DE2231877C3

DE2231877C3 - Magnetische Speichereinrichtung mit bewegtem magnetischem Aufzeichnungsträger und einem Schreibkopf

Info

Publication number: DE2231877C3
Application number: DE19722231877
Authority: DE
Inventors: Ulrich Ernst Enz; Frederik Ate De Jonge; Jan Antoon Ludolf Potgiesser
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-07-10
Filing date: 1972-06-29
Publication date: 1978-12-07
Also published as: FR2145567B1; JPS5326488B1; GB1385984A; SE385630B; IT964614B; DE2231877B2; FR2145567A1; BE786085A; CA1003955A; DE2231877A1

Description

Die Erfindung betrifft eine magnetische Speichereinrichtung mit bewegtem magnetischem Aufzeichnungsträger und einem Schreibkopf, bei der die für die

so Speicherung erforderliche Magnetisierung parallel zur Hauptfläche des Aufzeichnungsträgers erfolgt.

Die Verwendung örtlich in ferromagnetischem Material angebrachte remanente Magnetisationen (Domänen) zur Speicherung sowohl digitaler als auch analoger Daten ist an sich bekannt. Eine solche magnetische Speicherung hat verschiedene Vorteile. So ist grundsätzlich die Packungsdichte der Daten hoch. Die Daten sind nach Speicherung direkt verfügbar und können gelöscht werden, wenn dies notwendig er-

bi) scheint. Dabei ist es auch möglich, sogar einen beschränkten Teil der gespeicherten Daten selektiv zu löschen. Diese Vorteile sind allein auf die Anwendung des magnetisierbaren Aufzeichnungsmediums zurückzuführen.

(,<-, Εϊίη diese Vorteile beschränkender Faktor bei der magnetischen Datenspeicherung ist jedoch der übliche bisher verwendete Magnetkopf. Ein solcher Magnetkopf besteht grundsätzlich aus einem ringförmigen, mit

einem Spalt versehenen Kern aus ferromagnetische!!! Material, auf dem eine elektrische Wicklung angebracht ist Zum Festlegen von Daten wirkt der Kopf auf einen ihn berührenden oder in geringer Entfernung angebrachten Aufzeichnungsmedium zusammen, daß selektiv von dem Magnetfeld des Kopfes magnetisiert wird. Insbesondere verhindern einerseits die Abmessungen des üblichen Magnetkopfes und andererseits die mit der mechanischen Verschiebung eines Kopfes einhergehende Trägheit, daß die hohe Datenpackungsdichte, die mit magnetisierbaren Aufzeichnungsmedien an sich erzielt werden könnten, voll ausgenutzt werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, solche Domänen nicht nur zur Informationsaufzeichnung unbeweglicher Magnetspeicher, sondern auch zur Informationsaufzeichnung in einem relativ zum Schreibkopf bewegten Aufzeichnungsträger zu verwenden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Schreibkopf durch eine Platte aus magnetisierbarem Material mit der Eigenschaft, daß in ihr eine zylindrische magnetische Domäne gebildet werden ktan, gebildet wird, diese Platte mit einem Erzeuger zur Bildung dieser zylindrischen magnetischen Domäne mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Vormagnetisierungsfeldes mit einer Feldstärke, die ausreicht, um die in der Platte erzeugte magnetische Domäne aufrechtzuerhalten und mit einer Richtung quer zu der Plattenebene, sowie mit Schreibmitteln zur selektiven Beherrschung des Effektes des aus der Platte heraustretenden Feldes der Domäne auf der magnetischen Orientierung des parallel zu der Plattenebene im Domänenbereich vorüberzuführenden Aufzeichnungsträgers versehen ist. Hierbei dient das bei der Magnetaufzeichnung auftretende Feld der Blasendomäne zur Magnetisierung in Richtung der Ebene des Aufzeichnungsträgers. Eine Quermagnetisierung des Aufzeichnungsträgers wie bei den bekannten Speichern findet nicht statt.

In Bell System Technical Journal, Heft 46, Nr. 8, Oktober 1967, S. 1901 und folgende, werden Materialien, in denen insbesondere einwandige, zylindrische magnetische Domänen erzeugt und verschoben werden können, beschrieben. Materialien mit dieser Eigenschaft sind z. B. die seltenen Erdorthoferrite. Diese haben eine Vorzugsmagnetisationsrichtung, die zu der Ebene der Platte nahezu senkrecht ist. Eine magnetische Domäne der obenerwähnten Art wird in einer derartigen Platte als ein lokalisiertes Gebiet beobachtet, in dem die Magnetisation der Richtung eines Außenfeldes längs der Vorzugsachse entgegengesetzt gerichtet ist, während die Magnetisationsrichtung der benachbarten Gebiete der Platte der Richtung des Außenfeldes entspricht.

Die Domäne nimmt vorzugsweise die Form eines Kreises (Draufsicht) an, dessen Durchmesser durch die Parameter des Materials der Platte und durch das äußere »Vormagnetisations«-Feld bestimmt wird. Dieses Vormagnetisationsfeld, das eine Polarität aufweist, die die Domänen zusammenzieht, sichert, daß diese als stabile Einheiten, sogenannte »bubbles«, bestehen können. Es sind verschiedene Verfahren zur Verschiebung solcher Domänen von einer Lage in der Platte zu einer anderen bekannt. Als Anwendungen dieser Verfahren sind bekannt: die Verschiebung von Domänen in einer Schieberegisteranordnung und eine Speichervorrichtung, in der eine binäre »0« und eine binäre »1« in einer Speicherplatte durch das Vorhandensein einer Domäne in einer ersten bzw. in einer zweiten Lage dargestellt werden.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das aus der Platte austretende Feld einer magnetischen Domäne zur Datenspeicherung benutzt werden kann. Nach der Erfindung bietet es mehrere Vorteile, wenn in Datenspeichervorrichtungen der übliche Magnetkopf durch eine Platte aus magnetisierbarem Material ersetzt wird, die zylindrische magnetische Domänen enthält, deren aus der Platte heraustretendes Feld zum selektiven Schreiben auf einem Aufzeichnungsmedium

ίο verwendet wird. Es hat sich nämlich als möglich erwiesen, unter geeignet gewählten Bedingungen in bezug auf das erste Magnetisationsfeld, die Koerzitivkraft des magnetisierbaren Mediums und die Materialparameter der »Bubble«-Platte ein Aufzeichnungsmedi- um auf die angegebene Weise in der Längsrichtung zu magnetisieren.

Ein wichtiger Vorteil ist der, daß eine zylindrische magnetische Domäne, in Abhängigkeit von den Materialparametern und dem Vormagnetisationsfeld, einen Durchmesser von z. B. 20 μπι aufweisen kann. Wie noch näher auseinandergesetzt werden wird, bedeutet dies, daß auf einem magnetisierbaren Medium über eine derartige magnetische Domäne zu schreibende Informationsspuren eine erheblich kleinere Spurbreite aufweisen können als mittels üblicher Magnetköpfe erzielbar ist

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine aus »Bubblew-Material bestehende Platte auf einfache Weise derart eingerichtet werden kann, daß sie eine

jo Anzahl magnetischer Domänen nebeneinander tragen kann, von jeder von denen das Außenfeld als Schreibfeld verwendet werden kann. Auf diese Weise kann der verwickelte und somit kostspielige Mehrspurenkopf eine einen »integrierten Kopf« bildende »Bubble«-Platte ersetzt werden.

Ein weiterer mit dem vorangehenden Vorteil zusammenhängender Vorteil ist der, daß die mechanische Verschiebung eines Kopfes über eine Anzahl Spuren, wie dies in Scheibenspeichern üblich ist, nicht mehr erforderlich ist, wenn als Kopf eine »Bubble<i-Platte verwendet wird, die pro Spur eine magnetische Domäne enthält. Die zum Einschreiben eines Bits benötigte Zeit kann dadurch stark verkürzt werden.

Durch das Anlegen eines zweiten Magnetisationsfeldes (das Hilfsfeld), das zu dem ersten Magnetisationsfeld (Vorspannungsfeld) senkrecht ist, kann das Gesamtaußenfeld einer »Bubble« auf einer Seite erhöht und auf der anderen Seite herabgesetzt werden. Wie noch näher auseinandergesetzt werden wird, ist bei geeignet gewählten Eigenschaften des Materials der »Bubble«- Platte und des Aufzeichnungsmediums nur bei einem Teil der Wand der »Bubble« das aus der Platte austretende Feld zusammen mit dem Hilfsfeld genügend hoch, um Daten auf dem Medium festzulegen. Über eine zylindrische magnetische Domäne mit einem Durchmesser von 20 μπι kann dann z. B. eine Datenspur mit einer Breite von 10 μηι aufgezeichnet werden.

Vorzugsweise ist das Aufzeichnungsmedium bewegbar in bezug auf und parallel zu der »Bubble«-Platte —

bo die mindestens eine zylindrische magnetische Domäne enthalten können soll — angeordnet, so daß darauf über die ganze Länge Daten aufgezeichnet werden können. Zum Schreiben binärer »Nullen« und »Einsen« kann dazu z. B. eine Schaltung vorgesehen sein, die in der

hj Platt·: für eine gewisse »Bubble« mindestens zwei stabile Lagen bestimmen kann.

Wenn Rückkehr zu einer Ruheperiode nicht nötig ist, sind zwei stabile Lagen pro »Bubble« genügend. Ohne

Bedenken kann die »Bubble«-Platte jedoch auch derart eingerichtet werden, daß pro »Bubble« drei stabile Lagen vorhanden sind, von denen eine eine Ruhelage ist. Die benötigte Spurbreite nimmt dann naturgemäß wohl um ein Drittel zu.

Eine ir.ieressante Anwendung wird aber durch den Umstand erhalten, daß bei Änderung der Amplitude des Hiifsfeldes ein sich in der Länge ändernder Teil der Wand der »Bubble« einen Beitrag zum Festlegen der Daten liefert. Dies ermöglicht es sogar, analoge Daten κι einzuschreiben.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung den zweiten Magnetisationsfeldes zu der Richtung parallel ist, in der das Aufzeichnungsmedium i> bewegbar ist und daß die Amplitude des zweiten Magnetisationsfeldes sich entsprechend einem festzule-· genden Datensignal ändern kann.

Außerdem kann die Richtung des Hiifsfeldes geändert werden, wodurch jeweils ein anderer Teil der Wand der »Bubble« zu dem Festlegen der Daten beiträgt. Auch auf diese Weise können analoge Daten eingeschrieben werden, aber die Änderung der Richtung des Hiifsfeldes eignet sich vorzüglich zum Einschreiben binärer Daten.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des zweiten Magnetisationsfeldes zu der Richtung senkrecht ist, in der das Aufzeichnungsmedium bewegbar ist, und einen ersten oder einen zweiten diesem entgegengesetzten Bewegungssinn entsprechend einem festzulegenden binären Datensignal aufweisen kann.

Das Problem magnetischer Datenspeicherung bei hohen Prequenzen und/oder hoher Packungsdichte j5 wird oft dadurch gelöst, daß aufeinanderfolgende Signalelemente auf das Medium in einer Richtung aufgezeichnet werden, die mit der Fortbewegungsrichtung des Mediums einen Winkel einschließt (welches Medium im allgemeinen aus einem Band besteht); dieses ;n Verfahren wird als Abtastverfahren (scanning) bezeichnet. Dabei ergibt sich der Vorteil, daß die tatsächliche Bandgeschwindigkeit herabgesetzt werden kann, aber demgegenüber steht der Nachteil, daß entweder eine Vielzahl Magnetköpfe und die dazu benötigten komplexen Schaltkreise oder ein einziger mechanisch in einer zu dem Band senkrechten Richtung zu bewegender Magnetkopf verwendet werden müssen.

Die obenerwähnten Nachteile werden behoben, wenn eine »Bubble«-Platte als Abtastmagnetkopf verwendet wird.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Datenspeichervorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Antriebsmittel zum Fortbewegen des magnetisierbaren Mediums längs der Platte vorgesehen sind, welche Platte für die zonenweise Abtastung des magnetisierbaren Mediums eine magnetische Domäne enthält, die mittels einer Domänenfortbewegungsvorrichtung längs einer Achse bewegt werden kann, die einen Winkel (von vorzugsweise 90°) mit der Fortbewegungsrichtung des magnetisierbaren Mediums einschließt, während eine Schaltung vorgesehen ist, mit deren Hilfe entsprechend den Änderungen eines analoge Daten tragenden elektrischen Signals entweder die Lage der Domäne in bezug auf die erwähnte Achse, oder die Größe der Domäne, oder die Amplitude des Hiifsfeldes synchron geändert werden kann.

Es ist z. B. bekannt, daß die Größe einer »Bubble«- Domäne zunimmt, wenn das Vorspannungsfeld abnimmt, während die Größe dieser Domäne bei zunehmendem Vorspannungsfeld abnimmt, und daß der Unterschied zwischen der Mindest- und der Höchstabmessung einen Faktor 3 betragen kann.

In »Journal of Applied Physics«, Heft 42, Nr. 4, S. 1270-1272, März 1971 wurde beschrieben, daß es bei Erfüllung gewisser Bedingungen möglich ist, ringförmige »hohle« magnetische Domänen zu erzeugen.

Einerseits weisen hohle Domänen den Vorteil auf, daß, um eine gleiche Größenänderung wie bei nicht hohlen Domänen zu erzielen, eine Änderung des Vorspannungsfeldes erforderlich ist, die viel geringer (für eine Größenänderung um einen Faktor 2 z.B. hundertmal geringer) als eine solche bei nicht hohlen Domänen erforderliche Änderung ist. Eine hohle Domäne weist also eine viel größere Signalempfindlichkeit auf.

Andererseits ist es vorteilhaft, daß die Größe einer hohlen Domäne sich viel stärker als die einer nicht hohlen Domäne ändern kann. Ein Unterschied zwischen der Mindest- und der Höchstabmessung gleich einem Faktor 25 ist möglich. Dies bedeutet, daß mit dem Außenfeld einer hohlen magnetischen Domäne größere Signaländerungen als mit dem Außenfeld einer nicht hohlen magnetischen Domäne festgelegt werden können.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Datenspeichervorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Platte für die zonenweise Abtastung des magnetisierbaren Mediums eine Kohle magnetische Domäne enthält.

Es ist z. B. bekannt, ein von einem Stromleiter erzeugtes Magnetfeld zur Steuerung einer »Bubble« anzuwenden, wobei z. B. mit Hilfe von Permalloy-Punkten stabile Lagen erhalten werden.

Es ist aber auch möglich, die Bewegung von »Bubbles« mit Hilfe elektromagnetischer Strahlung zu steuern. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß in z. B. Orthoferritkristallen eine selektive Bestrahlung eine örtliche Abnahme der magnetischen Permeabilität herbeiführt, was das Fixieren einer magnetischen Domäne an der betreffenden Stelle veranlaßt, während in z. B. Eisenboratkristallen eine selektive Bestrahlung eine örtliche Zunahme der magnetischen Permeabilität herbeiführt, was zur Folge hat, daß eine magnetische Domäne ihre Lage ändert. Bei einer geeignet gewählten Temperatur nimmt die magnetische Permeabilität ihren ursprünglichen Wert sofort nach Beendigung der Bestrahlung wieder an.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Material der Platte die Eigenschaft aufweist, daß die magnetische Permeabilität durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung geändert werden kann und daß die Domänenfortbewegungsmittel aus einer Quelle elektromagnetischer Strahlung bestehen, die die Platte an gewünschten Stellen bestrahlen kann.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Platte aus magnetisierbarem Material, die eine magnetische Domäne enthält,

Fig.2 die Einwirkung des Außenfeldes einer magnetischen Domäne auf ein magnetisierbares Medium,

F i g. 3 ein magnetisierbares Medium mit einer darauf mit Hilfe der Anordnung nach Fig. 2 aufgezeichneten Datenspur,

F i g. 4 im Querschnitt eine Datenspeichervorrichtung nach der Erfindung in Form eines Scheibenspeichers,

Fig. 5 schematisch eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach F i g. 4,

Fig. 6 in vergrößertem Maßstab einen Teil der Draufsicht nach F i g. 5,

F i g. 7 schematisch eine mit Hilfe einer Vorrichtung nach der Erfindung aufgezeichnete Datenspur,

Fig.8 schematisch eine Vorrichtung zum Auslesen der Datenspur nach F i g. 7,

F i g. 9 eine Abtastvorrichtung zur Datenspeicherung, bei der eine magnetische Domäne in zwei Richtungen bewegbar ist,

Fig. 10 eine Abtastvorrichtung zur Datenspeicherung, bei der die Größe der magnetischen Domäne veränderlich ist,

F i g. 11 in Draufsicht die Einwirkung des Außenfeldes einer »Bubble« auf ein Aufzeichnungsmedium,

Fig. 12 und 13 in Draufsicht die Gesamteinwirkung eines »Bubble«-Feldes und eines Hilfsfeldes,

Fig. 14 ein Aufzeichnungsmedium mit einer darauf mit Hilfe der Anordnung nach F i g. 2 aufgezeichneten Datenspur,

Fig. 15 und 16 die Gesamteinwirkung eines »Bubble«-Feldes und eines Hilfsfeldes beim Aufzeichnen binärer Daten und

Fig. 17 ein Aufzeichnungsmedium mit einer darauf aufgezeichneten Datenspur.

In F i g. 1 ist eine Platte aus magnetisierbarem Material 1 mit einer Dicke 3 dargestellt, die derart aus einem Kristall ausgeschnitten ist. daß die Vorzugsmagnetisationsrichtung zu der Ebene der Platte nahezu senkrecht ist. Die Platte befindet sich in einem Außenfeld H₀, das längs der Vorzugsmagnetisationsrichtung orientiert ist. Auf bekannte Weise ist in der Platte 1 eine magnetische Domäne 2 mit einem Radius R erzeugt. Die Magnetisiationsrichtung dieser Domäne ist der Magnetisationsrichtung des umgebenden Gebietes der Platte ! entgegengesetzt.

F i g. 2 zeigt dieselbe Platte wie F i g. 1 im Querschnitt, und diese Figur veranschaulicht, wie das Außertfeld Hb der magnetischen Domäne 2 ein auf einem Träger 4 angebrachtes magnetisierbares Medium 5, das sich in sehr geringer Entfernung von der die Domäne 2 enthaltenden Platte 1 befindet oder mit dieser Platte in Berührung ist, in der Längsrichtung magnetisieren kann. Dabei müssen eine Anzahl Bedingungen erfüllt werden, die an Hand des nachstehenden Beispiels illustriert werden.

Die folgende allgemeine Bedingung muß erfüllt werden:

Das Vormagnetisationsfeld soll die auf das magnefisierbare Medium aufzuzeichnenden Daten nicht löschen, d. h, daß

H₀ ■« 4,iM,„i

(Ho= Feldstärke der Vormagnetisationsfeldes, 4jrAf„,«/=Sättigungsmagnetisation des magnetisierbar ren Mediums).

Das Außenfeld der »Bubble« muß imstande sein, auf dem magnetisierbarer! Medium zu schreiben, d. h, daß:

Die »Bubble« muß stabil sein, also:
H_n = /7 4.tM.s-

(H„= Feldstärke des Vormagnetisationsfeldes, 4;rMs=Sättigungsmagnetisation des »Bubble«-Materials, wobei ο < h < 1 ist).

In einem »Bubble«-Material mit einer charakteristischen Materiallänge:

H_B > H_Cl

mcd

(Hb- Feldstärke des Außenfeldes der »Bubble«, Hc- Koerzitivkraft des magnetisierbaren Mediums).

(οι+/= Wandenergie pro Oberflächeneinheit, Ms= Sättigungsmagnetisation des »Bubble«-Materials),

einer Dicke </=10μπι und einer Sättigungsmagnetisation Mi=IOO Gauss können »Bubbles« mit einem Radius ß—1,5,um bei einem Vormagnetisationsfeld W_o=960Oe und »Bubbles« mit einem Radius /?=0,55 μΐη bei einem Vormagnetisationsfeld H₀= 1032 Oersted erzeugt werden.

Das für die Längsmagnetisierung eines magnetisierbaren Mediums, das sich in einer Entfernung von 1 μίτι von der »Bubble«-Platte befindet, verfügbare Außenfeld einer »Bubble« mit einem Radius /?=1,5μηι ist dann etwa 360 Oe an der Stelle der »Bubble«-Wand. Dieses Feld von 360Oe ist sehr örtlich, so daß auf dem magnetisierbaren Medium, das in diesem Falle also eine Koerzitivkraft aufweisen muß, die kleiner als 360 Oe ist, nur an der Stelle der »Bubble«-Wand geschrieben wird. Dies bedeutet, daß eine mittels des Außenfeldes einer »Bubble« aufgezeichnete Datenspur sehr genau definiert ist. Wenn das magnetisierbare Medium 5 in Richtung des Pfeiles ν längs der Platte 1 bewegt wird, wird auf dem magnetisierbaren Medium 5 eine Datenspur 6 geschrieben, wie in F i g. 3 schematisch dargestellt ist. Die kleinen Pfeile geben die örtlichen Magnetisationen dabei an.

Das Prinzip der Anwendung des Außenfeldes einer magnetischen Domäne für Aufzeichnungszwecke kann auf geeignete Weise in einem Scheibenspeicher verwendet werden, wie er in F i g. 4 schematisch gezeigt ist. Eine Anzahl Scheiben T, 7"...7"", die mit einer Schicht aus magnetisierbarem Material versehen sind, können sich um eine Achse 8 drehen. An einem Arm 9 sind eine Anzahl integrierter Magnetköpfe in Form von »Bubble«-Platten 10', 10", 10"", die eine »Bubble« pro aufzuzeichnende Spur enthalten, befestigt. Es ist nicht notwendig, daß eine solche Platte aus einem einzigen Kristall besteht. Eine Platte mit einer Länge von z. B. 20 cm kann ohne Bedenken aus gesonderten Scheibchen mit einer Länge von z. B. je 1 cm aufgebaut werden. Ferner kann auch statt einer Platte eine durch Zerstäubung oder durch Aufdampfen auf einem Substrat angebrachte Schicht verwendet werden.

Fig.5 zeigt eine Draufsicht auf eine mit einer

5s magnetisierbaren Schicht versehene Scheibe 7, die sich in der Richtung v'um die Achse 8 drehen kann, und eine mit der Scheibe 7 zusammenwirkende »Bubble«-Platte 10; der Deutlichkeit halber sind nur zwei Datenspuren 11 und 12 stark vergrößert gezeigt In dem dargestellten

Fall sind auf die Spur 12 Daten 13 aufgezeichnet

In F i g. 6 ist ein Teil der »Bubble«-Platte 10 mit den benachbarten Spuren der F i g. 5 vergrößert dargestellt Dieser Teil der Platte 10, die auf einem der Deutlichkeit halber nicht dargestellten Träger angebracht ist, enthält eine »Bubble« 14 zum Schreiben auf der Spur 11 und eine »Bubble« 15 zum Schreiben auf der Spur IZ Auf der Platte sind rautenförmige Permalloyimister 16 und 17 mit einer Dicke von z. B. 5000 Ä durch Aufdampfen

angebracht, die stabile Lagen für die »Bubbles« liefern. Auf diesen Permalloymustern sind wieder Leiter 18 und 19 angebracht, die mit je dem Leiter 20 verbunden sind.

Im dargestellten Falle führt der Leiter 18 keinen Strom und nimmt die »Bubble« 14 eine Lage in der Mitte des Musters 17 ein. In dieser »Ruhelage« schreibt die »Bubble« auf der Spur 11 die Daten 21.

Der Leiter 19 führt dagegen im dargestellten Fall wohl Strom, wodurch die »Bubble« 15 von dem Feld des Leiters an der oberen Spitze der Raute 16 bewegt wird. In dieser Lage schreibt die »Bubble« auf der Spur 12 die Daten 22, durch die z. B. eine binäre »1« dargestellt wird. Wenn die Richtung des Stromes durch den Leiter 19 umgekehrt wird, wird die »Bubble« 15 zu der unteren Spitze der Raute 16 bewegt und werden auf der unteren Seite der Spur 12 Daten geschrieben, durch die z. B. eine binäre »0« dargestellt wird.

Auf diese Weise auf eine Spur aufgezeichnete binäre Daten sind in Fig. 7 dargestellt. Bei einem »Bubble«- Durchmesser von 1,5 μπι beansprucht bei einer derartigen Aufzeichnungsweise die Spur eine Breite von 18 μίτι, wobei berücksichtigt wird, daß zwei stabile »Bubble«-Lagen z. B. drei »Bubble«-Durchmesser voneinander entfernt sein müssen, um Beeinflussung zu verhindern. Eine Aufzeichnungsweise, bei der keine Ruhelage für die »Bubble« vorgesehen ist, würde in diesem Falle nur pro Spur eine Breite von 12 μΐη beanspruchen. Diese Breite ist erheblich geringer als die mit üblichen Magnetköpfen erzielbaren Spurbreiten.

Eine derartige Datenspur kann z. B. mit Hilfe der schematisch in F i g. 8 gezeigten Vorrichtung ausgelesen werden. Die Streifen aus ferromagnetischem Material mit niedriger Anisotropie 23 und 24, die z. B. aus auf ein Substrat aufgedämpften Permalloyschichten mit einer Dicke von 500 Ä bestehen, bilden je einen magnetischen Widerstand, dessen Widerstandswert von dem Magnetfeld abhängt, das der betreffende Streifen »fühlt«. Zu diesem Zweck werden die Streifen 23 und 24 an je eine Stromquelle angeschlossen. In auf der Außenseite mit den Streifen gekoppelten Kreisen 27 und 28 können die gespeicherten Daten darstellende Stromänderungen delektiert werden. Eine derartige Vorrichtung ist z. B. in der USA-Patentschrift 34 93 694 beschrieben.

Ein anderes, an sich empfindlicheres Ausleseverfahren erfordert die Anwendung von Magnetfelddioden. Die Anwendung dieser Dioden ist z. B. in der deutschen Patentanmeldung 19 10 119 beschrieben.

Das Prinzip einer Abtastvorrichtung zur Datenspeicherung nach der Erfindung wird an Hand der F i g. 9 und 10, in denen entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind, veranschaulicht. Eine »Bubble«-Platte 33, in der sich eine »Bubble« 39 befindet, die von einem Vorspannungsfeld H, das in der Vorzugsmagnetisaiionsrichtung der Platte orientiert ist, aufrechterhalten wird, ist mit Leitern 29 und 30 versehen, die derart erregt werden, daß sich die »Bubble« unter dem Einfluß eines Feldgradienten in einer Richtung quer zu der Fortbewegungsrichtung des magnetisierbaren Mediums 34 bewegt

In F i g. 9 sind auf der Platte 33 auch Leiter 31 und 32 angebracht Mit Hilfe dieser Leiter wird ein sich änderndes Feld, das den Änderungen eines aufzeichnenden Signals folgt, erzeugt Dieses Feld führt eine Änderung der Lage der »Bubble« in bezug auf ihre Bewegungsrichtung herbei, so daß auf eine Spur 35 aufgezeichnet wird, von der ein Teil in dem Einsatz vergrößert dargestellt ist

In Fi g. 10 ist die Platte 33 nur mit den Leitern 29 und

30 versehen, die derart erregt werden, daß sich die »Bubble« unter dem Einfluß eines Feldgradienten in einer Richtung quer zu der Bewegungsrichtung ν des magnetisierbaren Mediums 34 bewegt. Das Vorspannungsfeld H, von dem die »Bubble« aufrechterhalten wird, ist nun jedoch nicht, wie in dem Falle nach F i g. 9, konstant, sondern ändert sich, wobei es den Änderungen eines aufzuzeichnenden Signals folgt. Unter dem Einfluß dieses sich ändernden Vorspannungsfeldes ändert sich

ίο die Größe der »Bubble« 39, so daß auf einer Spur 36 geschrieben wird, von der ein vergrößerter Teil im Einsatz A dargestellt ist.

In Fig. U ist eine Draufsicht auf das »Bubble«-Feld gezeigt. Die Größe und die Richtung sind mit Pfeilen angegeben. Auch ist das Koerzitivfeld des Mediums angegeben. Ohne Hilfsfeld ist das »Bubble«-Feld nicht imstande, dieses Koerzitivfeld zu überwinden. Unter Bezugnahme auf F i g. 2 wird nun der Fall betrachtet, in dem die Stärke des Hilfsfeldes nicht gleich Null ist.

Die folgende allgemeine Bedingung muß erfüllt werden.

Das Vormagnetisationsfeld soll die auf dem magnetisierbaren Medium zu schreibenden Daten nicht löschen, d.h., daß:

H₀

(H₀= Feldstärke des Vormagnetisationsfeldes, 4jrM_mcd=Sättigungsmagnetisation des magnetisierbaren Mediums).

Das Außenfeld der »Bubble« muß zusammen mit dem Hilfsfeld imstande sein, auf dem magnetisierbaren Medium zu schreiben, d. h., daß:

ff,,

= Feldstärke des Außenfeldes der »Bubble«, Hcmed= Koerzitivkraft des magnetisierbaren Mediums). Dies bedeutet, daß mit Hilfe einer »Bubble«-Platte auf praktisch jeder magnetischen Schicht geschrieben werden kann, wenn ein Hilfsfeld einer geeigneten Größe verwendet wird. Unter Verwendung derselben Annahmen wie bei der Beschreibung der F i g. 2 (Stärke des »Bubb!e«-Fe!des-360Qe) bedeutet dies, daß z. B. mittels eines Hilfsfeldes von 100 Oe auf einer magnetisierbaren Schicht mit einer Koerzitivkraft von z. B.

400Oe eine genau definierte Datenspur geschrieben werden kann. Wenn das magnetisierbare Medium 5 in Richtung des Pfeiles ν längs der Platte 1 bewegt wird, wird auf dem magnetisierbaren Medium 5 eine Datenspur 6 geschrieben, wie sie in F i g. 14 schematisch dargestellt ist. Die kleinen Pfeile geben dabei die örtlichen Magnetisationen an.

Die Breite dieser Spur kann durch Änderung der Amplitude des Hilfsfeldes geändert werden, wie in Fig. 12 und 13 dargestellt ist In diesen Figuren geben die Pfeile die Resultate des »Bubble«-Feldes zuzügüch des Hilfsfeldes an. Nur Ober einen kleinen Teil der Wand der »Bubble« (den Teil »b«) ist dieses resultierende Feld genügend groß, um das Koerzitivfeld des Mediums zu überwinden. Nur an dieser Stelle können also Daten eingeschrieben werden. Das in Fig. 13 gezeigte

Hilfsfeld ist größer als das nach Fig. 12, so daß auch

über einen größeren Teil »Zx< der »Bubble«-Wand geschrieben wird.

In Fig. 15 und 16 ist der Fall dargestellt in dem das

Hilfsfeld zu der Fortbewegungsrichtung ν des Aufzeichnungsmediums senkrecht ist In F i g. 15 ist die Richtung des Hilfsfeldes derartig, daß nur über die linke Seite der »Bubble« Daten eingeschrieben werden. In Fig. 16 ist

das Hilfsfeld umgeschaltet (um 180° verschoben) und werden nur über die rechte Seite der »Bubble« Daten eingeschrieben. Fig. 17 zeigt, wie eine auf diese Weise geschriebene Spur binärer Daten aussieht. Abwechselnd wird auf der linken und der rechten Seite der Spur geschrieben.

Das Prinzip einer Abtastvorrichtung zur Datenspeicherung nach der Erfindung ist bereits in Fig. 10 veranschaulicht. Cine »Bubble«-Platte 33, in der sich eine »Bubble« 39 befindet, die von einem Vorspannungsfeld /-/aufreutierhalten wird, das in der Vorzugsmagnetisationsrichtung der Platte orientiert isi, ist mit Leitern 29 und 30 versehen, die derart erregt werden, daß die »Bubble« unter dem Einfluß eines Feldgradienten in einer Richtung quer zu der Foi ibewegungsnch-

tung i'des magnetisierbaren Mediums 34 bewegt wird. Statt die Abmessung der »Bubble« in Abhängigkeit von einem festzulegenden Datensignal zu ändern, ist es auf Grund der obigen Auseinandersetzung auch möglich, > ein Hilfsfeld zu verwenden, dessen Richtung zu den sciiraffiert dargestellten Datenspuren 36 parallel ist, wobei sich die Amplitude dieses Hilfsfedes ändert und wobei diese Änderung den Änderungen eines festzulegenden Signals folgt. Unter dem Einfluß dieses sich κι ändernden Hilfsfeldes trägt stets ein sich in der Länge ändernder Teil der Wand der »Bubble« 39 zum Festlegen der Daten bei se Haß eine Spur 36 aufgezeichnet wird, von dem ein Teil vergrößert in dem Einsatz Bdargestellt ist

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetische Speichereinrichtung mit bewegtem magnetischem Aufzeichnungsträger und einem Schreibkopf, bei der die für die Speicherung erforderliche Magnetisierung parallel zur Hauptfläche des Aufzeichnungsträgers erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibkopf durch eine Platte aus magnetisierbarem Material mit der Eigenschaft, daß in ihr eine zylindrische magnetische Domäne gebildet werden kann, gebildet wird, welche Platte mit einem Erzeuger zur Bildung dieser zylindrischen magnetischen Domäne, mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Vormagnetisierungsfeldes mit einer Feldstärke, die ausreicht, um die in der Platte erzeugte magnetische Domäne aufrechtzuerhalten, und mit einer Richtung quer zu der Plattenebene, sowie mit Schreibmittel zur selektiven Beherrschung des Effekts des aus der Platte heraustretenden Feldes der Domäne auf der magnetischen Orientierung des parallel zu der Plattenebene im Domänebereich vorüberzuführenden Aufzeichnungsträgers versehen ist.

2. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Erzeuger eingerichtet ist, um eine einzige zylindrische magnetische Domäne pro aufzuz eichnender Datenspur zu bilden.

3. Speichereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Domänenverschiebungsmittel vorgesehen sind zur selektiven Verschiebung der Domäne zwischen vorher bestimmten Positionen.

4. Speichereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schreiben binärer »Nullen« und »Einsen« eine Anordnung vorgesehen ist, die in der Platte für die Domäne mindestens zwei stabile„Positionen bestimmt.

5. Speichereinrichtung nach Anspruch 1 für eine zonenweise Magnetisierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte mit Domänenverschiebungsmitteln versehen ist, die die Domäne längs einer Achse verschieben, die einen Winkel (vorzugsweise 90°) mit der Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers einschließt, während Schreibmittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Lage der Domäne in bezug auf die Achse synchron änderbar ist entsprechend einem zu speichernden analogen Datensignal.

6. Speichereinrichtung nach Anspruch 1 für die zonenweise Magnetisierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte mit Domänenverschiebungsmitteln versehen ist, die die Domäne in einer Richtung verschieben, die einen Winkel (vorzugsweise 90°) mit der Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers einschließt, während Schreibmittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Größe der Domäne synchron änderbar ist entsprechend einem analogen Datensignal.

7. Speichereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Erzeuger eingerichtet ist, um in der Platte eine hohle zylindrische magnetische Domäne zu bilden.

8. Speichereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisierbare Material der Platte die Eigenschaft aufweist, daß die magnetische Permeabilität sich durch Einstrahlung mit elektromagnetischer Strahlung ändert, und daß die Domänenverschiebungsmittel aus einer Quelle elektromagnetischer Strahlung bestehen, die die Platte an gewünschten Stellen bestrahlen kann.

9. Speichereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetisierungsfeldes vorgesehen ist wobei die Feldstärke dieses Feldes kleiner als die Koerzitivfeldstärke des Aufzeichnungsträgers ist und die Richtung dieses Feldes zu der Richtung des Vormagnetisierungsfeldes senkrecht ist.

ίο

10. Speichereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch

gekennzeichnet daß die Richtung des Magnetisierungsfeldes parallel zu der Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers ist und daß Schreibmittel vorgesehen sind, um die Amplitude des Magnetisierungsfeldes entsprechend einem zu speichernden Datensignal zu ändern.

11. Speichereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß Schreibmittel vorgesehen sind, um die Richtung des Magnetisierungsfeldes entsprechend einem zu speichernden Datensignal zu ändern.

12. Speichereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß die Richtung des Magnetisierungsfeldes senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers ist und daß Schreibmittel vorgesehen sind, um das Feld eine erste oder eine zweite die der ersten entgegengesetzten Orientierung zu geben entsprechend einem zu speichernden binären Datensignal.

lo. Speichereinrichtung nach Anspruch 9 für die zonenweise Magnetisierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte mit Domänenverschiebungsmitteln versehen ist die die Domäne längs einer Achse verschieben, die einen Winkel (vorzugsweise 90°) mit der Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers einschließt daß die Richtung des Magnetisierungsfeldes parallel zu der relativen Fortbewegungsrichtung der Domäne in bezug auf den Aufzeichnungsträger ist und daß Schreibmittel vorgesehen sind, um die Amplitude des Magnetisierungsfeldes entsprechend einem zu speichernden Datensignal zu ändern.