DE2224105B2 - Mit der Verschiebung magnetischer Bezirke arbeitende Einrichtung - Google Patents

Description

Fortbewegung durch akustische bzw, mechanische Spannungsimpulse keine große Anzahl von Phasenleiterschleifen zwischen dem Quellen- und Verbrauchende des Ausbreitungskanals, wie es bisher bei der einen bekannten Einrichtung erforderlich war. Die vorliegende Einrichtung ist auch einfacher als die mit einer Abdeckung von Magnetelementen arbeitende bekannte Einrichtung, bei der eine hohe Leistung zur externen Erzeugung eines rotierenden und die Einrichtung vollständig umgebenden Ma_anetfeldes erforderlich war. Mit der vorliegenden Einrichtung können außerdem höhere Ausbreitungsneschwindigkeiten als bisher erreicht werden und es sind Bitfrequenzen im Megahertzbereich möglich, was hinsichtlich der nur einige Kilohertz betragenden Bitfrequenzen der bekannten Einrichtungen einen wesentlichen Fortschritt darstellt.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Erfindungsgedanke wird im folgenden an Hand von Ausführangsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, es zeigt

Fi g. 1 eine Draufsicht auf eine mit der Verschiebung magnetischer Bezirke arbeitende Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig.2 eine Seitenansicht der Einrichtung gemäß _Fig f_und

Fig. 3 ein Diagramm, das die Drehung der Masnetisierungsrichtung in einem anisotropen Material in Abhängigkeit von der Amplitude der mechani-

h S it

iSSSS^äß F i g. 1 und 2 enthält eine langgestreckte Schallwellenleitung 10, die aus Glas oder Quarz bestehen und eine Dicke von 1,6 mm oder weniger haben kann. Die Schallwellenleitung 10 ist am eine,. Ende mit einem piezoelektrischen elektromechanischen Wandler 12 versehen, dessen Elektroden 14 und 16 mit einem Impulsgenerator 18 verbunden sind. Das andere Ende der Schallwellenleitung 10 ist mit einem akustischen Abschluß verse-

"^CDie Sch-illwellenleitung 10 steht in inniger körperlicher Berührung mit einem anisotropen, magnetostriktiven magnetischen Bauteil. Das magnetische Bauteil 20 besfeht vorzugsweise aus einem Magnetmaterial der oben in Verbindung mit den bekannten Magnetelementen erwähnten Art, das anisotrop ist und einen hohen Magnetostriktionskoeffizient, eine hohe Permeabilität sowie eine niedrige Koerzitivkraft hat. Das magnetische Bauteil 20 kann z.B. in Form einer zusammenhängenden länglichen Schicht durch AuSa™n a^euf die' Schallwellenleitung 10 gebildet sein und periodische Irregularitäten 22 enthalten, die aufeinanderfolgende Haltepunkte für die magnetisehen Bezirke bilden. Die Irregularitäten 22 können rechteckige Vorsprünge sein, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, oder auch andere Formen, z. B. die von Dreiecken, haben. Andererseits kann das magnetisehe Bauteil 20 auch aus einer Mehrzahl diskreter Magnetelemente bestehen, die längs einer Linie angeordnet sind. Die Elemente können ähnliche Formen haben wie die Magnetmaterialabdeckungen, die bei den bekannten Einrichtungen verwendet werden, bei denen die die Bereiche fortbewegende Kraft durch ein mittels großer Spulen erzeugtes und von außen einwirkendes rotierendes Magnetfe.d geliefert

magnetische Bauteil 20 kann in Form einer Schicht mit einer Dicke vonJJ^ ^_a 1000 A in Gegenwart eines P*»"^7_esultiedes niedergeschlagen werden, so obb ^

rende dünne anisotrope magnet,scne

Flußlinien 21 durchsetzt wird, die längs«ler V r^ achse quer zur Längsrichtung <»« ^m ^

und in der Schichteben ' ¹J^"' ™^e™' ^αι _untenvorfen einer mechanischen ^Bea"^sl™^uJ? . _es

wird, dreht sich d_?e Magnet.sierungsricnumg,

bei 21' dargestellt ist. .

Die Einrichtung enthalt ferner *™«™{\» 75um dicke Sch.cht aus ^e'n^e™M^a Typs, in dem einwandige Bezirke zeugt und fortbewegt werden können. E,η

Material für diesen Zweck ist ζ^B ein

den-Orthofernt wie .^^ullu?°^S Eine Schicht oder Folie aus einem se lch hat eine magnet.sche VorzugsncKung, (Achse le.cn ter Magnetisierung), die senkrecht ζur SchichteDen *o verläuft. In einem solchen Matenai n.mmt em m gnetischer Bezirk ein zylindrisches Vcrtunu-n em m dem die Magnet.smrungsrichtungen η e.ner Richtung senkrecht zur Schichtebene verlaufen wahrend ^e Magnetisierungsnchtungen in den ^umS^ebenden «^e

,5 reichen der Schicht in ™^™&^_o* ebenfalls normal zur Schicht verlaufen. Die_ eines solchen Bezirks wird durc.i ein bestimmtes konstantes Vormagnetisicrungsfeld konstant genai-

ten, das durch eine ™^c™^^* ^V°^2 z.B. eine elektrische Spule: oder,einer^ ^Per—_ magneten normal zur Orthoferntschicht zur tinwir ku^g gebracht wird. Die O^o^ch.cht 30 steht mit dem magnetischer,ι Bauteil 20 in ^ruhrung, so daß magnet.^ Eff<to d.e ach m to

sehen Bauteil 20 .f^^S magnetischen Bezirke in der QJ^ beeinflussen können. Eine mögliche .

besteht z. B^ dann, daß f«™^ag™ £nicht und die Orthoferntschicht 30 in nahem, jedoch "ic"

Möglichkeit besteht darin, dJ&OJJ^JJ

30 auf dem ^^^"g^SeriSSSg 3 und der aus Glas bestehenden Scha»weUe^e wng

mittels einer Tragerschicht.32 aus ^e'~"J ^^g.,. rial, wie Siliciumdioxid S.O, ^3η^ο™ ist. U. Konstruktion ™ß dabei so ausg^uhrtmjaß ae Orthofernt der Schicht 30 ^e ordnungsgemaiie ton

bewegung der ^^ΕΠίΐΙ Wander 12 durch die Schallwellen eitung 10 una aa schichtförmige magnetische Bauteil 20 zum akusti sehen Abschluß 19^n.cht nennensjwert «ort

Die Oberseite der O^rt^^f""^^hU?S Le.terschle.fen bekannter
zum Erzeugen ^τ^ψι?^^

sehen Bezirke und fur ^dl? Nutebarraachung der m

gnet.schen Bezirke, ^^JZTZ bewegt haben dienen H erfu ^sind auf der ritsch.cht 30 Lejterschleifenl 40, 41, 42 und

sehen, die zur erzeugung ^{der ma}Sⁿf f¹ an einem Bereich, von dem ^{aus s}\^{e zu 6}^ faseranordnung fortbew^ nen und mit einer Bk
verbunden sind Die }

Strom, der die Lage v

der Leiterschleife 40 vorhandene Bezirk zur Leiter-

5 6

schleife 41 übertragen werden und der Bezirk wird wird mittels der Bezirkserzeugungsschaltung 40 bis dann in zwei Bezirke aufgespalten, von denen der 44 ein Bezirk an der durch die Leiterschleife 43 beeine zurück zur Leiterschleife 40 und der andere zur stimmten Stelle erzeugt. Der Wandler 12 wird dann Leitcrschleife 43 gelangen. Der neu erzeugte Bezirk durch den Impulsgenerator 18 gespeist und erzeugt in der Leiterschleife 43 befindet sich nun an einer 5 eine akustische Spannungswelle, die durch die Stelle, von der aus er auf noch zu beschreibende Schallwellenleitung 10 und das schichtförmige Bau-Weise durch eine mechanische Spannungswelle zu teil 20 zum Abschluß 19 wandert. Anfänglich vereiner Bezirksverbraucheranordnung fortbewegt wer- läuft die Magnettsierungsrichtung in der Schicht 20 den kann. parallel zur Vorzugsachse quer zur Längsrichtung Die Bezirksverbraucheranordnung enthält konven- »o der Schicht. Wenn die akustische Spannungswelle tionelle Leiterschleifen 48 und 49, die sich auf der das schichtförmige Bauteil 20 erreicht und durch-Orthoferritschicht 30 befinden und elektrisch mit läuft, streben die auf diese Magnetmaterialschicht einer Bezirksverbraucherschaltung 50 verbunden einwirkenden mechanischen Spannungen die Magnesind. Ein am Ort der letzten Irregularität 22' anlan- tisierungsrichtung in der Schicht aus der Vorzugsgender Bezirk wird durch einen die Leiterschleife 48 15 richtung heraus in eine Ri;htung, die mit der Vordurchfließenden Strom zum Ort dieser Leiterschleife zugsrichtung einen Winkel bis zu 90° bilden, zu dregezogen. Der Strom wird dann so geändert, daß der hen. Die sich bewegende Zone mit gedrehter Magne-Bezirk zuerst vergrößert und dann bis zum Ver- tisierung im schichtförmigen Bauteil 20 strebt dazu, schwinden verkleinert wird. Bei diesem Vorgang in- den magnetischen Bezirk in der Orthoferritschicht 30 duziert der Bezirk in einer Meßleiterschleife 49 eine »0 längs des durch den irregulären Rand des schichtför-Spannung, die von der Bezirksverbraucherschaltung migen Bauteils 20 definierten Weges fortzubewegen. 50 verwertet wird. Der Impulsgenerator 18. die Be- Der Abstand der die Irregularitäten 22 bildenden zirkserzeugungsschaltung 44 und die Bezirksver- Vorsprünge der Schicht können größer oder kleiner braucherschaltung 50 werden durch eine Synchroni- als der Durchmesser eines wandernden magnetischen sierschaltung 52 synchronisiert. Die für die Nutzbar- «5 Bezirks seiii.

machung der Bezirke dargestellten Leiterschleifen Der sich bewegende Bereich, in dem die Magnetikönnen auch durch andere bekannte wirkungsgleiche sierung gedreht ist, drückt den magnetischen Bezirk Vorrichtungen ersetzt werden, z. B. Vorrichtungen, in der Zeichnung gesehen nach rechts, wobei die die auf dem Prinzip des Halleffekts oder des magne- durch einen Vorsprung gebildete nächste Irregularitoresistiven Effekts arbeiten. 30 tat 22 infolge der Konzentrationen des magnetischen Das in F i g. 3 dargestellte Diagramm zeigt wie der Feldes an den Ecken der Vorsprünge dazu strebt, Drehungswinkel der Magnetisierung in einer dünnen den Bezirk festzuhalten. Der nächste Schallwellenim-Schicht aus dem erwähnten Magnetmaterial mit zu- puls oder Impulszug bewirkt dann, daß der Bezirk nehmender mechanischer Spannung oder Beanspru- zur nächstfolgenden Irregularität 22 weitertransporchung wächst. Wenn keine mechanischen Spannun- 35 tiert wird. Diese Vorgänge widerholen sich und der gen einwirken, hat die Magnetisierung der Schicht Bezirk wird von Irregularität zu Irregularität schrittdie eine von den beiden möglichen Richtungen paral- weise fortbewegt, bis er eine Lage über der letzten IeI zur Vorzugsachse des Materials. Die Kurve A in Irregularität 22' bei der Leiterschleife 48 erreicht. F i g. 3 zeigt, wie sich die Magnetisierungsrichtung Die Bezirksverbraucheranordnung 48, 49 und 50 aus der Richtung der Vorzugsachse herausdreht, 40 wird dann in bekannter Weise in Betrieb gesetzt, um wenn der betreffende magnetische Bereich einer me- das Vorhandensein des magnetischen Bezirks festzuchanischen Beanspruchung in senkrechter Richtung stellen und diesen dann zu beseitigen,
zur magnetischen Vorzugsachse unterworfen wird. Der Weg, längs dessen die magnetischen Bezirke Wenn sich die akustischen Impulse als Longitudinal- fortbewegt werden können, kann viel länger sein und Schwingungen ausbreiten, sind Kraft- und Dehnungs- 45 wesentlich mehr Haltepunkte haben, als es in der richtung gleich der Ausbreitungsrichtung. Solche Zeichnung dargestellt ist, und man kann mehrere Verhältnisse sind beispielsweise in den F i g. 1 und 2 magnetische Bezirke in einer seriellen Folge gleichdargestellt. Die die Magnetisierungsrichtungen ange- zeitig fortbewegen, wie es bei der Verschiebung digibenden Pfeile 21 sind in einem Zustand dargestellt, taler Informationsbits durch ein Schieberegister oder bei dem die mechanische Spannungswelle bzw. der 50 einen serienmäßig arbeitenden Speicher der Fall ist. Impuls eine Stelle 26 erreicht hat, die etwa einem Die Bezirkserzeugungsichaltung 44 kann dabei BeViertel des Weges längs des schichtförmigen Bauteils zirke in Zeitintervallen erzeugen, die Informations-20 entspricht. Die akustische Spannungswelle kann bits des Wertes 1 entsprechen und keine magnetidurch Speisung des Wandlers 12 mit einem einzigen sehen Bezirke in Zeitintervallen, die einer binären elektrischen Impuls erzeugt werden oder aus einer 55 »Null« entsprechen, erzeugen. Die Wahrnehmung Folge von Impulsen oder einer Gruppe hochfrequen- und Verwertung der fortbewegten magnetischen Beter Schwingungen bestehen. zirke kann auf verschiedene bekannte Weise erfol-Im Betrieb der Einrichtung gemäß Fig. 1 und2 gen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

, die einwandige Bezirke wandern können, zur DurchPatentansprüche: führung von Verknüpfungs- und Speicherfunktionen verwendet werden,

1. Mit der Verschiebung magnetischer Bezirke Aus der Veröffentlichung von Harry R. Karp, arbeitende Einrichtung, die eine die Bewegung 5 »Magnetic Bubbles — A Technology in the Making« von einwandigen Bezirken zulassende Schicht als Electronics, 1. September 1969, S. 83 bis 89, sind Magnetmaterial, dessen magnetische Vorzugs- Einrichtungen bekannt, die mit einwandigen magnerichtung senkrecht zur Schichtebene verläuft, und tischen Bezirken oder »Blasen«, also magnetischen eine an die Schicht angrenzende magnetische An- Domänen arbeiten, die durch eine in sich geschlosordnung, die einen Ausbreitungskanal für die Be- io sene Wand begrenzt sind und in einer Schicht oder zirke definiert, enthält, dadurch gekenn- Platte aus Magnetmaterial, wie einem Seltene-Erze i c h η e t, daß die den Ausbreitungskanal für den-Orthoferrit, die Form eines Zylinders annehmen, die Bezirke definierende Anordnung ein magne- £s wird ein Vormagnetisierungsfeld solcher Polarität tostriktives, anisotropes Magnetmaterial (20) mit erzeugt, daß die einzelnen Bezirke zusammengehaleiner parallel zur Schichtebene verlaufenden ma- 15 ten werden und als stabile Einheiten bewegt, werden gnetischen Vorzugsrichtung enthält und daß eine können. Die Bewegung von solchen einwandigen BeVorrichtung (12, 14, 16, 18) zum Erzeugen einer zirken oder Blasen von einer Stelle zu einer anderen sich durch da.» Magnetmaterial ausbreitenden und kann durch lokalisierte Magnetfelder erfolgen. Eine die Bezirke längs des Ausbreitungskanals fortbe- gesteuerte Bewegung der Bezirke ist mittels einer wegenden akustischen Spannungswelle vorgese- 20 Anordnung von örtlichen elektrischen Leiterschleifen hen ist. möglich, die durch mehrphasige Stromschwingungen

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- derart gespeist werden, daß ein Bezirk längs eines kennzeichnet, daß die magnetische Anordnung vorgegebenen Weges sukzessive von Punkt zu Punkt aus einer Eisen-Nickel-Legiemng hoher magneli- fortbewegt wird. Eine andere Möglichkeit der Fortscher Suszeptibilität besteht. 25 bewegung der magnetischen Bezirke besteht in der

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- Verwendung einer Anordnung von örtlichen, aus durch gekennzeichnet, daß die den Ausbreitungs- einer Eisen-Nickellegierung hoher magnetischer Suskanal definif^rende magnetische Anordnung (20) zeptibilität (s.z.B. Römpp »Chemie Lexikon« 6. periodische Irregularitäten (22) enthält, die in der Auflage 1966, Spalte 4769, Stichwort »Permalloy«) Schicht (30) aus Magr.etmat, vial aufeinanderfol- 30 bestehenden Magnetelementen, die eine solche Gegende Haltepunkte für dk Bezirke bilden. stalt haben, daß sie zusammen mit einem rotierenden

4. Einrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, da- Magnetfeld, das durch die ganze Einrichtung umgedurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum bende Spulen erzeugt wird, die Bezirke zur Fortbewe-Erzeugen der sich durch das Magnetmaterial aus- gung eines durch die örtlichen Magnetelemente defibreitenden akustischen Spannungswelle eine sich 35 nierten Weges veranlassen.

in inniger körperlicher Berührung mit der magne- Beide bekannten Möglichkeiten für die Fortbewe-

tischen Anordnung (20) befindende Schallwellen- gung der magnetischen Bezirke haben in der Praxis leitung (10) und einen an dieser angebrachten Nachteile. So ist z. B. die Einrichtung, die mit von elektromechanischen Wandler (12, 14, 16) ent- phasenverschobenen Strömen durchflossenen örtlihält. 40 chen Leiterschleifen arbeitet, teuer und schwierig mit

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- kleinen Abmessungen herzustellen, da die Leiterankennzeichnet, daß die den Ausbreitungskanal de- Ordnung und die Steuerelektronik kompliziert sind, finierende Anordnung aus einer Schicht (20) aus Bei der Einrichtung, die mit einem rotierenden Feld einem Magnetmaterial hoher magnetischer Sus- zur Beeinflussung der Magnetisierung in der Anordzepübilität besteht, die auf der Schallwellenlei- 45 nung der örtlichen Magnetelemente arbeitet, müssen tung (10) niedergeschlagen ist. andererseits bei der Magnetschicht große Spulen vor-

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden gesehen und mit hoher elektrischer Leistung gespeist Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwi- werden. Dies wirft insbesondere dann Probleme auf, sehen der Schicht aus Magnetmaterial (30) und wenn es sich um Hochfrequenzleistung handelt.

der den Ausbreitungskanal definierenden ma- 50 Durch die Erfindung sollen diese Nachteile vergnetischen Anordnung (20) ein kleiner Zwischen- mieden und eine mit der Verschiebung magnetischer raum besteht. Bezirke arbeitende Einrichtung angegeben werden,

die einfacher im Aufbau und Betrieb ist als die bekannten Einrichtungen.

55 Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die den Ausbreitungskanal für die

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit der magnetischen Bezirke bildende Anordnung ein ma-Verschiebung magnetischer Bezirke arbeitende Ein- gnetostriktives, anisotropes Magnetmaterial mit einer richtung, die eine die Bewegung von einwandigen 60 parallel zur Schichtebene verlaufenden Vorzugsrich-Bezirken zulassende Schicht aus Magnetmaterial, tung enthält und daß eine Vorrichtung zum Erzeugen dessen magnetische Vorzugsrichtung senkrecht zur einer sich durch das magnetostriktive Magnetmate-Schichtebene verläuft, und eine an die Schicht an- rial ausbreitenden und die Bezirke längs des Ausbreigrenzende magnetische Anordnung, die einen Aus- tungskanals fortbewegenden akustischen Spannungsbreitungskanal für die Bezirke definiert, enthält. 65 welle vorgesehen ist.

Ein Anwendungsgebiet von Einrichtungen dieser Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist wesent-

Art sind Datenverarbeitungsanlagen, insbesondere Hch einfacher im Aufbau und im Betrieb als die beEinrichtungen, in denen magnetische Medien, durch kannten Einrichtungen. Zum Beispiel erfordert die