DE2436991B2 - Weiche für magnetische Zylinderdomänen - Google Patents

Description

Die F.ilimiting betrifft eine Weiche für den Obergang magnetischer /ylinderdomänen zwischen verschiedenen I ortpflanzungsspuren auf einer magnetischen Platte genial) dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Magnetische /.ylinderdomänenspeirhcr (bubble memories) sind derzeit für den Gebrauch als Rtxhnerspeicher von Interesse. I ypischerweise werden magnetische Zylinderdomänen-Vorrichtungen auf einer Platte aus einem Seltenerd-Eisen-Granat-Material wie

FujEriFe₄GaOu- hergestellt. Dadurch, daß die Platte einem externen Magnetfeld ausgesetzt wird, ist es möglich, die natürlichen magnetischen Domänen bestimmter Magnetisierung in Zylinderdomänen von stabilem Durchmesser zusammenschrumpfen zu lassen, die in einem gleichförmigen Hintergrund der entgegen gesetzten Magnetisierung eingebettet sind. Dieses Verfahren ist in Einzelheiten von A. H. Bobeck und H. E. D. Scovil in einem Artikel »Magnetic Bubbles« in »Scientific American«, Juni 1971 beseht ieben. Die so erzeugten stabilen Zylinderdomänen werden oft auch als »magnetic bubbles« bezeichnet. Sind die Zylinderdomänen einmal erzeugt worden, können sie auf der Magnetplatte auf »Spuren« bewegt weiden, welche periodische Muster von Dünnfilinstreifen aus hochper meablem Magnetmaterial aufweisen, die aiii die Platte aufgebracht sind. Die Fortpflanzung der magnetischen Zylinderdomänen wird dadurch eneitht, ilaß die Pl.itte einem externen magnetischen Drehfeld ausgesetzt wird, welches verschiedene hochpermeable Siieifen πι verschiedenen Zeiten in Abhängigkeit von der Phase des magnetischen Drehfeldes polarisiert. Da das Feld rotiert, ziehen einige hochpermeable Magnctcleinentc eine Zyünderdomäne an^ wahrem! andere sie abstoßen.

so daß es möglich ist, eine Zylinderdomäne mit Hilfe des magnetischen Drehfeldes durch das Muster weiterzuschieben. Die Arbeitsweise eines solchen Zylinderdomänenspeichers ist detailliert in der älteren deutschen Patentanmeldung P 24 06 743.4 der gleichen Anmelderin beschrieben. In diesen Vorrichtungen werden Informationsbits durch eine Folge von die Spur entlang fortschreitenden Zylinderdomänen dargestellt, wobei zum Beispiel die Anwesenheit einer Zylinderdomäne ein Bit »1« bezeichnet, während die Abwesenheit einer Zylinderdomäne ein Bit »0« bezeichnet.

Für den praktischen Gebrauch als Rechnerspeicher ist es oft erforderlich, eine Vorrichtung vorzusehen, mit welcher Zylinderdomänen von einer hochpermeablen Spur auf eine andere abgezweigt werden können. In manchen Vorrichtungen werden die Zylinderdomänen zum Beispiel durch eine Quelle auf der Platte in einer ununterbrochenen Kette erzeugt. Diese Folge von Zylinderdomänen kann selbst nur eine ununterbrochene Folge von »!«-Bits darstellen. Wenn gewünscht wird, durch die Folge binäre Information darzustellen, muß die Information daher in anderer Weise »geschrieben« werden. Es kann zum Beispiel eine Zylinderdomänen-Weiche benutzt werden, um eine Zylinderdomäne von der Hauptspur abzuleiten, wenn ein »O«-Bit auf dieser Spur erzeugt werden soll. Nach dem Stand der Technik werden Zylinderdomänen-Weichen benutzt, die eine stromführende Schicht auf der Magnetplatte enthalten und mit denen Zylinderdomänen entsprechend einem elektrischen Signaümpuls von einer Spur auf eine andere abgeleitet werden können. Diü stromführenden Schichten sind typischsrweise schleifenförmig gestaltet, so daß ein durch den Leiter gesandter Stromimpuls ein lokalisiertes Magnetfeld in der Umgebung des Zentrums der Schleife erzeugt. Dieses Feld addiert sich zeitweilig zu de?i Feldern der hochpermeablen 1 leinen te in diesem Bereich ;:nd führt zu einer /usaulklien Anziehungskraft auf d\c sich dicssm Bereich nähernden Zylinderdomänen. Wenn die Schleife demeMtspiecheml in der Nähe euier Veibindungsstelle von zwei verschiedenen Zylindemojnänen-Sp'jren angeordnet ist, können die Stromimpuise benutzt werden, um die Zylinderdoinäne vorzugsweise zu einer der Spuren hinzuziehen, so daß die Funktion einer Weiche entsteht. Insbesondere fur die informationseinschreibung ist es wesentlich, daß die /ylinderdomänen-Weiche zuverlässig und wirksam arbeitet. Typische bekannte Weichen erfordern Ströme von etwa 40 bis 5OmA um eine geeignete Zuverlässigkeit zu erreiihen.

Der im Anspruch I gekennzeichneten Ei findung liegt die Aufgabe zugrunde, magnetische Zylinderdomänen von einer Spur auf eine andere in zuverlässiger Weise abzuleiten und dabei Ströme zu benutzen, die wesentlich unter denen liegen, die von den bekannten Weichen benötigt werden.

Da die Leitung doppelschleifenartig geformt ist, erzeugt derselbe Stromimpuls, der das Magnetfeld zur Anziehung der Zylinderdomäne in Richtung auf eine hochpermeable Spur erzeugt, auch ein weiteres Magnetfeld, welilu-s die Zylinderdomäne von einer anderen Spur an der Veibindungsstelle abstößt. Daher werden die /yliiulerdomanen zuverlässig von einer Spur auf eine andere übergeben, wobei nur sehr niedrige Ströme benötigt weiden.

Vorteilhafte Ausfiihrungsformen der Erfindung sind in den IJnteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeich-

nung erläutert. In der Zeichnung ist eine Weiche mit einer doppelschleifenartigen Stromleitung dargestellt.

Ein Y-föriniges Element aus hoch perm eablem magnetischem Material mit einem Pol 1 und ein balkenförmiges Element mit einem Pol 2 sind Elemente einer mit »Spur I« bezeichneten Spur für die Fortpflanzung magnetischer Zylinderdomänen. Weiterhin ist ein T-förmiges Element mit Polen 3, 4 und 5 dargestellt. Das T-förmige Element ist mit dem Querbalken des T im Winkel von ungefähr 45° bezüglich der Längsrichtung des balkenförmigen Elementes (Pol 2) angeordnet. Ein weiteres T-förmiges Element mit Polen 6, 7 und 8, ein balkenförmiges Element mit einem Pol 9 und ein Y-fiirmiges Element mit einem Pol IO sind spiegelsymmetrisch zu den drei ersten Elementen angeordnet. Das letztere Y-förmige und das hakenförmige Element gehören zu einer zweiten, mit Spur »2« bezeichneten Spur, entlang welcher sich ebenfalls magnetische Zylin.ierdomänen fortpflanzen. Die dargestellte Anordnung der obenerwähnten Elemente bildet eine 180" Kurve, um die Zylinderdemänen umlaufen iiiid so einen Übergang von Spur 1 auf Spur 2 bewirken. Ibenfalls dargestellt ist ein balkenförmiges hochpermeables Element mit einem Pol 6', welches sich zwischen dem unteren T-förmigen Element und einem weiteren Y-förmigen Element mit einem Pol T befindet. Das letztere Y-förmige Element ist Teil eines hochpermeablen Musters, das eine mit »Spur 3« bezeichnete Zylinderdomänen-Spur bildet. In ausgeführten Vorrichtungen sind die verschiedenen hochpermeablen Elemente typischerweise ungefähr 3 μιπ breit. !>ie 1 angenabniessungen der Elemente betragen typiseherweise ungefähr 15μηι, wahrend der Abstand /wischen ilen I lementen etwa 2 μιη betragt. Alle diese hoihpeirne.ibUii Elemente befinden sich auf einem magnetischen Substrat, welches /um Beispiel ans einem Sclteiicul-I lsen Granat Material wie

Fu>EriFe₄Cia()i2 hergestellt sein kann. Auf die hochpermeablen 1 lemenle aufgebracht oder /wischen ihnen und dem darunter liegenden SubMra¹. angeordnet ist ein stiomfiihiciuler Leiter II. der aus einem hoch leitfähigen Metall, /um Beispiel Gold, hergestellt ist. I Im die Zweike der Lt fnulling zu erfüllen, hat der stromführende leiter Il die Form einer doppelten Schleife, bei der ein schleifen.irtiger Abschnitt in dem anderen angeordnet ist. Genauer gesagt ist eine innere Schleife mit geradlinigen Abschnitten 13, 15 und 17 so angeordnet, daß Jer Pol β' in einem mit A bezeichneten Bereich ungefähr im geometrischen Zentrum dieser Schleife liegt. Eine äußere Schleife mit geradlinigen Abschnitten 21, 23 und 25 ist mit der ersten Schleife durch einen geradlinigen Abschnitt 19 verbunden. Der Bereich nahe dem Zentrum dieser äußeren Schleife ist mit ßbe/eichnei.

Im Betrieb wird eine magnetische Platte einem Vormagnetisierungsfeld ausgesetzt, wodurch magnetische Zylinderdomänen erzeugt werden, von denen zur Veranschaulichung angenommen wird, daß sie Magnetisierungsrichtungen in die Zeichenebene hinein haben. ' Die magnetische Platte mit den dargestellten hochpermeablen Elementen wird dann einem magnetischen Drehfeld ausgesetzt Wenn das Feld gegen den Uhrzeigersinn rotiert, werden die Zylinderdomäneii auf der Spur 1 von links nach rechts bewegt. Wenn das in magnetische Drehfeld die Phasenlage H = O hat, befindet sich eine typische Zylinderdomäne in der Nähe des Pols 2, wie in der Zeichnung gezeigt ist. Wenn sich das Magnetfeld um 270° dreht, läuft die Zylinderdomäne zu den Polen 3, 4 und 5 weiter und befindet sich im ι ^r> Bereich zwischen den Polen 5 und 6, wenn die Phase des Magnetfeldes 270° ist Wenn die Zylinderdomäne auf der Spur 2 weiterlaufen soll, wird kein Strom durch den Leiter 11 geschickt. In diesem Fall läuft, wenn sich das Feld weiterdreht, die Zylinderdomäne /u den Polen 6, 7 ?<> und 8 und erreicht schließlich die Umgebung des Pols 9, wenn das Feld eine Phase von 540° (d. h. eine Phase von 180" während einer zweiten Umdrehungspc-node) erreicht hat. Wenn sich das Magnetfeld weiteulreht, läuft die Zylinderdomäne weiter zum Pol 10 und von da -'' aus nach links entlang der Spur 2.

Soll statt dessen jedoch die Zylinderdomäne von der Spur 1 auf die Spur 3 abgeleitet werden, wird anders verfahren. Wenn die Phasenlage des Magnetfeldes 270° beträgt (die Zylinderdomäne befindet sich dann im )·> Bereich zwischen den Polen 5 und 6), wild ein Siioni durch den Leiter 11 in der durch Pfeile angedeuteten Richtung geschickt. Dieser Stromimpuls erzeugt in dem Granalsubstrat im Bereich Λ ein Magnetfeld, d.is die Zylinderdomäne in Richtung am den Pol 6' zieht Wenn >·' das Magnetfeld 3b0" erreicht, wird die Zylinderd.miäne durch das kombinierte Feld vom Po! 6^: und der Stromschleife in den Bereich des Pols f>' gezogen, und wenn sich das Feld weilerdreht, läuft die Zylinder lomä ne zum Pol T und von da entlang der Spur i άι-ικί. Zu i" dem Weichenverhalten der Vorrichtung trägt am Ii die große Stromschleife mit den Abschnitten 21, 23 und 25 bei. Wenn der zugeführte Stromimpuls durch die größere Schleife fließt, wird in dem mit B bezeichneten Bereich ein Magnetfeld erzeugt, das dem im Bereich A ¹' erzeugten Feld entgegengerichtet ist. Dieses Feld im Bereich B stößt die Zylinderdomäne von den Polen 5 und 6 in Richtung auf den Pol 6' ab und vergrößert dadurch die Kräfte, die die Zylinderdomäne von der Spur 1 auf die Spur 3 ableiten. Durch den Doppelschlei-■" fenaufbau wird eifindungsgeniäU ein einzelner Stromimpuls benutzt, um eine Anziehungskraft in einer Richtung zu erzeugen, die durch eine Abstoßungskraft in einer anderen Richtung unterstützt wird, wodurch eine weiche und zuverlässige Zylinderdomänen-1Jber-■ > gäbe mit minimalem Strom erreicht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Weiche für den Übergang magnetischer Zylinderdomänen zwischen verschiedenen Fortpflanzungsspuren auf einer magnetischen Platte mit an einer ersten und einer zweiten Fortpflanzungsspur angeordneten Magnetelementen zur Führung der magnetischen Zylinderdomänen von einer Spur zur anderen und mit einer Stromleitung auf der magnetischen Platte, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleitung (11) einen äußeren schleifenartigen Abschnitt (21, 23, 25) und einen innerhalb eines Teils des äußeren angeordneten inneren schleifenartigen Abschnitt (13, 15, 17) aufweist und bei Hindurchleitung eines Stroms magnetische Felder erzeugt, die gleichzeitig magnetische Zylinderdomänen von dⁿ.n Magnetelementen abstoßen und zu einer dritten Foripflanzungsspur hinziehen, wodurch die magnetischen Zylinderdomänen von der ersten bzw. zweiten Spur auf die dritte abgezweigt werden.

2. Weiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetelemente ein Paar von T-förmigen Elementen aus magnetischem Materia! aufweisen, die symmetrisch an der ersten und der zweiten Fortpflanzungsspur angeordnet sind und magnetische Zylinderdomänen von einer Spur zur anderen führen.

i. Weiche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetelemente aus hochpermeablem Magnetmaterial bestehen.