DE2156278C3 - Bläschendomänen-Abfühlanordnung mit magneto-elektrischem Wandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, wie sie dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist

Wie in mehreren, im Heft »IEEE Trans. Magn.«, Band MAG-5, Seiten 544 bis 561, September 1969 veröffentlichten Arbeiten im einzelnen beschrieben, können zylindrische magnetische Domänen in gewissen magnetisierbaren Medien, wie z.B. Orth'oferriten, bestehen und werden durch ein Stabilisierungsmagnetfeld stabilisiert das in Richtung der Normalen des magnetisierbaren Mediums angelegt wird. Durch dieses äußere Magnetfeld werden gewissermaßen äußerst kleine magnetische Inseln mit bestimmter Polarität im Medium entgegengesetzter magnetischer Polarität geschaffen. In obengenannter Druckschrift ist weiterhin beschrieben, auf welche Weise diese Bläschendomänen, wie diese magnetischen Inseln bezeichnet werden, innerhalb des Mediums von einer Stelle auf die andere geschoben werden können. Die hierzu erforderlichen selektiv bereitstellbaren magnetischen Pole lassen sich entweder durch entsprechende Magnetisierung von auf dem magnetischen Medium aufgebrachten magnetisierbaren Streifen, insbesondere aus einer Ni-Fe-Legierung,

so erstellen oder aber auch durch Leiterschleifen, die auf dem magnetisierbaren Medium aufliegen und selektiv durch entsprechende Stromzuführung erregbar sind.

In der Veröffentlichung »Magnetic Film Domain-Wall Motion Devices« in IEE Trans. Magn., Band MAG-6, Nr. 3, September 1970, Seite 451 bis 463 sind auf der Seite 458 mehrere Verfahren beschrieben, um magnetische Bläschendomänen abfühlen zu können. Es IaBt sich jedoch ohne weiteres ersehen, daß keines dieser Verfahren im besonderen Maße geeignet wäre,

μ magnetische Bläschendomänen mit sehr geringem Durchmesser abfütileri zu können. Nimmt nämlich der Bläschendomänendurchmesser ab, dann ist dies gleichzeitig auch für die die Bläschendomänen jeweils begleitenden magnetischen Flüsse der Fall. Das bedeutet aber, daß die Empfindlichkeit entsprechender Abfühlanordnungen im gleichen Maße wachsen müßte, wenn Bläschendomänen in angemessener Weise erfaßt werden sollen.

Es läßt sich feststellen, daß alle bekannten Verfahren zum Abfühleif von Bläschendomänen nachteilig sind, wenn die Größe dieser Bläschendomänen abnimmt. Andererseits ist es jedoch sehr zweckmäßig, wenn Bläschendomänen mit sehr geringem Durchmesser Anwendung finden könnten. In diesem Falle ließen sich nämlich zur Speicherung die Bitdichten entsprechend erhöhen, so daß z.B. in der Computeranwendung vorteilhafte Wirkungen zu erzielen sind. LIm nun entsprechenden Anwendungsfällen gerecht werden zu können, wäre es also angebracht, ein Abfühlbauelement zum zerstörungsfreien Abfühlen sehr kleiner Bläschendomänen zur Verfugung zu haben.

Darüber hinaus ist es bei induktiven Abfühlverfahren nachteilig, daß beim Abfühlvorgang zunächst eine Ausdehnung der Bläschendomäne vorgenommen wird, bevor sie zur Auflösung gebracht wird, um dann die zeitliche Ableitung der hiermit verbundenen magnetischen Flußänderung erfassen zu können. Obgleich hiermit ein annehmbares Ausgangssignal bereitzustellen ist, ist Jedoch der erforderliche Zeitbedarf und der zusätzliche Raumbedarf im magnetisierbaren Medium nachteilig, ganz abgesehen davon, daß besondere Treibströme erforderlich sind, um die Bläschendumänen zur Auflösung bringen zu können.

Magneto-optische Abfühlverfahren erfordern um so schärfer gebündelte Lichtstrahlen als der Durchmesser der abzufühlenden Bläschendomänen abnimmt, da es im allgemeinen nicht sehr wirkungsvoll ist, wenn der abtastende Lichtstrahl einen größeren Durchmesser besitzt als die abzufühlende Bläschendomäne. Ist so beispielsweise der Durchmesser einer Bläschendomäne geringer als 25"μια, darin dürfte es sogar äußerst schwierig sein, entsprechend scharf gebündelte Lichtstrahlen unter vertretbarem Aufwand bereitzustellen.

Magneto-elektrische Wandler hingegen, d. h. solche, bei denen magnetfeldabhängig Spannungsänderungen eintreten, dürften besondere Vorteile bieten, da hiermit eine zerstörungsfreie AbFühlung von Bläschendomänen mit relativ geringem Aufwand möglich ist

Es hat sich hierbei aber gezeigt, daB mit abnehmender Abmessung des Abfühlbauelementes seine Entmagnetisierungsfeldstärke ansteigt und die geometrische Anisotropie eines solchen Abfühlbauelementes um so mehr ins Gewicht fällt So ist beispielsweise ein etwa 20 run dicker Ni-Fe-FiIm als die dünijstmögliche Schicht anzusehen, um noch die Aufgabe als Abführvorrichtung übernehmen zu können. In diesem FaUe ist dann nämlich ein relativ starkes magnetisches Feld erforderlich, um die Magnetisierungsricbtung in einem solchen Film drehen zu können. Das maximale Erregungsfeld beträgt 4nMs, wobei M, die Sättigungsmagnetisierung des Abfohlbauelements darstellt Dieses Erregungsfeld existiert jedoch nur über einem nahezu nach Null strebenden Raumbereich. Da sich aber herausgestellt hat, daß die Entmagnetisierungsfeldstärke eines solchen Abfühlbauelements umgekehrt proportional zu seiner Breite anwachst, ergibt sich der schwerwiegende Nachteil, das Bläschendomänen geringen Durchmessers nicht in zweckentsprechender Weise von Abfühlbauelementen dieser Bauart m zufriedenstellender Weise abgefühlt werden können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Bläschendomänen-Abfühlanordnung mit magnetoelektrischem Wandler der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine zufriedenstellende Abfühlung auch sehr kleiner Bläschendomänen gewährleistet werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, wie es dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist. Mit Hilfe dieser Anordnung gemäß der Erfindung lassen sich Speichervorrichtungen sehr hoher

ϊ Bitdichten realisieren. Darüber hinaus können entsprechende Bläschendomänen-Speichervorrichtungen auch deshalb noch relativ klein gehalten werden, weil die Bereitstellung zusätzlicher Magnetfelder entfällt, zu deren Erzeugung relativ starke Erregungsströme

ίο erforderlich sind, die ihrerseits eine entsprechend bemessene Stromversorgung bedingen. Zum anderen ist durch die Erfindung auf alle Fälle sichergestellt, daß Bläschendomänen auch sehr kleinen Durchmessers abgefühlt werden können, da durch die Bläschendomä nen-Abfühlanordnung Signale ausreichender Stärke abgegeben werden.

In vorteilhafter Weise läßt sich die Vormagnetisierungsfeldstärke Hv durch die Ungleichung Hy < Hs- Hb, worin Hs die Sättigungsfeldstärke und Hb die Streufeldstärke einer Bläschendomäne darstellt, in seiner oberen Grenze festlegen. Dy.· Vormagnetisierungsfeldstärke sollte dabei zweckmäßige rweise in der Größenordnung der Bläschendomänen-Streufeldstärke liegen. Wie sich gezeigt hat, ist hiermit ein optimales

Ergebnis zu erzielen.

Wird -sin an sich bekannter, stromdurchflossener, inagnetfeldabhängiger, magnetisierbarer Widerstand als magneto-elektrischer Wandler verwendet, wie er beispielsweise in der US-Patentschrift 34 93 694 be schrieben ist, dann wird dieser stroiadurchflossene, magnetfeldabhängige, magnetisierbar Widerstand als elektromagnetischer Wandler gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zur Abfühlung von Bläschendomänen so angeordnet, daß die zur Feldrichtung der Vormagnetisierung senkrecht liegende Flußrichtung des Stromes (Is) durch den magneto-elektrischen Wandler mit seiner Achse der leichten Magnetisierbarkeit zusammenfällt Auf diese Weise führt die Vormagnetisierung äußerst wirkungsvoll die Verlagerung des Arbeitsbereichs des Abfühlbauelements in den linearen Kennlinienbereich aus, so daß eine kleinere magnetische Feldstärke einer Bläschendomäne eine relativ große Widerstandsänderung im Abfühlbauelement zur Folge hat

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist fernerhin vorgesehen, daB die Breite des magnetfeldabhängigen Widerstandes etwa dem halben Durchmesser einer Bläschendomäne entspricht, während die Länge in der Größenordnung des Bläschendomänendurchmessers liegt Auf diese Weise läßt sich sicherstellen, daß eine auftretende Bläschendomäne eine maximale Wirkung bei Drehung des Magnetisierungsvektors im Abfühlbauelement herbeiführt Bas von einer Bläschendomäne zu erzielende effektive Erregungsfeld hängt von der Abmessung des AbfOhlbauelementes ab; jedoch stellt 0,2 · (4πΛ/,) im Bereich zwischen 1600 bis 3200 A/m für ein derartiges Abfühlbauelement, dessen Breite gleich dem Radius der Bläschendomäne ist, einen typischen Wert dar.

μ In vorteilhafter Weise ist zudem noch der magnet* feldabhängige Widerstand in bezug auf die Bläschendomänen-Verschiebungsbahn so angeordnet, daß lediglich das Streufeld (Hb) eines BläschendonUnen-Sektors mittels des magnetfeldabhängigen Widerstands erfaß bar ist Untersuchungen haben nämlich ergeben, daß die Streufeldstärke von Btäschendomänen jeweils an ihrem Rande einen Maximalwert besitzt, der sich so in vorteilhafter Weise ausnutzen läßt

Wird ζ. B. zur Verschiebung von Bläschendomänen im magnetischen Medium in an sich bekannter Weise eine Ni-Fe-Streifenanordnung verwendet, indem T- und X-förmige Streifen in abwechselnder Reihenfolge auf dem betreffenden magnetischen Medium angebracht sind, wobei die Querbalken der T's in Verschieberichtung der Bläschendomäneh ausgerichtet sind und durch ein magnetisches Drehfeld in der Ebene des magnetisierbaren Mediums eine aufeinanderfolgend umgekehrt polarisierte Magnetisierung entsprechender T- und I-Enden herbeigeführt wird, dann besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darin, daß der magneto-elektrische Wandler gleichzeitig Bestandteil der vorzugsweise aus einer Ni-Fe-Legierung bestehenden Bläschendomänen-Verschiebestreifen ist, bei dem elektrische Zuführungsleitungen mit ihren Enden in einem der Länge des magneto-elektrischen Wandlers entsprechenden Abstand auf der jeweils hierfür vorgesehenen Sieiie des betreffenden Biäsciienuuinänen-Verschiebestreifens angebracht sind. Die elektrischen Zuführungsleitungen lassen sich dann in vorteilhafter Weise über die Querbalken der T-förmigen Ni-Fe-Streifen verlegen, so daß die gesamte Anordnung mittels der bei der integrierten Schaltungstechnik üblichen Herstellungsverfahren gefertigt werden kann. Ein wesentlicher Vorteil besteht hierbei darin, daß das Abfühlbauelement integraler Bestandteil des magnetisierbaren Streifens ist, so daß kein besonderer Aufwand zur Herstellung erforderlich wird.

In einer Abwandlung der Erfindung läßt sich der magneto-elektrische Wandler mit seiner Fläche senkrecht zur Magnetschichtoberfläche ausrichten. Damit wird erreicht, daß seine Vormagnetisierung durch das Stabilisierungsfeld des magnetischen Mediums erfolgt. also keine besonderen Maßnahmen hierfür zu treffen sind.

Infolge der transversalen Vormagnetisierung des Abfühlbauelements beim Abfühlen einer Bläschendomäne erübrigt es sich, ein zusätzliches Quermagnetfeld anzulegen, so daß die erfindungsgemäß ausgebildete Abfühlanordnung eine wesentliche Vereinfachung ge- «^ηΓιΚ^Γ hichpricrpn AnnrHniinapn Harctpllt Dariihpr hinaus läßt sich auch eine magnetische Bläschendomäne in nahezu jeglicher Abmessung abfühlen, wobei die Dicke des Abfühlbauelements die gleiche sein kann, wie die der auf dem magnetisierbaren Medium angebrachten magnetischen Verschiebestreifen.

Bei Anwenden eines zickzackförmig auf dem magnetisierbaren Medium verlegten Ni-Fe-Verschiebestreifens ist das magneto-elektrische Abfühlbauelement in der Nähe dieses Greifens angeordnet, wobei dann das Stabilisierungsfeld zur Vormagnetisierung herangezogen wird, so daß auch in diesem Fall das Abfühlbauelement mit seiner Fläche senkrecht zur Oberfläche des magnetisierbaren Mediums ausgerichtet sein muß.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung läßt sich auch bei Verwenden von gleichzeitig zur Vormagnetisierung dienenden Leiterstreifen, die ansonsten zur Bereitstellung der Verschiebemagnetfelder zur Weiterleitung der Bläschendomänen innerhalb der Magnetschicht auf der Magnetschicht aufgebracht sind, erzielen, wenn der magneto-elektrische Wandler entweder parallel zu diesem Leiterschleifenteil verlaufend mit seiner Fläche außerhalb der Leiterschleife auf der Magnetschichtoberfläche aufliegt, oder bei zur Magnetschichtoberfläche senkrechter Ausrichtung seiner Räche innerhalb einer Leiterschleife in Richtung der Bläschendomänen-Verschiebebahn verlaufend angeordnet ist.

Auch im letzteren Falle läßt sich wiederum das Stabilisierungsfeld gleichzeitig zur Vormagnetisierung des Abfühlbauelementes heranziehen, indem auch hier das Abfühlbauelement mit seiner Fläche senkrecht zur Magnetmediumoberfläche ausgerichtet wird. Durch die Anordnung der Leitungsschleifen läßt sich erreichen, daß neben dem Stabilisierungsfeld auch noch die Normalkomponente der durch den Leitungsschleifen- η strom erregten Magnetisierung mit zur Vormagnetisie rung herangezogen wird.

Das magneto-elektrische Abfühlbauelement gemäß der Erfindung besteht aus einem magnetisch uniaxialen Film, der magneto-elektrische Eigenschaften aufweist.

i> Da in der Regel Ni-Fe für die obengenannten Verschiebestreifen Anwendung findet, bietet sich dieses Material auch für die Bereitstellung magneto-elektrischer Abfühlbauelemente an, so daß das Anbringen von llidgilciü-cicktriSCMCM AbfuhibaiiCiCiTiCniCn gleichzeitig

-'" mit dem Aufbringen der Verschiebestreifen auf die Magnetschicht erfolgen kann. Das erfindungsgemäß ausgebildete magneto-elektrische Abfühlbauelement läßt sich also in einem Zug mit den sowieso erforderlichen Magnetschichtauflagen anbringen.

2> Die Breite eines magneto-elektrischen Abfühlbauelements ist maßgebend für die erforderliche Entmagnetisierungsfeldstärke, die außerdem noch von der Dicke dieses Ab'Chlbauelementes abhängig ist. Die Dicke von magneto-elektrischen Abfühlbauelementen sollte nicht

i" geringer als 20 nm sein, da sonst die Entmagnetisierungsfeldstärke zu groß würde, um itoch eine wirkungsvolle Erfassung von Bläschendomähen gewährleisten zu können. Bei Verwendung von magneto-elektrischen Abfühl-

i'i bauelementen ergibt sich unter Zugrundelegung der oben angeführten Ungleichung für die Vormagnetisierung als Widerstandsänderung die Beziehung:

IR/ \R_m._x = (HJHf (I +2Hy/H_B).

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnune dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Prinzipdarstellung eines magneto-elektri- -r. sehen Abfühlsystems zur Erfassung sich ausbreitender Bläschendomänen in einem magnetisierbaren Medium,

F i g. 2A eine graphische Darstellung, in der die Entmagnetisierungsfeldstärke, die einem Abfühlbauelement zugeordnet ist, in Abhängigkeit vom Bläschendo-V) innendurchmesser aufgetragen ist,

Fig.2B schematisch eine Bläschendomäne im ' orbeigang an einem magneto-elektrischen Abfühlbauelement,

Fig.3 eine graphische Darstellung, in der die magneto-elektrische Wirkung als Funktion der magnetischen Feldstärke der Bläschendomäne aufgetragen ist.

F i g. 4A T- und I-förmige Verschiebestreifen, wobei das Abfühlbauelement in der Verschiebebahn angeordnet ist,

Fig.4B einen vergrößerten Ausschnitt aus der Anordnung nach F i g. 4A, wobei zusätzlich die Feldstärkeverhältnisse am Abfühlbauelement aufgetragen sind.

Fig.4C ein Vektordiagramm der magnetischen Feldstärkekomponenten, die am Abfühibauelement wirksam sind, und zwar für zwei Lagen des Abfühlbauelements auf dem T-förmigen Ausbreitungsmittei.

F i g. 5A ein Ausführungsbeispiel, bei dem Verschiebestreifen zickzackförmig angeordnet sind,

F i g. 5B ein Vektordiagramm der angelegten magnetischen Feldstärken, um Bläschendomänen in einer Struktur gemäß F i g. 5A zu verschieben,

Fig.6A eine Anordnung mit Leitungsschleifen, die zur Verschiebung von Bläschendomänen dienen, wobei magneto-elektrische AbfUhlbauelemente innerhalb und außerhalb der Verschiebeschleifen angeordnet sind,

F i g. PE-einen Querschnitt durch einen Ausschnitt der Anordnung nach Fig.6A längs der Linie 6B-6B, worin das Abfühlbauelement und die angelegten Verschiebefelder gezeigt bzw. angedeutet sind,

Fig. 7A eine Anordnung, bei der dreieckförmige Verschiebemittel verwendet werden,

F i g. 7B einen Querschnitt durch einen Ausschnitt der Anordnung nach F i g. 7A längs der Linie 7B-7B, worin das Abfühlbauelement und das Bläschendomänenfeld gezeigt bzw. angedeutet sind.

In der Anordnung nach F i g. 1 dient ein magnetoelektrisches Abfühlbauelement !6 zur Erfassung von in einer magnetisierbaren Schicht 10 verschobenen Bläschendomänen 12. Diese magnetischen Bläschendomänen 12 lassen sich wahlweise im magnetisierbaren Medium mit Hilfe üblicher Verschiebemittel, die nicht in dieser Darstellung gezeigt sind, bewegen. Wird angenommen, daß eine Verschiebung in Richtung des Pfeiles 14 erfolgt, dann bewegt sich die Bläschendomäne am magneto-elektrischen Abfühlsystem 13 vorbei.

Das Abfühlsystem besteht aus dem magneto-elektrischen Abfühlbauelement 16, einer Stromquelle 18 und einem Voltmeter 20 als Nutzlast. Das Abfühlbauelement 16 kanr aus irgendeinem magneto-elektrischen Material bestehen, z. B. aus Ni-Fe. Die Stromquelle 18 liefert den durch das magneto-elektrische Bauelement zu übertragenden Nutz- bzw. Meßstrom. Befindet sich die Bläschendomäne in der Nachbarschaft des magnetoelektrischen Bauelements 16, dann beeinflußt das magnetische Streufeld der Bläschendomäne dieses Abfühlbauelement, so daß der Magnetisierungsvektor dieses Bauelements gedreht wird. Hierdurch ergibt sich eine Widerstandsänderung in diesem Bauelement 16, die sich schließlich als Spannungssignal V, durch die Meßeinrichtung 20 erfassen läßt. Obgleich die Stromqueiie iö nicht unbedingt einen kurmatiien Strom liefern muß, ist eine Konstanthaltung trotzdem vorteilhaft, wenn Spannungsänderungen erfaßt werden sollen. Die Erfindung bezieht sich also auf eine magneto-elektrische Abfühltechnik, bei der das Abfühlbauelement derart auf der magnetischen Schicht angeordnet ist. daß die magnetischen Felder zur Verschiebung der Bläschendomänen und/oder die zur Magnetschicht normale Grundmagnetisierung für die Bläschendomänenstabilität als transversale Vormagnetisierungsfeldkomponenten längs der Fläche des Abfühlbauelements dienen, so daß dieses empfindlicher zur Abfühlung magnetischer Felder sehr geringer Feldstärke wird.

In der graphischen Darstellung nach F i g. 2A. in der das Entmagnetisieningsfeld des magneto-elektrischen Abfühlbauelements 16 in Abhängigkeit vom Bläschendomänendurchmesser aufgetragen ist, wird vorausgesetzt, daß die Breite des Abfühlbauelements der Hälfte des Bläschendurchmessers entspricht. Hieraus ergibt sich das starke Anwachsen der Entmagnetisierungsfeldstärke des Abfühlbauelements mit abnehmendem Bläschendomänendurchmesser. Hierbei ist angenommen, daß das Abfühlbauelement eine Länge besitzt, die etwa gleich dem Bläschendomänendurchmesser ist Die Lage des Bläschendurchmessers in bezug auf das Abfühlbauelement ist in Fig.2B angedeutet, wobei zu bemerken ist, daß der größte Anteil des magnetischen Flusses der Bläschendomäne aus der Kante dieser Domäne stammt. Aus diesem Grunde liegt das Abfühlbauelement in bezug auf die Verschiebebahn der

-) Bläschendomänen zum Zentrum dieser Domänen versetzt, so daß die AbfUhlbauelemente jeweils einen maximalen magnetischen Fluß einer Bläschendomane aufzunehmen in der Lage sind.

Aus der graphischen Darstellung nach F i g. 3 geht

κι hervor, daß der magneto-elektrische Effekt nicht linear ist, wohingegen sich aus Fig.2A ergibt, daß das mit einem Abfühlbauelement verbundene Entmagnetisieningsfeld stark ansteigt, wenn der Bläschendomänendurchmesser abnimmt. Der graphischen Darstellung

ii nach Fig. 2A ist zugrunde gelegt, daß die Länge des Abfühlbauelements in Richtung des hier durchfließenden Meßstroms etwa gleich dem Bläschendomänendurchmesser ist und daß seine Breite hiervon die Hälfte beträgt. Lediglich aus Erläuterungsgründen wird weiter-

jn hin vorausgesetzt daß alle Proportionen beibehalten werden, wenn der Bläschendomänendurchmesser abnimmt. Dies bedeutet, daß die Breite des Abfühlbauelements abnimmt, wenn der Bläschendomänendurchmesser abnimmt. So wird z. B. eine magnetische Bläschen-

j) domäne mit einem Durchmesser von 10um im allgemeinen von einem Abfühlbauelement 16 mit einer Breite von etwa 5 μιη erfaßt. Aus der graphischen Darstellung nach F i g. 2A ergibt sich für das Entmagnetisierungsfeld des Abfühlbauelements 16 bei einem

κι Bläschendurchmesser von 10 um etwa 3200 A/m, wenn eine Dicke von 20 nm für das Abfühlbauelement angenommen wird. Jedoch bleibt die von der Bläschendomane zu erhaltende Anregungsfeldstärke nahezu konstant bei 0,2 (4,-rM,). worin /V/, die Sättigungsmagne-

i"j tisierung des Mediums 10 ist, in welchem die Bläschendomäne wandert. In typischer Weise beträgt die effektive Feldstärke etwa 1600 A/m für orthoferritische Substanzen, wie es durch die gestrichelte horizontale Linie in Fig. 2A angedeutet ist (effektive

4(i Domänenfeldstärke).

In Fig.3 ist die bei ihrem Maximalwert auf die Einheit normierte magneto-elektrische Wirkung als Funktion vun lier DtiiiiäiieniciuMÜikc Hb auFgcuagen.

die gegen das zur Sättigung des Abfühlbauelementes ■»-> erforderliche Feld normiert ist. In dieser graphischen Darstellung bedeuten Hp die Entmagnetisierungsfeldstärke des Abfühlbauelementes und hh das Anisotropiefeld des Abfühlbauelementes. Wenn weiterhin mit H₁ die Sättigungsfeldstärke des Abfühlbauelementes bezeichnet wird, dann ergibt sich für den Fall der F i g. 3 die Gleichung:

^Wj = H_D + H_k.

Beträgt die Bläschendomänenfeldstärke Hb etwa 1600 A/m und ist die Entmagnetisierungsfeldstärke des Abfühlbauelements 16 angenähert 3200 A/m — bevor eine Sättigung des Abfühlbauelements eintritt — dann ergibt sich für das Verhältnis HrfH, ein Wert von etwa 03.

Es läßt sich zeigen, daß beim Vorübergang einer Bläschendomane ein Wechsel im Widerstand AR des Abfühlbauelements im Verhältnis zur maximalen Widerstandsänderung dÄ_TO, des Abfühlelementes ge-

b5 maß folgender Gleichung vorliegt:

wenn gilt:

H_n + Hy < H,. (2)

hierin bedeuten:

Hr das magnetische Streufeld der Bläschendomäne:
Hs das Sättigungsmagnetfeld des Abfühlbauelementes; Hv die transversale Vormagnetisierung über dem Abfühlbauelement.

Es ist zu ersehen, daß sich die Vormagnetisierung insbesondere dann günstig auswirkt, wenn die Beziehung Hn < H, vorliegt. Gleichung (I) zeigt rein formal, daß Hv möglichst groß sein soll, soweit dies noch mit Ungleichung (2) verträglich ist. In der Praxis zeigt sich jedoch, daß der Maximalwert von AR/AR,„._n bei einem etwas geringeren Wert für Hv auftreten kann. Dies ist dadurch bedingt, daß praktisch ein mehr oder weniger allmählicher Übergang zur Sättigung eintritt, wie es aus der zur Gleichung (I) führenden Analysis nicht ohne weiteres vorherzusehen ist. Das bedeutet, daß bei einem Feld Hy in Richtung der harten Achse und einem Wert von weniger als 0,7 (Hi, + Hn), worin Hn auf die Dicke t und Breite iv des Abfühlbauelements durch die Formel Ho = (4πΛ/,) t/w bezogen ist, die durchgezogene Kurve in der graphischen Darstellung nach F i g. 3 gültig ist. Sowie sich Wv dem Werte H_k + (4,TM₅) t/w nähert, wird es in zunehmendem Maße schwieriger, die Sättigung des Abfühlbauelementes herbeizuführen, so daß die tatsächliche Sättigung für Hy bei 2- bis 3fach höheren Werten für H_k + (4πΜ>) t/w eintritt. Dies ist dadurch bedingt, daß das Entmagnetisierungsfeld Hp = t/w{4πM_s) unter der Annahme berechnet ist, daß ein elliptischer Querschnitt für das Abfühlbauelement vorgegeben ist, wohingegen der tatsächliche Querschnitt natürlich im wesentlichen rechteckig ist. In der graphischen Darstellung nach F i g. 3 deutet die gestrichelte Kurse die experimentell beobachtete allmähliche Annäherung an die Sättigung an. Selbst wenn Hv nur 0,5 H, ist, mit W, = H_k + (4.τΜ,) t/w, läßt sich für die Gleichung 1 zur Ermittlung des magnetoelektrischen Effekts schreiben:

Beträgt der Wert für H_B z. B. 0,25 H* dann ist dieses theoretische Modell ganz brauchbar und das Vormagnetisierungsfeld verstärkt das Signal um das fünffache.

Vorzugsweise sollte das Vormagnetisierungsfeld von der Größenordnung des Bläschendomänenfeldes sein. Für die Ausbildung und Bemessung des Abfühlsystems ist das Material des Abfühlbauelements und das magnetisierbare Medium, in dem die Bläschendomänen wandern usw., berücksichtigt, wobei die Vormagnetisierung so eingestellt ist daß sich ein maximales Signal ergibt Für das maximale Signal gilt H_s = Hv + Hb. so daß sich für den optimalen Wert des Vormagnetisierungsfeldes Hv = Hs — Hb ergibt Zum Festlegen der unteren Grenze ist zu berücksichtigen, daß jedwedes Vormagnetisierungsfeld zur Erfassung kleiner Bläschendomänen geeignet ist und daß das Vormagnetisierungsfeld so zu wählen ist daß sich für ARZaRm_3x eine brauchbare Ausgangsspannung zeigt Dies kann eine sorgfältige Auswahl der Stärke des Meßstromes einschließen, indem gleichzeitig für eine angemessene Wärmeableitung am Abfühlbauelement Sorge getragen wird usw. Diese Betrachtungsweisen sind jedoch dem Durchschnittsfachmann bei Kenntnis der oben angegebenen Zusammenhänge geläufig, so daß hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht.

In F i g. 4A ist eine Anordnung gezeigt, bei der T- und ϊ I-förmige Auflagen auf eine magnetisierbare Schicht 10 aufgebracht sind. Diese T-förmigen Auflagen 22 und I-förmigen Auflagen 24 sind in konventioneller Art angeordnet und bestehen aus einer Ni-Fe-Legierung. Das magneto-elektrische Abfühlbauelement 16 bildet

ίο dabei einen Bestandteil der T-förmigen Auflage 22'. Deutlich sichtbar ist das Abfühlbauelement in den Verschiebemitteln, nämlich in der T-Auflage 22'. angeordnet, so daß es eine Transversalkomponente des als Vormagnetisierungsfeld wirkenden sich drehenden

ι-, magnetischen Verschiebefeldes Herfaßt, wenn gleichzeitig die Bläschendomäne 12 unterhalb des Abfühlbauelements 16 vorüberwandert. Das Abfühlbauelement ist an eine Stromquelle angeschlossen, wie z. B. die Konstantstromquelle 18, und an eine Spannungsmeßein-

>n richtung 20 zur Anzeige der am Abfühlbauelement auftretenden jeweiligen Spannung. Im übrigen ist die Wirkung des Abfühlsystems hier die gleiche wie die des im Zusammenhang mit F i g. 1 beschriebenen Systems.

Unter dem Einfluß des rotierenden magnetischen

:ί Feldes H wandert die Bläschendomäne in Pfeilrichtung 14 durch die Magnetschicht 10. Die Bewegung der Bläschendomänen ist im einzelnen an anderer Stelle beschrieben und bekannt, so daß hier nicht näher darauf eingegangen zu werden braucht.

so Um das Abfühlbauelement 16 mit der Stromquelle 18 zu verbinden, sind die Leiter 26 mit den Anschlüssen dieses Abfühlbauelements verbunden und über die T- und I-förmigen Auflagen geführt. Der Widerstand der Leitungen 26 ist sehr viel geringer als der der

r> Ni-Fe-Streifen-Auflagen, so daß der größte Stromanteil hiervon aufgenommen wird. Anordnungen gemäß der F i g. 4A lassen sich mit üblichen photolithographischen Techniken, wie sie aus der integrierten Schaltungstechnik bekannt sind, herstellen.

In Fig.4B ist die T-förmige Auflage 22' ausschnittsweise besonders herausgestellt, um die Erzeugung eines transversalen Vormagnetisierungsfeldes an einem Abfuhibaueiemeni iö/.u veranschaulichen, wenn Bianciicndomänen an diesem Abfühlbauelement vorüberwandem. Wird nun angenommen, daß eine Bläschendomäne 12 sich anfänglich an der Position 1 auf der T-förmigen Auflage 22' befindet, wobei das Feld sich zunächst in Richtung 1 ausbreitet, dann beginnt die Bläschendomäne 12 sich nach rechts in Richtung der Position 2 zu

>o bewegen, sobald sich das Ausbreitungsfeld H von der Richtung 1 wegdreht. Die Anfangsgeschwindigkeit der Bläschendomäne 12 ist gering, da die anfängliche Stärke des magnetischen Poles an der Position 2 sehr klein ist im Vergleich zur Feldstärke des Poles an der Position 1.

An Hand von Symmetriegründen läßt sich nachweisen, daß unabhängig davon, wie langsam das Ausbreitungsfeld H rotiert die Bläschendomäne 12 eine Position zwischen den Positionen 1 und 2 nicht eher erreicht als das Ausbreitungsfeld H einen Winkel α einnimmt der mindestens 45" in bezug auf seine Drehrichtung beträgt Befindet sich unter dieser Voraussetzung das Abfühlbauelement 16 auf dem halben Wege zwischen den Positionen 1 und 2, dann tritt am Abfühlbauelement 16 ein beträchtliches Vormagnetisierungsquerfeld (zwisehen 0,71 | H\ und | H\) zu dem Zeitpunkt auf, wenn eine Biäschendomäne 12 hieran vorüberwandert Dieses Vormagnetisierungsquerfeld verlegt die Wirkung des Abfühlbauelementes 16 in einen mehr lineareren

Bereieii der Kennlinie, wo das Magnetfeld der Bläschendomäne eine größere Drehung in der Magnetisierung des Abfühlbauelementes 16 verursacht. Demzufolge wird der Widerstand des Abfiihlbauelementes 16 um einen verhältnismäßig großen Betrag geändert, so daß sich ein entsprechend starkes Ausgangsspannungssignal V, ergibt.

In Fig.4B befindet sich das Abfühlbauelement 16 angenähert in der Mitte zwischen den Positionen I und 2 der T-förmigen Auflage 22'. Wird das Abfühlbauelement näher in die Pollage 2 verlegt, dann nimmt unter dem Einfluß des zur Bewegungsbahn senkrechten Armes der T-förmigen Auflage das Entmagnetisierungsfeld ab, so daß die Wahrscheinlichkeit der Sättigung des Abfühlbaueierrentes, bevor die Bläschendomäne eintrifft, erhöht wird. Ist hingegen andererseits das Abfühlbauelement zu nahe der Position I angeordnet, dann beginnt sich die Bläschendomäne von der Position 1 nach der Position 2 zu bewegen, bevor sich ein Vormagnetisierungsquerfeld in nennenswertem Ausmaß über den Abfühlbauelement 16 entwickelt hat; das bedeutet aber, daß nur ein relativ kleines Quermagnetisierungsgrundfeld am Abfühlbauelement entsteht, wenn die Bläschendomäne hieran vorüberwandert, wobei die Fähigkeiten zur Drehung des Magnetfeldes seitens der Bläschendomäne stark reduziert sind. Für die Plazierung des Abfiihlbauelementes 16 zwischen den Positionen 1 und 2 ist vorzugsweise ein Bereich von etwa ¹A bis ³A des Abstandes zwischen Position I und Position 2 vorzusehen. Mit anderen Worten, das Abfühlbauelement 16 ist jeweils so anzuordnen, daß das sich während des Abfühlvorgangs entwickelnde Vormagnetisierungsquerfeld von ausreichender Stärke ist.

Natürlich kann nicht das Abfühlbauelement 16 für eine Bläschendomänenwanderung in Richtung des Pfeiles 14 auf den rechten Teil des horizontalen Armes der T-förmigen Auflage 22', d. h. zwischen den Polpositionen 2 und 3, angebracht werden. Dies ergibt sich schon daraus, daß das transversale Querfeld der Grundmagnetisierung über dem Abfühlbauelement 16 für eine Bläschendomänenwanderung von Position 2 nach Position 3 einen Minimalwert besitzt, wenn das

ÄulUfliÜdUCICItlClli IO /.W UIC5C1I I)CIUCiI

nen angeordnet ist

Das Vektordiagramm in Fig.4C zeigt die beiden Komponenten der Vormagnetisierung über Abfühlbauelement 16 für zwei Lagen des Abfühlbauelementes 16 auf der T-förmigen Auflage 22'. Die erste Lage entspricht der der in Fig.4B gezeigten, d.h. der zwischen den Polpositionen 1 und 2. Da diese Position sich auf der linken Seite der T-förmigen Auflage 22' befindet wird für diesen Fall der Index L genommen. Infolgedessen wird die Vormagnetisierung am Abfühlbauelement 16 für das Ausbreitungsfeld H mit Hl bezeichnet wenn die Bläschendomäne sich auf halbem Wege zwischen der Polposition 1 und der Polposition 2 befindet Dies entspricht einem Winkel atz. > 45°. Die zweite Lage des Abfühlbauelementes 16 ist auf der rechten Seite der T-förmigen Auflage 22*, d h. zwischen den Polpositionen 2 und 3. Dieser Tatsache wird durch den Index R Rechnung getragen. Infolgedessen ist die Grundmagnetisierung des Ausbreitungsfeldes H am Abfühlbauelement 16 Hr, wenn «« > 45° ist und sich das Abfühlbauelement 16 zwischen den Polpositionen 2 und 3 befindet

Wie sich aus der F i g. 4C ergibt, ist die Yertikalkomponente (transversal) Hy von //bei Anwesenheit einer Bläschendomäne unter dem Abfühlbauelement größer.

wenn sich dieses Abfühlbauelement 16 zwischen den Polpositionen 1 und 2 befindet, als in der anderen Lage. Daraus folgt Hy/. > Hyr für eine Bläschendomänenwanderung in Richtung des Pfeiles 14. Wenn natürlich

'> eine Bläschendomänenwanderung in entgegengesetzter Richtung stattfindet, dann ist es vorzuziehen, das Abfühlbauelement 16 zwischen den Polpositionen 2 und 3 anzuordnen.

Als Beispiel für ein geeignetes magneto-elektrisches

κι Abfühlbauelement wird eine Ni-Fe-Scheibe auf ein TmFeOj-Plättchen von 56 μπι Stärke aufgebracht, mit dem bei einer magnetischen Feldstärke von 2400 A/m ein Signal von 3,5 mV hervorgebracht wird. Der Widerstand eines solchen Abfühlbauelemente« beträgt

ι ι etwa 52 Ohm und der Meßstrom 7 mA. Die Abmessungen des Abfühlbauelementes sind hierbei etwa 25 nm χ 38 μτη χ 138μΐη bei einem Bläschendomänendurchmesser von etwa 140 μπι. Die Empfindlichkeit des Abfühlbauelementes ist nahezu konstant bis

>i) wenigstens 30 MHz, also weit über das Maximum der Datengeschwindigkeit hinaus, die die Bläschendomänenbeweglichkeit überhaupt gestattet. Es sei darauf hingewiesen, daß die Komponenten des Ausbreitungs- und/oder Vormagnetisierungsfeldes sowie des Blas

2^r> chendomänenfeldes, die den Magnetisierungsvektor des Abfühlbauelementes drehen, sich in der Rotationsebene dieses Vektors befinden. Außerdem sollte das zur Erzielung einer linearen Betriebsweise zugeführte transversale Vormagnetisierungsfeld mindestens etwa

«ι ein Viertel der Sättigungsfeldstärke des Abfühlbauelementes betragen, um Ausgangssignale ausreichender Stärke zu erhalten, wenn eine Bläschendomäne abgefühlt wird.

Das erforderliche Vormagnetisierungsquerfeld hängt

li in erster Linie von der Breite des Abfühlbauelementes ab, da der Magnetfluß der Bläschendomäne ziemlich konstant bei 0,2(4πΜ₅) bleibt Die Beziehung zwischen Querfeldvormagnetisierung, Bläschendomänendimension und Abfühlbauelementabmessungen sollte, wie nachstehend angegeben, angerichtet sein:

Die Breite des Abfühlbauelementes sollte geringer als der Bläschendomänendurchmesser sein. Jedoch kann

—:_ J_

iiin :>«iii ua

das Verhältnis von AR_nJR₀ nämlich der erhielten 4^r) Widerstandsänderung zum Gesamtwiderstand, für Ni-Fe-Schichten, die dünner sind als 20 nm, scharf abfällt Wenn also die Abfühlbauelementdicke bei abnehmendem Bläschendomänendurchmesser konstant bleibt dann steigt die Entmagnetisierungsfeldstärke am ^rio Abfühlbauelement an. Der effektive Anregungsfeldstärkeanteil von der Bläschendomäne bleibt ein nahezu konstanter Bruchteil von 4πΜ, nämlich typisch 0,2(4jrM_s). Der Wert für 4nM_s wird in typischer Weise zu 8000 A/m für Orthoferrite und zu 1600 A/m fluss Granate gewählt Nimmt demnach der Bläschendomänendurchmesser ab, dann überschreitet u. U. das Abfühlentmagnetisierungsfeld das von der Bläschendomäne stammende Erregungsfeld. Für diesen Fall sollte das Vormagnetisierungsquerfeld so gewählt seht, daß μ der durch die Bläschendomäne verursachte Widerstandsänderungszuwachs auf einen maximalen Wert gebracht wird. Theoretisch läßt sich dies durch eine entsprechend der Beziehung Hv — H_s— Hb gewählte Vormagnetisierung erzielen, worin H_s die zur Sättigung b5 des Abfühlbauelementes erforderliche Feldstärke darstellt und theoretisch gleich der Summe aus der Anisotropie-Feldstärke Hk des Abfühlbauelementes und der Entmagnetisierungsfeldstärke Ho = t/w{4 M₁) ist

wobei t die Dicke des Abfiihlbauelementes und w die Breite des Abfohlbauelementes (F i g. 3) ist.

Die Praxis zeigt jedoch, daß ein allmählicher Übergang in den Sättigungszustand vorliegt, wie es durch die gestrichelte Kurve in der graphischen Darstellung nach Fig.3 angedeutet ist, deren Verlauf auf empirisch ermittelten Werten beruht. Unter dieser Voraussetzung ist das optimale Vormagnetisierungsfeld dann etwas geringer als die Differenz H_s— Hb; jedoch wird selbst unter Betrieb bei Hv = 0,5 H, das magnetoelektrische Signal noch um einen Faktor

(1+2 HW Hb) = (1 + HJHb)

verstärkt.

Der Anordnung nach F i g. 5 A liegt eine zickzackförmig verlegte Ni-Fe-Streifenstruktur zugrunde, um Bläschendo.T.änen 12 in Richtung des Pfeiles 14 weiterzuleiten. Diese zickzackförmige Ni-Fe-Streifenaufiage 28 ist bier ebenfalls auf ein magnetisierbares Medium 10 aufgebracht Elektrische Leitungszüge 30 verbinden das Abfühibaucicmcnt 16 mit einer Stromquelle 18 und dem Spannungsmeßgerät 20, wie es oben bereits für die Anordnung nach F i g. 4A beschrieben ist Die Ebene des Abfühlbauelements 16 liegt hier senkrecht zur Ebene des magnetisierbaren Mediums 10. Die Magnetisierungsrichtung in Richtung der Normalen des magnetisierbaren Mediums 10 ist also gleich der Richtung des MeBstromes K

Unter dem Einfluß eines von Richtung 1 nach Richtung 2 (Fig.5B) gedrehten magnetischen Feldes wandern dann die Bläschendomänen 12 in Richtung des Pfeils 14. Die angelegten Ausbreitungsfelder bestehen aus einer in positiver -V-Richtung (Hχ) wirkenden Gleichmagnetfeldkomponente und einer in V-Richtung angelegten Wechselmagnetfeldkomponente. In positiver y-Richtung ist dies +Hy und in der negativen V-Richtung ist dies - Hy. Diese Felder stammen von in üblicherweise außerhalb des magnetisierbaren Mediums 10 angeordneten Spulen. Die resultierenden Erregungsfelder sind Magnetfelder, die abwechselnd in den Richtungen 1 und 2 bestehen.

In der Fig.6A ist eine Anordnung mit den Leiterschleifen 32 gezeigt, um auch hier wieder Bläschendomänen in Richtung des Pfeiles 14 zu bewegen. Diese Leiterschleifen können direkt auf das tnagnetisierbare Medium 10 in bekannter Weise aufgetragen sein. Wenn die hier angedeuteten Ströme /ι, h durch diese Leiterschleifen fließen, dann werden hierin Magnetfelder mit vertikaler Komponente erzeugt, die in Richtung des Pfeiles 14 Bläschendomänen vofl einer Leiterschleife zur folgenden Leiterschleife ziehen.

Innerhalb einer Leiterschleife ist an einer gewünschten Stelle zur Erfassung von Bläschendomänen ein magneto-elektrisches Abfültlbauelement 16 angeordnet Dieses Abfühlbauelement liegt mit seiner Ebene senkrecht zur Oberfläche des magnetisierbaren Mediums 10 und sein Magnetisierungsvektor M ist gewöhnlich in Richtung der Bewegung der Bläschendomänen ausgerichtet Auch hier wiederum ist an das Abfühlbaueiement eine Stromquelle 18 und eine Spannungsmeßeinrichtung 20 angeschlossen, wie es bereits oben beschrieben ist

In einem anderen Fall läßt sich auch im Magnetisierungsmedium 10 ein Abfühlbauelement 16' anordnen, das auf der Magnetschichtoberfläche aufliegt und dabei ebenfalls an eine Stromquelle und eine Spannungsmeßeinrichtung angeschlossen ist, wie es für das Abfühl bauelement 16 der Fall ist Die Achse der leichten Magnetisierbarkeit des Abfühlbauelements 16' liegt dann in Richtung des Meßstromes /, durch das Abfühlbauelement 16'.

s In Fig.6B ist eine vergrößerte Seitenansicht eines teilweisen Querschnittes durch das magnetisierbare Medium 10 mit der darauf angebrachten Leiterschleife 32' gezeigt, wobei außerdem das Abfühlbauelement 16 zu sehen ist Wie sich aus der Darstellung ergibt,

in existiert eine Vertikalkomponente in der durch die Leiterschleife 32* hervorgerufenen Feldlinie des Magnetfeldes Ha am Abfühlbauelement 16. Deshalb verursacht das Ausbreitungsfeld Ha ein Vormagnetisierungsquerfeld über dem Abfühlbauelement 16, sobald eine Bläschendomäne 12 unter dem Abfühlbauelement 16 hindurchwandert Da das Abfühlbauelement 16 in einen lineareren Betriebsbereich durch die Querkomponente des Feldes Ha vormagnetisiert ist, reicht der mit einer sehr kleinen Bläschendomäne 12 verbundene Magnetfluß yöllig aus, um die Magnetisierung M eines Abfüh!bau$l£rnentes 16 zu 'drehen, wenn eine Bläschendomäne hierunter vorüberzieht In Fig.6B stellt das Stabüisierungsfeld Hz ebenfalls eine Querfeldvormagnetisierung für das Abfühlbauelement 16 bereit, so daß dann "die gesamte Vormagnetisierungsfeldstärke plus der Domänenfeldstärke geringer sein muß als die Sättigungsfeldstärke des Abfühlbauelementes 16.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenso wie in den anderen Ausführungsbeispielen fließt der Meß-

jo strom Λ normalerweise in Richtung der Magnetisierung des Abfühlbauelementes 16, d.h. längs der Achsenrichtung der leichten Magnetisierung, bevor eine Drehung durch das Domänenfeld stattfindet

Ein weiteres Abfühlbauelement 16' liegt außerhalb

j5 der Leiterschleifen und dient zur Erfassung einer Horizontalkomponente des durch den Strom /_t hervorgerufenen Magnetfeldes im linken Teil der Leiterschleife 32. Der Strom I₂ in dem rechten Teil dieser Leiterschleife erzeugt ein Feld, das das Abfühlelement 16' nicht beeinflußt, weil die Entfernung von der Leiterschleife zu groß ist Die Horizontalkomponente des magnetischen Feldes stellt eine Querfeidvormagnetisierung für das Abfühlbauelement 16' dar. Falls erforderlich, könnte das Abfühlbauelement auch auf einem Leiter, aber dann isoliert hiervon, angeordnet sein.

Die in Fi g. 7A auf dem magnetisierbaren Medium 10 angebrachten an sich bekannten Ausbreitungsmittel 34 bestehen aus den keilförmigen Ni-Fe-Streifen 36 und

so hierzu insgesamt parallelliegenden Ni-Fe-Leitstreifen 38. Des weiteren befindet sich auf dem magnetisierbaren Medium 10 ein magneto-elektrisches Abfühlbauelement 16, dessen Ebene senkrecht zur Oberfläche des magnetisierbaren Mediums 10 ausgerichtet ist, wie es aus Fig.eA hervorgeht Dieses Abfühlbauelement 16 liegt wiederum an eitler Stromquelle 18 und an einer Spannungsmeßeinrichtung 20, wie oben bereits mehrfach gezeigt Die Stromquelle 18 liefert einen Meßstrom U durch das Abfühlbauelement 16 in Richtung seiner

Magnetisierung M.

Die Biäschendomänenausbreitung in Richtung des Pfeils 14 wird durch ein entsprechend moduliertes Vormagnetisierungsfeld H₁ in Richtung der Normalen des magnetisierbaren Mediums 10 gewährleistet. Hier durch ergeben sich wechselweise Ausdehnungen und Zusammenziehungen der Bläschendomänen 12, so daß sie sich von einem Ni-Fe-Keil zum anderen in angegebener Pfeilrichtung bewegen. In diesem Ausfüh-

rungsbeispiel ist die vertikale Vormagnetisierung Η_Λ die wie gesagt, gleichzeitig das Ausbreitungsfeld darstellt, senkrecht zur Magnetisierungsrichtung des Abfühlbauelementes 16 ausgerichtet. Deshalb wird ein Vormagnetisierungsquerfeld Ober dem Abfühlbauelement 16 erzeugt, wenn eine Bläschendomäne hierunter vorüberzieht. Damit ist aber das Abfühlbauelement 16 dann in der Lage festzustellen, ob eine Bläschendomäne 12 vorhanden ist oder nicht.

In Fig.7B ist eine Seitenansicht eines teilweisen Querschnitts des magnetisierbaren Mediums 10 gezeigt. Das Abfühlbauelement 16 liegt zwischen den Ni-Fe-Keilen 36, und zwar benachbart zum Ni-Fe-Leitstreifen 38'. Das Abfühlbauelement 16 könnte ebensogut auch so angeordnet sein, daß jeweils gleicher Abstand zu den Ni-Fe-Leitstreifen 38 und 38' besteht. Da jedoch, wie gezeigt, der aus einer Bläschendomäne austretende magnetische Fluß in der Hauptsache auf die Kante der Domäne konzentriert ist, gilt das Abfühlelement 16 tatsächlich aber als zum Ni-Fe-Leitstreifen 38' hin verschoben. Ebensogut könnte es natürlich auch in seiner Wirkung zum Ni-Fe-Leitstreifen 38 hin verschoben angeordnet sein.

Das Magnetisierungsfeld H, in Richtung der Normalen des magnetisierbaren Mediums 10 stellt eine Vormagnetisierung für das Abfühlbauelement dar, so daß die vertikale Querkomponente des Bläschendomänenfeldes Hß ausreicht, um die Magnetisierung des Abfühlbauelementes 16 zu drehen und hierdurch eine maximale Widerstandsänderung AR eintreten zu lassen. -, Bei allen oben beschriebenen Bauelementen ist ein magneto-elektrisches Abfühlbauelement mit Bezug auf die Ausbreitungsmitte! in einer solchen Orientierung angeordnet, daß das mit den Ausbreitungsmitteln und/oder mit dem in Richtung der Normalen liegenden

κι Stabilisierungsfeld einhergehende Magnetfeld eine transversale Komponente über dem Abfühlbauelement wirksam werden läßt, sobald eine Bläschendomäne an dem magneto-elektrischen Abfühlbauelement vorüberzieht. Diese transversale Komponente bewirkt eine

π Vormagnetisierung, die den magneto-elektrischen Effekt des Abfühlbauelements in einen zumindest nahezu linearen Betriebsbereich verlegt, so daß das r-.it einer Bläschendomäne einhergehende relativ schwache Feld eine um so größere Widerstandsänderung im magnetoelektrischen Abfühlbauelemenl herbeiführt. Da es jedoch äußerst anstrebenswert ist. die Abmessungen eines magneto-elektrischen Abfühlbauelementes kleiner als den Durchmesser von Bläschendomänen zu halten, besitzt vorliegende Erfindung eine große

>·-> praktische Bedeutung als Erfassungsmittel für sehr kleine Bläschendomänen.

Hierzu 2 Blatt Zciclinunuen

Claims (7)

Patentansprüche;

1. Bläsehendomänen-Abfühlanordnung mit magneto-elektrischem Wandler zum Erfassen von in einer in Richtung ihrer Normalen magnetisierten Magnetschicht auftretenden, im hierzu umgekehrten Sinne polarisierten, durch ein starkes Magnetfeld stabilisierten und mittels selektiv ar.regbarer, in Magnetschichtebene ausgerichteter Weiterlehungsmagnetfelder wahlweise von einer Stelle der Magnetschicht zur anderen verschiebbaren magnetischen Bläschendomänen, deren magnetische Streufelder beim Passieren einer Bläschendomänen-Abffihlanordnung in einem zugeordneten Stromkreis die Abgabe elektrischer Signale auslösen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Ansprechempfindlichkeit des magnetoelektrischen Wandlers (16) dieser derart im Bereich der Feldlimeai von Weiterleitungsmagnetfeld (H) und/oder Stabilisierungsmagnetfeld (H_x) angeordnet ist, daß diese Feldlinien bei Durchsetzung des magneto-elektrischen Wandlers (16) hierin eine Vormagnetisierung hervorrufen, die geeignet ist, seinen Arbeitspunkt in den linearen, d. h. für seine Betriebsweise optimalen, Kennlinienbereich zu verschieben.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormagnetisierungsfeldstärke (Hv) durch die Beziehung Hy S H_s— Hb, worin H_s die Sättigungsfek'stärke und Hb die Streufeldstärke einer Bläschendomäne (12) bedeuten, festgelegt ist

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormagnetisierungsfeldstärke (Hv) der Größenordnung der Bläscnendomänen-Streufeldstärke (Wb) entspricht

4. Anordnung mit einem stromdurchflossenen, magnetfeldabhängigen, niagnetisierbaren Widerstand als magneto-elektrischem Wandler nach Anspruch 1 oder 2 und 3, dadurch gekennzeichnet daß der tnagneto-elcktrische Wandler so angeordnet ist daß die zur Feldrichtung der Vormagnetisierung senkrecht liegende Flußrichtung des Stromes (Is) durch den magneto-elektrischen Wandler (16) mit seiner Achse (M) der leichten Magnetisierbarkeit zusammenfällt

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des magnetfeldabhängigen Widerstandes (16) etwa dem halben Durchmesser einer Bläschendomäne (12) entspricht, während die Länge in der Größenordnung des Bläschendomänendurchmessers liegt

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dal) der magnetfeldabhängige Widerstand (16) in bezug auf die Bläschendomänen-Verschiehängebahn so angeordnet ist, daß lediglieh das Streufeld (Hb) eines Bläschendomänen-Sektors mittels des magnetfeldabhängigen Widerstandes (16) erfaßbar ist.

7. Anordnung zur Verwendung mit durch das Verschiebungsmagnetfeld magnetisierbarer auf der Magnetschicht angeordneten Bläschendomänen-Verschiebestreifen nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß der magnelo-elektrische Wandler (16) gleichzeitig Bestandteil der vorzugsweise aus einer Ni- Fe- Legierung bestehenden Bläschendomänen-Verschiebestreifen (22, 24) ist bei dem elektrische Zuführungsleitungen (26) mit ihren Enden in einem der Länge des magneto-elektrischen Wandlers (16) entsprechenden Abstand auf der jeweils hierfür vorgesehenen Stelle (1) des betreffenden Bläschendomänen-Verschiebestreifens (22') angebracht sind (F ig. 4B),

8, Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der magneto-elektrische Wandler (16) mit seiner Fläche senkrecht zur Magnetschichtoberfläche ausgerichtet ist

ίο 9. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von gleichzeitig zur Vormagnetisierung dienenden Leiterschleifen (32), die ansonsten zur Bereitstellung der Verschiebemagnetfelder zur Weiterleitung der

is Bläschendomänen innerhalb der Magnetschicht auf der Magnetschicht aufgebracht sind, der magnetoelektrische Wandler (16) entweder parallel zu diesem Leiterschleifenteil verlaufend mit seiner Fläche außerhalb der Leiterschleife (32) auf der Magnetschichtoberfläche aufliegt oder bei zur Magnetschichtoberfläche senkrechter Ausrichtung seiner Fläche innerhalb einer Leiterschleife (32) in Richtung der Bläschendomänen-Verschiebebahn verlaufend angeordnet ist (F i g. 6a).