Криогенное запоминающее устройство

 

ОП ИСАНИЕ

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 07. IX. 1965 (№ 1027559/18-24) с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет—

Опубликовано 30.1Х.1969. Бюллетень ¹ 30

Дата опубликования описания 4Х.1970

ФЖ

Кл. 21а, 37/66

МПК б 11с

УЛК 681.327 66 (0885) Комитет по делам изобретении и открытий при Газете Министров

СССР

Лвтор изобретения

И. П. Андреев

Заявитель

КРИ ОГEH HOF ЗАПОМИ НАК) ЩEE УСТРОЙСТВО

Зак. бб41

Изобретение может найти применение в справочно-библиографической н вычислительной технике.

Известны криогенные запоминающие устройства, выполненные на различных элементах, в частности на элементах с тепловой фиксацией несверхпроводяшсго состояния.

Недостатком последних является большое гыделение энергии в ячейках, хранящих

«единицу».

В описываемом устройстве каждый элемент окружен теплоизолирующим слоем и помещен в сверхтсплопроводящую среду, например в жидкий гелий-11.

Это позволяет уменьшить расход энергии в элементах, повысить надежность устройcòâà и плотность расположения элементов .в нем.

На фиг. 1 и 2 изображены модификации ячеек с запоминающими элементами для использования в матрицах; на фиг. 3 и

4 — элемент цилиндрического типа; на фиг.

5 — матрица запоминающего устройства (ЗУ); на фиг. б — устройство записи; на фиг. 7 — 10 — элемент (варианты конструктивного выполнения); на фнг. 11 — размещение ЗУ (вариант).

Запоминающий элемент 1 (фиг. 1) включен последовательно с диодом 2. В случае необходимости в цепь последовательно включается резистор > (фиг. 2) . Запсминающий элемент состоит из проводника 4 (фиг. 3 — 4), сверхпроводников 5 и теплоизоляции б и весь плн частично покрыт слоем электропзоляции 7.

Принцип действия запоминающего элемента

5 (ячейки) основан на эффекте тепловой фиксации несвсрхпроводящего состояния. Проводник 4 в обы шом состоянии является свсрхпроводником. Ток, проходящий через лего It не превышавший критического, д>тсулева тепла

10 не выделяет — состояние устойчивое (записан «О»).

Переход проводника 4 из сверхпроводящей в нормальную фазу можно вызвать люоым способом:

15 а) увеличением напряженности поля от индивидуальной магнитной обмотки; б) повышснием температуры от индивидуальной нагревательной обмотки; ,в) увеличение>м тока через провод20 ник 4, и т. и.

При нормальной фазе проводника 4 ток, тскущий через него,:выделяет джоулево тепло, температура проводника остается не ниже критической — появляется устойчивое состояние

25 (записана «1»).

Рассмотрим процесс обращения и ячейке > матрицы запомиHающего устройства, схема которой приведена на фиг. 5. Пусть на элементе 1 записан «О». Это значит, что ток, текущий от источника постоянного напряжения U„„, че253147 реа клемму В, резистор 9, диод 2, запоминающий элемент 1, резистор 10 и клемму 11, 110 Bblзывает нагрева проводника 4 в элементе 1. С подводом к клеммам 12 и 13 напряжения до"таточчой величины тоI(, проходящий через про- 5 водник 4 запоминающего элеменг>1 1 превысит критический. Здссь >toMCT GI ITb приме>!епо устройство записи, схема которого дана па на фиг. 6. В этом у;тройстве резисторы 14 It 15 служат для ограничения тока, проходя цсго чс- 10 роз проводник 4, что предохраняет последний от черезмерного нагрева, когда тот приобретает норма 11 tloe cotlpo>HIIление. Через пексторо» время устpoltcTIID записи можно отк !ючить — «1» записана. 15

Считывание осуществляется, например, tlyтем определения наличия сопротивления у проводника 4 запоминающего элемента 1 через клеммы 12 и 18, я стирание достигается tip0".тым отключением источника гп!тан>!я. 20

В качестве другого примера может бып ряссмотрсня работа матрицы запомни яюшег!!

)стрсйства, где ка>кдый запомипакицпй элемент содержит !!Идивид альн ю магпптп н

itли нагревательную обмотку. 25

Д>коулево тепло, выделяющееся при прохo>« дении тока через проводник 4 и диод 2, можно в значительной степени уменьшить за счет уменьшения тока следующими средствами.

1. В запоминающем элементе используются -0 проводник 4 малых габаритов, теплоизиляция 6 и сверхпроводники 5 с малыми теплопроводностями и тзплоемксстя»п, годбпра:тся наилучшая конфигурация проводникn 4, OLcp,:проводников 5 и теплоизоляции 6. Тяк, в слу- 35 чае T0HKotlëåío÷íoãо запоминающего элемента фиг. 7), технология изготовления прсводпика 4 проста, габариты невелики, но ну>кс н большой «зажигающий» ток, рязруп1а10пий сверхпрсводимость, а так>ке нсоохо,!!1ма 40 большая длина проводника 4 по сравпс;1пю с

Iпирпной Il;IPHK11. Если проводн11к предо Гявит1 в виде витка (фиг. 8), то габариты уменьшатся, :t «зажигающий» ток поняд" боится,iei«.п;!й. Но и такой «поперечньп!» запоминающий элемент 45 не обеспечит существенного погышс11пя быстродействия. «ПродолLíûé» бифилярный заг10мина!ощий элемент, приведенный на фиг, 9 — 10 в двух вариантах, обладает бй:!ьшю! быс-!роде!!ствие>1, Для случая запомипяющси .,0 ячсйки цил!1е!дрического Т!1113 ря "cyжд .Пи!! янало!1!чны.

2. В кубе памяти запоминающего устройства стабилизируется температура. Д.!я этой 55 цели применена охла>кдаюшая среда с оодьшой теплопрсводностью, например гелий-П (Не-II), В случае другой охлаждающей среды хороший теплсобмен между элементами и средой может быть, достигнут путем,ингепсив- GO ной цирку IHII!HH охлаждающей среды внутри кусa памяTи сднак0 при 11сполLЗОБаHI!11 Гелия-П открываются более широк!из 303!!0>кности в обеспечении стабилизации температуры во всех "î÷êàõ запоминающего куба .и получении необходимых характеристик элементов.

3, Вещество проводника 4 выбирается со строго определенными свойствами, влияющими на критические условия, для всех элементов запоминающего устройства. Критическая температура для этого вещества должна быть близка к температуре охлаждающей среды, но не .выше ее. Чем ближе критическая температура вещества проводника 4 приближе на к темпсратуре охлаждающей среды, тем меньший ну>кен ток для поддерживания песверхпроводящего состояния проводника 4.

4. С помощью устройств автоматического регулирования температуры, например с датчиками из вещества проводника 4, и папря>кепия U»»,добиваются хорошего приближения т ем пер а тур ы охлаждающей среды к к р!и пической температуре вещества проводника 4!Н значительного уменьшения напряжения U„„.

5. При малой рязност1и температур учитываются и компенсируются магнитные поля, существующие в не запоминающего устройства и создаваемые, в частности, Землей, и в запом ипя!ощем устройстве от токов.

Поскольку изменение магнитного поля вызывает изменение критической температуры вещества проводника 4, то только хорсшая экранировкя запоминающего у=тройства или его ча.".тей повысит его надежность, Использование гелия-I I, экранировка, устройства автоматического регулирования температуры и напряжения питания U„», окупит себя при создании запоминающих усгрсйств с

cittcocTi i0 более 10 — 10 единиц информации.

С целью повышения быстродействия запись и считыьание ведутся сразу нескольиими записывающими и считывающими у=тройствами.

6. В запоминающих устройствах критическая температура рабочего материала запоминающего элемента (вегцества проводника 4) поддерживается неизменной с помощью легкорегулирусмого и легкостабилизируемого однородного магнитного поля Для этой цели куб памяти 16 запоминающего устройства вместе с дьюаром 17 криостата помещается между полюсами большого электромагнита 18 (фиг. 11).

При изготовлении запоминающих элементов мсгут быть использованы следуюшие материалы: в качестве рабочего материала проводника 4 †тор, таллий, олово, индии; для сверхпроводпиков 5 — тантал, ниобий, технецип; для TcïëoHçoëÿöHè — спрессованное стеклсвслокпо, стекло; для электроизоляции — стекло.

Настоящим изобретением предусмотрено выполнение элементов криогенного запоьминающсго устройства с теплоизслирующим слоем, сущсствующим в Не-И на границе с поверхностью твердого тела, в качестве теплоизоляции 6 с целью уменьшения габаритов и упрощения технслогии изготовления, 253147

Предмет изобретения

Криогенное запоминающее устройство, содержащее элементы с тепловой спиксацией несверхпроводящего состояния, о т л и ч а ющ е ес я тем, что, с целью увеличения плотности расположения элементсв, повышения надсжности устрсйства, каждый элемент окружен теплоизолирующим слоем и помещен в сверхтеплопроводящую cpE3ó, например в жидкий гелий-I1.