DE2321868A1 - Magnetische domaenen-verschiebungsvorrichtung - Google Patents

Description

WESTINGHOTJSE · ' , „

Electric Corporation 2 >'· Apiii 1973

Pittsburgh, Pa., USA Erlangen, den

Werner-von-^Siemens-Str.50

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Hs/Iit , ...'

Magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Domänen-Versehiebungsvorrichtung, bei der in einer einem magnetischen Feld ausgesetzten magnetischen Schicht magnetische Domänen mit entgegengesetzter Magnetisierung durch Feldgradienten beweglich sind, und bei der an der magnetischen Schicht auf die Magnetisierung einer magnetischen Domäne ansprechende Mittel angeordnet sind.

Es ist bekannt, daß gewisse Materialien, z.B. Granate oder seltene Erd-Orthoferrite fähig sind, in einer dünnen magnetischen Schicht magnetische Domänen zu bilden, wenn sie einem vorbestimmten magnetischen Feld ausgesetzt werden. Es ist weiter bekannt, daß magnetische Domänen innerhalb einer magnetischen Schicht beweglich gemacht werden können« Hierbei können sie verschiedene Funktionen ausüben, wie sie beispielsweise bei Datenspeichern» logischen Funktionen, Schieberegistern und dergleichen benötigt werden» Die Anwendbarkeit von magnetischen Domänen-Verschiebungsvorrichtungen ist davon abhängig, inwieweit die Bewegung der magnetischen Domänen innerhalb der magnetischen Schicht beeinflußt werden kann.

Bei den bekannten Verfahren zrar Steuerung der Verschiebung von magnetischen Domänen ist es allgemein üblich, daß ein äußeres treibendes Magnetfeld verwendet wird, das in Reaktion mit der Magnetisierung der magnetischen Domäne eine Verschiebekraft in einer gewünschten Richtung entwickelt. Bei einem bekannten Verfahren wird auf die magnetische Schicht ein

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Muster von Leiterschleifen gelegt. Werden diese Leitungen mit. Strom beschickt, entsteht ein Triebfeld, das die magnetische Domäne unter den Schleifen verschiebt. Das durch den Strom erzeugte magnetische Feld bewegt die magnetische Domäne von einer Schleife zur nächsten benachbarten Schleife. Bei einem anderen Verfahren wirkt ein äußeres wechselndes magnetisches Feld auf die magnetische Schicht ein, das die magnetischen Domänen unter einem durch pfeilförmige Stücke aus Permalloy bestimmten Pfad auseinander- und zusammenzieht. Bei einem weiteren Verfahren ist auf der magnetischen Schicht ein Muster aus T-förmigen und I-förmigen Permalloyschichtflecken angeordnet, wobei ein rotierendes magnetisches Feld auf das Muster einwirkt. Die Form des Musters und die Umkehr des rotierenden magnetischen Feldes bewirken die Bewegung der magnetischen Domäne. Die Domäne behält bei diesem Verfahren im wesentlichen ihre Größe. Bei allen vorerwähnten Verfahren wird zur Steuerung der Verschiebung der magnetischen Domäne ein äußeres magnetisches Feld als Triebmagnetfeld verwendet; und die erwünschte Stellung oder Form des Triebmagnetfeldes wird durch Muster aus magnetischem Material gebildet, um so einen Pfad entlang der magnetischen Schicht zu bilden. Diese Technik begrenzt die Anwendungsmöglichkeiten der Domänen-Verschiebungsvorrichtungen, insbesondere wenn zur Steuerung Muster verwendet sind, weil diese normalerweise fest angeordnet sind und sich nicht so leicht verändern lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung zu schaffen, bei der kein äußeres magnetisches Feld zur Erzeugung des zur Domänenverschiebung erforderlichen Feldgradienten erforderlich ist. Ferner werden zur Herstellung eines magnetischen Domänenpfades im Bedarfsfalle keine feststehenden Muster benötigt. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die magnetische Schicht mit einer Triebschicht von solcher Beschaffenheit vereehen ist, daß in der Triebsehicht mit Hilfe von an Spannung gelegten Elektroden, insbesondere in der unmittelbar an der magnetischen Schicht angrenzenden Schicht ein gleichmäßig verteilter Triebschichtstrom entsteht, welcher durch die umgekehrte Magnetisierung einer magnetischen Domäne im

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Bereich dieser gestört ist, und daß dieser gestörte Strom die Erzeugung eines resultierenden induzierten magnetischen Triebfeldes zur Bewegung .der magnetischen Domäne in der magnetischen Schicht bewirkt, wobei die Geschwindigkeit der Domäne proportional der Größe und Richtung des gleichmäßig verteilten Stromes ist. Die beiden Schichten sind im wesentlichen parallel zu einander angeordnet, so daß sie in guter elektromagnetischer Beziehung stehen. Die gegenüberliegenden Enden der Triebschicht sind mit einer Stromquelle verbunden, um darinnen ein elektrisches PeId zu erzeugen, entsprechend dem Potential der Stromquelle. Das elektrische Feld ruft eine gleichmäßige Stromverteilung on der Triebschicht hervor, welche die Oberfläche der magnetischen Schicht bedeckt. Auf die magnetische Schicht wirkt ein äußeres Magnetfeld ein, um die Grenzen einer einzelnen magnetischen Domäne zu stabilisieren, welche ja eine zur magnetischen Schicht entgegengesetzte Magnetisierung aufweist. Durch die Domäne wird die Stromverteilung in der Triebschicht und zwar unmittelbar über derselben geändert und ruft einen gestörten Strombereich in der Triebschicht hervor. Dieser gestörte Strombereich erzeugt einen magnetischen Peldgradienten in Bezug auf die Magnetisierung der magnetischen Domäne, so daß als Reaktion ein selbstinduziertes Triebmagnetfeld entsteht, welches auf die magnetische Domäne wirkt. Dieses magnetische Triebfeld verschiebt die magnetische Domäne in eine" Richtung, die durch die Richtung der Stromverteilung in der Triebschicht bestimmt ist.

Die magnetische Domänen-Yerschiebungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung kann für die verschiedensten Zwecke benützt werden. Besonders Vorteilhaft ist ihre Verwendung zum Summieren und Multiplizieren von elektrischen Größen. Man ist damit in der Lage, einen einfachen Zähler für elektrische Energie zu schaffen. Weitere Anwendungen gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor.

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Anhand der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele zum Teil schematisch dargestellt sind, wird die Erfindung näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 eine 'Schnittansicht entlang der Linie I-I der Figur 2,

Figur 2 eine Ansicht von oben auf eine bevorzugte Ausführungsform einer magnetischen Domäner-Verschiebungs-Vorrichtung, welche eine Triebschicht und eine magnetische Sicht gemäß der Erfindung enthält;

Figur 3 eine Teilansicht der Figur 2, aus welcher die Richtung eines gestörten Strombereiches in der Triebschicht zeigt,

Figur 4 eine Schnittansicht einer abgeänderten Ausführungsform,

Figur 5 eine Schnittansieht einer anderen Ausführungsform der magnetischen Domänen-Verschiebungs-Vorrichtung,

Figur 6 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels,

Figur 7 eine etwas abgeänderte Ausführungsform gemäß Figur 6,

Figur 8 eine Schnittansicht nach der Linie VIII-VIII der Figur 9,

Figur 9 eine Ansicht von oben einer anderen Ausführungsform der magnetischen Vorrichtung, wie sie in Figur 1 und 2 gezeigt ist,

Figur 10 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Messung des Mittelwertes des Stromes mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Figur 11 eine schematische Darstellung eines Torapparates, welcher eine magnetische Einrichtung gemäß der Erfindung enthält,

Figur 12 eine schematische Darstellung eines Watt-Stunden-, Zählers,

Figur 13 eine auseinandergezogene Ansicht der Figur 12 und

Figur 14 eine schematische Darstellung des elektrischen Stromkreises des in Figur 12 dargestellten Watt-Stundenzählers .

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Figur 1, 2 und 3 zeigen eine magnetische Domänen-Verschiebungs-Vorrichtung, welche allgemein mit 14 bezeichnet ist. Eine magnetische Sdicht 15 ist durch ein dünnes ferromagnetisches Material gebildet, welches zur Verschiebung magnetischer Domänen geeignet ist. Diese Materialien bestehen in üblicher Weise aus ferromagnetischem Material mit magnetokristalliner anisotroper Charakteristik und sind beispielsweise in Granaten und Orthoferriten enthalten. Seltene Erd-Orthoferrite haben die allgemeine Formel AFeO,, worin A Yttrium oder eine der seltenen Erden, z.B. Terbium oder Ytterbium ist. Eine Triebschicht 16 ist über der magnetischen Schicht 15 und parallel zu dieser angeordnet. Zum Zwecke dieser Beschreibung ist angenommen, daß die Schichten 15 und 16 eine unendliche Länge und Breite besitzen, also keine Randeffekte aufweisen.

Die Triebschicht 16 besteht aus einem Material, welches eine im wesentlichen gleichmäßige Stromleitfähigkeit besitzt. Diese Eigenschaft weisen gewisse Metalle und Halbleitermaterialien auf. Die gleichmäßige Leitfähigkeit ist innerhalb praktischer Grenzen durch die Reinheit und- Homogenität des gebrauchten Materials vorgegeben, während die Dicke und die elektrischen Verbindungen zur Stromleitung von dem äußeren Stromkreis abhängen. Es ist von Wichtigkeit, daß die Stromleitungseigenschaften der Triebschicht 16 direkt oder indirekt in einem wählbaren Bereich veränderbar sind, welcher unmittelbar an die Stellung einer magnetischen Domäne 17 in der magnetischen Schicht 15 angrenzt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2 ist die Triebschicht 16 aus einem Halbleiter oder ferromagnetischem Material, z.B. Permalloy gebildet, welches aus magnetoresistivem Material besteht. Die Leitfähigkeit eines solchen magnetoresistivem Materials kann in vorgewählten Bereichen geändert werden, wenn diese Bereiche einer magnetischen Felddifferenz unterworfen werden, unter Zuhilfenahme eines anderen Feldes, welches auf das verbleibende Material einwirkt, oder wenn kein magnetisches Feld auf das verbleibende Material einwirkt .

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Es ist "bekannt, daß das magnetische Domänen-Material, aus welchem die magnetische Schicht 15 besteht, eine Vormagnetisierung aufweist, die durch die sich aufwärts erstreckenden Pfeile 18 dargestellt ist. Wenn nun ein zusätzliches magnetisches. Feld, welches durch die Pfeile 19 dargestellt ist, auf die magnetische Schicht 15 einwirkt, entsteht ein Bereich mit umgekehrter Magnetisierung^der durch die sich nach unten erstreckenden Pfeile 20 dargestellt ist. Ein isolierter oder diskreter Bereich bestimmt eine einzelne Wanddomäne und die magnetische Domäne 17. Die magnetische Domäne 17 ist gewöhnlieh zylinderförmig und unabhängig von den Unstetigkeiten der magnetischen Schicht 15 und verbleibt stabil, wenn das äußere magnetische Feld 19 nicht geändert wird innerhalb eines Bereiches von un-gefähr plus oder minus 20 i> und ist unbeschränkt beweglieh innerhalb der magnetischen Schicht 15.

An die Triebschicht 16 ist ein gleichgerichtetes elektrisches Feld angelegt, welches durch geeignete Mittel, wie z.B. durch ein Kontakt-Elektrodenpaar 21,erzeugt wird. Die Elektroden 21 sind an den gegenüberliegenden Seiten der Triebschicht angeordnet und mit einer Spannungsquelle 22 verbunden. Das' Gleichstrompotential E der Spannungsquelle 22 ruft in der Schicht 16 ein elektrisches Feld hervor, welches einen gleichmäßig verteilten Schichtstrom Jo mit im wesentlichen gleicher Stromdichte in dem Triebschichtmaterial hervorruft. Der gleichmäßige Triebschichtstrom Jo bedeckt die Oberfläche der Schicht 16 und ist gemäß Figur 1 in die Zeichenebene und gemäß Figur 2 aufwärts gerichtet. Infolge der magnetoresistiven Charakteristik des Materials der Triebschicht 16, ist die leitfähigkeit der Triebschicht 16 geringer in einem Bereich unmittelbar über der magnetischen Domäne 17, insbesondere über der Domänenwand, weil dieser der umgekehrten Magnetisierung 20 unterworfen ist, während der verbleibende Teil der Triebschicht 16 der Vormagnetisierung 18 unterworfen ist. Dies ruft eine Änderung des gleichmäßig verteilten Schichtstromes Jo hervor, derart, daß in dem Bereich der Triebschicht 16 unmittelbar über der magnetischen Domäne eine höhere Stromdichte entsteht,

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wie Figur 2 zeigt. Diese Änderung oder dieser Wechsel in der Dichte des Stromes in der Triebschicht, wie es in Figur 2 veranschaulicht ist, dient nur zum Zwecke des Verständnisses dieser Beschreibung, während die exakte Gharaktieristik der Stromänderung u.a. abhängt vom Material der Triebschicht. Diese Änderung erzeugt einen Bereich von gestörtem Strom Wie das schraffierte Feld in Figur 1 zeigt, liegt der Bereich des gestörten Stromes J1 unmittelbar über der magnetischen Domäne 17. Dieser effektive Strom ist in Figur 3 durch ein paar von geschlossenen Stromschleifen angedeutet,'Es wird bemerkt, daß der gestörte Strom J1 gemäß Figur 3 unmittelbar über der magnetischen Domäne 17 in der selben Richtung wie der Strom Jo fließt, während er außerhalb dieses Bereiches in entgegengesetzter Richtung fließt. Da die magnetische Schicht 15 und die Triebschicht 16 durchwegs gleichmäßig sind, wird der gestörte Strom Jo nur in dem unmittelbar über der magnetischen Domäne liegenden Bereich der Triebschicht 16 gebildet.

Durch gestrich-elte Pfeile 23 ist in Figur 1 ein resultierendes Triebmagnetfeld angedeutet, welches durch die Stromschleifen J1 gemäß Figur 3 entsteht. Dieses resultierende Triebmagnetfeld bestimmt einen magnetischen Gradienten für die magnetische Domäne 17. Wie Figur 1 zeigt, verläuft das Triebmagnetfeld 23 an der linken Seite der magnetischen Domäne in derselben Richtung wie die Vormagnetisierung 18 der magnetischen Schicht 15 und verläuft in entgegengesetzter Richtung der Magnetisierung 18 an der rechten Seite davon. Dies löst eine Kraftwirkung aus, welche die Domänenwand nach rechts in Bezug auf Figur 1 bewegt. Demgemäß ist die Geschwindigkeit Vd der Domänenverschiebung nach rechts gerichtet, wie aus Figur 1, 2 und 3 ersichtlich ist. Dieser Verschiebungseffekt kann in Bezug auf Figur 3 noch in anderer Weise erklärt werden. Das durch den gestörten Strom J1 hervorgerufene magnetische Feld 23 bewirkt eine Zunahme der Vormagnetisierung der magnetischen Schicht 15 an der linken Seite der Domäne 17, da dort eine höhere Magnetisierungsdichte entsteht, wie die große Zahl von Punkten 18' zeigt, welche die Pfeile 18 bedeuten, die aus der Zeichenebene gemäß Figur

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herauskommen, und eine Abnahme der Vormagnetisierung an der rechten Seite der magnetischen Domäne 17, wie die kleinere Anzahl von Punkten 18" zeigt. Dies bedeutet, daß der durch das Triebmagnetfeld 23 erzeugte magnetische Gradient mit der Magnetisierung der magnetischen Domäne 17 derart zusammenwirkt, daß die Domänenwand bewegt und eine Domänenverschiebungs-Gesehwindigkeit Vd senkrecht zu der Richtung des Schichtstromes Jo erzeugt wird. Es wird bemerkt, daß bei Drehung des Elektrodenpaares um einen Winkel von beispielsweise 90°,sich auch die Kraft, welche die Geschwindigkeit der Verschiebung Vd der magnetischen Domäne 17 bewirkt, in gleicher Weise um 90° dreht.

An der magnetischen Schicht 15 ist noch eine Dämpfungsplatte 24 angeordnet. Die KraftverSchiebung der magnetischen Domäne 17 wird normal fortgesetzt, bis eine bestimmte Endgeschwindigkeit erreicht ist. Die Dämpfungsplatte 24 besteht aus leitendem Material, z.B. Kupfer. Durch die Bewegung der magnetischen Domäne werden in dieserWirbelströme hervorgerufen. Diese erzeugen eine Verzögerungskraft oder eine sogenannte Hemmung, so daß die Endgeschwindigkeit erreicht wird. Diese Endgeschwindigkeit ist proportional der Kraft,um die magnetische Domäne bei einer gegebenen Stärke des elektrischen Feldes in der Triebschicht 16 festzuhalten. Der Dämpfungseffekt der Schicht 24 kann durch die Leitfähigkeit oder Dicke der Dämpfungsplatte gesteuert werden.

In Figur 4 ist ein abgeändertes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 14 gemäß Figur 1, 2 und 3 dargestellt; sie ist mit 14A bezeichnet. Eine magnetische Schicht 15A ist entsprechend der oben beschriebenen magnetischen Schicht 15 vorgesehen. Ferner ist eine Triebschicht 26 vorgesehen, welche aus einem fotoleitenden. Material besteht, in welchem die stromleitenden Eigenschaften durch die Intensität der Bestrahlung mit polarisiertem Licht geändert werden können. An der Triebschicht 26 4,a&<» ein Paar von Elektroden 21A gegenüberliegend angeordnet. Sie sind mit einer nicht dargestellten Spannungsquelle verbunden, entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2. Das elektrische Feld, welches infolge der Spannungsquelle zwischen dem Elektrodenpaar 21A hervorgerufen wird, bewirkt

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einen gleichmäßigen Schichtstrom Jo in der Triebschicht

Es ist bekannt, daß die vorerwähnten seltenen Erdorthoferrite, aus welchen die magnetische Schicht 14A besteht, polarisierte lichtCharakteristiken aufweisen, derart, daß polarisiertes Licht entweder durchgelassen oder im wesentlichen blockiert wird, und zwar in einem Verhältnis you ungefähr 1 : 18. Das polarisierte Licht wird so angestellt, daß es in derselben oder in der entgegengesetzten Richtung relativ zu der Magnetisierung innerhalb des magnetischen Schichtmaterials durchgeht. Zu diesem Zweck ist eine Lichtquelle 28 zur Bestrahlung der Bodenfläche der magnetischen Schicht 15A vorgesehen, die entgegengesetzt der Triebschicht 26 angeordnet ist. Ein Polarisationsfilter 30 ist zwischen der Lichtquelle 28 und der Bodenfläche der magnetischen Schicht 15A angeordnet. Eine zweite polarisierende Schicht ist zwischen der oberen Fläche der magnetischen Schicht 15A und der Triebschicht 26 angeordnet. Durch entsprechende Anordnung der Polarisierungsfilter 30 und 31 wird das Licht in Bereichen durchgelassen, in denen das polarisierte Licht die gleiche Richtung wie ctie Magnetisierung 18 der magnetischen Schicht 15A hat und wird nicht durchgelassen durch Bereiche, welche eine magnetische Domäne 17A aufweisen, da dort eine umgekehrte Magnetisierung 2OA vorgesehen ist. Das polarisierte Licht, angedeutet durch Pfeile 32, bestrah-ltdie Triebschicht 26 und verursacht eine relativ höhere Leitfähigkeit, während der Bereich über der magnetischen Domäne 17A das Licht abblockt, eine relativ niedrige Leitfähigkeit aufweist. Dies ruft einen Bereich von gestörtem Strom J1 unmittelbar über der magnetischen Domäne 17A hervor.

Das resultierende Triebmagnetfeld, welches durch den gestörten Strom J1 erzeugt wird, ist mit in gestrichelten Linien gezeichneten Pfeilen 23A angedeutet. Es wird bemerkt, daß die Pfeile 23j4entgegengesetzt der Richtung von jenen des Triebfeldes 23 gemäß Figur 1 verlaufen, da der gestörte Strombereich eine entgegengesetzt gerichtete Kraftwirkung hervor-

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ruft infolge der reduzierten Leitfähigkeit des Bereiches, über der magnetischen Domäne 17A. Demgemäß hat die Geschwindigkeit Yd der Domänenverschiebung in der Vorrichtung 14A die entgegengesetzte Richtung von jener in der Vorrichtung 14 "■ gemäß Figur 1. Die Richtung der Geschwindigkeit ist ebenfalls senkrecht zur Richtung des gleichmäßig verteilten Schichtströmes Jo in der Antriebsschicht 26.

Figur 5 zeigt eine magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung 14B, bei welcher eine Schicht 33 aus magnetostriktivem Material zwischen einer Triebschicht 34 aus Piezowiderstandsmaterial und einer magnetischen Schicht 15B vorgesehen ist. Die umgekehrte Magnetisierung 2OB einer magnetischen Domäne 17B in der magnetischen Schicht 15B verursacht eine dimensionale Änderung der Schicht 33, wie eine übertrieben dargestellte Erhebung 33A in der dazwischenliegenden Schicht 33 zeigt. Daher wird die Piezowiderstandstriebschicht 34 in einem Bereich unmittelbar über der magnetischen Domäne deformiert. Diese Deformation der Triebschicht 34 ruft eine Änderung der Leitfähigkeit hervor, wodurch -ein Bereich von gestörtem Strom J1 in der Triebschicht 34 entsteht, wie oben beschrieben worden ist. Das resultierende entsteht, wenn an die Triebschieht 34 ein elektrisches Feld angelegt wird, um einen gleichmäßigen Triebschichtstrom Jo zu erzeugen.

Figur 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer magnetischen Domänen-Verschiebungsvorrichtung und ist allgemein mit 140 bezeichnet. Eine magnetische Schicht 150 ist mit zwei Triebschichten 16G1 und 16C2 versehen. Die erste Triebschicht 16C1 stimmt mit der Triebschicht 16 der Figur 1 überein, während die zweite, im wesentlichen indentische Triebschicht 16C2 an der gegenüberliegenden Seite der magnetischen Schicht 150 vorgesehen ist. Letztere ist gleich wie die magnetische Schicht 15 der Figur 1 ausgebildet. An den einander gegenüberliegenden Seiten der Triebschichten 1601 und 1602 sind Elektrodenpaare 2101 und 2102 in der gleichen Weise vorgesehen, wie an der Triebschicht 16 der Figur 2. An den Elektrodenpaaran 2101 und 2102 sind getrennte Gleichstromquellen 2201 und 2202 angeschlossen zur Erzeugung der elektrischen Felder in den Trieb-

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schichten 16G1 und 1602 proportional den entsprechenden Potentialen E1 und E2. Dadurch wird in der Triebschicht 16C1 ein gleichmäßiger Strom Jo1 erzeugt, der in Bezug auf Figur 6 in die Zeichnungsebene hinein gerichtet ist. In entsprechender Weise entsteht in der Triebschicht 16C2 ein Strom Jo2, der die gleiche Richtung aufweist. Ein in Figur nicht eingezeichnetes externes magnetisches Feld dient zur Stabilisierung einer magnetischen Domäne 17C, wie zuvor im Zusammenhang mit der Vorrichtung 14 beschrieben worden ist. Die Vormagnetisierung 18C der magnetischen Schicht 150 und die umgekehrte Magnetisierung 200 der magnetischen Domäne 17C sand durch Pfeile angedeutet.

Die magnetische Domäne 17C erzeugt Bereiche von gestörtem Strom J11 in der Triebschicht 1601 und gestörtem Strom J12 in der Triebschicht 16C2 in Übereinstimmung mit der Wirkungsweise der zuvor beschriebenen Verschiebungsvorrichtung 14. Die resultierenden Triebmagnetfelder, die. durch die gestörten Ströme J11 und J12 erzeugt werden, sind durch Pfeile 2301 und 23G2 bezeichnet. Sie haben die gleiche Richtung. Diese resultierenden Triebmagnetfelder erzeugen eine Domänenverschiebungsgeschwindigkeit Vd, in der Art, wie sie im Zusammenhang mit den Triebmagnetfeld 23 gemäß Figur 1 und 2 beschrieben worden ist. Diese Verschiebungsgeschwindigkeit Vd wird erzeugt durch eine Kraft, die proportional der Summe der Triebmagnetfelder 2301 und 2302 ist. Wenn eine der beiden Stromquellen, z.B. 2201, befähigt ist zur Erzeugung eines Potentials von entgegengesetzter Polarität, so wird die Geschwindigkeit der magnetischen Domäne proportional der Differenz der elektrischen Felder der beiden Triebschichten sein.

Die in Figur 7 dargestellte Vorrichtung 14D stellt eine alternative Ausführung der Vorrichtung 140 gemäß Figur 6 dar. Die Vorrichtung HD ist identisch der Vorrichtung HO mit Ausnahme, daß die Elektrodenpaare 2101 und .2102 senkrecht zueinander angeordnet sind, so daß die Triebschicht-ströme J11 und J12 um 90° zueinander verlaufen. Wenn die Potentiale E1 und E2, und zwar jedes für sich, entgegengesetzte Polaritäten erhalten und wenn man die Höhe der Potentiale,

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die an den Elektrodenpaaren 21G1 und 2102 liegen, vermittels variabler Widerstände 34 und 35 verändern kann, kann eine magnetische Domäne 17C in der magnetischen Lage 15C in jede gewünschte Richtung bewegt werden. Die resultierenden Triebmagnetfelder 23G1 und 2302, die durch die gestörten Ströme J11 und J12 der Vorrichtung HD erzeugt werden, entwickeln senkrecht zueinander wirkende Kräfte, durch welche einer magnetischen Domäne 170 jede gewünschte Richtung in der magnetischen Schicht 150 gegeben werden kann.

In Figur 8 und 9 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen magnetischen Domänen-Verschiebungsvorrichtung dargestellt, die allgemein mit HE bezeichnet ist. Eine magnetische Schicht 15E ist in der selben Art vorgesehen, wie sie im Zusammenhang mit der magnetischen Schicht 15 der Vorrichtung H beschrieben worden ist. In Übereinstimmung mit den Eigenschaften der magnetischen Schicht 15E entsteht nach Einwirkung eines nicht dargestellten externen Magnetfeldes, wie z.B. eines Magnetfeldes 19 bei der vorervfähnten Vorrichtung H eine magnetische Domäne 17E. Eine Triebschicht 38 ist über der magnetischen Schicht 150 angeordnet und zwar in der selben Weise, wie es im Zusammenhang mit der Vorrichtung H beschrieben ist, so daß beide magnetisch gekoppelt sind. Das Material, aus welchem die Triebschicht 160 besteht, ist ein Halbleitertyp mit einer hohen Träger-beweglichkeit, beispielsweise ΪΓ-Type Indiumarsenit (InAs) oder Indiumantimonid. Ein Elektrodenpaar 40 ist an der Triebschicht 38 befestigt und wie Figur 9 zeigt, liegt dieses an einer Spannungsquelle 41, um ein Potential E1 zu erzeugen. Ein Steuermagnetfeld ist durch Pfeile 43 angedeutet, das beispielsweise durch eine Spule 45 erzeugt wird, wenn durch diese ein Strom I geschickt wird. Die Vorrichtung HE kann auf verschiedene Weise betrieben werden, wie weiter unten noch näher ausgeführt wird.

Bei einer ersten Betriebsart der Vorrichtung HE wird das Steuermagnetfeld 43 nicht gebraucht. Das elektrische Feld, das an die Triebschicht 38 angelegt ist, erzeugt einen gleichmäßigen verteilten Triebschichtstrom Jo, wie zuvor beschrieben. Der Schichtstrom Jo ist durch Pfeile angedeutet, welche senk-

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recht zu dem Elektrodenpaar 40 verlaufen, wie Figur 9 zeigt. Bei dieser ersten Betriebsart verursacht die magnetische Domäne 17E in der Triebschicht 38 gestörte Ströme J1, welche durch ein Paar von Stromschleifen J1 angedeutet sind. Diese verlaufen senkrecht zu der Richtung des Triebschichtstromes Jo. Es wird bemerkt, daß die Stromschleifen J1 in Figur 9 um 90° gegenüber der Richtung der Stromschleifen J1 in Figur 3 versetzt sind zu den übereinstimmenden Triebschichtströmen Jo. Dies rührt von wirksamen Lorenz-Kräften her. Dieser Effekt stimmt mit dem Halleffekt gewiesser Halbleitermaterialien überein, wodurch ein Bereich von gestörtem Strom J1 erzeugt wird, welcher die oben erwähnte Richtung aufweist. Das durch gestrichelte Pfeile 23E angedeutete resultierende Triebmagnetfeld erzeugt eine Domänenverschiebungsgescliwindigkeit Vd, welche in Richtung des Triebstromes Jo verläuft. Dies ist im Gegensatz zu der Domänenverschiebiingsgesehwindigkeit in der Vorrichtung 14, welche senkrecht zur Richtung des Triebstromes Jo verläuft. Dieser Unterschied erklärt sich aus den unterschiedlich verwendeten Materialien der Triebschichten 16 und 38.

Bei einer zweiten Betriebsart der magnetischen Domänenverschiebungsvorrichtung 14E ist ein Steuermagnetfeld 43 an der Triebschicht 38 wirksam. Es ist angenommen, daß das Steuermagnetfeld 43 gleichmäßig auf das Halleffektmaterial der Triebschicht 38 einwirkt. Die Wirkung des Steuermagnetfeldes 43 ist, den Triebschichtstrom Jo in Richtung der Pfeile Jo' abzulenken. Diese Ablenkung ist etwas übertrieben dargestellt und rührt von den Lorenz-Kräften her, die durch Zusammenwirken des Steuermagnetfeldes 43 mit den Trägern des Triebschichtstromes Jo entstehen. Demgemäß sind die gestörten Stromschleifen J1' wie die Triebschichtströme Jo' abgelenkt , wie Figur 9 zeigt.

In Übereinstimmung mit der Wirkungsweise der Vorrichtung 14E ist die Richtung der Geschwindigkeit der Domänenverschiebung Vd' der magnetischen Domäne 17E gleich der Richtung des reorientierten Triebschichtstromes Jo'. Das entsprechende resultierende Triebmagnetfeld 23E hat die selbe Ausdehnungs-

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richtung, wie der Triebschientstrom Jo¹. Der Betrag der Reorientation bzw. der effektiven Drehung des Triebschichtstromes J1' entspricht der Intensität des Steuermagnetfeldes 43 und ist weit übertrieben dargestellt, wie oben bemerkt. Wenn die Richtung des äußeren Steuermagnetfeldes 43 umgekehrt wird, dann ändert sich auch die Richtung des Triebschichtstromes Jo', und zwar in Uhrzeigerrichtung. Die Richtung der Geschwindigkeit der Verschiebung der magnetischen Domäne 17E kann demgemäß bei einer Vorrichtung 14E durch Änderung der Intensität des Steuermagnetfeldes 43 und durch Änderung der Intensität des elektrischen Feldes gesteuert werden, welches letzteres den gleichmäßig verteilten Triebschichtstrom hervorruft. Wie im einzelnen noch weiter unten erläutert wird, ist die Geschwindigkeit der Domänenverschiebung Vd der magnetischen Domäne T7E abhängig von dem Produkt des elektrischen Feldes, welches den Triebschichtstrom Jo¹ erzeugt, und des Steuermagnetfeldes 43. Es wird bemerkt, daß die Wirkung des nicht dargestellten Vormagnetisierungsfeldes, welches zur Stabilisierung der magnetischen Domäne 17E an der magnetischen Schicht 15E angelegt ist, ebenfalls einen leichten Reorientierungseffekt in Richtung des Triebschichtstromes Jo · hat. Da dieser Reorientierungseffekt im wesentlichen konstant ist, ist dieser Effekt in der Vorrichtung gemäß Figur 8 und nicht dargestellt. Obwohl die Halleffekt-Triebschicht 38 bereits einen gewissen Dämpfungseffekt aufweist, kann zusätzlich eine Dämpfungsplatte vorgesehen werden, falls eine Erhöhung der Dämpfung erwünscht ist.

Die magnetische Domäne 17E wird in der Vorrichtung 14E mit einer Geschwindigkeit Vd bewegt, welche ist gleich

_A(E +.^E χ S),

worin ^ die Beweglichkeit der Ladungsträger im Material der Triebschicht 38, E die vektorielle Komponente des elektrischen Feldes in der Triebschicht 38, H die Summe von einem Vormagnetisierungsfeld und dem Steuermagnetfeld 43 und C die Lichtgeschwindigkeit sind. Die Geschwindigkeit Vd der magnetischen Domäne ist demgemäß steuerbar entsprechend dem Produkt

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pus Größe und Richtung des Steuermagnetfeldes 43 und der Größe und Richtung des elektrischen Feldes der Triebschicht bzw. der Größe und Richtung des gleichmäßig verteilten Triebschichtstromes Jo'. Das Potential E1 der Spannungsquelle 41 und der Strom J in der Spule 45 bestimmten dann die Richtung der Geschwindigkeit Vd' der magnetischen Domäne 17E. Die Vorrichtung 14E, wie sie in Figur 8 und 9 dargestellt ist, ist also eine Multipliziereinrichtung, da die Geschwindigkeit Vd' der magnetischen Domäne 17E proportional dem Produkt aus Spannung E1 und Strom J ist.

Wenn der Strom J und das Potantial E1 Wechselstromgrößen sind, kann die resultierende magnetische Domänengeschwindigkeit Vd' in zwei zueinander rechtwinklige Geschwindigkeitskomponenten Vd1 und Vd2 zerlegt werden, wobei Vd1 entlang der Achse des elektrischen Feldes der Triebschicht, d.h. des gleichmäßig verteilten Triebschichtstromes Jo' und Vd2 senkrecht zu der Achse des gleichmäßig verteilten Triebschichtstromes Jo' wirken. Die Geschwindigkeit Vd1 hat nur einen oszillatorischen Effekt,, d.h. die magnetische Domäne 17E wird um einen festen Punkt mit der Frequenz des elektrischen Feldes in der Triebschicht 38 oszillierend bewegt. Die Geschwindigkeit Vd2, welche senkrecht zu der Achse des gleichmäßig verteilten Triebschichtstromes Jo verläuft, ist jedoch eine Funktion des vektoriellen Produktes aus der Größe des elektrischen Feldes der Triebschicht und der Größe des Steuermagnetfeldes 43 und daher gleich dem Produkt aus Potential E1 und Strom J mal dem Cosinus des Phasenwinkels zwischen Spannung Ξ1 und dem Strom J. Der lineare Abstand, den die magnetische Domäne 17 zurücklegt, entspricht der Gleichung

Λ.2 , t -π,™

L="— J ψ— cos ψ dt oder

L ist gleich einem konstanten Wert k mal I IE1 cos ψ dt

wobei die oszillierenden Komponenten vernachlässigbar sind, welche in jeder der Geschwindigkeitskomponenten Vd1 und Vd2 enthalten sind und welche sich über einen gewissen Zeitintervall gegenseitig aufheben. Dieser Effekt ist also geeignet, um einen Watt-Stundenzähler zu schaffen. Eine Vorrichtung,

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welche nach diesem Prinzip arbeitet, ist in den Figuren 12, 13 und 14 dargestellt und wird dort beschrieben.

Figur 10 zeigt eine Vorrichtung 50 zur Messung eines Stromes. Sie enthält eine Triebschicht 51, die wie die Triebschicht der Vorrichtung 14 ausgebildet ist. Eine magnetische Schicht 52 ist in gleicher Weise, wie die magnetische Schicht 15 der Vorrichtung 14 ausgebildet. Ein Paar von Triebschichtelektroden 53 sind an einem Reihenwiderstand 54 angeschlossen. Der Widerstand 54 ist in einem Stromkreis 55 eingeschaltet, welcher einen Strom 11 führt, der von der Vorrichtung 50 gemessen werden soll. Der Strom 11 ruft in dem Widerstand 54 ein Potential E1 hervor, welches ein elektrisches Feld in der Triebschicht 51 entwickelt. Dieses ruft wiederum einen . gleichmäßig verteilten Triebschichtstrom Jo zwischen den Elektroden 53 hervor, wie oben beschrieben worden ist. An der magnetischen Schicht 52 ist vorzugsweise ein Domänenkanal 56 ausgebildet, welcher sich senkrecht zu der Richtung des gleichmäßig verteilten Triebschichtstromes Jo erstreckt. Der Kanal 56 ist durch ein Paar von magnetischen Streifen 57, gebildet, welche aus einem geeigneten Material, wie z.B. Permalloy, bestehen, um eine magnetische Domäne 58 innerhalb eines Kanals 56 aufrecht zu erhalten. Die Seitenwände des Kanals sind durch den Abstand der Streifen 57 bestimmt. An dem einen Ende des Kanals ist eine Leiterschleife 60 angeordnet und dient zur Eingabe einer magnetischen Domäne. Die Leiterschleife 60 ist mit dem Eingang einer Signalquelle 61 verbunden, um eine magnetische Domäne 58 unter der Leiterschleife 16 nach bekannten Techniken zu bilden. Mit 62 und sind ein Paar von magnetischen Domänenanzeigern bezeichnet. Sie sind in Richtung der leiterschleife 60 über dem Kanal 56 in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet. Die Anzeiger besteh-en vorzugsweise aus halleffekt- oder magnetoresistiven Materialien. Sie geben Signale ab, sobald die magnetische Domäne 58 unter diese hindurchgeht. Die Anzeiger 62 und 63 sind mit einer Zeitmeßvorrichtung 64 verbunden, welche zur Bestimmung des ZeitIntervalls dient, das eine Domäne benötigt, um in dem Kanal 56 von dem Anzeiger 62 zu dem Anzeiger 63 zu gelangen. An der anderen Seite des Kanals 56 ist eine weitere Leiterschleife 65 vorgesehen, die mit einer Domänenlöschquelle 66 verbunden.ist, welche

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ein geeignetes Signal der

Leiterschleife 65 zuführt, um eine magnetische Domäne 58 zu zerstören oder zu löschen, sobald sie unter die Leiterschleife 65 gelangt.

Ist die Strommeßvorrichtung 50 in Betrieb, so erzeugt die Eingangssignalquelle 61 eine magnetische Domäne 58 unter der Leiterschleife 60. Das an dem Widerstand 54 auftretende Potential E1 ruft einen gleichmäßigen Triebschichtstrom Jo in Abhängigkeit von der Höhe des Stromes 11 hervor. Die umgekehrte Magnetisierung der magnetischen Domäne 58 erzeugt in der Triebschicht 51 einen gestörten Strombereich, wie oben beschrieben ist. Das resultierende treibende Magnetfeld verursacht eine Domänenverschiebung mit einer Geschwindigkeit Vd, welche proportional der Intentsität des Triebschichtstromes Jo ist. Daher ist die Zeit für den Durchgang der Domäne 58 zwischen den Anzeigern 62 und 63 proportional dem Mittelwert des Stromes 11. Der Ausgang der Zeitmeßvorrichtung 64 kann also zur Registrierung des Mittelwertes des Stromes -11 dienen. ^:

Die in Figur 10 dargestellte Strommeßvorrichtung 50 kann in verschiedener Weise abgeändert werden, beispielsweise derart, daß eine zweite Triebschicht vorgesehen wird in Übereinstimmung mit einer magnetischen Domänen-Verschiebungsvorrichtung, wie sie in Figur 6 dargestellt ist. Es werden dann zwei Stromeingänge gemäß Figur 10 vorgesehen. Die Zeitmeßvorrichtung 64 würde dann den Mittelwert der Summe der beiden Eingangsströme anzeigen, wenn die beiden Ströme eine gemeinsame Richtung aufweisen.

In Figur 11 ist eine Torschallvorrichtung 70 dargestellt, !bei welcher ebenfalls eine magnetische Domänenverschiebung gemäß der Erfindung verwendet ist. Diese kann bei digitaler Logik, Informationsspeicher oder bei Komputern zur Anwendung kommen. Es ist wiederum eine magnetische Shicht 71 entsprechend der magnetischen Schicht 52 in Figur 10 vorgesehen. Zwei Permalloystreifen 72.bestimmen einen magnetischen Bomänenkanal 73, wie oben beschrieben. Eine herkömmliche magnetische Domänenverschiebungsanordnung ist zwischen den

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Streifen 72 vorgesehen. Sie wird gebildet von zwei getrennten Sätzen von dreieckförmigen Elementen 75 und 76. Die Sätze 76 und 75 haben voneinander einen Abstand von einer Länge XiV" ■■ Eine Triebschicht 77 erstreckt sich senkrecht zu dem Kanal " 73 auf dem Boden der magnetischen Schicht 71. Die Triebschicht 77 ist wie die Triebschicht der Vorrichtung 50 gemäß Figur 10 ausgebildet. Die Triebschicht 77 ist mit einem Elektrodenpaar 78 versehen, um darinnen ein elektrisches Feld zu erzeugen. Eine SpannungsqueHe 79» welche ein Schaltmittel 80 enthält, ist mit dem Elektrodenpaar 78 verbunden. Das Schaltmittel 80 ist schematisch als einfacher Schalter gezeichnet, welcher eine offene und eine geschlossene Stellung aufweist. Es ist jedoch sinnvoll, daß anstelle des Schalters 80 eine elektronische Schalteinrichtung verwendet wird. Durch öffnen und Schließen des Schalters 80 kann ein elektrisches Feld zur Erzeugung eines gleichmäßgen Triebschichtstromes Jo in der Triebschicht 77 wahlweise hergestellt oder entfernt werden. Eine Eingangssignalquelle 81 ist mit einer Leiterschleife 82 verbunden, welche so angeordnet ist, daß sie eine Eingabestelle für den Kanal 73 bildet. Das gegenüberliegende Ende des Kanals 73 ist mit einer Leiterschleife 83 versehen, welche mit einer Ausgabevorrichtung 84 verbunden ist. Die Leiterschleife 83 bildet einen Domänenausgangs-Anzeiger am Ende des Elementensatzes 76.

Vereinigt mit den zwei Sätzen der Elemente 75 und 76 ist ein extern einwirkendes rotierendes Magnetfeld, um eine magnetische Domäne 85, welche durch die Leiterschleife 82 erzeugt wird, entlang des Kanals 73 zu bewegen, bis sie den Anfang der Länge L an der magnetischen Schicht 71 erreicht. Wenn der Schalter 80 geöffnet ist, wird die magnetische Domäne 85 nicht die Länge L des Kanals 73 passieren. Wenn jedoch der Schalter 80 geschlossen ist, wird die magnetische Domäne 85 einen Bereich von Stromstörungen in der Triebschicht 77 erzeugen und sich entlang der Länge L bis zum Beginn des zweiten Elementensatzes 76 verschieben, wonach sie sich durch das externe rotierende magnetische Feld zu dem Aus-

gangsanzeiger 83 bewegt. Die offene und geschlossene Stellung

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des Schalters 80 kann somit in Übereinstimmung mit einer logischen Null- oder Binsstellung gebracht werden. Die Eingangssignalquelle 81 kann zur Erzeugung eines Abfragesignals dienen. Ein Signal oder kein Signal an der Leiterschleife 83 würde ein bestimmtes Ausgabesignal bedeuten. Die Torschaltvorrichtung 70 ist daher fähig, der Vorrichtung 84 ein Auegabesignal zur Verfügung zu stellen, welches von der logischen Stellung des Schalters 80 abhängig ist. Es ist verständlich, daß die Torschaltvorrichtung 70 für verschiedene Zwecke gebraucht werden kann. Ferner kann die Triebschicht aus dem vorerwähnten Hall-Type-Material bestehen. In diesem Falle würden die Elektroden um 90° gegenüber der in Figur 11 gezeigten Stellung versetzt sein.

Figur 12, 13 und 14 zeigen einen Watt-Stundenzähler, welcher allgemein mit 87 bezeichnet ist. Er enthält eine magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung, welche in der selben Art wirksam ist, wie sie zuvor im Zusammenhang mit der Vorrichtung 14E gemäß Figur 8 und 9 beschrieben worden ist. Eine magnetische Schicht 88 ist als kreisförmige Scheibe ausgebildet. Eine Triebschicht 89 ist ebenfalls scheibenförmig ausgebildet und ist unmittelbar über der magnetischen Schicht 88 angeordnet. Das Material der Triebschicht 89 ist ein Halbleitermaterial, wie es in der Triebschicht 38 der Vorrichtung 14E beschrieben worden ist, und zwar eines mit hoher Trägerbeweglichkeit und Halleffekt-Eigensehaften. Das vorerwähnte InAs-Halbleitermaterial ist ein bevorzugtes Material für die Triebschicht 89. Mit 90 ist eine elektrisch leitende Dämpfungsplatte bezeichnet, welche ebenfalls scheibenförmig ausgebildet ist, so daß sie am Boden der magnetischen Schicht 88 angelegt werden kann. Diese Dämpfungsplatte verursacht eine Dämpfung, um die Bewegung der magnetischen Domäne in der magnetischen Schicht 88 zu verzögern, wie es im Zusammenhang mit der Dämpfungsplatte 24 in Figur 1 beschrieben worden ist. Ein Magnetfeld zur Erzeugung einer magnetischen Domäne in der magnetischen Schicht 88 ist in Form eines Permanentmagneten vorgesehen, dessen äußerer Durchmesser ebenfalls dem Durchmesser der Schicht 88 entspricht. Wie in Figur 13 dargestellt, weist dieser Magnet 91 an seiner Oberfläche eine ringförmige

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Nut 92 auf. Die ringförmige Nut bildet einen kreisförmigen magnetischen Domänenkanal 93 in der magnetischen Schicht 88, da in der magnetischen Schicht 88 unmittelbar über der Nut 92 sich ein geringeres Magnetfeld bildet. Auf diese Weise entsteht ein Domänenkanal 93 mit einem kreisförmigen und kontinuierlichen Pfad für die magnetische Domänenbewegung. Eine in dem Kanal 93 gebildete Domäne 94 rotiert entsprechend den zwei Wattstunden-Eingangs Signalen,. wie weiter unten beschrieben wird.

An der Triebschicht 89 ist in der Mitte eine Mittelelektrode 95 und an der äußeren Peripherie eine ringformige^rElektrode angeordnet. Die Ringelektrode 96 umgibt die Mittelelektrode .95 konzentrisch. Die Elektroden 95 und' 96 sind so bemessen, daß sie den ringförmigen Domänenkanal 93 einschließen. Ein an den Elektroden angelegtes Potential erzeugt ein radiales elektrisches Feld in der Triebschicht 89· Die Elektroden 95 und 96 sind mit einer Spannungsquelle E verbunden, welche mit Hilfe einer Schaltung 97 gemäß Figur 14 gewonnen wird. In dem Stromkreis liegt eine Spule 98, welche ein durch Pfeile 99 angedeutetes Steuermagnetfeld erzeugtt. Der in den leitungen fließende Strom soll gemessen werden= Ein auf magnetischer Basis arbeitender Domänen-Abfrager 101 ist in Form einer Halleffektvorrichtung in der kreisringförmigen Ausnehmung zwischen den Elektroden 95 und 96 angeordnet«, Der Abfrager 101 fühlt den Durchgang einer magnetischen Domäne 94 ab. Der Ausgang des Abfragers 101 ist mit einer Zählschaltung 102 verbunden, wie Figur 14 zeigt. Die Zählschaltung zählt die Impulssignale, welche bei jederm Umlauf einer magnetischen Domäne 94 in dem Kanal 93 entstehen.

Wie zuvor bemerkt, erfaßt die elektrische Schaltung 97 Spannungsund Stromkomponenten Y und I einer elektrischen Energie, welche durch den Watt-Stundenzähler 87 erfaßt werden soll. Die Spule 98 erfaßt den in der Schaltung 97 fließenden Wechselstrom unmittelbar, während die Spannungskomponente Y der elektrischen Energie mit Hilfe eines Transformators 103 gewonnen wird. An der Sekundärwicklung des Transformators 103 wird ein Potential E abgenommen, mit welchem das elektrische

Feld in der Triebschicht 89 gebildet wird.

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Die Wirkungsweise des Wattstundenzählers 8? erklärt sich im Hinblick auf die zuvor erläuterte Gleichung für die Geschwindigkeit der magnetischen Domänenverschiebung. Sie entspricht im wesentlichen der Wirkungsweise der in den Figuren 8 und 9 dargestellten Domänen-Verschiebungsvorrichtung HE. Sie ist nur abgeändert durch die Verwendung einer Dämpfungsplatte 90, welche die Verschiebungsgeschwindigkeit Vd der magnetischen Domäne 94 entsprechend dem Verhältnis der leitfähigkeit von InAs der Triebschicht 89 zu der Leitfähigkeit des Kupfers der Dämpfungsplatte 90 verzögert.

Der Permanentmagnet 91 stabilisiert die magnetische Domäne in dem Domänenkanal 93. Ist das ^eId des Permanentmagneten und das Feld des Steuermagneten 99 nicht vorhanden, erstreckt sich ein im wesentlichen gleichförmiger Triebschichtstrom Jo in radialer Sichtung in der Triebsehicht 89 zwischen der Mittelelektrode 95 und der Ringelektrode 96. Da das an den Elektroden 95 und 96 angelegte Potential sinusförmig ist, ändert sich auch der Triebschichtstrom Jo sinusförmig. Bei Nichtvorhandensein des Steuermagnetfeldes 99? würde sich die magnetische Domäne in einer leicht elliptischen Sahn bewegen, wobei die lange Achse dieser Bahnellipse ia radialer Richtung liegen würden. Diese elliptische Bewegung kommt dadurch zustande, daß das konstante Magnetfeld des Permanentmagneten 91 den Triebschichtstrom Jo von seiner radialen Richtung etwas ablenkt. Dies erklärt sich aus dem Reorientlerungseffekt der Lorenzkräfte, welche zwischen dem Permanentmagnetfeld und dem den Strom Jo bildenden Trägerstrom entstehen. Sobald die Wechselstromkomponente I an die Spule angelegt wrid, überlagert sich das Steuermagnetfeld 99 dem Magnetfeld des Permanentmagneten 91, wodurch eine weitere Reorientierung des Triebschichtstromes Jo durch die zusätzlichen Lorenzkräfte hervorgerufen wird, jedoch in zeitveränderlicher Art.

Die umgekehrte Magnetisierung der magnetischen Domäne 94 ruft in dem gleichmäßig verteilten Triebschichtstrom Jo einen Bereich von gestörtem Strom J1 hervor, wie vorstehend beschrieben worden ist.

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Das resultierende Trie"bmagnetfeld erzeugt eine Domänenverschiebungskraft, welche die magnetische Domäne 94 in tangentialer oder senkrechter Eichtung in Bezug auf den Radius des ringförmigen Kanals 93 "bewegt. Wie im Zusammenhang mit der Versehiebungsvorrichtung 14E bemerkt wurde, ist die Geschwindigkeit der Verschiebung Vd der magnetischen Domäne im wesentlichen senkrecht zum Triebschichtstrom Jo, wobei die Geschwindigkeit Vd proportional dem Produkt aus Potential E und dem gesamten äußeren magnetischen Feldern ist, welche auf die Triebschicht 89 einwirken. Mit anderen Y/orten, die Geschwindigkeit ist eine Funktion des Produktes aus der Stromkomponente I und der Spannungskomponente V und dem Kosinus des Phasenwinkels zwischen der Strom- und der Spannungskomponente I und V. Wie vorstehend bemerkt, ist der von der Domäne zurückgelegte Weg I gleich der Gleichung

2 " *
± J ψ

cos y. dt

wobei das Integral über eine ganze Zahl von Zyklen oder Zeitperioden gebildet wird, so daß die oszillierenden Bedingungen zwar enthalten sind, aber in der vorstehenden Gleichung auf Hull gehen. Wenn also E und H proportional der Spannungsund Stromkomponente V und I der elektrischen Energie in dem Stromkreis 97 sind, dann ist der Weg, den die magnetische Domäne 94 zurücklegt, proportional der Zahl der Wattstunden.

Der von der magnetischen Domäne 94 zurückgelegte Weg wird in der Zählschaltung 102 gemessen, welche mit dem Abfrager 101 verbunden ist. Sie registriert jede durch diesen gehende magnetische Domäne. Der gesamte von der magnetischen Domäne 94 zurückgelegte Weg wird durch die gesamte Zahl von Umläufen in dem Kanal 93 bestimmt. In bekannter Weise kann eine Proportionalität skons tan te bestimmt werden, damit die Zählschaltung 102 die verbrauchten Wattstunden der elektrischen Energie für eine gegebene Zeitperiode anzeigt.

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Claims (20)

1. ~ 23 - ■ VPA 72/8343

   Pat ent an s prüch e

   Magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung, bei der in einer einem magnetischen J?eld.ausgesetzten magnetischen Schicht magnetische Domänen mit entgegengesetzter Magnetisierung durch Feldgradienten beweglich sind, und bei der an der magnetischen Schicht auf die Magnetisierung einer magnetischen Domäne ansprechende Mittel angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Schicht mit einer Triebschicht von solcher Beschaffenheit versehen ist, daß in der Triebschieht mit Hilfe von an Spannung gelegten Elektroden, insbesondere in der unmittelbar an der magnetischen Schicht angrenzenden Schicht ein gleichmäßig verteilter Triebschichtstrom entsteht, welcher durch die umgekehrte Magnetisierung einer magnetischen Domäne im Bereich dieser gestört ist, und daß dieser gestörte Strom die Erzeugung eines resultierenden induzierten magnetischen Triebfeldes zur Bewegung der magnetischen Domäne in der magnetischen Schicht bewirkt, wobei die Geschwindigkeit der Domäne proportional der Größe und Richtung des gleichmäßig verteilten Stromes ist.
2. 2. Magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Triebschicht ein magnetoresistives Material enthält, welches infolge der entgegengesetzten Magnetisierung einer Domäne die Leitfähigkeit der Triebschicht in einem unmittelbar an der magnetischen Domäne angrenzenden Bereich ändert, so daß in dieser ein Bereich von gestörtem Strom entsteht.
3. 3. Magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebschicht ein Piezoresistanz-Material enthält und daß zwischen- der Triebschicht und der magnetischen Schicht eine Schicht aus magnetostriktivem Material angeordnet ist, wobei die Magnetisierung einer in der magnetischen Schicht befindlichen magnetischen Domäne eine Deformation des magnetostriktiveii Materials bewirkt, derart, daß die Triebschicht in einem Bereioh über einer magnetischen Domäne deformiert wird, wodurch sieh die Leitfähigkeit der Triebschicht in

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   diesem Bereich ändert und dadurch ein gestörter Strom entsteht,, der ein resultierendes magnetisches Triebfeld für die magnetische Domäne hervorruft.
4. 4. Magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebschicht ein fotoleitendes Materi al enthält und daß vorzugsweise zwei Polarisationsfilter vorgesehen sind, wobei das eine zwischen der magnetischen Schicht und der Triebschicht und das andere Polarisationsfilter an der gegenüber liegenden Seite der magnetischen Schicht angeordnet ist, wobei die entgegengesetzte Magnetisierung einer magnetischen Domäne das durch die magnetische Schicht und die Triebschicht gehende polarisierte Licht derart ändert, daß die Leitfähigkeit der Triebschicht in einem Bereich unmittelbar über der magnetischen Domäne sich ändert und daß durch den dadurch hervorgerufenen gestörten Strom ein resultierendes magnetisches Triebfeld für die Domäne entsteht.
5. 5. Magnetische Domänen-Ausbreitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der magnetischen Schicht eine Dämpfung splat te aus. elektrisch leitendem Material angeordnet ist.
6. 6. Magnetische Domänen-Ausbreitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebschicht ein Halbleitermaterial mit hoher elektrischer Trägerbeweglichkeit, insbesondere mit halleffektähnlichen Eigenschaften.enthält, wobei die Magnetisierung einer magnetischen Domäne die gleichmäßige Stromintensität in der Triebschicht ändert.
7. 7» Magnetische Domänen-Ausbreitungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Triebschicht ein externes magnetisches Steuerfeld einwirkt, um die Sichtung der gleichmäßig verteilten Stromintensität neu-zu-orientieren ₉ so ca lsi sich die Richtung des gestörten Stromes und damit auch die Richtung des resul- -tier-efeden.-iaagiaetischea Sriefofeldes sowie die Richtung der

   magnetischsa Domäne ändert»

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8. 8. Magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Schicht auf beiden Seiten mit je einer Triebschicht versehen ist, wobei jede der beiden Triebschichten mit einem Elektrodenpaar versehen und jedes Elektrodenpaar an einer eigenen Spannungsquelle angeschaltet ist.
9. 9. Magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenpaare der Triebschichten in einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet sind und daß die Potentiale der Spannungsquellen veränderbar sind.
10. 10. Magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Schicht mit Mitteln zur Bildung eines Domänenkanals versehen ist und daß die Triebschicht eine gleichmäßige Stromverteilung in einer bestimmten Richtung aufweist, so daß sich eine magnetische Domäne innerhalb dieses Kanals in einer bestimmten Richtung bewegt.
11. 11. Magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der magnetischen Schicht am Beginn eines Kanals ein Leiter angeordnet ist, welcher mit einer Signalquelle zur Erzeugung einer magnetischen Domäne verbunden ist und daß innerhalb des Kanals ein auf die Magnetisierung einer magnetischen Domäne ansprechendes Abfrageorgan vorgesehen ist, welches mit einer Ausgabevorrichtung verbunden ist.
12. 12. Magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kanals zwei Abfrageorgane vorgesehen sind, welche mit je einem Eingang einer Zeitmeßvorrichtung verbunden sind, um das Zeitintervall zu messen, das eine magnetische Domäne zum Zurücklegen des Weges zwischen den beiden Organen benötigt, wobei die Geschwindigkeit der magnetischen Domäne proportional der Intensität des gleichmäßig verteilten Stromes in der Triebschicht ist.
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14. - %6 - VPA 72/8343
15. 15. Magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kanals zwei Sätze von an sich bekannten magnetischen Domänen-Yerschiebungselementen angeordnet sind, wobei die beiden Sätze von einander in einem bestimmten Abstand angeordnet sind, und daß ein externes magnetisches Feld zur Verschiebung einer magnetischen Domäne entlang der beiden Sätze vorgesehen ist und daß die magnetische Triebschicht die Breite des Abstandes der beiden Sätze voneinander aufweist.

    14. Magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle einen Schalter zur wahlweisen An- und Abschaltung des Potentials an der Triebschicht enthält und daß bei eingeschalteten Potential eine Domäne von einem Satz der Domänen-Verschiebungselemente zum anderen Satz bewegt wird.

    15. Magnetische Domänen-Verschiebungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Eingangssignal das externe magnetische Steuerfeld und ein zweites Eingangssignal die Intensität des elektrischen Feldes steuert, so daß die Geschwindigkeit der Verschiebung einer magnetischen Domäne in der magnetischen Triebschicht dem Produkt der beiden Signale entspricht.
16. 16. Magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignale sich sinusförmig ändernde Wechselstromgrößen sind.
17. 17.Magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung nach einem der

    Ansprüche 1 bis 16, zur Messung der elektrischen Energie, • gekennzeichnet durch folgende Merkmale: eine magnetische Schicht aus magnetischem Domänen-Verschiebungsmaterial, eine darauf angeordnete Triebschicht aus einem Halbleitermaterial mit hoher Trägerbeweglichkeit, in der der Strom durch einen Träger von einer Type gebildet ist, Mittel zur Erzeugung eines kreisförmigen Domänenkanals in der magnetischen Schicht, auf *er Triebschicht sind

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    eine scheibenförmige Mittelelektrode und eine diese konzentrisch umgebende ringförmige Elektrode derart angeordnet, daß sie den kr.eisf örmigen Domänenkanal beidseitig umgeben, so daß sich beim Anlegen der zu messenden Spannung an den Elektroden eine entsprechende sich radial erstreckende Stromverteilung in dem Kanal ergibt, Mittel zur Erzeugung eines auf die Triebschicht einwirkenden, dem zu messenden Strom proportionalen Magnetfeldes und - einem in dem Kanal angeordneten, auf die Magnetisierung der Domäne ansprechenden Abfrageorgan, welches eine dem Produkt aus Strom und Spannung proportionale Impulsfolge abgibt.
18. 18. Magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das dem zu messenden Strom proportionale magnetische leid durch eine Stromspule gebildet ist.
19. 19. Magnetische Domänen-Verschiebungsvorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Domänenkanal durch einen scheibenförmigen Permanentmagneten mit einer ringförmigen Nut an einer Stirnseite gebildet ist, welche der magnetischen Schicht gegenüber liegt.
20. 20. Magnetische Domänen-VerschiebungsTorrichtung nach Anspruch 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem scheibenförmigen Permanentmagneten und der magnetischen Schicht eine Dämpfungsscheibe aus elektrisch leitendem Material prigeordnet ist.

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