, und mit einem magnetischen Wandler, der dicht an dem Speichermedium angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler nach Anspruch 3 ausgebildet ist, daß die Magnetisierung der anisotropen dünnen magnetischen Schicht durch die von dem Speichermedium ausgehenden Magnetfelder geändert ist, und daß diese Magnetisierungsänderungen in dem Wandler in andere Signale umgewandelt sind.

5. Magnetspeicher mit einem eine oder mehrere Spuren aufweisenden Speichermedium j in denen digitale Daten gespeichert sind und mit einem magnetischen Wandler, der dicht an dem Speichermedium angeordnet ist, wobei der Wandler und das Speichermedium gegeneinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler nach Anspruch 3 ausgebildet

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daß die Magnetisierung der anisotropen dünnen ragnetiGchen Schicht durch die von dem Speichermedium ausgehenden Kapnetfelder geändert ist, und daß diese Magnetisierungsänderungen in den: Wandler in andere Signale umgewandelt sind.

6. Magnetspeicher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler eine fühlwicklung aufweist.

7. Hagnetspeicher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch

" gekennzeichnet, daß der Wandler eine optische Auslesevorrichtung aufweist.

ö. Hagnetspeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der anisotropen dünnen magnetischen Schicht parallel zum Speichermedium angeordnet ist.

9. Hagnetspeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der anisotropen magnetischen dünnen Schicht senkrecht zum Speichermedium und quer zur Richtung der Spuren auf der. Medium anp.o-ordnet ist.

10. Magnetspeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der anisotropen magnetischen dünnen Schicht quer ζμΓ Spurrichtung angeordnet ist und mit dem Speichermedium einen spitzen Winkel bildet.

11. Magnetspeicher nach Anspruch δ, 9 oder 10, dadurch' gekennzeichnet, daß die leichte Achse der anisotropen magnetischen dünnen Schicht quer zur Spurrichtung auf dem Speichermedium verläuft.

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12. Mapnetspeieher nach Anspruch 8,9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die leichte Achse der anisotropen dünnen magnetischen Schicht parallel zu einer Spur auf den Speichermedium verläuft.

15· Magnetspeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an die anisotrope dünne magnetische Schicht ein Hilfsfeld anlegbar ist.

lh. Magnetspeicher nach einen der Ansprüche h bis 12, dadurch gekennzeichnet, da f. zur Vorspannung der Magnetisierung der dünnen magnetischen Schicht ein magnetisches Impulsfeld anlegbar ist.

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