DE2211358A1 - Magnetblasenbereichsystem - Google Patents

Description

6 F: . ■ ■-■·. /O _{6> März 197}o

NORTIi AMERICAN ROCKWPJLL CORPORATION

Magnetblasenbereichsystera.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetblasenbereichsystera und mehr im einzelnen auf ein System, das begrenzte Gebiete von räumlicher Stabilität für Blasenbereiche enthält und in dem die Blasenbereiche verschoben werden können,

Magnetbereiche und deren Fortpflanzung in einem Magnetinadium sind bekannt und wurden in den US-Patenten Nr. 3,46o,116j Nr. 3,47o,546; Nr. 3,5o8,225 und anderen beschrieben. Im· allgemeinen beschreiben diese Patente die Bewegung eines einwandi·· gen Mctgnetbiasenbereiches in einem Schieberegister mittels der Verwendung eines engen Metallmusters, um die Stellung der Blasen zu steuern. Die in diesen.Patenten beschriebenen Verfahren versuchen, die abstoßenden oder Zwischenwirkungskräfte zwischen den einzelnen Blasen möglichst klein zu machen, indem die einzelnen Blasen voneinander durch eine Distanz getrennt werden, die mindestens das Drei- oder■Mehrfache eines Blasenbereichdurchmessers beträgt. Diese Verfahren versuchen, die Zwisehenwirkungskräfte zwischen den Blasen im "wesentlichen zu beseitigen oder so klein wie möglich zu machen.

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Ein Magnetblasenbereichsystem kann aus einem oder mehreren Kanälen oder Streifen aus Magnetblasenbereichmaterial bestehen, die auf einem stützenden Substrat angeordnet sind. Jede Zahl von einzelnen Magnetblasenbereichkanälen können miteinander verbunden oder mit einem Hauptkanal verbunden werden. Die Bewegung der Blasenbereiche entlang einem Kanal oder Streifen wird von abstoßenden oder Reaktionskräften zwischen den Blasenbereichen beeinflußt, die in einem Kanal anwesend sind, wenn ein Blasenbereich gebildet oder in der Nähe eines anderen Blasenbereiches verschoben wird. Die Bewegung von Blasen von einem gegebenen Kanal in einen von mehreren möglichen angrenzenden Kanälen zur Bildung einer Logikfunktion kann durch die Anwesenheit oder Abwesenheit von Blasen in einen oder mehreren angrenzenden Kanälen gesteuert werden.

Ein Magnetblasenbereichsystem kann Blasenbereiche besitzen, die in besonderen Gleichgewichtsstellungen in einem Streifen oder Kanal auf einen Film aus Magnetblasenbereichmaterial liegen, der mit einem stützenden Substrat verbunden ist. Der Streifen besitzt mindestens einen beschränkten Teil, der die Stellung eines Blasenbereiches in einem nicht beschränkten Streifenteil bestimmt, der mit ihm verbunden ist. Die Stellung oder Anordnung des Blasenbereiches in einem Streifen odör Blasenbereichsfilm wird von einem geeigneten Abstand der begrenzenden Streifenteile bestimmt.

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Ein Magnetblasenbereichsystem kann begrenzte Gebiete von räumlicher Stabilität für Magnetblasen besitzen. Das Blasenbereichv system enthält einen dünnen Film von Einkristall-Magnetblasen" bereichmaterial auf einem Einkristallsubstrat, worin der Film eine Vielzahl von isolierten dicken Teilen besitzt, die von dünnen Gebieten umgeben sind. Die Blasenbereiche bewegen sich nach ihrer Bildung vorzugsweise in die dicken Teile. Die umgebenden verhältnismäßig dünnen Gebiete- des Films dienen als Energiebarrieren gegen die Bewegung des Blasenbereiches und grenzen im Blasenbereich in die verhältnismäßig dicken Teile des Films ein. Blasenbereiche können zu und von den dicken Teilen in eine Vielzahl von Richtungen bewegt werden.

Die Blasenbereiche können leicht in eine Vielzahl von Richtungen bewegt werden, mit im wesentlichen der gleichen Bewegungsleichtigkeit. Ein Blasenbereich kann genauso leicht von einem dicken Teil A in einen dicken Teil B bewegt· werden, wie von dem dicken Teil B zu einem dicken Teil A. Bei gewissen Anwendungen ist es wünschenswert, eine vorzugsweise Bewegungsrichtung zu besitzen, d.h. daß es leichter sein soll, sich vom Teil A zum Teil B zu bewegen, als vom Teil B zum Teil A.

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Der Kanal oder Streifen aus Magnetblasenmaterial kann auch gemäß der vorliegenden Erfindung durch Ätzen von zwei Nuten gebildet werden/ die vollständig durch den dünnen Film von Magnetblasenmaterial hindurchreichen, wodurch ein im wesentlichen isolierter Kanal entsteht. Der isolierte Kanal hat sich als eine wesentliche Verbesserung gegenüber den herkömmlichen Systemen erwiesen, die in den vorgenannten Patenten beschrieben wurden. Während diese isolierten Kanäle in der Lage sind, in Verbindung mit einer Anzahl von Fortpflanzungssystemen zu arbeiten, gibt es Anwendungen, bei denen der isolierte Kanal nicht vollständig befriedigend ist. Die plötzliche Veränderung in den Pegeln von der Oberseite des Kanals zur angrenzenden Fläche kann Probleme im Hinblick auf metallische Oberschichten verursachen, die dabei verwendet werden.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes Magnetblasenbereichsy stern zu schaffen.

Es ist ein anderes Ziel dieser Erfindung, ein Magnetblasenbereichsystem zu schaffen, das vorbestimmte Stellungen für Blasenbereiche besitzt.

Es ist ein noch anderes Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren für die Bildung eines Magnetblasenbereichsystems zu schaffeh, das vorbestimmte Stellungen für Blasenbereiche besitzt.

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Es ist ein noch anderes Ziel dieser Erfindung, eine vollständige Abhängigkeit von Metallmustern zur Steuerung der Stellungen der Blasenbereiche zu vermeiden.

Es ist ein noch anderes Ziel dieser Erfindung, ein Blasenbereichsystem zu schaffen, bei dem die Blasenbereiche in eine Vielzahl von Richtungen bewegt werden können.

Es ist ein anderes Ziel dieser Erfindung, ein Magnetblasenbereichsystem zu schaffen, das lokalisierte Gebiete von räumlicher Stabilität für Blasenbereiche besitzt, die eine vorzugsweise Bewegung in eine Richtung für Blasenbereiche besitzen.

Es ist ein noch anderes Ziel der Erfindung, ein verbessertes MagnetblasenbeEichkanalsystem zu schaffen.

Es ist ein noch anderes Ziel der Erfindung, ein Magnetblasenbereichkanalsystem zu schaffen, das geeignet ist für die Verwendung mit metallischen Oberschichten.

Diese und andere Ziele dieser Erfindung werden von einem Magnetblasenbereichsystem realisiert, das einen dünnen Film auf einem Einkristall eines Magnetblasenbereichinaterials auf einem Einkristallsubstrat besitzt. Der Film besitzt eine Vielzahl von isolierten dicken Teilen, die durch dünnere Teile umgeben werden. Wenn Blasenbereiche in dem Film gebildet werden, bewegen

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sie sich vorzugsweise in die dickeren Bereiche. Die umgebenden verhältnismäßig dünneren Teile des Films dienen als Energiebarrieren für die Bewegung des Blasenbereiches und grenzen den Blasenbereich in den dickeren Teil des Films ein. Blasenbereiche können mittels herkömmlicher Fortpflanzungsverfahren zu und von den dickeren Teilen weg in eine Vielzahl von Richtungen bewegt werden.

Der Film kann auch eine Vielzahl von isolierten dicken Teilen besitzen, die eine Kegelstumpfform aufweisen, und die von dünneren Gebieten umgeben sind. Die dicken Gebiete besitzen eine kegelstumpfartige Form, die von einem breiteren Ende und einem engeren Ende bestimmt sind. Blasenbereiche, die in den dicken Teilen angeordnet werden, können durch herkömmliche Verfahren zu nahegelegenen dicken Teilen bewegt werden« Blasenbereiche bewegen sich in der "leichten" Bewegungsrichtung von dem weiteren Ende von einem dicken Teil zu dem schmäleren Ende von einem anderen dicken Teil. Blasenbereiche bewegen sich in der "schwierigeren" Bewegungsrichtung von dem engeren Ende eines dicken Teiles zu dem breiteren Ende eines anderen dicken Teils. Blasenbereiche erfordern weniger Kraft, um sich in der "IeMiten" Bewegungsrichtung zu bewegen, als für die Bewegung in der

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:2 f 13-58 ■

"schwierigeren¹¹ Bewegungsrichtung, wodurch sich ein Blasenbereichsystem ergibt, das ein Bewegungsmüster mit einer vorzugsweisen Bewegungsrichtung besitzt«

Das Ziel der Erfindung wird auch durch ein Magnetblasenbereichsystem erreicht, bei dem die Kanäle von einem dünnen Filmblasenbereichmaterial auf einem stützenden Substrat von Nuten definiert werden, die sich über eine kurze Entfernung in den Film erstrecken. Die Nuten erstrecken sich in den magnetischen Blasenbereichfilm bis zu einem Ausmaß von ungefähr 1 bis 99% der Dicke des Films* Der Energiepegel des Blasenbereiches ist in dem Kanalteil des Films niedriger und in dem Film unterhalb der Nut höher. Als Folge "davon wirkt der höhere Energiepegel des Magnetblasenbereichmaterials unterhalb der Nut als eine zurückhaltende Barriere, um die Blasen innerhalb des Streifens oder Kanals innerhalb der Nuten zu halten.

Im folgenden wird ein Magnetblasenbereichsystem beschrieben, das örtliche Gebiete von räumlicher Stabilität für Blasenbereiche besitzt. Das Blasenbeeichsystem enthält einen dünnen Film auf einem Einkristall aus Magnetblasenbereichmaterial auf einem Einkristallsubstrat· Der Film besitzt eine Vielzahl von isolierten dicken Teilen, die von dünneren Gebieten umgeben

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werden. Die Blasenbereiche bewegen sich nach ihrer Bildung vorzugsweise in die dickeren Teile. Die umgebenden verhältnicmäßig dünnen Gebiete des Films dienen als Energieberrieren gegenüber der Bewegung des Blasenbereichs und halten die Blasenbereiche in den verhältnismäßig dicken Teilen des Films fest. Blasenbereiche können zu und von den dicken Teilen in eine Vielzahl von Richtungen bewegt werden.

Die lokalisierten Gebiete von räumlicher Stabilität können auch eine spezielle Form besitzen, so daß sich eine vorzugsweise Bewegungsrichtung für die Blasenbereiche ergibt. Der Film aus Blasenbereichmaterial besitzt eine Vielzahl von isolierten dicken Teilen, die eine kegelstumpfförmige Form besitzen, und die von verhältnismäßig dünnen Gebieten umgeben sind, die als Energiebarrieren gegen eine Bewegung der Blasenbereiche dienen, und die die Blasenbereiche in den verhältnismäßig dicken Teilen halten. Die kegelstumpfförmig geformten dicken Teile besitzen ein schmales und ein breites Ende. Eine Bewegung eines Blasenbereiches von dem breiten Ende eines dicken Teils zu dem schmalen Ende eines anderen dicken Teils findet entlang dem vorzugsweisen "leichten" Bewegungsweg statt. Eine Bewegung eines Blasenbereiches entlang der "schwierigen" Bewegungsrich^

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tung von dem schmalen Ende von einem Teil zu dem breiten Ende von einem anderen dicken Teil erfordert eine größere Kraft, als entlang der "leichten" Bewegungsrichtung.

Der Magnetblasenbereich kann auch aus einem oder mehreren Ka-I nälen oder Wegen aus Magnetblasenber^ichmaterial auf einem stützenden Substrat bestehen. Der Kanal aus Magnetblasenbereish·

I > material wird von Nuten definiert, die sich teilweise in ei-

• T

nen dünnen Film des Magnetblasenbere^chmaterials erstrecken. Die Nuten erstrecken sich in den Film bis zu einem Ausmaß von 1 bis 99% der Dicke des Films. Die Bewegung der Blasenbereiche entlang dem Kanal wird von rückstoßenden und zwischenwirkenden Kräften zwischen den Blasenbereichen beeinflußt, die in einem Kanal anwesend sind, wenn ein plasenbereich gebildet oder in die Nähe eines anderen Blasenbereiches verschoben wird.

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Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der beiliegenden Darstellung eines Ausführungsbeispiels sowie aus der folgenden Beschreibung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die dicken Filmteile, die von den dünnen Filmgebieten umgeben werden,

ORIGINAL INSPECTED

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- Io Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Struktur der Pig. I.

Fig. la eine Draufsicht auf die kegelstumpfförmigen dicken Filmteile, die von dünnen Filmgebieten umgeben sind,

Fig. 2a einen Querschnitt durch die Struktur der Fig. la,

I :

Fig. 3 eine Kurve, die die Energieabstandsbeziehung für die Beweguig eines Blasenbereiches zwischen den dicken Filmte

Ilen darstellt,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer anderen Aus führ un'gs-

i
form eines erfindungsgemäßen Magnetblasenbereich-

systemjB. ]

Im allgemeinen beschreibt diese Erfindung ein Magnetblasenbereichsystem, das aus einer Vielzahl von isolierten verhältnismäßig dicken Teilen eines dünnen Films aus Einkristall-Blasenbereichmaterial an einem stützenden Einkristallsubstrat besteht, die von Gebieten eines Films umgeben werden, die eine Dicke besitzen, die geringer ist, als die Dicke der Teile. Die dickeren Teile des Blasenbereichfilms stellen die niedrigen Energiestellungen des Blasenbereiches dar, wenn eine Vorspan-

ORIGfNAL INSPECTED

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nung eines Magnetfeldes senkrecht zur Oberfläche gerichtet wird. Die Blasenbereiche ordnen sich selbst vorzugsweise in den dickeren Teilen des Films an, die den niedrigeren Energiepegel besitzen. Die dünneren Gebiete des Films, die die dickeren Teile umgeben, besitzen ein höheres Energieniveau und dienen als eine Barriere für die Bewegung der Blasenbereiche, wo durch die Blasenbereiche innerhalb des dickeren Teiles gehalten werden.

Äußere Kräfte werden auf herkömmliche Weise angewendet, um einen Blasenbereich von einem dickeren Teil zu einem anderen dickeren Teil des Films zu bewegen. Ein Blasenbereich kann von einem dickeren Teil zu einem anderen dickeren Teil in jede Ri&tung bewegt werden. Zum Beispiel kann ein Blasenbereich in einem dickeren Teil nach oben, nach unten, nach links oder nach rechts zu einem zweiten dicken Teil bewegt werden. Der Blasenbereich kann auch vor und zurück zwischen zwei dicken Teilen oder zu irgendeiner Zahl von dicken Teilen bewegt werden.

Während ein Blasenbereich in jeder beliebigen Richtung von einem dicken Teil zu einem anderen dicken Teil bewegt werden kann, liefert die kegelstumpfartige Form der dicken Teile eine Richtungsbewegung des Blasenbereiches, die vorgezogen wird.

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Die bevorzugte Richtung ist die "leichte" Bewegungsrichtung von dem breiteren Ende von einem dicken Teil zu dem schmalen Ende eines anderen dicken Teils. Zur gbichen Zeit wird-eine wesentlich größere externe Kraft erfordert, um ein Blasenbereich in der "schwierigeren" Richtung zu bewegen, d.h. von dem schmalen Ende eines dicken Teils zu dem breiten Ende eines anderen dicken Teils.

Die Erfindung beschreibt auch ein Magnetblasenbereichsystem mit einem oder mehreren Kanälen eines dünnen Films aus Magnetblasenbereichmaterial auf einem Stützsubstrat. Die Kanäle werden durch Nuten gebildet, die sich in den Magnetblasenbereichfilm erstrecken bis zu einem Ausmaß von ungefähr 1 bis 99% der Dicke des Films. Vorzugswelse beträgt die Tiefe der Nuten ungefähr 5 bis 25% der Filmdicke.·

Wie in den Fig. 1,2, la, 2a und 4 gezeigt, wird ein monokristallines Substrat Io einem chemischen Aufdampf-Ablagerungsverfahren ausgesetzt, um einen dünnen Film 12 aus Magnetblasenbereichmaterial aufzubringen. Der Film 12 wird nachfolgend geätzt, um eine Vielzahl von verhältnismäßig dicken Teilen 14· zu schaffen (Fig. 1, 2, la, 2a) , die von verhältnismäßig dünnen Gebieten 16 umgeben sind. Die Gebiete 16 besitzen eine Dicke>

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die kleiner ist, als die Dicke der Teile 14, Die Form der Teile 14 ist vorzugsweise rechteckig oder, kreisförmig (Fig,!, 2), oder kegelstumpfartig mit einem breiten, und einem schmalen Ende (Fig.la, 2a), obwohl diese Erfindung nicht auf irgendeine besondere Form begrenzt ist. Die verhältnismäßig dicken Teile 14 werden von jedem anderen der verhältnismäßig dünnen Gebiete 16 isoliert und erscheinen als Insel in dem Film 12".

Der Ablagerungsschritt wird in Übereinstimmung mit der US-Patentanmeldung Nr. 833,268 ausgeführt.

Das Substrat Io ist vorzugsweise ein monokristalliner Granat mit einer J₃Q₅O,₂—Zusammensetzung, wobei der J-Anteil der Plattenzusammensetzung aus mindestens einem Element der folgenden Gruppe besteht: Cerium, Praseodymium, Neodymium, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Litetium, Lanthan Yttrium, Calzium und Wismut; und der Q-Anteil der Plattenzusammensetzung besteht aus mindestens einem der folgenden Elemente: Indium, Gallium, Scandium, Titan Vanadium, Chrom, Mangan, Rhodium, Zirkonium, Hafnium, Niobium, Tantal, Aluminium, Phosphor, Arsen und Antimon.

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Beispiele für geeignete Substratmaterialien sind: ^Yo,45' ^Gd2,55' ^Ga5°12' °^ο_/65^(3α2,35⁽³³5⁰12 ^{und Sm}3^Ga5°12-

Der Filmstreifen oder Kanal 12 aus Blasenbereichmaterial ist vorzugsweise ein Einkristallgranat mit einer J₃Q₅O₁₂-ZuSaInmensetzung, wobei der J-Anteil der Pilmzusammensetzung aus mindestens einem Element der folgenden Gruppe besteht: Cerium, Praseodymium, Neodymium, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Lanthan, Yttrium; der Q-Anteil der Filmzusammensetzung wird aus der folgenden Gruppe genommen: Eisen, Eisen und Aluminium, Eisen und Gallium, Eisen und Indium, Eisen uftd Scandium, Eisen und Titan, Eisen und Vanadium, Eisen und Chrom, Eisen und Mangan.

Vorzugsweise Filmmaterialien sind Eisengranate, wie z.B.: ^Y3^Gal,2^Fe3,8°12 ^{und Tb}3^Fe5°12·

Die zusammengesetzte Eisengranatfilmsubstratstruktur besitzt einen Film mit einer gegebenen magnetostriktiven Konstanten und einer gegebenen Differenz zwischen der Gitterkonstante des Films und des Substrats*

ORJGJNAL INSPECTED

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- 15 Während Granate vorzugsweise Materialien für den dünnen Sub-

stratfilm sind, können auch andere Materialien für das Substrat verwendet werden, insbesondere, wenn der Film aus einem Orthoferritmaterial gebildet wird.

Die Teile 14 werden vorzugsweise in einem Ätzverfahren unter Verwendung von photolithographischen Ätztechniken derart gebildet, die allgemein in der Halbleiterindustrie verwendet wird, oder indem ein Ätzverfahren mit z.B. heißer Phosphorsäure verwendet wird. Die heiße Phosphorsäure würde in diesem Falle die von einer Maske freien Gebiete des Films 12 ätzen, ' um die verhältnismäßig dünnen Filme 16 (Fig. 1, 2, la, 2a) oder die Nuten 14A, 14B, 14C, 14D {Fig. 4) zu bilden» Die maskierten Teile des Films 12, die nicht geätzt werden, werden die verhältnismäßig dicken Teile 14 (Fig. 1, 2, la, 2a), Während chemisches Ätzen, eine vorzugsweise Art ist, um die dünnen Gebiete oder die Nuten zu bilden, können auch andere Ver- · fahren verwendet werden, wie z.B. Spritzätzen, Laserbearbeitung und dergleichen.

Die Größe der Teile 14 (Fig. 1, 2, la, 2a) ist nicht kritisch bei der Praxis der Erfindung. Es ist jedoch zu bemerken,, daß die Größe des Teiles 14 größer sein würde, als die Größe der Blasenbereiche, die in dem jeweiligen Film gebildet würden.

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Zum Beispiel haben die Blasenbereiche ±1 dem substituierten Eisengranat einen Durchmesser in der Größe von ungefähr 0,008 mm (o,ooo3 inches). In diesem Falle sollte der Durchmesser des Teils 14 in der Größenordnung von o,o25 mm (ο,οοΐ inches) oder größer liegen. Diese Erfindung ist nicht auf die Teile 14 begrenzt, die eine Größe haben, die ausreicht, um nur einen Blasenbereich aufzunehmen, d.h., wenn gewünscht, kann der Teil 14 eine Vielzahl von Blasenbereichen enthalten. Vorzugsweise würde es bei vielen Anwendungen wünschenswert sein, daß der Teil 14 eine Größe besitzt, die groß genug ist, um einen Blasenbereich darin bequem aufzunehmen.

Die Tiefe der Nuten 14A,14B, 14C, 14D (Fig. 4) beträgt ungefähr 1 bis 99% der Dicke des Films 12. Die vorzugsweise Tiefe der Nut liegt zwischen 5 und 25% der Dicke des Films 12. Reduzierung der Dicke des Films bei Bildung einer Nut vergrößert die Energie, die nötig ist, um eine Blase in diesem Gebiet unterhalb der Nut existieren zu lassen, wodurch die Blase vorzugsweise in dem nichtgeätzten oder dem nichtgenuteten Gebiet vorkommt.

Zwischen den Nuten 14A, 14B, 14C, 14D befinden sich Kanäle 16A, 18, 2o, 22 und 24, Diese Kanäle können jedes gewünschte Mu-

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ster oder jede Geometrie aufweisen. Ein Kanal kann vollständig von den anderen Kanälen isoliert sein, oder er kann mit einem oder mehreren der anderen Kanäle verbunden sein, z.B. kann der Kanal 2o mit den Kanaälen 16A, 18 und 24 verbunden sein.

Der Enrgiepegel in den Kanälen 16A, 18, 2o, 22 und 24 ist niedriger als der Energiepegel des. Films 12 unterhalb der Nuten 14A, 14B, 14C und 14D. Der höhere Energiepegel des Films 12 unterhalb der Nuten bewirkt eine zurückhaltende Barriere, um den Blaseninhalt der Kanäle 16A, 18, 2o, 22 und 24 zu halten. Der Energiepegel unterhalb der Nuten ist umgekehrt proportional zu ihrer Dicke, d.h., je dicker der Film unterhalb der Nuten, desto niedriger der Energiepegel. Wenn sich z.B. die Nut 14D bis ai etwa 8o% in den Film 12 erstreckt, liefert der Film darunter einen Energiepegel, der deutlich höher ist als der des Films unter der Nut 14A, die sich nur bis zu 25% in den Film 12 erstreckt.

Blasenbereiche, die in den einzelnen Kanälen 16A, 18, 2o, 22 und 24 erzeugt werden, werden entlang diesen Kanälen mittels herkömmlicher Methoden fortgepflanzt oder bewegt. Die Blasen können von einem Kanal zum anderen Kanal durch Verbindungskanäle oder Passagen zwischen den einzelnen Kanälen bewegt

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werden, 2.B. kann Kanal 16A mit Kanal 18 verbunden werden, indem die Nut 14D durch einen Kanal unterbrochen wird, der 16A und 18 verbindet.

Bei einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung können die Kanäle verbunden werden, indem ausreichende Energie den Blasen in einem Kanal zugeführt wird, z.B. Kanal 18, um den Energiepegel unterhalb der Nut 14A zu überwinden, d.h. zu überschreiten, und die Blasen in den Kanal 2o zu bewegen. Bei dieser Ausführungsform ist es wünschenswert, eine verhältnismäßig flache Nut zu haben, wie z.B. derart, wie sie bei Nut 14A gezeigt ist, bei der die Tiefe in der Größenordnung von vorzugsweise 5 bis 25% der Filmtiefe 12 liegt.

Die Tiefe der Nuten 14A, 14B, 14C und 14E> kann bei jeder Nut gleich sein, oder es können eine oder mehrere der Tiefen verändert werden, um sich der jeweiligen Anwendung anzupassen. Die Kanaltiefe kann sich auch vollständig durch den Film 12 bis zum Substrat Io erstrecken.

Als Beispiel wurde ein Film aus Yttrium-Gallium-Eisen-Granat auf einem Dydprosium-Gadolinium-Gallium-Granatsubstrat mit heißer Phosphorsäure geätzt, um zwei Nuten zu schaffen, die

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sich in den Film bis zu einer Tiefe von ungefähr 5o% der Filmdicke erstreckten. Dann wurden Blasenbereiche in dem Film erzeugt. Die Nuten wirkten als eine zurückhaltende Barriere und hielten die Blasen in dem Kanal zwischen den Nuten.

Blasenbereiche 18 werden bei den Ausführungsformen der Figuren 1, la, 2, 2a auf herkömmliche Weise gebildet, indem ein . geeignetes magnetisches Feld über über dec gezeigten Strukturen angelegt wird. Blasenbereiche 17, 18 können in nur einem Teil 14 gebildet werden, oder sie können in einer Vielzahl von Teilen 14 gebildet werden. Der Blasenbereich 27, 18, der in dem Film 12 gebildet ist, wird in dem dickeren Teil 14 gehalten, da der Energiepegel im Teil 14 niedriger 1st, als der in dem dünneren umgebenden Gebiet 16. Das umgebende Gebiet 16, das einen höheren Energiepegel besitzt, wirkt als eine zurückhaltende Barriere gegenüber der Bewegung des Blasenbereiches von einem dicken Bereich zu den anderen. Die Größe der Rückhaltung, die von den umgebenden Gebieten 16 geliefert werden, ist umgekehrt proportional zu deren Dicke. Je dicker das umgebende Gebiet 16, desto geringer die zurückhaltende Kraft» Zum Beispiel hält ein zurückhaltendes Gebiet 16, das 9o% der Dicke des Teiles IA besitzt, einen Blasenbereich im Teil 14 weniger fest, als ein Zurückhaltegebiet 16, das eine Dicke von ungefähr 5o% der Dicke des Teils 14 besitzt. Als ein Ergebnis kann

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die Größe der Zurückhaltung zwischen den Teilen 14 leigt durch Steuerung der Dicke der zurückhaltenden Filmgebiete 16 angepaßt werden.

Einer der Hauptvorzüge dieser Art von Blasenbereichsystemen mit räumlicher Stabilität ist die Fähigkeit, eine Blase in zwei Richtungen zu schieben, z.B. in die X- und Y-Richtungen. Zum Beispiel kann, wie in Fig» 1 gezeigt, ein Blasenbereich in die X-Rihtung entlang jeder der Zeilen bewegt werden, d.h. von Spalte A zu Spalte E und von Spalte E zu Spalte A. In ähnlicher Weise kann ein Blasenbereich in der Y-Richtung bewegt werden in irgendeiner der Spalten, Zum Beispiel kann ein Blasenbereich in Spalte A von der Zeile 1 zur Zeile 5 oder von der Zeile 5 zur Zeile 1 bewegt werden. Die Blasenbereiche können von einer Zeile zu einer anderen und von einer Spalte zur anderen und in jeder Kombination bewegt werden. Diese Flexibilität ist ein sehr wertvolles Hilfsmittel und beseitigt die Nachteile· des Standes der Technik, die eine Bewegung in nur eine Richtung gestatten, d.h., entweder in die X-Richtung oder in die Y-Richtung.

Die Blasenbereiche in den Teilen 14 können horizontal, vertikal und/oder diagonal bewegt werden, wenn gewünscht. Zahlreiche andere Konfigurationen der Teile 14 gegenüber der Fig.l

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können für besondere Anwendungen entworfen werden. Eine andere Ausfuhrungsform gemäß der vorliegenden Erfindung würde einen ersten Teil 14 enthalten, der von einer Vielzahl von Teilen 14 umgeben ist, die -in einer zirkulären Anordnung um den ersten Teil 14 angeordnet sind. Die Anzahl der Konfigurationen und Anordnungen ist unbegrenzt. Fig. 1 ist eine vorzugsweise Ausführungsform mit einer Vielzahl von Zeilen

und Spalten.

Eine andere besondere Ausführungsform ist ein hexagonalförmiger erster Teil 14, der von sechs gleichmäßig im Abstand liegenden hexagonalförmigen dicken Teilen 14 umgeben ist. Ein Blasenbereich kann in sechs Richtungen von dem ersten Teil verschoben v/erden.

Eine noch andere spezielle Ausführungsform ist ein octogonalgeformter erster Teil 14, der von acht gleichmäßig im Abstand liegenden octogonalförmigen dickeren Teilen 14 umgeben ist. Ein Blasenbereich kann von dem ersten Teil 14 in acht Richtungen bewegt werden.

Die hier besphriebene Flexibilität des Blasenbereichsystems mit einer Vielzahl von vorzugsweisen Stellungen für die Blasenbereiche besitzt zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Zusätzlich zur Verwendung als Schieberegister kann es bei lo-

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gischen Systemen, in Schaltsystemen, bei Telefonwählanordnungen und dergleichen verwendet werden.

Bei kegelstumpfförmigen Teilen 14 kann der kegelstumpfförmige Teil 14 so in Spalten und/oder Zeilen angeordnet werden, wie es in Fig. la gezeigt ist. Die kegelstumpfartigen Teile 14 besitzen ein schmales Ende 26 und ein breites Ende 22. Die kegelstumpfförmigen Teile 14 sind vorzugsweise in einer symmetrischen Art angeordnet, d.h., daß ein breiteres Ende von einem dicken Teil 14 nächst liegt zum schmaleren Ende eines angrenzenden Teils 14. Zum Beispiel liegt das breitere Ende 22 des kegelstumpfartigen Teils 2o nächst zum schmaleren Ende 26 des angrenzenden kegelstumpfförmigen Teils 24.

Der abgestumpfte Teil 14 kann mit seinem schmalen Ende so angeordnet sein, daß der schmale Teil nach Westen zeigt, wie in Fig. la gezeigt, oder er kann nach Norden, Osten, Süden oder in eine Zwischenrichtung weisen. Zum Beispiel können bei einer Zeile die schmalen Enden 26 in eine Ostrichtung weisen, und in einer zweiten Zeile in einer Westrichtung weisen.

Die Blasenbereiche 17 ordnen sich selbst in den kegelstumpfförmigen Teil 14 in der Stellung 18 mit niedrigster Energie an,

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wie es in Fig. 1 gezeigt und in Fig» 3 herausgestellt ist. Blasenbereiche können zu und von angrenzenden Teilen 14 bewegt werden. Zum Beispiel kann ein Blasenbereich entlang der "leichten" Bewegungsrichtung durch das breite Ende 22 des kegelstumpf förmigen Teils 2o durch das enge Ende 26 des kegelstumpf förmigen Teils 24 bewegt werden. Diese Richtung zwischen den stumpfartigen Teilen wird als der "leichte" Bewegungsweg bezeichnet, da eine verhältnismäßig kleine Kraft benötigt wird, um den Blasenbereich zu bewegen. In Übereinstimmung mit dieser Erfindung ist die vorzugsweise Richtung für die Blaseribewegung die der "leichten¹¹ Bewegungsrichtung. Durch geeignete Auswahl der Größe der externen Kraft wird die Blasenbereichbewegung nur in einer Richtung, in der "leichten" Richtung erfolgen, da die Bewegung in den anderen Richtungen größere Kräfte erfordern würde. Die erforderliche Kraft wird definiert durch die Energieverä nderung pro Längenveränderung (F=dE/dX). Die benötigte Kraft zur Blasenberexchbewegung ist in Fig. 3 als die Steigung (dE/dX) der Energieentfernung.Kurve dargestellt* Die Kraft, d.h. die Steigung von 28 bis 3o, ist kleiner entlang der "leichten" Richtung von Teil 2o zu Teil 24, als die Steigung von 32 zu 3o für eine Bewegung entlang der "schwierigen" Richtung von Teil 24 zu Teil 2o.

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Die "leichte" Bewegungsrichtung kann so angeordnet werden, daß sie in jede Richtung verläuft, in dem die stumpfartigen Formen in geeigneter Weise ausgerichtet werden. Die Verwendung von kegelstumpfartigen Formen und die Bewegung der Blasen entlang der "leichten" Bewegungsrichtung schafft einen Weg in einer Richtung für die Blasenbereiche. Blasenbereiche können entlang der "schwierigen" Bewegungsrichtung bewegt werden, obwohl die vorzugsweise Richtung, die kleinere Kräfte erfordert, entlang der "leichten" Bewegungsrichtung erfolgen würde.

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Claims (1)

1. - 25 Patenteinsprüche

   l.J Magnetblasenbereichsystem mit örtlichen Gebieten von räumlicher Stabilität für Blasenbereiche, gekennzeichnet durch ein Substrat, einen dünnen Film aus Magnetblasenbereichmaterial auf dem Substrat, einem ersten Teil auf dem Film mit einer ersten Dicke, wobei der erste Teil von einem ersten Gebiet des Films mit einer kleineren Dicke als der des ersten Teils umgeben ist, durch einen zweiten Teil auf dem Film mit einer zweiten Dicke, wobei der zweite Teil umgeben ist durch ein zweites Gebiet des Films mit einer Dicke, die geringer ist, als die des zweiten Teils, wobei der zweite Teil sich in Abstandsbeziehung zum ersten Teil befindet, wobei ein Blasenbereich von dem ersten Teil zu dem zweiten Teil verschoben werden kann.

   2. Magnetblasensystem mit örtlichen Gebieten von räumlicher Stabilität für Blasenbereiche, gekennzei chne t durch ein Substrat, einen dünnen Film aus Magnetblasenbereichmaterial auf dem Substrat, einem ersten Teil auf dem Film mit einer ersten Dicke, wobei der erste Teil umgeben ist durch ein erstes Gebiet auf dem Film mit einer

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   Dicke, die geringer ist als die des ersten Teils, und durch eine Vielzahl von Teilen des Films mit einer zweiten Dicke, wobei jedes Teil der Vielzahl der Teile jeweils umgeben ist von einem Gebiet des Films mit einer Dicke, die geringer ist als die der Vielzahl der Teile, wobei die Vielzahl der Teile in einem Abstand zum ersten Teil steht, wobei ein Blasenbereich von dem ersten Teil zu der Vielzahl der Teile verschoben werden kann.

   3. Blasensystem nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des ersten Teiles wesentlich die gleiche ist wie die der Vielzahl der Teile.

   4. Blasensystem nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Teile in einem Muster um den ersten Teil herum angeordnet ist.

   5. Blasensystem nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Vielzahl von Teilen auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Teiles angeordnet sind.

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   6. Blasensystem nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Vielzahl der Teile so angeordnet sind, daß sie einen Winkel von ungefähr 9o° mit dem ersten Teil bilden.

   7. Blasensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des ersten Bereiches rund ist. ,.

   8. Magnetblasenbereichsystem mit örtlichen Flächen von räumlicher Stabilität für Blasenbereiche, gekennzeichnet durch ein Substrat, einen dünnen Film aus Magnetblasenbereichmaterial auf dem Substrat, einen ersten Teil auf dem Film mit einer ersten Dicke, wobei der erste Teil umgeben durch ein erstes Gebiet auf dem Film mit einer Dicke, die geringer ist als die des ersten Teils, durch einen zweiten Teil auf dem Film mit einer zweiten Dicke, wobei der zweite Teil umgeben ist durch ein zweites Gebiet des Films mit einer Dicke, die geringer ist als die des zweiten Teils, wobei der zweite Teil in Abstandsbeziqhung steht zu einer .X-artigen Richtung mit Bezug auf den eisten Teil, wobei ein Blasenbereich von dem ersten Teil zu dem zweiten Teil bewegt werden kann, und durch einen dritten

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   Teil auf dem Film mit einer dritten Dicke, wobei der dritte Teil umgeben ist durch ein drittes Gebiet des Films mit einer Dicke, die geringer ist als die des dritten Teils, wobei der dritte Teil in Abstandsbeziehung steht in einer Y-artigen Richtung mit dem ersten Teil, wobei ein Blasenbereich von dem ersten Teil zu dem dritten Teil bewegt werden kann.

   9. Magnetblasenbereichsystem mit begrenzten Flächen einer räumlichen Stabilität für Blasenbereiche, gekennzeichnet durch ein Substrat, einen dünnen Film aus Maghetblasenbereichmaterial auf dem Substrat, einen ersten Teil auf dem Film mit einer ersten Dicke, wobei der erste Teil umgeben ist durch ein erstes Gebiet des Films mit einer Dicke, die geringer ist als die des ersten Teils, durch einen zweiten Teil des Films mit einer zweiten Dicke, wobei der zweite Teil umgeben ist von einem zweiten Gebiet des Films mit einer Dicke, die geringer ist als die des zweiten Teils, wobei der zweite Teil in Abstandsbeziehung steht zu dem ersten Teil, wobei BIa- ' senbereiche von dem ersten Teil zu dem zweiten Teil bewegt werden können, durch einen dritten Teil des Films mit einer dritten Dicke, wobei der dritte Teil umgeben ist durch ein

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   drittes Gebiet des Films mit einer Dicke, die geringer ist als die des dritten Teils, wobei der dritte Teil in Abstandsbeziehung steht zu dem ersten Teil, wobei ein Blasenbereich von dem ersten Teil zu dem dritten Teil bewegt werden kann, durch einen vierten Teil des Films mit einer vierten Dicke, wobei der vierte Teil umgeben ist von einem vierten Gebiet des Films mit einer Dicke, die geringer ist als die des vierten Teils, wobei der vierte Teil in Abstandsbeziehung steht zu dem ersten Teil, wobei der Blasenbereich von dem ersten Teil zu dem vierten Teil bewegt werden kann, und einem fünften Teil des Films mit einer fünften Dicke, wobei der fünfte Teil umgeben ist durch ein fünftes Gebiet des Firns mit einer Dicke, die geringer ist als die des fünften Teils, wobei der fünfte Teil in Abstandsbeziehung steht zu dom ersten Teil, wobei ein Blasenbereich von dem ersten zu dem fünften Teil verschoben werden kann»

   Io. Verfahren zur Steuerung der räumlichen Stabilität von Blasenbereichen in einem Blasenberexchsystem, das einen Film aus Blasenbereichmaterial verbunden mit dem Substrat besteht, gekennzeichnet durch Bilden einer Vielzahl von unterschiedlichen Teilen in dem Film

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   mit einer ersten Dicke, die umgeben sind von einem Gebiet von Filmmaterial mit einer Dicke, die geringer ist, als die des Teils, wobei Blasenbereiche in den Teilen von den Gebieten gehalten werden.

   11. Verfahren nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet/ daß die Teile nach Ätzen des Films gebildet werden.

   12. Verfahren aur Anordnung von Gebieten räumlicher Stabilität für Blasenbereiche, geeignet für die Verwendung als ein vielstelliges Schieberegister, das einen Film aus Blasenbereichmaterial verbunden mit dem Substrat besteht, gekennzeichnet durch Bilden von mindestens zwei Teilen in dem Film mit einer ersten Dicke, die umgeben sind von Gebieten des Films mit einer Dicke, die geringer ist als die der Teile, wobei Blasenbereiche in den Teilen von den Gebieten gehalten werden.

   13. Magnetblasenbereichsystem mit lokalisierten Gebieten von Blasenbereichstabilität, geeignet zur Schaffung einer vorzugsweisen Richtungsbewegung für Blasenbereiche, gekennzeichnet durch ein Substrat, einen dünnen Film aus Magnetblasenbereichmaterial auf dem

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   Substrat, einen ersten Teil des Films mit einer ersten Dicke, wobei das erste Teil eine kegelstumpfartige Form mit einem schmalen Ende und einem breiten Ende besitzt, wobei das erste Ende umgeben ist durch ein erstes Gebiet des Films mit einer Dicke, die geringer ist als die des ersten Teils, und durch einen zweiten Teil des Films mit einer zweiten Dicke, wobei der zweite Teil eine kegelstumpfartige Form mit einem schmalen Ende und einem breiten Ende besitzt, wobei der zweite Teil umgeben ist von einem zweiten Gebiet des Films mit einer Dicke, die geringer ist als die des zweiten Teils, wobei der zweite Teil in Abstandsbeziehung steht zu dem ersten Teil, wobei ein Blasenbereich von dem ersten Teil durch das breite Ende des ersten Teils zu dem zweiten Teil durch das schmale Ende des zweiten Teils bewegt werden kann.

   14. Magnetblasenbereichsystem mit lokalisierten Gebieten von räumlicher Stabilität, geeignet zur Schaffung einer vorzugsweisen Bewegungsrichtung für Blasenbereiche, gekennzeichnet durch ein Substrat, einen dünnen Film aus Magnetblasenbereichmaterial auf dem Substrat, durch einen ersten Teil des Films mit einer ,ersten Dicke, wobei der erste Teil eine kegelstumpf artige

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   Form mit einem schmalen Ende und einem breiten Ende besitzt, wobei der erste Teil umgeben ist durch ein,erstes Gebiet des Films mit einer Dicke, die geringer ist als die des ersten Teils, und durch eine Vielzahl von Teilen des Films mit einer zweiten Dicke, wobei jedes Teil der Vielzahl der Teile eine kegelstumpfartige Form besitzt mit einem schmalen Ende und einem breiten Ende, wobei die Vielzahl der Teile umgeben ist durch jeweils ein Gebiet des Films mit einer Dicke, die geringer ist als die der Vielzahl der Teile, wobei die Vielzahl der Teile in linearer Abstandsbeziehung steht zu dem ersten Teil, wobei die schmalen Enden gleichförmig und symmetrisch voneinander einen Abstand besitzen.

   15. Verfahren zur Schaffung einer Blasenbereichbewegung in eine Richtung in einem ßlasenbereichsystem mit lokalisierten Gebieten einer Blasenbereich-Raumstabilität, gekennzeichnet durch Bilden einer Vielzahl von voneinander unterschiedlichen dicken BIasenbereichmaterial-Filmteilen in linearer symmetrischer Abstandsbeziehung, mit einer kegelstumpfartigen Form, umgeben von einem Gebiet eines Filmmaterials mit einer Dicke, die geringer ist als die der Teile, wobei die Blasenbereiche in eine Rbhtung leichter sich bewegen.

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   16. Magnetblasenbereichsystem, gekennzeichnet durch ein Substrat, einen dünnen Film aus Magnetblasenbereichmaterial auf dem Substrat, und durch mindestens einen Kanal in dem Film, gebildet durch mindestens ' eine Nut, die sich teilweise in den Film in Richtung zur Oberfläche des Substrats erstreckt, wobei eine erste Blase, die in dem Kanal an einem gegebenen Punkt eingeführt wird, · eine zweite Blase bewegt, die in der Nähe des gegebenen Punktes in einer Entfernung sich befindet, um einen Gleichgewicht sabstand zwischen der ersten Blase und der zweiten Blase zu bilden.

   17. Magnetblasenbereichsystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal durch zwei Nuten gebildet wird, die sich in den Film erstrecken.

   18. Magnetblasensystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut sich in den Film bis zu ungefähr 1 bis 99% der Dicke des Films erstreckt.

   19. Magnetblasenbereichsystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten sich in den Film bis zu einem Bereich von ungefähr 5 bis 25% der Filmdicke erstrecken.

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   20. Magnetblasenbereichsystem, gekennzeichnet durch ein Substrat, einen dünnen Film aus Magnetbereichmaterial auf dem Substrat, einen ersten Kanal in dem Film, gebildet durch mindestens eine Nut, die sich teilweise in den Film in Richtung zur Oberfläche des Substrats erstreckt, und einen zweiten Kanal in dem Film, gebildet durch mindestens eine Nut, die sich teilweise in den Film in Richtung zur Substratoberfläche erstreckt, verbunden mit dem ersten Kanal, wobei die Bewegung des Blasenbereiches in dem zweiten Kanal die Richtung der Bewegung des Blasenbereichs in dem ersten Kanal beeinflußt.

   21. Magnetblasenbereichsystem, gekennzeichnet durch ein Substrat, einen dünnen Film aus Magnetblasenbereichmaterial auf dem Substrat, einem ersten Kanal in dem Film, gebildet von mindestens einer Nut, die sich teilweise in den Film zur Substratoberfläche hin erstreckt, einen zweiten Kanal in dem Film, der von mindestens einer Nut gebildet wird, die sich teilweise in den Film zur Substratoberfläche hin erstreckt, verbuxxden mit dem ersten Kanal, und durch Vorrichtungen, die mit dem ersten Kanal verbunden sind und in der Lage sind, die Bewegung eines Blasenbereiches in dem ersten Kanal zu einer Bewegung eines Blasenbereichs in dem zweiten Kanal abzulenken«

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   22. Blasenbereichsystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen magnetische Schaltvorrichtungen sind.

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