DE1917746C3

DE1917746C3 - Domänenfortbewegungsanordnung

Info

Publication number: DE1917746C3
Application number: DE1917746A
Authority: DE
Inventors: Andrew Henry Chatham Bobeck; Anthony John Martinsville Perneski; Henry Evelyn Derrick New Vernon Scovil; Edward Della Burlington Ontario Torre (Kanada)
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1968-05-03
Filing date: 1969-04-05
Publication date: 1978-06-29
Also published as: GB1241235A; BE731073A; FR2007740A1; DE1917746A1; NL6905706A; NL167261B; NL167261C; SE339349B; DE1917746B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Domänenfortbewegungsanordnung mit einem Blatt aus magnetischem Material, in dem einwandige Domänen fortbewegt werden können und das eine im wesentlichen senkrecht zur Blattebene orientierte Richtung bevorzugter Magnetisierung aufweist, und mit einer Vorspannungsquelle zum Erzeugen eines im wesentlichen senkrecht zur Blattebei.e orientierten Magnetfeldes, dessen Polarität so gewählt ist, daß es die Domänen auf einen vorbestimmten Durchmesser kontrahiert.

Einwandige Domänen sind Magnetdomänen, deren Begrenzungen jeweils durch eine einzige, sich in sich schließende Domänenwand gebildet ist, die beispielsweise ein Kreisgebiet umschließt, dessen Durchmesser unabhängig von den Begrenzungen des Mediums ist, in welchem die Domänen fortbewegt werden. Soweit die Begrenzung einer Domäne unabhängig von der des Mediums ist, in welchem die Domäne fortbewegt wird, ist eine mehrdimensionale Bewegung der Domäne zugelassen.

Die Bewegung solcher einwandigen Domänen längs nur einer Achse gleicht weitgehend der Bewegung einer Domäne, die voneinander getrennte vordere und hintere Wände besitzt, wenn man die Geometrie des zur Fortbewegung der Domäne erforderlichen Feldes außer acht läßt. Die Bewegung von Domänen mit im Abstand voneinander liegenden vorderen und hinteren Wänden

no zur Bewerkstelligung eines Schiebercgisterbetriebes ist beschrieben in Bell Laboratories Record, Dezember 1966, Seiten 364 ff. Des weiteren ist in Bell System Technical Journal, Band 46, Nr. 8, Oktober 1967, Seiten ff. die Bewegung einwandiger Domänen für

ds ähnliche Betriebsweise beschrieben.

Der letzterwähnte Artikel beschreibt Materialien, in welchen einwandige Domänen fortbewegt werden können. Diese Mater alien haben typischerweise Ach-

sen bevorzugter Magnetisierung, die im wesentlichen senkrecht zur Ebene eines Blattes dieses Materials orientiert sind. Eine einwandige Domäne ist in einem solchen Blatt als ein lokalisiertes Gebiet definiert, in welchem die Magnetisierung in einer »positiven« Richtung längs dieser Achse verläuft, während die umgebenden Gebiete des Blattes eine Magnetisierung besitzen, die in der demgemäß negativen Richtung längs dieser Achse orientiert ist. Man kann daher eine einwandige Domäne entsprechend dieser Definition als einen mit eir.em Pluszeichen versehenen Kreis darstellen.

Dieser Artikel beschreibt auch die Verwendung diskreter Fortbewegungs-Leiterschleifen, die aufeinanderfolgend gegenüber der Position einer einwandigen Domäne versetzt sind und beim Pulsen lokalisierte positive Felder erzeugen. Die Domäne wird durch die aufeinanderfolgenden lokalisierten Felder (d. h. Feldgradienten) angezogen und kann daher zu jeder ausgewählten Position im Blatt hin bewegt werden.

Die Schleifenform der Fortbewegungsleiter begrenzt jedoch die in dem magnetischen Blatt erreichbare Packungsdichte. Stromerregungen erfordern einen minimalen Querschnitt für die Leiter. Auch können dicht nebeneinanderliegende Leiter nicht übermäßig dicker als breit gemacht werden, ohne Kurzschlüsse hierzwischen zu riskrieren. So diktieren die Breite der Leiter, zusammen mit dem Umstand, daß die Schleifen: orm die zweifache Leiterbreite plus dem Abstand hierzwischen erfordern, sowie zusammen mit dem Umstand, daß drei aufeinanderfolgende Schleifen häufig für jede BitsHIe zur Vermeidung von Wechselwirkungen zwischen nächst benachbarten Bits benötigt werden, eine Zuordnung von etwa 25-10~^J cm pro Bitstelle unabhängig vom Durchmesser der bewegten Domäne.

Dieses Problem der Packungsdichte ist erfindungsgemäß für die Domänenfortbewegungsanordnung der einleitend beschriebenen Art nun gelöst durch eine magnetische Schicht benachbart dem Blatt, die der Lage ist, ansprechend auf Magnetfelder in aufeinanderfolgend unterschiedlichen Orientierungen in dem Blatt sich ändernde Polmuster zur Definition von Domänenfortbewegungskanälen zu erzeugen, und durch eine Feldquelle zum Erzeugen von Feldern in aufeinanderfolgend unterschiedlichen Orientierungen in dem Blatt.

Wie noch im einzelnen erläutert wird, erreicht diese Anordnung hohe Packungsdichten und ermöglicht gleichfalls einen beachtlichen Selektivitätsgrad bei der Bewegung der Domänen.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben; es zeigt

F i g, 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Domänenfortbewegungsanordnung,

Fig. 2 bis 6 schematische Teilansichten der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 7 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Anordnung nach Fig. 1,

Fig.8 bis 11 Darstellungen der durch die Impulse gemäß dem Diagramm der F i g. 7 erzeugten Felder,

Fig. 12 eine schematische Ansicht eines Teils einer Alternative der ersten Ausführungsform,

Fig. 13 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 14 eine schematische Teilansicht der Anordnung nach Fig. 13,

Fig. 15 bis 18 sdu inatische Darstellungen aufeinanderfolgender Polfoniien und DomäneriDositioncn. und zwar ansprechend auf Querfelder, entsprechend der Anordnung nach F i g. 13,

Fig. 19 bis 22 schematische Darstellungen der Orientierungen eines Querfeldes während des Betriebs zur Erzeugung der Polmuster nach Fig. 15 bis 18,

Fig.23 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 28 bis 31 sowie 36 bis 39 schematische Darstellungen der Orientierungen eines Querfeldes ι ο während des Betriebs der dritten Ausführungsform,

F i g. 24 bis 27 und 32 bis 35 schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Polformen und Domänenlagen, ansprechend auf die Querfelder nach den F i g. 28 bis 31 bzw. 36 bis 39,

is F i g. 40 einen Teil einer alternativen Polführungsform entsprechend der dritten Ausführungsform,

Fig.41 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 42 bis 45 schematische Darstellungen eines Teils ίο der Anordnung nach Fig.41 zur Darstellung aufeinanderfolgender Domänenpositionen während des Betriebs,

Fig.46 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Anordnung nach F i g. 41 und
2s F i g. 47 eine schematische Darstellung einer Alternative zur vierten Ausführungsform.

Es wurde gefunden, daß eine einwandige Domäne längs eines Kanals in einem magnetischen Blatt fortbewegt werden kann, der durch einen angrenzenden Belag in Form eines sich wiederholenden Musters aus beispielsweise einer weichmagnetischen Ni-Fe-Legierung mit 80% Ni und 20% Fe (nachstehend als Nickel-Eisen bezeichnet) definiert ist, und zwar ansprechend auf ein Feld, das in der Ebene des Blattes rotiert. Das magnetische Blatt ist typischerweise gekennzeichnet durch eine Richtung bevorzugter Magnetisierung senkrecht zur Blattebene. Deshalb kann das sich in der Blattebene drehende Feld als gegenüber der Richtung bevorzugter Magnetisierung querverlaufend charakterisiert werden. Ein solches »Querfeld« hat selbstverständlich nur vernachlässigbare Wirkung auf die Magnetisierung einer einwandigen Domäne bei den betroffenen Feldstärken.

Nachstehend sind vier grundsätzliche Ausführungsformen der Erfindung anhand der Fig. 1 — 12, 13-22, 23 - 40 bzw. 41 - 47 beschrieben.

Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung

(Fig. 1 — 12) werden einwandige Domänen in einem Thuliumorthoferrit-Blatt längs zickzackförmiger Nik-

so kel-Eisen-Beläge von Eingangs- zu Ausgangspositionen fortbewegt. Ein Vorspannungsfeld eines Vorzeichens zur Kontrahierung der Domänen wird im Blatt aufrechterhalten, um sicherzustellen, d?ß die hierin befindlichen Domänen bevorzugte gleiche Durchmesser beibehalten. Ein zweites Gleichfeld wird in der gewünschten Bewegungsrichtung in der Ebene des Blattes aufrechterhalten. Ein Wechselfeld wird dann gleichfalls in der Blattebene, aber senkrecht zur Richtung des zweiten Feldes erzeugt, um ein Dreh-Feld, oder genauer, ein schwingendes Magnetfeld zu erhalten.

Es wurde weiter gefunden, daß die Richtung und/oder Größe des zweiten Feldes zusammen mit der Breite des Nickel-Eisen-Zickzack-Belages nicht nur die Bewegungsrichtung der Domänen bestimmt, sondern auch 6s die Auswahl einzelner Kanäle bei fehlenden Fortbcwegungsleitern gestattet. ^

Bei der /weiten Ausführungsform (I ig. 13 —22) werden Nickel-Fisen-Schciben niedereeschiaeen. so

daß jeweils alternierende Scheiben auf gegenüberliegenden Flächen eines geeigneten magnetischen Blattes liegen. Ansprechend auf ein »Querfeld«, das sich um 360° durch aufeinanderfolgende diskrete Orientierungen in der Ebene des magnetischen Blattes dreht, werden die Domänen veranlaßt, den nächst aufeinanderfolgenden Umfangen dieser Scheiben zu folgen. Eine Nickel-Eisen-Führung kann dazu verwendet werden, um sicherzustellen, daß die Domänen nicht vom gewünschten Weg abkommen.

Es wurde weiter gefunden, daß die magnetische Polstärke in jeder Scheibe eines Scheibenmusters eine Funktion der Scheibengeometrie ist und daß Domänen nur in ausgewählten Kanälen, ansprechend auf ein sich drehendes Querfeld, fortbewegt werden können, wenn beispielsweise die Scheibendicke für jeden Kanal verschieden gemacht wird.

Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung (Fig. 23—40) sind eine Mehrzahl rechteckförmiger Nickel-Eisen-Beläge auf einer Oberfläche eines Thuliumorthoferritblattes niedergeschlagen. Nächst benachbarte Schichten sind beispielsweise unter 60° zueinander orientiert. Ein negatives Vorspannungsfeld (senkrecht zur Blattebene) hält einen bestimmten Durchmesser für die einwandigen Domänen im Blatt aufrecht. Ein sich drehendes Querfeld wird in der Ebene des Blattes erzeugt. Hierauf ansprechend, folgen die Domänen den am dichtesten benachbarten negativen Polen von Schicht zu Schicht in Richtung auf eine Ausgangsposition.

In einer der dritten Ausführungsform verwandten Anordnung sind Nickel-Eisen-Rechtecke, von denen aufeinanderfolgende unter 90° zueinander orientiert sind, in der gleichen Weise wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform dahingehend wirksam, einwandige Domänen auf ein sich drehendes Querfeld hin fortzubewegen.

Bei der vierten Ausführungsform (Fig.41—47) sind zickzackförmige Nickel-Eisen-Beläge auf einem Thuliumorthof errit-Blatt zwischen Eingangs- und Ausgangspositionen für einwandige Domänen niedergeschlagen. Ein Leiter ist mit der Achse jedes Zickzack-Belags ausgerichtet. Einem ausgewählten Leiter zugeführte bipolare Impulse erzeugen im zugeordneten Belag ein sich änderndes Polmuster, dem die Domänen nur im ausgewählten Kanal folgen. Der Richtungssinn der Domänenbewegung wird durch eine Asymmetrie in der Form des Belags oder durch ein richtungsbestimmendes Feld in der Blattebene bestimmt.

Die Domänenfortbewegungsanordnung 10 der Fi g. 1 weist ein Blatt 11 aus einem Material auf, in welchem einwandige Domänen fortbewegt werden können. Einwandige Domänen werden in Fortpflanzungskanäle des Blattes 11 elektiv eingeführt und ansprechend auf ein sich drehendes Querfeld von Eingangs- zu Ausgangspositionen, die jedem Kanal zugeordnet sind, fortbewegt.

Die Anordnung weist eine Mehrzahl Fortbewegungskanäle auf. Die Fortbewegungskanäle sind im Blatt 11 durch im Abstand voneänanderliegende Beläge in Form eines Zickzackmusters 12, beispielsweise aus Nickel-Eisen, definiert, die sich von Eingangs- zu Ausgangspositionen erstrecken. Die Nickel-Eisen-Beläge bilden das Mittel, durch welches die Magnetpole ihre Positionen, ansprechend auf ein sich drehendes Feld, ändern, und zwar zum Anziehen einwandiger Domänen in die nächstfolgenden Positionen der Fortbewegungskanäle.

Die Anordnung weist auch Mittel zum Erzeugen eines sich drehenden Querfeldes auf. Zwei Helmholtz-Spulengruppen sind als beispielhafte Vorrichtung zur Erzeugung des sich drehenden Magnetfeldes vorgesehen. Die Spulen sind (siehe F i g. 2) paarweise angeordnet, um eine Gleichförmigkeit des Feldes in den Nickel-Eisen-Belägen zu erzeugen. Die Spulenpaare liegen parallel zwischen Erde und einer Steuerschaltung 13 und werden alternativ aktiviert. Die beiden Spulenpaare sind mit CP1 und CP2 bezeichnet (siehe F i g. 2).

F i g. 2 zeigt eine Schrägansicht der Spulenpaare und des Blattes 11. Man sieht, daß bei Erregung des Spulenpaares CPX ein richtungsbestimmendes Feld HJ, das durch den so bezeichneten Pfeil dargestellt ist, im Blatt 11 und im Nickel-Eisen-Belag der Fig. 1 erzeugt wird. Dieses Feld kann während des Betriebs entweder positiv oder negativ sein, wie dieses noch erläutert wird. Wird das Spulenpaar CP2 aktiviert, so wird in ähnlicherweise ein Fortbewegungsfeld ± Hp, das durch den so bezeichneten Doppelpfeil dargestellt ist, erzeugt. Es sei betont, daß das Fortbewegungsfeld sowohl positiv als auch negativ während des Betriebs wird. Die Steuerschaltung 13 enthält eine Schalteinrichtung zum steuerbaren Aktivieren der Spulenpaare CPi und CP2, um so die Felder ± Hd und ± Hp wie beschrieben zu erzeugen.

Die Fortbewegung einer Domäne, ansprechend auf ein sich drehendes Querfeld, längs eines durch ein beispielhaftes Zickzackmuster 12 definierten Kanals ist in den Fig. 3—6 dargestellt. Eine Domäne D sei an einer zufälligen Position im Kanal der F i g. 3 angenommen. Die Domäne bewegt sich zur Position der nächsten, am stärksten anziehenden Pole, die, wie dargestellt, positiv für die Domänen sind. Die am meisten positiven ( + ) und negativen ( —) Pole sind in den F i g. 3—6 dargestellt.

Die Pole werden durch die zugeführten Felder Hd und Hp erzeugt. Das erste Feld +Hd wird durch Aktivieren der Spulen CP1 erzeugt. Dieses ist durch die Impulsform +Hd, die zum Zeitpunkt fo auftritt, im Impulsdiagramm der F i g. 7 und durch den entsprechenden Pfeil in Fig. 8 dargestellt. Ein positives Feld +Hp wird zum Zeitpunkt t\ in F i g. 7 erzeugt, wie dieses auch durch den entsprechenden Pfeil in F i g. 9 dargestellt ist. Die Resultierende Hr der Felder + Hd und + Hp ist gleichfalls in Fig. 9 dargestellt. Ansprechend auf das Feld + Hr bewegt sich die Domäne D in die in F i g. 4 dargestellte Position. Zum Zeitpunkt ^ in Fig.7 geht das Feld + Hpdurch Null hindurch, wie dieses durch das Fehlen eines Pfeiles in Fig. 10 dargestellt ist. Die Domäne bewegt sich etwas weiter nach rechts (Fig. 5). Zum Zeitpunkt f2 wird jedoch der Impuls — Hp erzeugt und, ansprechend hierauf, bewegt sich die Domäne D in die in F i g. 6 dargestellte Position. Für jede nachfolgende Änderung des Feldes Hp bewegt sich die Domäne in die nächst benachbarte Position, die durch den sich wiederholenden Nickel-Eisen-Belag definiert ist Bei der vorliegenden Ausführungsform bewegen sich alle Domänen im Blatt 11 längs ihrer jeweiligen Kanäle auf solche Änderungen hin. Wie noch erläutert wird, ist aber auch eine selektive Domänenbewegung möglich.

Die Domänen im Blatt 11 können dazu gebracht werden, sich nach links (Fig.5) zu bewegen, wenn die Richtung des Feldes Hd umgekehrt wird. Wiederum bewegt sich dann, ansprechend auf jede Änderung des Feldes Hp, eine Domäne zur nächstfolgenden Position, die durch den sich wiederholenden Nickel-Eisen-Belag definiert ist. Es leuchtet nunmehr ein, daß Domänen in

einer ersten oder einer zweiten Richtung in einem F^:ortbewegungskanal durch ein Querfeld fortbewegt werden können, das sich in der Richtung senkrecht zur Richtung der Domänenbewegung ändert. Aber diese Änderungen sind von einem Querfeld in Richtung der Domänenbewegung begleitet. Das Resultat der zugeführten Querfelder ist ein resultierendes Feld, das sich um weniger als 180° dreht und magnetische Pole längs des Nickel-Eisen-Belages in einer Weise erzeugt, um die Domänen zur Realisierung der Fortbewegung in der ausgewählten Richtung anzuziehen. Ein ähnliches Resultat erreicht man bei Fehlen eines Richtungsfeldes, beispielsweise durch Verwendung eines Magnetometers, um das erforderliche sich drehende Feld zu erzeugen.

im obigen ist nun die synchrone Bewegung einwandiger Domänen mit Hilfe eines sich drehenden Querfeldes in einem magnetischen Blatt beschrieben worden.

Durch eine sorgfältige Auswahl der Breite der Nickel-Eisen-Beläge kann eine Domäne dazu gebracht werden, sich nur längs eines ausgewählten Fortbewegungskanals zu bewegen. Die Auswahl erfolgt durch Steuern der Amplitude des Querfeldes in Richtung der Domänenbewegung. Alternativ wird entweder die Bewegungsrichtung einer Domäne oder der Kanal, in welchem eine Domänenbewegung zu bewerkstelligen is.t, durch die relative Domänengröße gesteuert. Für die beschriebene Operation ist der Domänendurchmesser typischerweise kleiner als die doppelte Breite eines Schenkels des Belagmusters. Wenn der Domänendurchmesser diesen Wert überschreitet, erfolgt eine Fortbewegung in der entgegengesetzten Richtung. Beispielhafte Maßnahmen zum Erhalt von Domänenbewegungen längs ausgewählter Kanäle werden in diesem Zusammenhang beschrieben. Danach werden beispielhafte Domäneneingangs- und -ausgangsausführungsformen erläutert, um die Beschreibung eines beispielhaften Betriebes der Anordnung nach F i g. 1 vorzubereiten.

Im obigen ist angegeben worden, daß die sich drehenden Querfelder entsprechend der Erfindung Magnetpolmuster in dem Belag erzeugen und daß diese Polmuster sich in einer Weise ändern, um Domänen in die nächstfolgenden Positionen in der ausgewählten Bewegungsrichtung anzuziehen. Dies ist durch die sich ändernden Muster der Plus- und Minuszeichen in den F i g. 3—6 dargestellt worden.

Jedoch ist die Stärke der Pole für jedes spezielle Feld eine Funktion der Breite Wdes Belages (F i g. 6). Daher können durch eine Definition der Kanäle Cl... C/Vmit Belagsmuster unterschiedlicher Breiten die Domänen dazu gebracht werden, sich längs eines einzelnen oder längs mehreren oder allen der solcherart definierten Kanäle zu bewegen, und zwar durch Steuern der Amplitude des Querfelds ± Hd.

Diese Auswahloperation sei an einem Beispiel erläutert. Mit 1 sei die Entfernung längs einer Achse bezeichnet, um welche eine Domäne sich ansprechend auf einen Impuls fortbewegt (F i g. 6). Wenn der Kanal Ci in Fig. 1 durch einen Nickel-Eisen-Belag der ungefähren Abmessungen von W=6-10-³cm und /= 12-10-³cm definiert ist, und der Kanal C2 durch einen Nickel-Eisen-Belag der ungefähren Abmessungen von W=8-10-³cm und /= 16-10"³cm, so bewegt sich für Hp = ±25 Örsted eine Domäne selektiv längs des Kanals Ci für Hd = 39 örsted, während sich eine Domäne selektiv längs des Kanals C2 für Hd = 22 örsted bewegt. Bei Hd = 31 örsted bewegen sich Domänen in beiden Kanälen synchron.

Versuche haben eine beträchtliche Flexibilität bei der Realisierung eines Auswählbetriebs ergeben. Dieses ist in der nachstehenden Tabelle dargestellt, die eine Reihe Musterparameter in Beziehung zu einem speziellen Hp-Wert und einem Wertebereich für Hdwiedergibt.

Tabelle

;o _w	ΙΟ"³	/	χ 10-³	Hp	Hd
cm χ		cm		örsted	örsted
3		16		25	5,8-11
6		12		25	30-39
is 8		16		25	22-32
6,5	16	25	6,5—20

In jedem Fall oszilliert eine Domäne zwischen zwei benachbarten Positionen für den unteren Wert von Hd und bleibt auf einer einzigen Position für den oberen Wert von Hd sitzen. Man kann sich vorstellen, daß eine Reihe Kanäle, die sich für Fernsprechwiederholungswähler(50) eignen, selektiv entsprechend der Erfindung bei fehlenden Fortbewegungsleitern betrieben werden können. Die Dicke eines Belagmusters kann gleichfalls zur Steuerung der Polstärke in ähnlicherweise geändert werden.

Im vorstehenden ist der Fortbewegungsvorgang und die Auswahl von Kanälen bei der Anordnung nach F i g. 1 beschrieben.

Domänen werden in die Eingangspositionen der Kanäle der F i g. 1 zweckmäßig eingeführt durch Abtrennen einer Domäne von einer Domänenquelle. In dem Artikel »Ferromagnetic Domains« von E. A.

N e s b i 11, eine Bell Telephone Laboratories Veröffentlichung, 1962, Seite 46 (Fig. 4Od), ist eine große Magnetdomäne dargestellt, die als eine Quelle für Domänen benutzt werden kann. Die große Domäne, die in F i g. 1 bei 14 schraffiert dargestellt ist kann in eine Form gebracht werden, um ein verlängertes Gebiet, das jedem Kanal zugeordnet ist, zu erhalten. Eine Domäne dieser Form kann wie in dem vorstehenden Artikel beschrieben, erzeugt und durch einen Leiter 15 aufrechterhalten werden, der zwischen einer Gleichstromquelle 16 und Erde liegt. Ein Eingangsleiter /1, /2 ... IN umgibt jeden verlängerten Teil des Leiters 15. Die Eingangsleiter liegen zwischen einer Eingangsimpulsquelle 17 und Erde und dienen dazu, die Domäne 14 in das jeweils definierte Gebiet selektiv zu verlängern.

so Zu diesem Zweck ist die Quelle 17 mit der Steuerschaltung 13 verbunden. Die solcherart erstreckte Domäne besetzt dann das kreuzweise schraffierte Gebiet, das vom Leiter /3 in F i g. 1 eingenommen wird. Es sei bemerkt, daß die Eingangsleiter Einbuchtungen dort haben, wo sie den Nickel-Eisen-Belägen, die die zugeordneten Kanäle definieren, am nächsten kommen. Eine Domäne erstreckt sich dann, wenn durch einen Impuls in einem ausgewählten Eingangsleiter entsprechend verlängert, über diese Einbuchtung hinaus, wie dieses für den Leiter /3 in F i g. 1 dargestellt ist.

Ein Leiter 18 verläuft den Einbuchtungen jedes Eingangsleiters angepaßt zwischen einer Eingangsaktivierungsschaltung 19 und Erde. Jede Domäne, die durch einen Impuls auf einem Eingangsleiter erstreckt worden ist, wird durch einen Impuls auf dem Leiter 18 zur Fortbewegung längs des zugeordneten Kanals abgetrennt. Am Ende des Eingangsimpulses kehrt die Domäne 14 in ihre ursprüngliche Form unter dem

Einfluß des im Leiter 15 fließenden Gleichstroms zurück. Die Eingangsaktivierungsschaltung 19 wird bequemerweise mit der Aktivierung der Spulen CP1 für die in Fig. 1 und 2 dargestellte Geometrie synchronisiert. Es ist also eine Domäne oder eine binäre 1 nunmehr zu Fortbewegungszwecken eingeführt. Es sollte jedoch klar sein, daß, wenn die Quelle 17 nicht einen ausgewählten Eingangsleiter in einer gegebenen Zeitlage aktiviert, ein Impuls auf dem Leiter 18 auch keine Domäne zur Fortbewegung im zugeordneten Kanal abtrennt, wodurch das Fehlen einer Domäne oder eine binäre Null gespeichert wird.

Die so eingeführten und erzeugten Domänenmuster gelangen zu zugeordneten Ausgangspositionen zu Feststellzwecken auf aufeinanderfolgende Änderungen des Feldes Hp hin. Es wurde gefunden, daß eine achterförmige Auslese-Ankopplung besonders geeignet ist zur Feststellung der Gegenwart von Domänen an einer Ausgangsposition, wenn diese Domänen auf einen Abfrageinipuls hin zum Kollabieren gebracht werden.

Die Auslese-Ausführungsform ist in Fig. 1 in einer Form dargestellt, die sich für Fotoniederschlagsmethoden eignet. Es ist ein Abfrageleiter 20 vorgesehen, der in Serienform an die Ausgangspositionen angekoppelt ist, welche dem leichten äußeren Ende jedes Belagmusters 12 nächst benachbart sind. Der Leiter 20 ist auch in Serienform an andere Positionen des Blattes 11 angekoppelt, welche nie Domänen enthalten, aber die Ausgangspositionen zur Bildung der achterförmigen Konfiguration zugeordnet sind. Der Leiter 20 liegt zwischen einer Abfrageimpulsquelle 21 und Erde.

Die Ausleseleiter ROi, RO 2... RO N sind gleichfalls an entsprechende Ausgangspositionen und an die zugeordneten weiteren Positionen angekoppelt, wie dieses in F i g. 1 nur für den Leiter RO N vollständig herausgezeichnet ist. Die Ausleseleiter liegen zwischen einem Verbraucher 23 und Erde.

Die Abfrageimpuls-Quelle 21 und der Verbraucher 23 sind zu Synchronisationszwecken mit der Steuerschaltung 13 verbunden.

Die hier benutzten verschiedenen Stromquellen und Schaltungen können von jeglicher Art sein, wenn sie nur entsprechend der ihnen hier zugewiesenen Funktion arbeiten können.

Die Einführung, die Fortbewegung und das Auslesen von Domänenmustern, die binäre Information darstellen können, sind nunmehr beschrieben worden.

Ein Domänenmuster, d. h. die Gegenwart und das Fehlen von Domänen in einem Kanal, stellt binäre Einsen bzw. binäre Nullen dar. Fig.3—6 zeigen die Gegenwart von Domänen, die durch einen Kreis dargestellt sind, sowie das Fehlen von Domänen, die durch einen gestrichelten Kreis dargestellt sind. Das dargestellte Domänenmuster repräsentiert daher die Information 10 1. Die synchrone Bewegung der Information in einem beispielhaften Kanal bewegt die am weitesten rechts gelegene Domäne (F i g. 6) in eine Position, die man als die Ausgangsposition dieses Kanals betrachten kann. Synchronisierte Abfrageimpulse bringen die Domänen unter der Steuerung der Steuerschaltung 13 zu Feststellzwecken durch den Verbraucher 23 über den zugeordneten Ausgangsleiter zum Kollabieren.

Man sieht aus Fig. 3—6, daß die Domänen während des Betriebs im wesentlichen einen konstanten Durchmesser beibehalten. Der Betrieb mit einwandigen Domänen konstanten Durchmessers erfordert, daß die Koerzitivkraft des Blattes 11 ausreichend niedrig ist, so daß ein Vorspannungsfeld eines Vorzeichens zur Kontrahierung der Domänen im Blatt U die Form der Domänen steuert. Ein solches Vorspannungsfeld wird beispielsweise senkrecht zum Blatt 11 zugeführt und ist s für den angenommenen beispielhaften Betrieb von negativem Vorzeichen. Ein bequemes Mittel /um Zuführen eines solchen Feldes ist eine (nicht dargestellt) Spule, die in der Ebene des Blattes 11 liegt. Der Einfachheit halber ist diese Felderzeugungseinrichtung

ίο lediglich als der mit »Vorspannungsquelle« bezeichnete Schaltungsblock 25 in F i g. 1 dargestellt.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform hatte der Nickel-Eisen-Belag Zickzackform. Jedoch ist diese Form des Belags, ebenso das Material hierfür

is lediglich beispielhaft. So zeigt Fig. 12 ein alternatives Beiagmuster 30 in Mäanderform, das zur Domänenfortbewegung, ansprechend auf das sich drehende resultierende Feld (Hr), gut geeignet ist. Beläge in der Mäanderform können auch unterschiedliche Breiten und/oder Dicken haben, um eine Selektivität durch Richtungsfelder unterschiedlicher Größe zu erlauben.

Geeignete andere Belagsinaterialien sind alle hochpermeable dünne magnetische Filme oder Filme mit vergleichsweise niedriger Koerzitivkraft und Anisotro-

2s pie, so daß sie durch die äußeren Feldeigenschaften magnetischer Domänen umgeschaltet werden können. Typische Materialien sind die magnetisch weiche 80-20-Nicke!-Eisen-Legierung und die Mumetallegierung, eine weichmagnetische Legierung aus Kupfer,

;,ci Nickel und Eisen.

Fig. 13 zeigt die zweite grundsätzliche Ausführungsform der Erfindung. Die Anordnung weist wiederum ein Blatt 11 aus magnetischem Material auf, in welchem einwandige Domänen bewegt werden können, sowie eine Reihe von Elementen ähnlich den in Zusammenhang mit F i g. 1 beschriebenen.

Eingangspositionen für die Kanäle sind durch die Quellen Sl, S 2 ... SN definiert. Die Quellen sind Bereiche positiver Magnetisierung, deren Form durch nicht dargestellte Leiter, z. B. wie der Leiter 15 in F i g. 1, konstant gehalten werden kann.

Haarnadelförmige Eingangsleiter Ii, 12... INliegen über entsprechend bezeichneten Quellen derart, um von diesen Quellen kleine Teile abzutrennen, wenn die Leiter zur Erzeugung eines Feldes gepulst werden, das zwischen den Schenkeln der Haarnadel entsprechend der hier angenommenen Übereinkunft negativ ist. Die Eingangsleiter liegen zwischen einer Eingangsimpulsquelle 17 und Erde.

so Die Fortbewegungskanäle C für die von den Quellen S abgetrennten Domänen sind durch Muster aus weichmagnetischen Scheiben, beispielsweise aus Nikkei-Eisen, definiert. Fig. 13 zeigt eine Mehrzahl solcher Nickel-Eisen-Scheiben 115, die längs eines Fortbewegungskanals gegeneinander versetzt angeordnet sind. Jeweils alternierende Scheiben befinden sich auf gegenüberliegenden Oberflächen des Blattes 11. Die Scheiben auf der einen Oberfläche sind als Kreise dargestellt, und die auf der anderen Oberfläche als gestrichelte Kreise.

Eine Nickel-Eisen-Führung 116 ist als im Abstand von den Scheiben auf einer Oberfläche in Fig. 13 liegend dargestellt Die Führung dient zum Erzeugen einer bequemen Flußschließung für den Fluß in einer eine

6s Domäne umgebenden Domänenwand. Ein Energieminimumszustand liegt vor, wenn eine Domänenwand bezüglich der Führung so gelegen ist, daß das Material der Führung auf jeder Seite der Wand gelegen ist.

Folglich wirkt die Führung zur Einschnürung der Domänenbewegung. Eine zwischen der Führung 116 und der am weitesten links gelegenen Scheibe eingeführte Domäne (Fig. 13) bewegt sich nach rechts hierzwischen, und zwar ansprechend auf ein sich im Uhrzeigersinn drehendes Querfeld.

Eine Domäne bewegt sich längs eines Kanals, in dem sie den am stärksten anziehenden Polkonzentrationen folgt, welche in den Nickel-Eisen-Scheiben durch ein sich drehendes Querfeld erzeugt werden.

Das sich drehende Querfeld wird beispielsweise durch Helmholtzsche Spulen CPl und CP2 erzeugt, die wie in Fig. 14 dargestellt, angeordnet sind. Dieser Querfeldgenerator ist ähnlich dem in Fig. 2 dargestellten, ausgenommen, daß beide Spulen CPl und CP2 zur Erzeugung bipolarer Felder erregbar sind, und dadurch eine Drehung um 360° erlauben. Es sollte sich verstehen, daß das erforderliche »sich drehende« Querfeld sich nicht kontinuierlich zu drehen braucht, sondern es kann durch aufeinanderfolgende Felder gebildet sein, die unter diskreten Orientierungen winklig gegeneinander um 360° in der Ebene des Blattes versetzt sind.

Fig. 15 bis 18 zeigen die Bewegung einer Domäne längs eines Nickel-Eisen-Belages, der den beispielhaften Kanal Cl der Fig. 13 definieren soll. Die Fig. 19-22 zeigen willkürliche Querfeld-Orientierungen für die Domänenpositionen entsprechend den F i g. 15 — 18.

Fig. 15 zeigt eine Domäne, die um ein Minuszeichen auf dem Umfang einer Nickel-Eisen-Scheibe 115 zentriert ist. Man sieht, daß alle Nickel-Eisen-Scheiben in dieser Figur mit Plus- und Minuszeichen auf gegenüberliegenden Seiten \ ersehen sind. Diese Plus- und Minuszeichen stellen die stärksten Magnetpolkonzentrationen dar, die von dem Quermagnetfeld — HTi erzeugt werden. Letzteres Feld ist durch den gleichermaßen bezeichneten Pfeil in Fig. 19 dargestellt. Es sei angenommen, daß die Felder, die durch die Spulen der Fig. 14 erzeugt werden (und zwar unter diskreten, aufeinanderfolgenden Orientierungen) sich im Uhrzeigersinn drehen (siehe F i g. 19—22).

Fig. 19 zeigt den Pfeil -HTi, der anfänglich nach rechts unten gerichtet ist. Die stärksten Polkonzentrationen im Kanal Cl erscheinen in gegenüberliegenden Positionen auf dem Umfang der Scheiben, wie dieses durch die Plus- und Minuszeichen in Fig. 15 dargestellt ist. Die Domäne D besetzt die Position des Minuszeichens an einer Scheibe auf der Oberseite des Blattes 11. Die Domäne wird dann selbstverständlich die Position eines Pluszeichens einnehmen wollen, wenn die Scheibe sich auf der gegenüberliegenden Seite des Blattes 11 befindet.

F i g. 20 zeigt das Querfeld (- HT2) nach links unten orientiert, wie dieses durch den entsprechend bezeichneten Pfeil in dieser Figur dargestellt ist. Die Positionen der stärksten Polkonzentrationen sind die in Fig. 16 dargestellten. Die Domäne D bewegt sich daher entsprechend.

Fig.21 zeigt das Querfeld ( + HTt), das nunmehr nach links oben gerichtet ist Die Domäne D bewegt sich weiter nach rechts in die in F i g. 17 gezeichnete Lage. Man sieht, daß die Domäne auf einem Pluszeichen in Fig. 17 zentriert ist Die zugeordnete Scheibe liegt jedoch auf der Unterseite des Blattes 11. Ein Pluszeichen auf einer auf der Unterseite des Blattes 11 angeordneten Scheibe stellt ein anziehendes Feld für die hier angenommene Übereinkunft dar. F i g. 22 zeigt das nach oben rechts gerichtete Querfeld { + HT2). Die resultierende Polanordnung und Domänenposition sind in Fi g. 18 dargestellt.

Ein Vergleich der Fig. 15—18 zeigt, daß die Domäne D sich nach rechts bewegt, wenn sich das Querfeld im Uhrzeigersinn dreht. Es ist daher ersichtlich, daß die

S gleiche Domäne sich nach links bewegen würde, wenn sich das Querfeld im Gege.izeigersinn drehen wird. Selbstverständlich bewegt sich aber eine Domäne nach links bei einem sich im Uhrzeigersinn drehenden Querfeld, wenn sie der zwischen einer Führung 116' und

ίο den Scheiben 115 in F ig. 18 definierten Spur folgt. Ein Rezirkulations-Foi'tbewegungskanal kann daher durch eine solche Ergänzung sehr bequem erzeugt werden. Die Führung 116 oder 116' zwingt in jedem Falle die Domäne, dem Umfang der Scheiben 115 zu folgen. An

ι s den endständigen Scheiben eines Kanals ist keine solche Beschränkung erforderlich, wie dieses durch die gestrichelten Linien, die die Führungen 116 und 116' verbinden, angedeutet ist, weil ein Übergang einer Domäne an den Endscheiben nicht erwünscht ist und

ίο eine Domäne dort lediglich den sich bewegenden Polen folgt.

Alle Domänen in einem Kanal bewegen sich synchron mit den sich drehenden Querfeldern. Beispielsweise zeigt Fig. 15 sofort, daß eine Domäne jede Position

2s einnehmen kann, wo ein Minuszeichen dargestellt ist, und alle Minuszeichen bewegen sich synchron mit den Drehfeldern.

Die Eingangsschaltung wird mit dem Querfeld synchronisiert, um Domänen zum richtigen Zeitpunkt einzuführen. Beispielsweise kann eine Domäne an der Position des am weitestens links gelegenen Minuszeichens in Fig. 15 eingeführt werden, wenn die nächst vorausgegangene Domäne sich in der durch den gestrichelten Kreis D'in Fig. 15 gezeichneten Position befindet. Die Quellen 117 und 17 sind mit einer Steuerschaltung 13 der Fig. 13 verbunden, um die notwendige Synchronisation zu erhalten.

Selbstverständlich kann ein Eingangsimpuls auf dem Leiter /1 der Fig. 13 zu dem für das Einführen einer Domäne in den Kanal Cl geeigneten Zeitpunkt fehlen. In diesem Fall wird keine Domäne erzeugt. Jedoch wird auch diese fehlende Domäne wie eine Domäne längs des Fortbewegungskanals fortbewegt. Das Fehlen einer Domäne kann durch den gestrichelten Kreis D' der Fig. 15—18 dargestellt werden. Die Gegenwart und das Fehlen von Domänen können demgemäß zur Darstellung einer binären Eins bzw. einer binären Null verwendet werden. Die durch Gegenwart und Fehlen von Domänen dargestellte Information wird deshalb längs der Fortbewegungskanäle ansprechend auf aufeinanderfolgende Drehungen der Querfelder zu zugeordneten Ausgangspositionen hin bewegt.

Der Ausgang ist ähnlich dem für F i g. 1 beschriebenen.

Es sei bemerkt daß die Domänen Durchmesser haben, die durch ein im wesentlichen senkrecht zu Blatt 11 orientiertes Vorspannungsfeld mit einer Polarität zur Kontrahierung der Domänen bestimmt sind. Der Schaltungsblock 25 in Fig. 13 stellt die Vorspannungsfeld-Quelle dar. Die Quelle kann eine in der Ebene des Blattes 11 liegende Spule zum Erzeugen des entsprechenden Feldes umfassen, wie dieses durch die gestrichelte Kurve B in Fig. 13 angedeutet ist. Die Quelle 25 ist mit der Steuerschaltung 13 verbunden.

Aus der Betrachtung eines speziellen Beispiels sind die großen Vorteile dieser erfindungsgemäßen Anordnung ersichtlich. 500 nm dicke Nickel-Eisen-Scheiben eines Durchmessers von 12.5-10-³cm sind auf gegen-

überliegende Seiten eines Thuliumorthoferrit-Blattes in der in F i g. 13 dargestellten Form niedergeschlagen. Die Scheiben definieren einen Fortbewegungskanal für Domänen eines Durchmessers von 8-10-³cm, wie dieser durch ein Vorspannungsfeld von 30 Örsted bestimmt ist. Das Wiederhoiungsintervall für das Scheibenmuster ist 25 · 10~³ cm, was zu einer Packungsdichte von 40 Bit pro cm führt. Ein Querfeld von 20 örsted, das sich mit 10 kHz dreht, liefert geeignete Domänenfortbewegung. Ein typischer Wert des Verhältnisses von Bitstellengröße zu Domänendurchmesser liegt bei etwa 3:1, wie dieses in dem Beispiel dargestellt ist. Für Domänen mit einem Durchmesser von 1 Mikrometer sind Packungsdichten von mehr als 155 000/cm² erreichbar.

Die Dicke und der Durchmesser der Scheiben bestimmen u. a. die Magnetpolstärke, wie diese auf die Querfelder hin auftritt. Demgemäß kann ein sich drehendes Querfeld in der Größe so bemessen werden, daß es Domänen selektiv im (Canal C t fortbewegt, nicht aber im Kanal C 2, wenn beispielsweise die Scheiben des Kanals C2 dünner als die des Kanals Cl gemacht werden. Eine sorgfältige Auswahl von Dicke, Durchmesser und Querfeldstärke ermöglicht des weiteren eine selektive Domänenbewegung in einer relativ großen Anzahl von Kanälen. Die Querfeldquelle 117 kann daher so betrachtet werden, daß sie eine Apparatur zur Bewerkstelligung einer solchen Auswahl unter der Steuerung der Steuerschaltung 13 enthält. Die auf diese Weise erfolgende Auswahl von Domänenfortbewegungskanälen ist oben in Verbindung mit der ersten Ausführungsiorm im einzelnen erläutert worden.

Eine sorgfältige Auswahl bezüglich einer Variation der Scheibendicke führt auch zu einer Ausführungsform, bei welcher die magnetischen Führungen fehlen können. Wenn eine Domäne von einer Scheibe zur nächst benachbarten eines Fortbewegungskanals übergeht, so findet dieser Übergang statt, weil die stärkste Magnetpolkonzentration auf einer Scheibe sich von der Domäne weg bewegt, wenn sich das Querfeld dreht, während die Führung 116 die Domäne am Folgen hindert, wie dieses sich aus einem Vergleich der F i g. 16 und 17 ergibt. Die stärkste Polkonzentration auf der nächst benachbarten Scheibe befindet sich zu diesem Zeitpunkt in einer geeigneten Position, um die Domäne folgen zu lassen, während diese sich noch unter dem Einfluß der Führung befindet. Eine alternative Betriebsart zum Bewerkstelligen des gewünschten Domänenübergangs ist dann, die Polstärke der Scheibe an derjenigen Stelle zu reduzieren, an welcher ein j Domäne von einer Scheibe zur nächsten übergeht. Dieses kann beispielsweise erreicht werden durch Reduzieren der Scheibendicke an dieser Stelle, wodurch die magnetische Führung entfallen kann.

Es ist wünschenswert, daß die zugeführten äußeren Felder die Nickel-Eisen-Führung sättigen, wenn eine solche verwendet wird. Ist der Nickel-Eisen-Belag gesättigt, so induzieren die Domänen selbst nur vernachlässigbare Pole hierin. Unter diesen Bedingungen folgen die Domänen den Polen, die im wesentlichen nur durch die äußeren Felder induziert werden.

Fi g. 23 zeigt das dritte grundsätzliche Ausfiihrungsbeispicl der erfindungsgemäßen Domänenfortbewe- ;:ungsanordnung Die Anordnung weist ein Blatt Il aus magnetischem Material auf, in welchem einwandige Domänen bewegt werden können. Ebenso sind eine Reihe (ähnlich bezeichneter) Elemente vorgesehen, die im ein/einen bereits anhand der Ausführungsbeispiele der F i g. 1 unc-13 beschrieben worden sind.

Die Eingangsanordnung ist ähnlich der in Fig. 13 dargestellten.

Die Fortbewegungskanäle für von den Quellen S s abgetrennte Domänen sind durch Muster aus magnetischem Material definiert. Das Material der Muster kann ein weichmagnetisches Material sein, beispielsweise Dünnfilme aus 80-20-Nickel-Eisen.
F i g. 23 zeigt eines dieser Muster in Form rechteckiger Nickel-Eisen-Beläge, die aufeinanderfolgend unter gegenseitiger 60°-Orientierung angeordnet sind. Eine Domäne wird längs eines Kanals fortbewegt, indem sie den anziehenden Polmustern folgt, die in den Nickel Eisen-Belägen durch ein sich drehendes Querfeld erzeugt werden. Das sich drehende Querfeld wird beispielsweise durch Helmholtzsche Spulenpaare CP 1 und CP2 erzeugt, die wie in Fig. 14 angeordnet sind und betrieben werden (vgl. oben).

Fig. 24—27 zeigen die Bewegung einer Domäne

;o längs eines Nickel-Eisen-Belages, der einen repräsentativen Kanal CI der Fig.23 definiert Die Fig.28-31 zeigen die Querfeldorientierungen für die Domänenpositionen in Zuordnung zu den Fig.24—27. Ein Minuszeichen bezr'chnet eine anziehende Polkonzentration für Nickel-Eisen-Beläge auf der Oberseite des Blattes 11 (F ig. 23).

Fig. 24 zeigt eine Domäne D, die um ein Minuszeichen an der Spitze eines Nickel-Eisen-Rechteckes zentriert ist, welches in der F i g. 24 nach rechts unten geneigt ist. Man sieht, daß alle solcherart geneigten Nickel-Eisen-Rechtecke mit Plus- und Minuszeichen an gegenüberliegenden Enden versehen sind. Die Plus- und Minuszeichen stellen die stärksten Magnetpolkonzentrationen dar, die vom magnetischen Querfeld A/7 erzeugt werden, das seinerseits durch den Pfeil HT in F i g. 28 dargestellt ist und die gleiche Orientierung wie die Nickel-Eisen-Rechtecke hat. Es sei angenommen, daß das Feld HT, das von den Spulen der Fig. 14 erzeugt wird, sich im Gegenzeigersinn dreht, wie dies ebenfalls in den F i g. 28—31 angedeutet ist.

F i g. 29 zeigt den Pfeil WTnach unten links gerichtet Die stärksten Pole im Kanal Ci erscheinen nun in ähnlich orientierten Nickel-Eisen-Rechtecken, wie dieses durch die Plus- und Minuszeichen in Fig. 25 dargestellt ist. Die Domäne D bewegt sich daher entsprechend der hier getroffenen Übereinkunft zum nächsten Minuszeichen.

F i g. 30 zeigt das Querfeld, das in die nach unten weisende Richtung gedreht worden ist. Die intensivsten Magnetpole ändern sich wiederum, wie in Fig.26 dargestellt ist, und die Domäne D bewegt sich entsprechend weiter.

F i g. 31 zeigt das Querfeld nach seiner Drehung in die nach unten rechts weisende Richtung. Die Domäne D bewegt sich daraufhin weiter nach rechts, wie dieses in F i g. 27 dargestellt ist.

Ein Vergleich der Fig. 24 —27 zeigt, daß sich die Domäne D nach rechts bewegt, wenn sich das Querfeld im Gegenzeigersinn dreht. Die Domäne fährt mit ihrer

fto Fortbewegung fort, wenn sich das Querfeld weiter dreht, wie sich dieses sofort aus den Figuren ergibt. Es leuchtet ein, daß die gleiche Domäne sich nach links bewegen würde, wenn sich das Querfeld im Uhrzeigersinn dreht.

''« Alle Domänen in einem Kanal bewegen sich synchron mit dem sich drehenden Querfeld. Sn zeigt ein Blick auf I 1 g. 24, daß eine Domäne jede Position längs der gestrichelten Linie Cl einnehmen kann, wo ein

Minuszeichen dargestellt ist. Die Eingangs- und Ausgangs-Funktionen sind wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform der F i g. 1 bzw. 13 ausgebildet.

Fig.32—35 zeigen einen alternativen Nickel-Eisen- s Belag zum Erzeugen eines sich mit dem drehenden Querfeld ändernden Polmusters. Aufeinanderfolgende Schenkel dieser Muster sind unter 90° gegeneinander orientiert, und sind zweckmäßig in T-Form und in Stabforni niedergeschlagen. Das Querfeld (s. Fig.36—39) wird in diesem Fall im Uhrzeigersinn gedreht, und zwar durch aufeinanderfolgende 90°-Orientierungen hindurch. Dabei bewegt sich eine Domäne D von links nach rechts, wie dieses in den aufeinanderfolgenden F i g. 32, 33, 34 und 35 dargestellt ist, wobei der Fortbewegungsmechanismus dem in Verbindung mit den Fig.24 bis 27 beschriebenen analog ist. Die Minuszeichen in diesen Figuren stellen wiederum die stärksten Polkonzentrationen dar, von denen die Domänen angezogen werden.

Eine Umkehr der Drehrichtung des Querfeldes bewirkt eine Domänenbewegung von rechts nach links. Eine Domäne kann jedoch dazu gebracht werden, daß sie sich in jeder Richtung längs eines Kanals bewegt, ohne daß hierzu eine Umkehr der im Uhrzeigersinn oder entgegen demselben erfolgenden Drehung des Querfeldes erforderlich wäre. Beispielsweise kann der Nickel-Eisen-Belag so sein, daß die am dichtesten nebeneinanderliegenden anziehenden Pole im einen Kanal nach rechts versetzt sind, und gleichzeitig in den ^₀ nächst benachbarten Kanälen nach links (vgl. die Fig.24-27 und 23-31 mit den Fig.32-35 und 36-39).

Die Enden dieser Kanäle können weiter miteinander verbunden sein, um Rezirkulationskanäle für Domänen ansprechend auf die sich drehenden Querfelder zu erhalten. Fig.35 zeigt einen Nickel-Eisen-Belag, mit welchem der Rezirkulationsbetrieb realisiert werden kann. Selbstverständlich kann der Nickel-Eisen-Belag, der eine Rezirkulation der Information ermöglicht, dahingehend verallgemeinert werden, daß er eine Domänenbewegung in der X- und der Y- Richtung an jeder Stelle im Blatt 11 zuläßt.

F i g. 40 zeigt schematisch einen alternativen Nickel-Eisen-Belag zum Erzeugen der sich ändernden Polkonfigurationen als Folge der sich drehenden Querfelder. Im einzelnen zeigt Fig.40 einen zickzackartigen Nickel-Eisen-Belag 30, dem eine geschlossene ovale Nickel-Eisen-Schleife 31 zugeordnet ist. Die anziehenden Polmuster schreiten, wie durch den gestrichelten Pfeil so angegeben, längs eines Schenkels des Belages 30 fort, und durchlaufen die zugeordnete Schleife 31, bevor sie längs des nächsten Schenkels des Belages 30 weitergehen, wenn sich das Querfeld im Gegenzeigersinn dreht.

Ein spezielles Beispiel einer solchen Anordnung zeigt die große Nützlichkeit derselben. Ein 500 nm dicker Nickel-Eisen-Belag mit gleichmäßig im Abstand voneinander liegenden Rechtecken der Abmessungen 12,5 · 10 -^! auf 5 · 10 -^J cm, der auf einem Thuliumorthoferrit-Blatt wie in Fig.23 niedergeschlagen war, <« erzeugt einen Fortbewegungskanal für Domänen eines Durchmessers von 10 ^? cm, wie diese durch ein Vorspannlingsfeld von 30 örsted bestimmt sind. Lin Wiederholungsintervall von 60-10 'cm für den Belag ergibt ein Wiederholung/Domänendurchmesser-Ver- ds hältnis von 6 : 1. Ein Querfeld von 20 örsted, das sich mit 10 kHz dreht, liefert geeignete Fortbewegung. Andere Nickel-Eisen-Belägc führen /u einem Wiederholung/ Domänendurchmesser-Verhältnis von 3:1. In jedem Fall können mit Domänen eines Durchmessers der Größenordnung eines Mikrometers Packungsdichten von mehr als 155 000 pro cm² realisiert werden. Das Belagmuster kann in einer Feinheit bis zur Größenordnung Mikrometer erzeugt werden, so daß solche hohen Packungsdichten tatsächlich erhalten werden können.

Eine Selektivität bei der Domänenbewegung kann gleichfalls erreicht werden. Die Domänen werden durch Änderung der Polmuster, wie im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben worden ist, bewegt.

Bei der vierten grundsätzlichen Ausführungsfc rm (siehe Fig.41) definieren Beläge 112 Fortbewegungskanäle für die Domänen im Blatt U. Jedes Belagsmuster hat etwa Zickzack-Geometrie, wie dieses in Fig.41 schematisch und im größeren Detail in Fig.42 dargestellt ist. Jedem Zickzackmuster ist ein Leiter 113 beigegeben, der zur Achse des zugeordneten Zickzackmusters ausgerichtet und beispielsweise zwischen dem Belag 112 und dem Blatt 11 angeordnet ist Die Leiter 113 liegen zwischen einer Kanalwählschaltung 114 und Erde. Die Kanäle sind mit C1, C2... C /V bezeichnet.

Die Eingangspositionen zu den verschiedenen Kanälen sind links von den Zickzackmustern in Fig.41 dargestellt. Diese Positionen sind durch die verlängerten Spitzen einer großen Domäne 14 positiver Magnetisierung entsprechend der angenommenen Übereinkunft definiert. Haarnadelleiter /1 ... IN scheiden die verlängerten Spitzen und dienen — wenn gepulst — zur Abtrennung dieser Spitzen, um Domänen für die Fortbewegung in den zugeordneten Kanälen zu erzeugen, wie weiter oben im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben worden ist. Die Leiter / liegen zwischen einer Eingangsimpulsquelle 17 und Erde für einen selektiven Betrieb.

Die Ausgangspositionen sind wie oben beschrieben ausgebildet.

F i g. 42—45 zeigen die aufeinanderfolgenden Positionen, zu welchen eine Domäne D fortbewegt wird. Es sei eine willkürliche Ausgangsposition für die Domäne in Fig.42 in dem beispielhaften Fortbewegungskanal CX angenommen. Um Verwirrung zu vermeiden, ist eine Domäne als ein Kreis ohne ein Pluszeichen dargestellt. Die Plus- und Minuszeichen der F i g. 42—45 geben nur die Polkonzentrationen wieder.

Obgleich das magnetische Belagmuster in Fig.42 im allgemeinen Zickzackgeometrie hat, ist ein zusätzliches gekrümmtes Gebiet an jedem Umkehrpunkt der Zickzacklinie vorgesehen. Die Domäne Din Fig.42 ist als in einem solchen gekrümmten Gebiet liegend und hiermit übereinstimmend dargestellt. Die gekrümmten Gebiete dienen als stabile Positionen für die Domänen. Die Geometrie des Belags 112 erlaubt im einzelnen eine Domänenbewegung nur in der vorgeschriebenen Richtung von einer stabilen Position zur nächsten, wie dieses durch die asymmetrische Form bedingt ist. Für die dargestellte Geometrie erfolgt die Domänenbewegung nach rechts in Fig.42. Der Beitrag der Asymmetrie des Belages kann wie folgt verstanden werden. Wenn ein Strom im Leiter 113 fließt, werden negative und positive Pole im zugeordneten Belag entsprechend der Rechte-Hand-Regel erzeugt. Diese Pole sind nach rechts in Fig.42 vollständig angegeben. Für die angenommene Übereinkunft und für die angenommene gegenseitige Anordnung von Belag 112, Leiter 113 und Blatt 111 ziehen negative Pole eine Domäne an, während positive Pole eine Domäne abstoßen. Eine links in Fig. 42 eingeführte Domäne

sucht sich nach oben zu den negativen Polkonzentrationen hin und von den positiven Polkonzentrationen weg zu bewegen, wobei sie im wesentlichen unterhalb des Belages bleibt Da aber der Durchmesser der Domäne so gewählt ist, daß er etwa die gleiche Größe wie Breite des Belages besitzt, bewegt sich die Domäne nicht vollständig von den positiven Polkonzentrationen weg, sondern — wegen der Geometrie des Belages — nach rechts zu den zunehmend negativeren Positionen.

Das gekrümmte Gebiet, in welchem die Domäne Din ίο Fig.42 dargestellt ist, ist die am stärksten negative verfügbare Position für eine von links eingeführte Domäne. Die Domäne kann sich nicht weiter nach rechts bewegen, ohne in eine relativ positive Position zu gelangen.

Andererseits ändert sich, wenn sich der Strom im Leiter 113 umkehrt, wie dieses durch den Pfeil / in F i g. 43 dargestellt ist, die Polverteilung. Die Domäne D bewegt sich wiederum in Richtung zunehmend negativerer Positionen. Aber die negativen Positionen befinden sich nun unterhalb des Drahtes 113(Fi g. 43). Die Bewegung erfolgt wieder nach rechts, weil die asymmetrische Geometrie des Belags den nächsten zunehmend negativeren Weg in dieser Richtung erzeugt Die Domäne bewegt sich weiter, bis sie die nächste stabile Position erreicht (F i g. 43).

Weitere Richtungsänderungen des dem Leiter 113 zugeführten Stroms erzeugen sich ändernde Polmuster, die eine Domäne in die entsprechenden Positionen der F i g. 44 und 45 anziehen, und schließlich beispielsweise auch zu einer Ausgangsposition zu Feststellzwecken.

Selbstverständlich können mehr als eine Domäne längs eines Fortbewegungskanals fortbewegt werden. Alle diese Domänen bewegen sich synchron mit den Richtungsänderungen des Stroms im Leiter 113. Die Domänen können beispielsweise die nächst benachbarten (negativen) Positionen der gekrümmten Gebiete in Fig.42 einnehmen. Die Information wird durch die Gegenwart (binäre Eins) und das Fehlen (binäre Null) von Domänen dargestellt. Ein eine solche Information darstellendes Domänenmuster bewegt sich gleichfalls synchron in einem Fortbewegungskanal fort. Die Eingangs- und Ausgangsschaltungen sind mit den Fortbewegungsstrom-Richtungsänderungen im Leiter 113 synchronisiert und sind wie im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform nach F i g. 1 ausgelegt.

Die F i g. 42 zeigt ein der Information 1 0 1 entsprechendes Domänenmuster. Die Information wird durch Impulse P 16C1 eingeführt, die dem Leiter /1 zu den Zeiten u, und f₂ im Impulsdiagramm der F i g. 46 selektiv zugeführt werden. Zum Zeitpunkt fi in diesem Diagramm fehlt ein Impuls P 16Cl, wie dieses durch die gestrichelte Impulsform angedeutet ist. Die Impulse sind mit den positiv gehenden Richtungsänderungen der Impulse + P 13 im Leiter 113 synchronisiert. Der Leiter 113 des Kanals CX kann durch die Eingangsquelle 17 unter der Steuerung der Steuerschaltung 13 selektiv gepulst werden, um eine selektive Informationsverschiebung im Kanal C1 zu erhalten.

Eine Asymmetrie im Belagsmuster ist nicht die einzige Möglichkeit zum Erreichen eines bestimmten Richtungssinnes der Domänenfortbewegung. Statt dessen kann ein richtungsweisendes Feld Hd (im folgenden kurz Richtungsfeld genannt) in der Ebene des Blattes 11 vorgesehen werden. Das Richtungsfeld ist mit <■* den Leitern 113 ausgerichtet. Die Richtung dieses Feldes ist für eine resultierende Verschiebung der Domänen bei fehlender Asymmetrie im Belagsmuster bestimmend, wenn abwechselnd gepolte Impulse einem Leiter 113 zugeführt werden. Das Richtungsield ist durch den Doppelpfeil Hd, der mix den Leitern 113 ausgerichtet ist, in Fig.41 dargestellt Das Feld wird durch einen Magneten oder durch eine Spule erzeugt, die senkrecht zum Blatt 11 orientiert ist wie dieses in Zusammenhang mit F i g. 2 erläutert wurde.

Die Leiter 113 der Fig.41 können selbstverständlich auch senkrecht zu der in Fig.41 dargestellten Orientierung verlaufen. Darüber hinaus können die Leiter und die zugeordneten Beläge in beiden Richtungen verlaufen, um eine selektive Domänenfortbewegung in einer von zwei senkrechten Richtungen zu ermöglichen. Diese Ausführungsform erfordert sowohl X- als auch Y-Kanalwählschalter, die in Fig.47 mit 114ΛΓ und 114 V bezeichnet sind. Eine Domäne D befindet, sich in F i g. 47 demgemäß in jedem Falle in je einem der X- und y-Kanäle. Die Fortbewegung einer Domäne in jedem Kanal erfolgt auf die vorstehend beschriebene Weise.

Die Leiter- und Belagsmuster schneiden sich wie in F i g. 47 dargestellt ist Diejenigen Elemente, die in der einen Richtung orientiert sind, befinden sich zweckmäßig auf der einen Seite eines Blattes U, während die in der anderen Richtung orientierten sich auf der anderen Seite des Blattes 11 befinden. Nur vernachlässigbare Wechselwirkungen sind als Folge der Beläge in der einen Richtung mit Domänen vorhanden, die in der anderen Richtung bewegt werden. Alternativ können die nach λ" und Y orientierten Beläge auf der gleichen Oberfläche des Blattes 11 aufgebracht werden. Bei dieser Anordnung können gleich orientierte Teile (130 in Fig.47) der beiden Beläge als ein einziger gemeinsamer Teil ausgebildet sein.

Wird ein Richtungsfeld statt asymmetrischer magnetischer Beläge zum Erhalt einer bestimmten Domänenfortbewegungsrichtung verwendet, so wird eine Einrichtung ähnlich der Einrichtung 117 der Fig.41 dazu benutzt, um die Felder ± Hd X und ± Hd Y(F i g. 47) zu erzeugen. Eine solche Einrichtung kann durch zueinander senkrecht orientierte Helmholtzsche Spulenpaare, die senkrecht zur Ebene des Blattes 11 in Fig.41 angeordnet sind, zusammen mit einer geeigneten Schalteinrichtung gebildet sein. F i g. 14 zeigt eine mögliche Ausführungsform.

Es wurde gefunden, daß Domänen stabile Positionen einnehmen können, die um etwa drei Domänendurchmesser entfernt sind. Da Domänen in der Größenordnung eines Mikrometers beobachtet worden sind, können Packungsdichten von mehr als 155 000 Bit pro cm² bei Fehlen diskreter Fortbewegungstreibleiter realisiert werden. Fotolackmethoden sind hinreichend genau, um solche Packungsdichten mit Belägen und Leitern zu realisieren, die die beschriebene Geometrie haben.

Das Verhältnis von etwa 3:1 zwischen der Wiederholung des Belagsmusters der Fig.41 und dem Durchmesser einer Domäne ergibt sich aus folgendem Beispiel: Domänen eines Durchmessers von 7,5· 10~³cm werden in einem Thuliumorthoferrit-Blatt in der in Verbindung mit Fig.41 beschriebenen Weise fortbewegt. 250 nm dicke weichmagnetische Nickel-Eisen-Beläge definieren die Domänenfortbewegungskanäle. Die Wiederholungskonstante des Belages liegt bei etwa 25· 10-³cm. Der Leiter 113 hat einen Durchmesser von etwa 2,5· 10"³ cm, und es werden Ströme von etwa 100 mA zugeführt, um geeignete Polmuster zum Erzeugen der Domänenbewegung zu bilden.

Hierzu *■) Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Domänenfortbewegungsanordnung mit einem Blatt aus magnetischem Material, in dem einwandige Domänen fortbewegt werden können und das eine im wesentlichen senkrecht zur Blattebene orientierte Richtung bevorzugter Magnetisierung aufweist, und einer Vorspannungsquelle zum Erzeugen eines im wesentlichen senkrecht zur Blattebene orientierten Magnetfeldes, dessen Polarität so gewählt ist, daß es die Domänen auf einen vorbestimmten Durchmesser kontrahiert, gekennzeichnet durch einen magnetischen Belag (C 1 — C N) benachbart dem Blatt (U), der in der Lage ist, ansprechend auf Magnetfelder in aufeinanderfolgend unterschiedlichen Orientierungen in dem Blatt (11), sich ändernde Polmuster zur Definition von Domänenfortbewegungskanälen (Ci — CN) in dem Blatt zu erzeugen, und durch eine Feldquelle (F i g. 2, Fig. 14) zum Erzeugen von Feldern in aufeinanderfolgend unterschiedlichen Orientierungen in dem Blatt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Belag eine Mehrzahl (N) voneinander im Abstand gelegener, sich wiederholender Muster aufweist, wobei jedes Muster einen entsprechenden Kanal (Ci, Cl ... CN) in dem Blatt (11) mit Eingangs- und Ausgangspositionen (I-, ÄO-^definiert.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster zickzackförmig ausgebildet sind(12, Fig. 3).

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster mäanderförmig sind (Fig. 12).

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster durch voneinander im Abstand liegende Rechtecke gebildet sind, wobei jedes Rechteck zum nächstfolgenden unter 60° orientiert ist (F i g. 23).

6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster Rechtecke aufweisen, von denen einige unter 90° gegenüber den anderen orientiert sind (Fig. 32).

7. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster diskrete Elemente (115, F i g. 13) aufweisen, die abwechselnd auf verschiedenen Seiten des Blattes (11) angeordnet sind.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die diskreten Elemente scheibenförmig sind und daß jedes Muster des weiteren zumindest eine magnetische Führung (116) im Abstand von den Scheiben auf zumindest einer Seite derselben auf einer Oberfläche des Blattes (11) aufweist.

9. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldquelle (Fig. 2, Fig. 14 oder 117) zwei Spulen (CFi, CP2) aufweist, die zur Erzeugung von Querfeldern orientiert sind, welche senkrecht zueinander in der Ebene des Blattes (11) verlaufen.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekenn/xichne;, daß die vuerfelder ^si^{cn um} weniger als 180° drehen (F ig. 2. F ig. 8-11).

11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Querfelder sich um 360° drehen (F ig. 14,Fig. 19-22, F i g. 28-31).

12. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die Feldquelle (Fig.41) eine Mehrzahl Leiter (113) benachbart dem Blatt (11) und jeweils mit den Mustern (Ci, C2 ... CN) ausgerichtet aufweist, wobei jeder Leiter mit abwechselnden Polaritäten erregbar ist, um stabile Positionen für die Domänen auf abwechselnden Seiten des Musters zu erzeugen.

13. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite magnetische Schicht (Fig.47) ähnlicher Geometrie wie die erste und quer hierzu orientiert vorgesehen ist.

14. Anordnung nach Anspruch 12 oder Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wählschaltung (114 in Fig.41; 114A" und 114 V in Fig.47) zum selektiven Erregen der Leiter (113) vorgesehen ist.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster verschiedene Dimensionen haben.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Eingangsschaltung (17 und zugeordnete Schaltung) zum selektiven Einführen von Domänen an den Mustereingangspositionen sowie eine Ausgangsschaltung (21 und zugeordnete Schaltung) zum Feststellen der Gegenwart oder des Fehlens von Domänen an den Ausgangspositionen des Musters aufweist.