Brevet FR2104802A1 — publié le 19720421

* » 71 26874 1 2104802 L'invention concerne un dispositif d'enregistrement dont le milieu d'enregistrement est une mince couche d'un matériau magnétisable présentant pour la magnétisation une direction préférentielle qui est pratiquement perpendiculaire à la surface de la couche, le dis-5 positif comportant également de moyens qui dans ce milieu sont appelés â engendrer, & maintenir en état et à détruire éventuellement des domaines magnétiques. "Electronics", page 83 et suivantes, parue en septembre 1969. Comme 10 milieu d'enregistrement, on utilise de minces plaquettes, par exemple en orthoferrites de terresrares. Ces plaquettes présentent pour la magnétisation une direction préférentielle qui est perpendiculaire aux plaquettes. Comme moyen appelé à engendrer, à maintenir en état et à détruire éventuellement les domaines magnétiques dans les plaquettes, on 15 se sert d'un champ magnétique extérieur Hq dont la direction coïncide, du moins pratiquement, avec ladite direction préférentielle du milieu d'enregistrement. Les domaines magnétiques sont cylindriques, et de tels domaines ne sont stables qu'en présence de champs magnétiques H , dont l'intensité est comprise entre des limites déterminées. Ces valeurs limites 20 de l'intensité de champ sont fonction entre autres de l'épaisseur de la plaquette dans laquelle les domaines se produisent, ainsi que de la composition chimique de celle-ci. Lorsque la direction de magnétisation est opposée à la direction du champ Hq et que l'intensité de celui-ci varie dans les-25 dites limites déterminées, les domaines deviennent plus petits lorsque l'intensité du champ Hq s'accroît, et deviennent plus grands lorsque ladite intensité décroît. Les domaines peuvent être observés par voie optiques à. l'aide de lumière polarisée »t d'un analyseur, il est possible de dé-30 terminer exactement les dimensions des domaines. Or, à l'aide desdits domaines, il est possible de faire fonctionner une mémoire de deux façons. Première façon: à condition qu'une variation de l'intensité du champ H reste dans les limites posées à cette intensité par 35 l'exigence qu'un domaine stable doit pouvoir exister, il est possible de retrouver une telle variation 'Sans une variation des dimensions du domaine. Une telle variation est définie par exemple par voie optique. nés; cette propriété permet de réaliser un espèce de registre à décalage. Un tel dispositif est cité dans la publication Deuxième façons il est possible de mouvoir les domai- 71 26874 2 2104802 L'invention concerne un dispositif du genre décrit ci-dessus, remarquable en ce que des moyens sont conçus de façon à former des domaines dont au moins quelques uns sont creux. Par "domaines", il y a lieu d'entendre ici les régions 5 dans lesquelles la direction de la magnétisation est opposée à la direction du champ magnétique extérieur. En indiquant par les symboles et R2 respectivement le rayon intérieur et le rayon extérieur d'un domaine cylindrique creux (voir la fig. 1), la direction de la magnétisation M est opposée à celle du champ extérieur Hq pour des rayons r répondant à 10 l'expression tandis qu'à l'intérieur du domaine (r ainsi qu'à l'extérieur du domaine (r > -*-a direction de magnétisation correspond à celle du champ extérieur ÏÏQ. Sur la fig. 1, l'épaisseur de la plaquette en orthoferrite est désignée par d_. On a pu constater qu'en comparant aux domaines creux 15 les domaines cylindriques connus, et donc à paroi unique, les premiers cités offrent bon nombre d'avantages. Un avantage important réside dans le fait que pour établir une même variation (par exemple de 25>b) des rayons d'un domaine creux et d'un domaine à paroi unique, la variation de l'intensité du 20 champ magnétique extérieur Hq, qui est le signal, doit, pour le domaine creux, n'être égale par exemple qu'au centième de la variation de l'intensité dans lë cas d'un domaine à paroi unique. Un domaine creux est donc beaucoup plus sensible au signal. Un autre avantage est que le diamètre d'un domaine 25 creux peut varier beaucoup plus fortement que celui d'un domaine â paroi unique. Pour un tel domaine établi dans une plaquette d'orthoferrite de lutécium, dont la magnétisation de saturation M est déterminée par 4 *SfMs = 95 Gauss, la plaquette ayant une épaisseur de 47yu et une énergie de paroi de 1,6 erg/cmz, la possibilité de faire varier le diamètre était 30 exprimée par un facteur 3» tandis que dans le cas où il s'agissait d'un domaine creux dans une plaquette de mêmes dimensions et de même composition, la possibilité de faire varier le diamètre était exprimée par un facteur supérieur à 100. Les deux avantages précités des domaines creux se font 35 valoir clairement aussi lorsque, à l'aide de ces domaines, on réalise une mémoire à registre à décalage. L'idée de base pour faire avancer des domaines repose sur la présence de trajets de guidage adéquats le long desquels ,-3ur la base des variations périodiques (causées par le champ magnétique variant périodiquement) des dimensions du domaine, ce dernier se 40 déplace dans une direction voulue. Pour les variations qui à cet effet 71 26874 2104802 sont nécessaires en ce qui concerne les dimensions d'un âomaine, la plus grande sensibilité aux variations du champ magnétique extérieur et la plus grande possibilité pour faire varier les dimensions du domaine constituent des avantages essentiels. 5 A cet effet, un dispositif d'enregistrement conforme à l'invention est notamment remarquable en ce que le dispositif comporte des moyens connus pour faire avancer les domaines. De tels moyens sont indiqués par exemple dans la publication déjà citée. On a pu constater que dans une plaquette d'ortho-10 ferrite de lutécium, ayant une épaisseur de 47/u, des domaines creux stables pratiquement cylindriques ne pouvaient exister qu'en présence de champs extérieurs dont l'intensité est comprise entre 11,8 et 11,9 Oersteds. Le champ magnétique extérieur peut donc varier au maximum de 0,1 Oersted. Dans une plaquette identique, pour des domaines stables 15 pratiquement cylindriques à paroi unique, l'intensité du champ magnétique Hq pouvait varier de 5,2 Oersteds,de 10,3 & 15f5 Oersteds. Parfois, la possibilité assez réduite de variation pour les domaines creux est considérée comme un inconvénient. Toutefois, des expériences ont démontré que la marge 20 dans laquelle l'intensité du champ magnétique extérieur est variable, peut être élargie considérablement si on fait en sorte que le milieu d'enregistrement présente des emplacements dits d'épinglage pour les parois. A cet effet, dans le matériau constituant le milieu d'enregistrement, il faut introduire des défauts cristallins, par exemple à l'aide 25 d'impuretés, le milieu présentant ainsi tjne certaine force coercitive. On a pu constater par exemple que dans un milieu formé par un orthoferrite da lutécium présentant une force coercitive de 5 0e, et une épaisseur de 47/u» la variation de l'intensité du champ extérieur dans un cas déterminé pouvait, à partir de 0,1 0e, être étendue jusqu'à 30 0e envi-30 ron. On a constaté également que tant la limite supérieure que la limite inférieure de l'intensité du champ magnétique admis était l'une supérieure et l'autre inférieure aux valeurs correspondantes dans le cas de domaines â paroi unique dans le même matériau. A remarquer qu'également dans le cas de domaines à paroi unique, pour une force coercitive plus 35 élevée, la marge dans laquelle l'intensité du champ Hq peut varier est plus étendue. Toutefois, tant dans le sens absolu que dans le sens relatif, cette extension de marge est considérablement inférieure que dans le cas des domaines creux. Ce qui précède a été illustré sur la fig. 2 dans la-40 quelle a et t montrent les possibilités de variation du champ Hq dans le 71 26074 2104802 cas de domaines stables à paroi unique pour des forces coercitives respectives 0 Oe et 5 Oe, tandis que par o et d , on illustre les mêmes possibilités dans le cas du domaine creux stable. On a pu constater que déjà de faibles forces coerci-5 tives, par exemple égales à 0,1 Oe, conduisent à une extension considérable de la marge admise pour l'intensité du champ Hq. Par conséquent, un mode de réalisation d'un dispositif conforme â l'invention est remarquable en ce que le milieu d'enregistrement a une certaine force coercitive. • -10 On a pu constater également qu'avec un domaine creux, la marge dans laquelle l'intensité du champ magnétique extérieur est variable peut encore être élargie considérablement d'une façon autre que celle consistant à établir sciemment des endroits additionnels dits d'épinglage pour les parois si on fait en sorte que dans un domaine 15 creux, il existe un domaine à paroi unique. L'étendue de variation de champ dans laquelle une telle structure est stable est quatre â cinq fois plus étendue que celle d'une structure sans domaine à paroi unique. Comparé à un domaine à paroi unique, la structure de domaine creux contenant un domaine à paroi unique a l'avantage qu'en fonction du champ, la 20 variation des dimensions des domaines est beaucoup plus grande. Pour obtenir une même variation (par exemple de 25$) des rayons d'un cylindre de domaine creux appartenant à la structure de domaine creux contenant un domaine à paroi unique d'une part et d'un domaine â paroi unique d'autre part, la variation de l'intensité du champ magnétique extérieur 25 Hq, qui est le signal, doit, pour ledit domaine creux, n'être égale par exemple qu'au quinzième de la variation de l'intensité dans le cas d'un domaine à paroi unique. C'est pourquoi qu'en particulier, les moyens sont conçus de façon qu'un domaine à paroi unique existe dans au moins une partie des domaines creux, 30 La fig. 10 montre une plaquette d'orthoferrite ayant une épaisseur _d. Les symboles R^ et R,. correspondent aux rayons intérieur et extérieur d'un domaine cylindrique creux dans llaquel se situe un domaine .cylindrique à rayon R,. Pour des rayons r tels que r J _ -x 0 R^ On a pu constater que dans une plaquette d'orthoferrite de lutécium d'une épaisseur de 47des structures stables de do-40 maine creux contenant domaine à paroi unique pouvaient exister pour COPY 71 26874 5 2104802 des champs extérieurs à intensité comprise entre 11,8 et 12,2 Oe. L'intensité de champ peut donc varier de.0,4 Oe au maximum. L'étendue dans laquelle il est possible de faire varier l'intensité du champ magnétique extérieur oui est déjà plus large 5 en soi, peut également dans ce cas encore être élargie si on fait en sorte que dans le milieu d'enregistrement, il existe des emplacements dits d'épinglage pour les parois, comme décrit ci-dessus. On a constaté que dans une plaquette d'orthoferrite d'ytterbium présentant une épaisseur de 100yu, des intensités de champ 10 magnétique extérieur comprises entre 42,4 et 43,4 Oe permettent l'existence de structures stables de domaine creux contenant un domaine à paroi unique sans devoir établir sciemment des emplacements d'épinglage additionnels pour les parois; l'intensité du champ extérieur peut âoncvarier de 1 Oe au maximum. Pour une force coercitive de 0;5 Ce environ, l'inten-15 si té du champ extérieur peut varier de 2 Oe au maximum.' Au cours d'expériences effectuées sur des plaquettes nanties de différentes forces coercitives, on a pu constater une autre propriété des domaines creux, pouvant être très intéressante à des fins d'enregistrement: on a constaté notamment que dans le cas où la force 20 coercitive d'une plaquette en orthoferrite de lutécium par exemple, est augmentée de façon à devenir supérieure à 0,1 Oe, la variation qui se produit dans les dimensions d'un domaine creux en fonction de l'intensité du champ extérieur Hq n'est pas réversible et tout autre que la variation qui a été mesurée pour un domaine à paroi unique. 2-5 Par conséquent, un mode de réalisation d'un dispositif conforme 3. l'invention comporte un milieu d'enregistrement dont la force coercitive est telle qu'elle conduit à l'irréversibilité des variations des dimensions de domaine en fonction du champ magnétique extérieur. Ceci est appliqué en référence à la fig. 3- Pour une 30 plaquette en ortbor'errite de lutécium présentant une force coercitive de 11,5 Ce et une épaisseur de 47^u, on a pu mesurer, sur des domaines cylindriques creux, la variation de et de en fonction d'un champ au/Tiétique qui p^rioc iquen.ent - la période étant par exemple égale à 6 secondes - aUfT.»*ntait (jusqu'à 65 r'e) et ensuite diminuait en intensité 35 (jusqu'à 20 0e).(Voir le rrarhique 3a). Sur le ^-rarhique 3b, on a donné en fonction du temps, et donc en "ion ce 1 ' : r.tensi té du cr ar.p H , les rapports R., /d et R„/d. o * - 1 d (d = éraisseur de le; plaouette). Outre l'irréversibilité qui sur le graphique 3b peut 40 être lue en ce ':ui concerne la variation des dimensions de domaine, ce COPY 71 26874 6 2104802 graphique permet également de constater qu'au cours d'une seule période du champ H , les rayons R_j et tie varient pas simultanément: tandis qu'en présence d'un champ variable Hq, les rayons des cylindres diminuent avec chaque période, on constate qu'au cours d'une seule période, 5 la valeur ~ R-j va^ie à la même fréquence que celle du champ, du fait qu'à des instants différents, les rayons R^ et commencent à diminuer au cours de cette période; le rayon R2 diminue d'abord pour une intensité de champ croissante, alors que le rayon diminue ensuite pour une intensité de champ décroissante. Ceci peut être mis à profit par exemple 10 pour 1•emmagasinage d'enregistrements additionnels. Lorsqu'il s'agit de domaines à paroi unique, après chaque période, le rayon du cylindre reste inchangé. Egalement avec une structure de domaine creux dans lequel se situe un domaine à paroi unique, il se produit, en fonction du 15 champ extérieur Hq et pour une force coercitive déterminée, une variation des dimensions des domaines qui n'est pas réversible et tout autre que celle d'un domaine à paroi unique. Les rayons du domaine creux et celui du domaine à paroi unique situé dans le domaine creux n'augmentent pas simultanément au cours d'une seule période du champ Hq, tandis que dans 20 le cas où le champ Hq varie en intensité, les trois rayons précités diminuent avec chaque période. Des domaines creux peuvent être engendrés de différentes façons dans le milieu d'enregistrement. Suivant un mode de réalisation d'un dispositif conforne 25 à l'invention, pour engendrer lesdits domaines, le dispositif comporte une pincette magnétique. Le fonctionnement de cette pincette est "expliqué en référence aipc figures 4, 5» 6 et 7* La fig. 4 montre une boucle de fil L, la pincette, un 30 courant traversant celle-ci dans le sens indiqué par les flèches. Le diamètre de la boucle L est par exemple égal à 200^u, l'épaisseur du fil étant 50yu. Pour empêcher qu'une quantité d'énergie trop grande soit dissipée dans la boucle L, le courant traversant celle-ci est un courant impulsionnel. 35 De la façon illustrée sur la fig. 5» la boucle L est mise en contact avec un domaine magnétique 4 dans la plaquette 3- Ce faisant, on fait en sorte que du côté extérieur de la boucle L, la direction du champ soit adaptée à la direction de la magnétisation de saturation du domaine 4, et que l'intensité dudit champ soit du même ordre de 40 grandeur que ladite magnétisation.(Par exemple 100 0e, à l'aide d'un 71 26874 7 2104802 courant d'intensité de 6 ampères et de durée d'impulsion de 3yus). A l'aide de la pincette L, la première extrémité du domaine 4 peut alors être déplacée vers l'autre extrémité du domaine 4» fixée par exemple au bord de la plaquette. (Voir la fig. 6). En inversant enfin la polarité 5 de la pincette L, et en "découpant" de l'endroit d'épinglage le domaine 4» cet endroit étant ici le bord de la plaquette, on peut obtenir le domaine creux en fermant le domaine. (Voir la fig. j). Il est essentiel pour cela d'utiliser des domaines 4 épinglés au moins à une de leurs extrémités, par exemple des domaines "accrochés" au bord de la plaquette 3» si non 10 les forces de répulsion empêchent la réalisation d'un domaine fermé. ïïne autre façon dont il est possible d'engendrer les domaines magnétiques creux est celle suivant laquelle, â l'aide d'une pincette magnétique L, Son brûle" pour ainsi dire "une ouverture" dans le domaine magnétique 5« (Voir la fig. 8). Par "ouverture", il y a lieu 15 d'entendre alors une petite région dans laquelle la direction de magnétisation est opposée â celle existant autour de la région. Ceci est possible lorsque la direction du champ, engendré â l'aide de la pincette L, est opposée à celle de la magnétisation du domaine 5 et lorsque l'intensité de ce champ est telle qu'elle peut inverser la direction de magné-20 tisation d'une partie du domaine. La méthode précitée est schématisée sur la fig. 8. On part par exemple d'un domaine 5 dont la dimension linéaire la plus grande est de 400yu, et dans lequel on réalise un domaine magnétique creux à l'aide d'une pincette L utilisée pour engendrer un champ ayant une inten-25 sité d'environ }000 Oe à l'aide d'un courant impulsionnel ayant une intensité de 80 A. Des domaines magnétiques creux peuvent être engendrés également lorsqu'on utilise des boucles de fil concentrique L^ et comme indiquées sur la fig. 9» En choisiàsant judicieusement le rapport 30 des intensités de courant i^ et ig,- on peut faire en sorte qu'entre les boucles L.j et Lg» le champ magnétique suive une direction qui est opposée à celle de la magnétisation de la plaquette 3» magnétisée uniformément. On a réalisé par exemple un domaine, avec i^ = 300 A, et i^ = 100 A. l'intensité du champ entre les boucles L^ et L2 était d'environ 5000 0e, 35 tandis que celle dans la boucle intérieure Lg était d'environ 8500 0e. D'une façon générale, on peut dire qu'un mode de réalisation d'un dispositif d'enregistrement conforme à l'invention est remarquable en oe que le moyen appelé à engendrer les domaines magnétiques creux est formé par deux boucles de fil, alors que pendant le fonctionne-40 ment , la projection de la première boucle sur le milieu d'enregistrement 71 26874 8 2104802 se situe entièrement dans la projection de l'autre "boucle sur le milieu, tandis que les sens de passage des courants sont tels que dans la région sise entre les projections, le champ magnétique résultant a une direction opposée à celle de la magnétisation du milieu. Lorsque les "boucles de 5 fils se situent du même côté du milieu, ceci signifie que les sens de passage des courants sont opposés; par contre, lorsqu'une "boucle de fil se trouve de chaque côté de la plaquette, les courants ont le même sens de passage. Cette méthode a une variante suivant laquelle d'abord 10 un courant i2 est envoyé â travers la "boucle extérieure L,,, après quoi, à l'aide d'un courant traversant la boucle L^, une ouverture est "brûlée dans la région intérieure de la "boucle Une structure de domaine magnétique creux dans lequel se situe un domaine magnétique â paroi unique peut être formée à l'aide 15 de boucles de fil concentriques L^, et L^, illustrées sur la fig. 11. En choisissant judicieusement le rapport des intensités de courant ij, et i^, on peut faire en sorte que dans la boucle L^, ainsi qu'entre les boucles L^ et L^, les champs magnétiques suivent une direction qui est opposée â calle de la magnétisation dans les autres parties de la pla— 20 quette. En particulier, le moyen pour engendrer la structure préconisée ci-dessus est formé par trois boucles de fil, alors que pendant le fonctionnement, la projection des deuxième et troisième boucles sur le milieu d'enregistrement se situe entièrement dans la projection de la première boucle sur le milieu, et que la projection de la troisième boucle sur le 25 milieu se situe entièrement dans la projection de la deuxième boucle sur le milieu, tandis que les sens de passage des courants sont tels que dans les régions sises entre les projections, les champs magnétiques résultants aient des directions alternativement opposées et identiques â celle de la magnétisation du milieu. 71 26874 9 2104802 REVENDICATIONSî 1. Dispositif d'enregistrement dont le milieu d'enre gistrement est une mince couche d'un matériau magnétisable présentant pour la magnétisation une direction préférentielle qui est pratiquement 5 perpendiculaire à la surface rie la oouc.e, le dispositif comportant- égale ment des moyens qui dans ce milieu sont appelés à engendrer, à maintenir en état et à détruire éventuellement des domaines magnétiques, caractérisé en ce que ces moyens sont conçus de façon -3. forner des domaines dont au moins quelques uns sont creux. 10 2. Dispositif d'enregistrement selon la revendication 1, caractérisé^ en ce que les moyens sont conçus de façon à former un domaine à paroi unique dans au moins.une :artie des domaines creux. 3. Dispositif d'enregistrement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que pour faire avancer les domaines, on utilise 15 des moyens connus. 4. Dispositif d'enregistrement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le milieu d'enregistrement a une certaine force coercitive. 5. Dispositif d'enregistrement selon la revendication 4, 20 caractérisé en ce que la force coercitive du milieu d'enregistrement est telle qu'elle conduit à l'irréversibilité des variations des dimensions de domaine en fonction du champ magnétique extérieur. 6. Dispositif d'enregistrement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyen appelé à engendrer les do- 25 maines magnétiques creux est une pincette magnétique. 7. Dispositif d'enregistrement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moyen appelé à engendrer les domaines magnétiques creux est formé par deux boucles de fil, alors que pendant le fonctionnement, la projection de la première boucle sur le 30 milieu d'enregistrement se situe entièrement dans la projection de l'autœ boucle sur le milieu, tandis que les sens de passage des courants sont tels que danc la région sise entre les projections, le champ magnétique résultant ait une direction opposée â celle de la magnétisation du milieu. 35 B. Dispositif d'enregistrement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen pour engendrer la structure d'un domaine magnétique creux danc lequel se t?itue un domaine magnétique à paroi unique est formé par trois boucles de fil, alors que pendant le fonctionnement, la projection des deuxième et troisième boucles sur le milieu 40 d'enregistrement se situe entièrement dans la projection de la première 71 26874 10 2104802 boucle sur le milieu, et que la projection de la troisième boucle sur le milieu se situe entièrement dans la projection de la deuxième boucle sur le milieu, tandis que les sens de passage des courants sont tels que dans les régions sises entre les projections, les champs magnétiques résultants, aient des directions alternativement opposées et identiques à celle de la magnétisation du milieu.