DE1499853A1

DE1499853A1 - Cryoelektrischer Speicher

Info

Publication number: DE1499853A1
Application number: DE19661499853
Authority: DE
Inventors: Sass Andrew Raymond
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1965-11-22
Filing date: 1966-11-22
Publication date: 1970-04-09
Also published as: JPS4330233B1; US3402400A; FR1501433A; GB1162396A

Description

6398-66/Dr.v.B/Ro. 14

KCA 56,570
ÜS-Ser.No, 509,054
Piled: November 22, I965

Radio Corporation of America, New York, N.Y., V,St.A.

Cryoelektrischer Speicher.

Die Erfindung betrifft einen cryoelektrischen Speicher, in dem Information durch Dauerströme speicherbar und zerstörungsfrei herauslesbar ist.

Datenspeicher, die eine Leiterschleife aus Supraleitermaterial enthalten, in der Information als Dauerstrom gespeichert werden kann, sind beispielsweise in der Zeitschrift "Electronics" 4. Mai 1962, Seiten 32 und 33 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Speicher dieser Art anzugeben, aus dem die Information zerstörungsfrei herausgelesen werden kann.

Ein cryoelektrischer Speicher mit einer Supraleiterschleife zur Speicherung eines Dauerstromes ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch die Kombination folgender Maßnahmen:

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a) Bei der Schleife ist ein Supraleiterelement angeordnet und

b) es ist eine Vorrichtung vorhanden, um dieses Element zwischen dem supraleitenden und dem normalleitenden Zustand umzuschalten und dadurch die Induktivität der Schleife zu verändern.

Die Änderung der Induktivität der den Dauerstrom führenden Supraleiterschleife hat eine entsprechende Änderung der Größe des in der Schleife fließenden Dauerstromes zur Folge. Diese Stromänderung kann wiederum als Spannung L ^ wahrgenommen werden, wobei L die Induktivität eines Teiles der Schleife und dl/dt die Stromänderung während eines gegebenen Zeitintervalles sind.

Ein Speicher mit mindestens einer Supraleitersehleife für starke Dauerströme kann eine supraleitende Grund- oder Masseebene enthalten, auf der isoliert die Schleife oder Schleifen angeordnet sind. Bei einem Speicher dieser Art ist die Masseebene gemäß einer Weiterbildung der Erfindung mit einer öffnung versehen und die Supraleitersehleife umfaßt induktive Sehenkel, von denen einer über die öffnung verläuft. Die Induktivität des über die öffnung verlaufenden Schenkels ist dann ißi Vergleich zum Rest der Supraleitersehleife verhältnismäßig groß. Unter diesen Umständen läßt Jede Änderung der Größe des in der Supraleitersehleife fließenden Dauerstromes an dem über die Öffnung verlaufenden Schenkel eine Spannungsänderung entstehen, die

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wesentlich größer ist als die Spannungsänderung am Rest der Schleife. Der über die öffnung verlaufende Schenkel der Supraleiterschleife liefert also ein starkes Lesesignal, das ein Maß für die Änderung der Größe des in der Supraleiterschleife " fließenden Dauerstromes ist*

Die Erfindung"wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen: -

Fig. 1 bis 5 Ersatzschaltbilder zur Erläuterung der Ar-. beitsweise eines Speicherelementes gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer mit Dauerströmen arbeitenden Speicherzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Wicklungsanordnung für die Fälle der Fig. 4j

Fig. 6 eine etwas idealisierte, perspektivische Darstellung einer Speicherzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 7 eine graphische Darstellung des Verlaufes von Signalen' beim Abfragen der in Fig. 6 dargestellten Speicherzelle bei verschiedenen Speicherzuständen;

Fig. 8 ein Schaltbild eines wortorganisierten Speichers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

. Fig. 9 eine idealisierte, perspektivische Ansicht einer sogenannten Brückenzelle, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt und

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Fig. 10 ein Ersatzschaltbild bestimmter Teile der in Fig. dargestellten Speicherzelle.

Für die folgende Beschreibung wird vorausgesetzt, daß ein Kühlmedium vorhanden ist, dessen Temperatur in der Größenordnung einiger weniger Grad Kelvin liegt und so niedrig ist, daß Supraleitung eintreten kann. Einrichtungen zur Erzeugung solcher Temperaturen sind bekannt.

Das in Fig. 1 dargestellte Irsatzschaltbild gilt für jede cryoelektrische Speicherzelle, die mit Dauerströmen arbeitet. Eine solche Zelle kann auf die verschiedenste Weise realisiert werden und es gibt eine ganze Reihe von Möglichkeiten, um in einer solchen Zelle einen Dauerstrom zu induzieren. Spezielle Anordnungen werden weiter unten erläutert werden.

Die Zelle, deren Ersatzschaltbild in Fig. 1 dargestellt ist, kann als aus zwei Induktivitäten L, und Lp bestehend angesehen werden. Im Betrieb fließt in der Schleife ein Dauerstrom Ϊ . Die beiden Binärziffern 1 und 0 können durch die beiden möglichen Umlauf richtungen des Dauerstromes dargestellt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein Bit eines bestimmten Wertes durch einen in einer bestimmten Richtung kreisenden Dauerstrom darzustellen und ein Bitfeines anderen Wertes durch die Abwesenheit eines Dauerstromes darzustellen.

Fig. 2 zeigt das Ersatzschaltbild einer Speicherzelle ge- , maß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese Speicherzelle enthält alle Schaltungselemente der Fig. 1 und zusätzlich noch

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einen "Kern" 10, Der Kern 10 besteht aus einem relativ weichen ' Supraleiterwerkstoff, wie Zinn oder dergleichen, während die Schleifenteile L₁, L₂ aus einem relativ harten Supraleiter, wie Blei, bestehen können. Mit dem als Wicklung dargestellten .Schleifenteil Lp ist eine Sekundärwicklung L-, gekoppelt.

Als "weiche" und "harte" Supraleiter bezeichnet man bekanntlich Materialien mit relativ kleinen bzw. relativ großen Werten für den kritischen Wert des Magnetfeldes bzw. der Stromstärke, bei dem das Material normalleitend wird.

Im Betrieb kann die in der Speicherzelle gemäß Fig. 2 gespeicherte Information dadurch zerstörungsfrei herausgelesen werden, daß der Kern 10 zwischen dem supraleitenden und dem normalleitenden Zustand umgeschaltet wird. Dies kann durch eine von L, unabhängige Anordnung geschehen, die ein Magnetfeld BL auf den Kern 10 zur Einwirkung bringt, das größer als das kritische Magnetfeld H des Kernes 10 ist. Das Umschalten des Kernes zwischen dem normalleitenden und dem supraleitenden Zustand hat eine Änderung der Größe des in der Schleife L,-Lg fließenden Dauerstromes zur Folge, die ihrerseits an mit der Sekundärwicklung L-, verbundenen Ausgangsklemmen IH-, 16 eine Spannung entstehen läßt. Der Grund hierfür läßt sich leicht ableiten: Es sei

L = Induktivität des Schleifenteiles ("Spule") L₁, wenn sich der Kern 10 im supraleitenden Zustand befindet,

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L = Induktivität des Schleifentelies L,, wenn sich der Kern 10 im normalleitenden Zustand befindet,

Γ = Größe des Dauerstromes, der fließt, wenn L₁ = L₀, I = Dauerstrom der fließt, wenn L, = L .

Bekanntlich ist die Induktivität eines stromführenden Supraleiters relativ klein, wenn sich in seiner Nähe ein diamagnetisches Material, z.B. ein supraleitendes Bauelement, befindet. Wenn das diamagnetische Material entfernt wird, nimmt die Induktivität des Leiters zu. Wenn sich der Kern 10 also im supraleitenden Zustand befindet, ist die Induktivität des Schleifenteiles L, verhältnismäßig gering, während andererseits die Induktivität relativ hoch ist, wenn sich der Kern 10 im normalleitenden Zustand befindet. Dies kann durch die folgende Umgleichung ausgedrückt werden:

^Ls<^Ln - (!)

Der gesamte Fluß, der bei Fig. 2 in der den Dauerstrom führenden Leiterschleife gespeichert ist, beträgt

I (L₁ + L₂) (2)

Bei jedem Supraleiterspeicherelement, bei dem Information als· Dauerstrom gespeichert ist, muß der gesamte gespeicherte Fluß konstant bleiben. Wenn sich also die Induktivität des Leiterteiles L, als Folge einer Zustandsänderung des Kernes ändert, muß diese Änderung durch eine entsprechende Änderung

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der Größe des fließenden Dauerstromes kompensiert werden* damit der gesamte Fluß konstant bleibt. Mathematisch ausgedrückt bedeutet dies:

¹S <^Ls ^{+ L}2> = ^Xn <^Ln ^{+ L}2> ^) oder

¹S ■ ^Ln * ^La ' ,, ,

¹T^i °^a)

Da L· größer als L ist, ist I₀ größer als I .

Xl SS Xl

Die Spannung V, die an L₂ entsteht, wenn sich der Dauerstrom vom Wert I_ auf den Wert I ändert, beträgt

η s

dabei ist dl = I -I und dt die Zeitspanne, die«für die Strom-

S Xl

änderung dl erforderlich ist. '

Die Stromänderung in L₂ kann als Spannung an der Sekundärwicklung L-T wahrgenommen werden. Diese Spannung steht an den Klemmen 14, 16 zur Verfügung. Andererseits kann auch die an L₂ auftretende Spannung V an Klemmen 18, 20 direkt von der Leiterschleife abgenommen werden. Eine dritte Möglichkeit besteht darin, eine Lesespannung an einer Sekundärwicklung L-,_ abzunehmen, die mit L. gekoppelt ist und zu Ausgangsklemmen l4a, l6a führt, wie Fig. 3 zeigt.

Aus Gleichung (4) ist ersichtlich, daß die Spannung V der Induktivität L₂ direkt proportional ist und umso größer wird, Je größer dl im Vergleich zu dt ist. ^ine Möglichkeit dt zu

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verringern besteht darin, den Kern 10 verhältnismäßig dünn zu machen, da die Zeit T für das Umschalten eines Supraleiterelementes proportional dem Quadrat der Dicke des Elementes ist. Der Kern kann also beispielsweise aus einer dünnen Schicht bestehen. Zur Vergrößerung von dl kann man für den Kern eine Anzahl dünner Schichten verwenden, die voneinander durch dünne isolierende Schichten getrennt sind. In diesem Falle bleibt dann dt verhältnismäßig klein, die Stromänderung dl nimmt dagegen wegen der Vergrößerung des vom Kern eingenommenen Volumens erheblich zu.

Bei d£r im vorliegenden Falle möglichen zerstörungsfreien Abfrage wird der gespeicherte Strom I nicht vernichtet, da der Gesamtfluß in der Schleife konstant bleibt. Die Energie, die erforderlich ist, um den Fluß von einem Teil der Schleife zu einem anderen zu bringen, wird der Speicherzelle beim Umschalten des Kerns vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand zugeführt und von einer nicht dargestellten äußeren Quelle geliefert, die das Magnetfeld R erzeugt. Diese äußere Quelle liefert auch die Energie, die zur Wahrnehmung der entstehenden, zerstörungsfreien Lesespannung erforderlich ist. Ein an die Ausgangsklemmen angeschlossener Verbraucher für das Lesesignal benötigt ja immer eine gewisse Energie um das Lesesignal wahrnehmen zu können.

Fig. 4 zeigt eine den praktischen Verhältnissen näherkommende, aber immer noch stark schematisierte Darstellung eines Dauerstrom-Speiqherelementes eines unter der Bezeichnung "Persistatron" bekannten iype. Im bekannten Falle enthält ein solches Speicher-

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element eine Leiterschleife 22, 24. Im Teil 24.der Schleife ist ein Torelement 26 eines Cryotrons in Reihe geschaltet. Mit dem Torelement 26 ist ein Steuerelement 28 des Cryotrons magnetisch gekoppelt* ^;

Im Betrieb eines konventionellen Persistatrons werden anfänglich Klemmen 30, 32 zeitlich zusammenfallende Ströme I„ bzw. I_ zugeführt. Das den Strom I begleitende Magnetfeld reicht aus, um das Torelement 26 normalleitend zu machen, wenn es den Strom I führt. Wenn das Torelement 26 normalleitend wird, wird der

Strom I in den Schleifenteil 22 verdrängt. Anschließend wird «y

der Strom I und dann der Strom I„ abgeschaltet und es bleibt ein Dauerstrom I_ gespeichert. Der Dauerstrom kann dadurch löschend abgefragt werden, daß das Torelement 26 in den normalleitenden Zustand umgeschaltet wird. Der Dauerstrom wird dann in dem nun endlichen Widerstand des Torelements 26 vernichtet, wobei gleichzeitig an diesem Widerstand eine Spannung entsteht, die an einer Klemme 30 abgenommen werden kann.

Bei dem in Pig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist neben dem Teil 22a der Schleife.ein Kern 34 aus einem weichen Supraleiter angeordnet. Der Schleifenteil 22a besteht aus einem harten Supraleiter. Zur zerstörungsfreien Abfrage des Speicherelementes wird Klemmen 36, 38 einer Wicklung 40 ein Lesest rom zugeführt. Dasjdurch den Leseatrom er Beug te Magnetfeld reicht aus, um den Kern 34 vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand umzuschalten, es ist Jedoch au klein, um

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den Zustand des Schleifenteiles 22a beeinflussen zu können. Wenn der Kern 34 normalleitend wird, nimmt die Induktivität des Schleifenteiles 22a zu und die Stärke des fließenden Dauerstromes nimmt ab. Die Abnahme des Dauerstromes kann als Spannungsänderung an Klemmen 42, 44 einer mit einem Schleif enteil 22b gekoppelten Lesewicklung 46 wahrgenommen werden. Die Lesewicklung 46 kann jedoch entfallen und die Änderung der Größe des fließenden Dauerstromes kann als Spannungsanderung an der Klemme JQ wahrgenommen werden.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Speicherzelle ist die Wicklung 4o vorzugsweise so angeordnet, daß zwischen dem von ihr erzeugten Magnetfeld und dem Schleifenteil 22a eine möglichst geringe und den Kern 34 eine möglichst große Kopplung besteht, line Möglichkeit, dies zu erreichen, ist in Fig. 5 dargestellt. Hler enthält die Steuerwicklung 40a fluchtende Teile 48, 50, die längs des Schleifenteile« 22a Bagnetfeider entgegengesetzter Richtung erzeugen. Bezüglich des Kernes 34 addieren sich jedoch die durch die Wicklung 40a erzeugten Magnetfelder im wesentlichen.

Fig. 6 zeigt den praktischen Aufbau einer Speicherzelle gemäß der Erfindung. Die einzelnen Sohlchten aus Supraleiterwerkstoff sind in der Praxis roneinander durch Isolierschichten getrennt, die jedoch der Übersichtlichkeit halber in Fig. 6 nicht dargestellt sind.

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Die in Fig. 6 dargestellte Speicherzelle enthält eine Supraleiter-Masseebene 50 aus einem harten Supraleitermaterial, , wie Blei. Auf der Hasseebene 50 ist isoliert eine Leiterschleife 54 angeordnet,"die aus zwei Schenkeln L,, L₂ besteht, von denen letzterer über eine Öffnung 52 in der Supraleiterebene 50 führt. Die Leiterschleife §4 besteht zum größten Teil aus einem harten Supraleiterwerkstoff, wie Blei. Ein verhältnismäßig kleiner Teil 56 des Schenkels, L, besteht Jedoch aus einem weichen Supraleiterwerkstoff, wie Zinn, und bildet ein Torelement für ein Cryotron. Ein Steuerelement 58 des Cryotrons verläuft isoliert über das Torelement 56.

Zwischen dem Schenkel L, der Schleife 54 und der Supraleiter-Masseebene 50 ist isoliert ein Kern 60 aus einem weichen Supraleiterwerkstoff, wie Zinn, angeordnet. Der Kern besteht vorzugsweise aus einer Anzahl dünner, übereinanderliegender und gegeneinander isolierter Schichten. Ober dem Schenkel L₁ der Schleife ist isoliert eine Steuerwiclclung 62 angeordnet. Vorzugsweise hat diese Steuerwieklung die in Pig. 5 dargestellte Form, sie ist der Einfachheit halber in Pig. 6 jedoch U-förmig dargestellt. Anstatt parallel zum Schenkel L, zu verlaufen kann die Wicklung 62 ähnlich wie das Steuerelement 58 des Cryotrons auch den Schenkel L, unter einem z.B. rechten Winkel kreuzen.

Die Arbeitsweise der in Pig. 6 dargestellten Speicherzelle entspricht der der Fig. 4. Zum Speichern von Information in der Schleife 54 werden glelchzeitigjstrume I , I dem Steuerelement

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des Cryotrons bzw. der Schleife zugeführt. Diese Ströme schalten das Torelement 56 in den normalleitenden Zustand. Anschließend wird der Strom I und dann der Strom I abgeschaltet und in der Schleife 54 fließt dann ein Dauerstrom. Zur zerstörungsfreien Abfrage der durch den Dauerstrom gespeicherten Information wird einer mit der Wicklung 62 verbundenen Klemme 64 ein Abfragestrom I. zugeführt, dessen Amplitude so gewählt ist, daß er den Kern 60, nicht jedoch den Schenkel L^ der Schleife 54 in den normalleitenden Zustand schalten kann. Die als Antwort auf den Strom I, auftretende Lesespannung kann zwischen einer Ausgangsklemme 66 und Masse abgenommen werden.

Fig. 6 zeigt Signale, wie sie bei der in Fig. 6 dargestellten Speicherzelle unter verschiedenen Bedingungen auftreten. Wenn der Dauerstrom gegen die Uhrzeigerrichtung kreist, läßt der Lesestrom I, eine aus Impulsen 70, 72 bestehende Lesespannung entstehen. Der Kern 60 wird bei der Vorderflanke 74 des Lesestromimpulses 76 normalleitend, wodurch der Strom in der Schleife ansteigt und der Stromanstieg am Schenkel Lp einen Spannungsabfall hervorruft, der ein solches Vorzeichen hat, daß zwischen der Klemme 66 und Masse ein positiver Lesespannungsimpuls 70 auftritt. In'entsprechender Weise wird der Kern 60 bei der Rückflanke 78 des Impulses 76 wieder supraleitend und zwischen der Klemme 66 und Masse tritt dann ein negativer Lesespannung simpuls 72 auf.

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Wenn in der Schleife 54 ein im Uhrzeigersinn kreisender Dauerstrom gespeichert ist und der Klemme 64 ein Leseimpuls zugeführt wird, tritt zuerst ein negativer Impuls 82 auf, dem ein positiver Impuls 83 folgt. Der erste Impuls 82 entspricht ■ dabei wieder der Vorderflanke und der zweite Impuls 83 der Rückflanke des Abfrageimpulses 80.

Wenn in der Schleife 54 kein Dauerstrom fließt, entsteht beim Anlegen eines Abfrageimpulses 84 keine Ausgangsspannung zwischen der Klemme 66 und Masse.

Das Loch 52 hat bei der in Fig. 6 dargestellten Anordnung den Zweck, die Induktivität des Schenkels Lp der Schleife 54 zu erhöhen. Das Loch 52 ist so groß, daß die Induktivität des Schenkels L₂ beträchtlich größer ist als die Induktivität des Schenkels L,. Hierdurch wird die Lesespannung entsprechend erhöht, wie aus der obigen Gleichung (4) hervorgeht.

In Fig. 8 ist ein Schaltbild eines wortorganisierten Speichers mit einer Matrix aus 3x) Speicherzellen gemäß der Erfindung dargestellt. Die Speicherzellen sind vom Typ der in Fig. 4 oder 6 dargestellten Persistatrons. Zum Speichern von Information in einer Speicherzellenreihe des Speichers werden diesem ein Strom I und gleichzeitig Ströme I zugeführt. Wenn

χ y

beispielsweise in der Reihe 1 des Speichers die Information 101 gespeichert werden soll, werden ein Strom I_ gegebener Richtung und gleichzeitig Ströme I„ _T einer Richtung und

1 y₃

I entgegengesetzter Richtung zugeführt. Anschließend werden ^y2

. .-.-.■■ BAD ORIGINAL'

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dann zuerst der Strom I und anschließend die Ströme I abgeschaltet. In den Schleifen 1-1 und 1-3 kreisen dann Dauerströme in einer ersten Richtung und in der Schleife 1-2 kreist ein Dauerstrom in der entgegengesetzten Richtung. Die Reihe 1 des Speichers kann zerstörungsfrei abgefragt werden, indem ein Abfragestrom I₁^ angelegt und die Polarität (positiv/negativ oder

*1
negativ/positiv) der drei Leseimpulspaare an den Klemmen V ,

V , V wahrgenommen wird.
^S2 ^sy

Pig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form einer sogenannten Brückenzelle. Diese Brückenzelle weist eine Masseebene 89 und zwei parallele, von der Masseebene isolierte Stromwege 90, 92 auf. Der erste Stromweg 90 besteht aus einem harten Supraleiter, wie Blei und der zweite Stromweg 92 aus einem weichen Supraleiter wie Zinn. In der aus den Stromwegen 90, 92 gebildeten Schleife kann ein kreisender Dauerstrom dadurch erzeugt werden, daß man einen Strom I fließen läßt und gleichzeitig den aus welchem Supraleitermaterial bestehenden Stromweg 92 in den normalleitenden Zustand bringt. Anschließend läßt man den Stromweg 92 wieder supraleitend werden und schaltet den Strom I ab. In der Schleife 90,92 fließt dann der gewünschte Dauerstrom.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 9 verläuft ein Kern 94 aus einem weichen Supraleiter zwischen den Stromwegen 90, 92 hindurch. Dieser Kern kann aus einer Anzahl von gegeneinander isolierten dünnen Schichten aus einem weichen

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Supraleiter, wie Zinn bestehen, oder aus einer einzigen Schicht. Beidseits des Kernes 9^ sind Steuerleitungen 96, 98 aus einem harten Supraleiterwerkstoff angeordnet, die gegen den Kern, gegeneinander und gegen die Stromwege 90* 92 isoliert sind» Über einem Teil des Stromweges 90> von diesem jedoch isoliert, ist eine Lesewicklung 100 angeordnet. Zum Speichern von Information in der in Fig. 9 dargestellten Brückenzelle werden gleichzeitig den Steuerleitungen 96, 98 Steuerströme I¹' , I¹ und der Klemme 100 ein Strom I¹ zugeführt * Die den Steuerleitungen 96, 98 zugeführten Ströme fließen in der gleichen Richtung, so daß sich die diese Ströme begleitenden Magnetfelder beim Stromweg 92 addieren, im Bereich des.Kerns 9^ jedoch aufheben. Das resultierende Magnetfeld reicht aus um den Stromweg 92 in den normalleitenden Zustand zu schalten, wenn in diesem der Strom I' fließt. Anschließend werden die Ströme von den Steuerleitungen 96, 98 und dann der Strom I abgeschaltet..In der Schleife

«7

90,92 fließt nun ein Dauerstrom.

Zur zerstörungsfreien Abfrage der in Fig. 9 dargestellten

Speicherzelle werden den Leitungen 96, 98 Leseströme I" bzw.

^yi

I" zugeführt. Diese Leseströme fließen jedoch nun in entgegen-

gesetzten Richtungen, so daß sich die durch diese Ströme erzeugten Magnetfelder im Bereich des Kernes 94 addieren und im Bereich der Stromwege 90, 92 weitestgehend aufheben._NDas resultierende Magnetfeld reicht aus, um den Kern 9^ in den normalleitenden Zustand zu schalten, es beeinflußt jedoch die Stromwege

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90, 92 nicht. Im Stromweg 90 tritt jedoch eine Änderung der Flußverteilung auf. Die Lesewicklung 100 ist mit einem Teil des Stromweges 90 gekoppelt und in ihr wird entsprechend der Änderung der Flußverteilung eine Spannung induziert, die als Lesespannung an Klemmen 102, 104 zur Verfügung steht.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 9 dargestellten Speicherzelle wird auf Fig. 10 verwiesen. In der Praxis sind die Stromwege 90* 92 dünne Schichten, das gleiche gilt für die Steuerleiter 96, 98 und den Magnetkern 9^· Alle diese Schichten sind durch dünne isolierende Schichten voneinander getrennt. Die Stromwege 90, 92 sind daher eng miteinander gekoppelt. Für das in Fig. 10 dargestellte Ersatzschaltbild kann daher angenommen werden, daß der Stromweg 9.0 den Hauptteil der Induktivität der Schleife und der Stromweg 90 nur einen relativ kleinen Teil der Induktivität der Schleife ausmachen. In ein Ersatzschaltbild der Fig. 10 ist daher der Stromweg 92 induktionsfrei dargestellt.

Wenn der Kern 9^ in den normalleitenden Zustand umgeschaltet wird, ändert sich der Gesamtbetrag des Flusses in der Schleife 90, 92 nicht. Da jedoch die Induktivität eines Teiles der Schleife abnimmt und die Größe des Dauerstromes entsprechend zunimmt, muß auch der Fluß im Rest der Schleife zunehmen, damit der Gesamt fluß konstant bleibt. Durch diese Flußzunahme wird in der Lesewicklung 100 eine Spannung induziert, da diese nur mit einem Teil des Stromweges 90 gekoppelt ist. Wenn die Wicklung 100 mit

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BAD

dem gesamten Stromweg 90 gekoppelt wäre, würde dagegen keine Lesespannung entstehen, da der ßesamtfluß in der Schleife 90, ja unverändert bleibt. Mit anderen Worten gesagt, würde dann die Änderung der Gegeninduktion zwischen dem Stromweg 90 und der Lesewicklung 100 die Wirkung der änderung der Induktion der Schleife 90, 92 genau kompensieren.

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Claims

18 ■ w . ■. ■ . Patentansprüche

1.) Cryoelektrischer Speicher mit mindestens einem Speieherelement, das eine Le it er schleife aus Supraleiterniaterial zur Speicherung eines Dauerstromes enthält, gekennzeichnet durch die Kombination

a) eines Supraleiterelements (10), das bei der Schleife angeordnet ist, mit .

b) einer Anordnung (Quell© für das Feld H, ) zum Umschalten des Elementes (10) zwischen dem supraleitenden und dem normalleitenden Zustand und zur dementsprechenden Änderung der Induktiv vität der Schleife (22, 24 in Fig. 4; L₁, L₂ in Fig. 6j 90,

in Fig. 9).'

2.) Speicher nach Anspruch I₂ gekennzeichnet durch eine Leseanordnung (L,) zur Wahrnehmung der durch die Induktivitätsänderung der Schleife verursachten Änderung des in der Schleife fließenden Dauerstromes.

^% 3·) Speicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (40, Fig. 4) zum Umschalten des Elementes (10) zwischen dem supraleitenden und dem normalleitenden Zustand ein auf.das Element einwirkendes Magnetfeld liefert.

4.) Speicher nach Anspruch 2 oder J, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (10) aus einem'Supraleiter-

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material besteht, das relativ zum Material der Schleife relativweich ist und daß das auf das Element einwirkende Magnetfeld (a) ausreicht, um das Element (10) zwischen dem supraleitenden Zustand und dem normalleitenden Zustand umzuschalten, die Supra-" leitung der Schleife jedoch nicht zu beeinträchtigen vermag,

5.) Speieher nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Anordnung zur Wahrnehmung der durch die Stromänderung in der Schleife verursachten Spannungsänderung.

6.) Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer supraleitenden Masseebene, dadurch g e k e η η ζ e i c hn e t , daß die Masseebene (50) eine Öffnung (52) aufweist, daß die Schleife .(54) einen über die Öffnung führenden Schenkel (L₂) aufweist" und daß Öffnung (52) und Schenkel (L₂) bezüglich der Schleife (54) so bemessen sind, daß die Induktivität des erwähnten Schenkels bezüglich des Restes der Schleife verhältnismäßig groß ist und eine Stromänderung in der Schleife eine im Vergleich zum Rest der Schleife relativ hohe Spannungsänderung an dem erwähnten Schenkel hervorruft.

7.) Speicher nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß das Supraleiterelement (6o) bei einem anderen Teil der Schleife (54) angeordnet ist als der sich über die Öffnung (52) der Masseebene (50) erstreckende Schenkel (L₂).

8.) Speicher nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e lehne t , daß mit dem einen Schenkel (L₂) eine Anordnung

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(66) zur Wahrnehmung einer Änderung des in diesem Schenkel fließenden Dauerstromes angeordnet ist.

9.) Speicher nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e η η zeich net, daß das Element (10, 34, 6o, 94) aus einem im Vergleich zu den Materialien der Schleife (L₁, L₂; 22, 24; 54; 90, 92) und der Masseebene (50, 89) relativ weichen Supraleiter besteht und "daß die Steueranordnung (40; 62; 96, 98) ein Magnetfeld (H^.) auf das Element, die Schleife und die Masseebene einwirken läßt, das das Element vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand umzuschalten, die Supraleitung der Schleife und der Masseebene jedoch nicht aufzuheben vermag.

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L e e r s e i t e