DE1097013B - Leiteranordnung fuer Cryotronkreise und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Leiteranordnung für Cryotronkreise mit einem gesteuerten Leiterabschnitt aus einem supraleitenden Material mit vorbestimmter kritischer Feldstärke und einem Steuerleiter aus 'einem supraleitenden Material von relativ hoher kritischer Feldstärke und Verfahren zu deren Herstellung.

Die Erfindung wird in bezug auf Aufgabe und Lösung im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt 'eine Kurvenschar für verschiedene Materialien, und sie läßt erkennen, auf welche Weise sich die Temperatur, bei der das Material supraleitend wird, in Abhängigkeit von einem angelegten Magnetfeld ändert; die angegebenen Materialien sind supraleitend, wenn sie unter denjenigen Bedingungen gehalten werden, welche durch die links von den betreffenden Kurven bzw. unterhalb der Kurven liegenden Flächen dargestellt werden;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines bekannten Cryotrons;

Fig. 3 zeigt schematisch eine Cryotron-Flip-Flop-Schaltung, bei der Cryotrone der Ausführung nach Fig. 2 verwendet werden;

Fig. 4 ist .ein Schnitt durch einen Basisleiter, bei dem bestimmte Abschnitte mit Überzügen von unterschiedlichen Supraleitfähigkeitseigenschaften versehen sind;

Fig. 5 ist ein Längsschnitt durch den Leiter nach Fig. 4, bei dem der Überzug in den Leiter hineindiffundiert ist, um einen Cryotronleiter gemäß der Erfindung herzustellen;

Fig. 6 zeigt im Längsschnitt eine weitere Ausbildungsform eines zusammengesetzten Cryotronleiters nach der Erfindung;

Fig. 7 veranschaulicht schematisch, auf welche Weise mehrere miteinander verbundene Cryotrone aus Leitern der aus Fig. 3 und 4 ersichtlichen Art hergestellt werden können;

Fig. 8 zeigt schematisch die Cryotron-Flip-Flop-Schaltung nach Fig. 3, die sich aus mehreren gemäß Fig. 7 aufgebauten Cryotronen zusammensetzt.

In sämtlichen Figuren sind jeweils ähnliche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Cryotronkreise bestehen bekanntlich aus einem gesteuerten Leiterabschnitt aus einem supraleitfähigen Material mit vorbestimmter kritischer Feldstärke und einem Steuerleiter aus einem supraleitfähigen Material von relativ höherer kritischer Feldstärke. Unter kritischer Feldstärke wird diejenige Stärke eines Magnetfeldes verstanden, bei der der ohmsche Widerstand eines sich im supraleitenden Zustand befindlichen Leiters ohne Änderung der Temperatur wieder einen vorbestimmten endlichen Wert annimmt. Cryotronkreise können beispielsweise als logische Kreise in Rechenwerken Verwendung finden.

Leiteranordnung für Cryotronkreise
und Verfahren zu deren Herstellung

Anmelder:
International

Business Machines Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,

Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 11. Juli 1957

Howard O. McMahon, Lexington, Mass. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 1 zeigt, daß ein Magnetfeld von 50bis lOOÖrsted bewirkt, daß ein Draht aus_Tantal, der auf einer Temperatur von 4,2° K, d. h.„ auf dem Siedepunkt von flüssigem Helium bei atmosphärischem Druck, gehalten wird, aus seinem Supraleitungszustand in den Widerstandszustand übergeht.

Weiter veranschaulicht Fig. 2 ein bekanntes Cryotron mit einem Mittel- bzw. Sperrleiter 2, auf den eine Steuerwicklurig 4 aufgewickelt ist; sowohl der Sperrleiter als auch die Wicklung bestehen aus Materialien, die normalerweise bei sehr tiefen Temperaturen supraleitend sind. Das gesamte Aggregat wird in flüssiges Helium eingetaucht, um den Sperrleiter 2 und die

4.0 Steuerwicklung 4 supraleitend zu machen. Wenn man einen Strom von ausreichender Stärke durch den Steuerleiter schickt, bewirkt das hierdurch hervorgerufene Magnetfeld, daß der Sperrleiter aus dem Supraleitungszustand in den Widerstandszustand übergeht. Somit bildet die Steuerwicklung zusammen mit dem Sperrleiter einen elektrisch zu betätigenden Schalter, bei dem der Sperrleiter durch das Hindurchschicken eines Stromes durch die Steuerwicklung aus dem Supraleitungszustand in den Widerstandszustand übergeführt werden kann.

Tantal ist ein brauchbares Material für solche Sperrleiter, denn seine Übergangstemperatur im Bereich von 50 bis 100 örsted liegt bei 4,2° K, dem Siedepunkt von Helium beim Druck von einer Atmo-

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Sphäre. Diese Temperatur läßt sich erreii&env Ohne'^: kombination, der den Leiter KIg umfaßt, zeigt in daß es erforderlich ist, komplizierte Einrichtungen diesem Zeitpunkt' einen Widerstand. Somit fließt der zum Erzeugen von Druck oder Unterdruck zum gesamte von der Stromquelle gelieferte Strom durch Steigern oder Senken der Temperatur des Heliums zu, ,. _: den-Sperrleiter KIg, während durch den Leiter KIg benutzen. Niobium,^: das eine relativ hohe kritische■_. 5_; kein Strain; fließt,- und der gleiche durch die Steuer-Feldstärke aufweist, wird gewöhnlich für die Steuer- wicklungKIc fließende Strom hält den zugehörigen wicklung verwendet, denn es ist erwünscht und in Sperrleiter if lg· in seinem Widerstandszustand. Die manchen Fällen auch erforderlich, daß der Steuerleiter Flip-Flop-Schaltung ist somit in diesem Zustand stabil während des gesamten Betriebs des- Cryotrons supra- und gleicht somit einer in bekannter Weise aufgebauten leitend bleibt, und die Steuerwicklung ist im wesent- 10 bistabilen Vakuumröhren-Flip-Flop-Schaltung, die in liehen den gleichen Magnetfeldern· ausgesetzt wie der dem einen oder anderen Zustand stabil ist. Wenn der Sperrleiter. Ferner ist es in den meisten Anwendungs- aus der Stromquelle verfügbare Strom kleiner ist als fällen erwünscht, den Steuerleiter in Form einer Wick- der doppelte Wert derjenigen Stromstärke, die erlung, z. B. als Wicklung 4 in Fig. 2, auszubilden, damit - forderlich ist, um die kritische Feldstärke hervorzuman nur einen Strom von möglichst geringer Stärke 15 rufen, und wenn an die Steuerwicklung K3 c ein Imbenötigt, um die kritische Feldstärke zu erreichen. puls angelegt wird, um in dem Sperrleiter K 3 g eine

Bei Cryotronschaltungen wird der Sperrleiter eines Umwandlung hervorzurufen, so daß der den Leiter Cryotrons häufig mit der Steuerwicklung eines anderen KZg umfassende Stromweg einen Widerstand zeigt, Cryotrons in Reihe geschaltet, und deshalb muß das so verteilt sich der Strom annähernd zu gleichen Teilen Cryotron eine Stromverstärkung liefern, wenn die 20 auf die beiden Stromwege. Nunmehr wird der Steuer-Schaltung einwandfrei arbeiten soll, d.h., der durch leiter if Ic von einem Strom durchflossen, der nicht den Sperrleiter des Cryotrons gesteuerte Strom muß ausreicht, um den Sperrleiter K1 g in seinem Widerstärker sein als der zum Speisen der zugehörigen standszustand zu halten. Wenn der Sperrleiter K Ig Steuerwicklung benötigte Strom. Wenn der Steuer- aus dem Widerstandszustand in den Supraleitungsleiter nieht als Wicklung ausgebildet ist, kann es vor- 25 zustand übergeht, bildet er einen supraleitenden Stromkommen, daß der Strom, der durch den Steuerleiter weg, der sich auch durch den Steuerleiter K2 c, den geschickt werden muß, um die für den Sperrleiter aus Sperrleiter K4 g· und den Steuerleiter K6c erstreckt; Tantal erforderliche kritische Feldstärke zu erreichen, somit fließt der gesamte verfügbare Strom durch diesen ein Feld erzeugt, das genügend stark ist, um eine so- Stromweg, so daß in dem Sperrleiter K 2 g eine Umgenannte Selbstverdrängung eines damit in Reihe ge- 30 Wandlung hervorgerufen wird. Auf diese Weise erschalteten Sperrleiters aus Tantal zu bewirken. In der reicht die Flip-Flop-Schaltung ihren anderen stabilen Praxis hat es sich gezeigt, daß man mittels eines Zustand.

Cryotrons eine geeignete Stromverstärkung erzielen In ähnlicher Weise bewirkt ein an den Steuerleiter

kann, wenn der Durchmesser des Sperrleiters aus K4c angelegter Stromimpuls von genügender Größe,

Tantal etwa 0,23 mm beträgt und wenn die Steuer- 35 daß die Flip-Flop-Schaltung in ihren früheren Zustand

wicklung aus in einer einzigen Schicht aufgebrachten zurückkehrt. Je nachdem, ob sich der supraleitende

Windungen von Niobiumdraht mit einem Durchmesser Stromweg durch die Flip-Flop-Schaltung über den

von etwa 0,075 mm besteht, wobei die Zahl der Win- Steuerleiter K5 c oder den Steuerleiter if 6 c erstreckt,

düngen etwa 10 Windungen/cm beträgt. wird entweder in dem Sperrleiter K Sg oder in dem

Ein einfaches bistabiles Element, wie man es als 40 Sperrleiter if 6 g· eine Umwandlung hervorgerufen, und Grundelement eines binären Ziffernrechengerätes be- daher zeigen die Leitfähigkeitszustände dieser Sperrnötigt, läßt sich aus Cryotronen in der AVeise auf- leiter den Zustand der Flip-Flop-Schaltung if 1-if 2 an. bauen, daß man die Sperrleiter von zwei solchen Angesichts der kleinen Abmessungen und der nied-Aggregaten parallel schaltet und dafür sorgt, daß der rigen Kosten bildet das Cryotron ein ideales grundeine oder andere Sperrleiter den gesamten Strom durch 45 legendes Schaltelement zur Verwendung bei umfangdie Kombination hindurchleitet, und zwar in der glei- reichen Geräten zum Verarbeiten von Informationen, chen Weise wie bei einer aus Vakuumröhren aufge- bei denen viele tausend derartiger Elemente benutzt bauten Flip-Flop-Schaltung. Gemäß Fig. 3 kann eine werden, die in einer Anzahl von Grundschaltungen, bekannte Cryotron-Flip-Flop-Schaltung zwei Cryo- z. B. nach Art der Flip-Flop-Schaltung gemäß Fig. 3, trone if 1 und if 2 umfassen, deren Sperrleiter if lg· 50 miteinander verbunden sind. Bis heute führte die ge- und if 2 g· an einem Ende gemeinsam mit einer Strom- ringe Größe der einzelnen Cryotrone, die in den quelle verbunden sind, die in Fig. 3 durch eine Bat- meisten Beziehungen einen wesentlichen Vorteil darterie 6 dargestellt ist; in Reihe mit den Sperrleitern stellt, zu erheblichen Schwierigkeiten bei der Herliegt ein Begrenzungswiderstand i?l. Der Widerstand stellung der verschiedenen Schaltungen, in denen Cryoi?l besitzt vorzugsweise einen wesentlich höheren 55 trone benutzt werden. Die vier Anschlüsse jedes Cryo-Widerstand als die Flip-Flop-Schaltung, so daß die trons sind im allgemeinen mit anderen supraleitenden Stromquelle einen im wesentlichen konstanten Strom Schaltungselementen durch Schweißen verbunden, um liefert. Der Sperrleiter KIg ist mit der Steuerwick- die Supraleitfähigkeit an den Verbindungsstellen auflung if 2 c in Reihe geschaltet, und der Sperrleiter if 2 g· rechtzuerhalten, und daher benötigt man bei Cryotronist in ähnlicher Weise mit der S teuer wicklung if Ic 60 schaltungen für jedes Cryotron durchschnittlich etwa verbunden. Um die Schaltung zu vervollständigen, zwei Schweißstellen; die Flip-Flop-Schaltung nach liegen die Steuerleiter über zum Eingeben dienende Fig. 3 besitzt z. B. zehn innere Schweißverbindungen, Cryotrone if 3 und if 4 sowie über zum Entnehmen die mit den Bezugsziffern 7 bis 24 bezeichnet sind. Der des Ergebnisses dienende Cryotrone if 5 und if 6 in Durchmesser der einzelnen Sperr-und Steuerleiter der einer noch zu beschreibenden Weise an Erde. Wenn 65 Cryotrone kann bis herab zu etwa 0,025 bis etwa der Leiter if Ig-einen Widerstand--aufweist, während 0,050 mm betragen, und daher muß man beim der Leiter if 2g- supraleitend ist, besteht ein voll- Hantieren mit diesen Elementen und bei der Herständig supraleitender Stromweg durch die Sperrleiter stellung der Schweißverbindungen mit größter Vorif2g- und if 3 g- sowie die S teuer leiter if 1 c und if 5 c. sieht arbeiten, damit keine Brüche auftreten und die Derjenige Stromweg durch die Reihenschaltungs- 70 Verbindungen in der richtigen Weise hergestellt wer-

den. In der. Praxis' werden die Gryotrönsehaltungen daher meist unter einem. Mikroskop hergestellt, und es handelt sieh hierbei'um eine' zeitraubende. und mühsame Arbeit. .- ■--:■·.- :

Ein älterer Vorschlag betrifft einen Gryotronkreis, bei dem das Magnetfeld einer Steuerspule derart auf eine Anzahl "von Leitern einwirkt, daß die Leiter bei Zunahme der magnetischen Durchflutung in einer vorbestimmten Reihenfolge nacheinander vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand übergehen. Dazu wird entweder ein inhomogenes Steuerfeld verwendet, so daß das Feld bei den einzelnen Leitern unterschiedlich stark zur Wirkung kommt, oder es wird das Material der Leiter so gewählt, daß die kritische Feldstärke für die einzelnen Leiter bei verschiedenen Werten liegt.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Leiteranordnung für Cryotronkreise zu schaffen, mit der sich beliebige Cryotronkreise in einfacher Weise und mit nur einer sehr geringen Anzahl von Verbindungsstellen herstellen lassen. Zu diesem Zweck sieht die Erfindung mindestens einen einstückigen band- oder drahtförmigen Leiter aus supraleitendem Material vor, der über seine Länge aneinander anschließende Bereiche unterschiedlicher kritischer Feldstärke aufweist. Die Reihenfolge und Größe der aufeinanderfolgenden Abschnitte kann verschieden sein. Vorteilhafterweise folgen die unterschiedlichen Abschnitte einander periodisch, und es besitzen Abschnitte gleicher Feldstärke auch die gleiche Länge.

Mit der neuen Leiteranordnung erhält man in einem Arbeitsgang und mit einem einstückigen Leitermaterial zugleich die gesteuerten wie die steuernden Leiterabschnitte, die sich ja im wesentlichen durch verschiedene kritische Feldstärken unterscheiden. Damit lassen sich nicht nur einzelne Cryotronelemente, sondern ganze Cryotronkreise aus dem gleichen einstückigen Leitermaterial aufbauen. Hierdurch vereinfacht sich nicht nur die Herstellung, sondern auch die Verarbeitung des Leitermaterials wesentlich. Es ist z. B. nicht selten, daß steuernde und gesteuerte Supraleiter elektrisch in Reihe liegen. Ein solcher Kreis läßt sich mit der Leiteranordnung gemäß der Erfindung in einfacher Weise und einer wesentlich geringeren Lötstellenzahl als bei den bekannten Anordnungen aufbauen.

Demnach kann man einen zusammengesetzten Leiter mit zwei Sperrleiterabschnitten und zwei Steuerleiterabschnitten an Stelle des Sperrleiters KIg, der Steuerwicklung K2c, des Sperrleiters K&g und der Steuerwicklung K6c nach Fig. 3 benutzen; entsprechend kann man einen Leiter dieser Art an Stelle der übrigen Sperr- und Steuerleiter vorsehen. Die beiden zusammengesetzten Leiter sind bei 7 und 24 miteinander zu verbinden, und auf diese Weise verringert sich die Anzahl der inneren Verbindungen bei der Anordnung nach Fig. 3 auf zwei, d. h. auf 20 °/o der vorher benötigten Verbindungsstellen.

Der erfindungsgemäße zusammengesetzte Cryotronleiter kann einen Tantaldraht umfassen, der abschnittsweise mit einem Überzug aus Niobium versehen ist, wobei die keinen Überzug aufweisenden Abschnitte als Sperrleiterabschnitte dienen, während die mit Überzügen versehenen Abschnitte, bei denen eine erheblich größere kritische Feldstärke benötigt wird, als Steuerleiter wirken. Alternativ kann man in einen Draht aus einem Grundwerkstoff mit bestimmten Supraleitfähigkeitseigenschaften bei jedem zweiten Abschnitt ein anderes Material hineindiffundieren lassen, um die Eigenschaften der betreffenden Abschnitte zu verändern, so daß für die behandelten und die unbehandelten Abschnitte unterschiedliche kritische Feldstärken gelten.

In Fig. 5 ist ein gemäß "der Erfindung hergestellter zusammengesetzter Cryotronleiter dargestellt. ■ Gemäß Fig. S umfaßt der insgesamt mit 26 bezeichnete Leiter abwechselnd aufeinanderfolgende Steuerleitungssegmente 28 aus Niobium sowie Sperrleitersegmente 30 aus einer Niobium-Tantal-Legierung. Wie aus Fig. 4

ίο ersichtlich, kann man den Leiter 26 in der Weise herstellen, daß man zuerst auf einen Draht 34 aus Niobium in geeigneten Abständen Überzüge 32 aus Tantal aufbringt. Die Überzüge 32 können nach einem beliebigen geeigneten Verfahren hergestellt werden,

»5 z. B, durch Aufdampfen, Elektroplattieren usw. Der die Überzüge tragende Draht wird dann genügend lange auf einer geeigneten erhöhten Temperatur gehalten, so daß die Tantalüberzüge in den Leiter aus Niobium hinekidiffundieren. Hierdurch erhält man

so den zusammengesetzten Leiter 26 nach F'ig. 5, bei dem die nicht behandelten Abschnitte 28 aus Niobium die Eigenschaften von Steuerleitern besitzen, bei denen eine höhere kritische Feldstärke erforderlich ist, während die Abschnitte 30 aus einer Niobium-Tantal-Legierung die Eigenschaften von Sperrleitern aufweisen, d. h. eine geringere kritische Feldstärke erfordern.

Ein weiterer Cryotronleiter ist in Fig. 6 dargestellt. In diesem Falle umfaßt der insgesamt mit 36 bezeichnete Leiter einen Hauptleiter aus Tantal, der aus mit Niobium überzogenen Steuerleiterabschnitten 38 und aus keinen Überzug aufweisenden Sperrleiterabschnitten 40 aus Tantal besteht. Die Überzüge aus Niobium können ähnlich wie die Überzüge 32 nach Fig. 4 im Wege des Aufdampfens oder des Elektroplattierens erzeugt werden.

Der Durchmesser der Leiter 26 und 36 ist vorzugsweise so klein wie möglich, und die Untergrenze für den Durchmesser richtet sich im wesentlichen nach den beim Hantieren mit den Leitern auftretenden Schwierigkeiten. Mit anderen Worten, die Hauptleiter 34 und 40 bestehen vorzugsweise aus Draht mit einem Durchmesser von etwa O¹,125 mm, und die nicht behandelten Abschnitte der fertigen, zusammengesetzten Leiter besitzen den gleichen Durchmesser; bei den behandelten Abschnitten 30 bzw. 38 kann der Durchmesser etwas größer sein; dies ist auf die Einführung zusätzlichen Materials in diese Abschnitte zurückzuführen. Die Tantalüberzüge 32 nach Fig. 4 sollen eine Dicke aufweisen, die genügt, um Abschnitte 30 zu liefern, deren Umwandlungspunkte sich von denjenigen der Steuerleiterabschnitte 28 aus Niobium so stark unterscheiden, daß die Schaltung einwandfrei arbeitet; mit anderen Worten, der Unterschied zwischen den Abschnitten 28 und 30 bezüglich der kritischen Feldstärke soll mindestens 3:1 betragen. Die Niobiumüberzüge auf den Abschnitten 38 nach Fig. 6 sollen dick genug sein, um zu gewährleisten, daß die darunterliegenden Abschnitte des Grundleiters vollständig bedeckt sind.

Zwar wurde bezüglich der Leiter 26 und 36 von der Verwendung von Niobium und Tantal gesprochen, doch sei bemerkt, daß man auch andere Materialien verwenden kann, wenn sie sich hinsichtlich ihrer Umwandlungspunkte erheblich unterscheiden, so daß bei ihrer Benutzung in einer Cryotronschaltung die Steuerleitungsabschnitte supraleitend bleiben, während die ihnen zugeordneten Sperrleiterabschnitte der kritischen Feldstärke ausgesetzt sind. Ferner sei bemerkt, daß in Ausgestaltung der Erfindung auch zusammen-

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gesetzte Leiter. - vorgesehen werden - können, die Ab-. schnitte mit. mehr als zwei verschiedenen Umwand« lungspunkten umfassen. Beispielsweise kann ein dem" Leiter 36 nach Fig, 6 ähnelnder Leiter zusätzlich zu den mit Niobium überzogenen und den nicht behan- '5 delten Abschnitten aus Tantal weitere. Abschnitte aufweisen, die mit Blei überzogen sind. Bezüglich der Abschnitte aus Tantal würde dann eine relativ geringe kritische Feldstärke · gegeben sein, während die mit Blei überzogenen Abschnitte eine größere kritische id Feldstärke und die mit Niobium überzogenen Abschnitte eine noch höhere kritische Feldstärke erfordern.

Man kann den supraleitfähigen Draht in Ausgestaltung der Erfindung verwenden, um gemäß Fig. 7 mehrere miteinander verbundene Cryotrone aufzubauen. In Fig. 7 besitzen die zusammengesetzten Lei¹ ter 42 und 44 jeweils Sperr- und Steuerleiterabschnitte 42a und 42&:bzw- 44a, und 44&. Diese Leiter können den Ausführungsbeispielen nach Fig. 5 oder 6 · entsprechen, und sie werden vorzugsweise mit Hilfe geeigneter Maschinen gewickelt, um ein Ausgangsmaterial mit der gewünschten Anzahl von Abschnitten auszubilden, wobei jeder Abschnitt ein einzelnes Cryotron bildet und wobei jeweils ein Steuerleiterabschnitt des einen Leiters die Form einer Wicklung besitzt, welche einen entsprechenden Sperrleiterabschnitt des anderen Leiters umgibt. Teile der Steuerleiter abschnitte werden ferner als Verbindungsdrähte zwischen den verschiedenen Abschnitten benutzt, so daß bei der späteren Verwendung im Betrieb diese Verbindungsdrähte innerhalb der betreffenden Schaltung stets supraleitend bleiben.

Das supraleitfähige Ausgangsmaterial läßt sich bequem zur Herstellung der verschiedensten Arten von Cryotronschaltungen verwenden, und zwar sowohl bei einfachen Cryotronschaltern als auch bei den verwickeltsten Schaltungen. Wie weiter unten erläutert, kann man ein eine geeignete Länge aufweisendes Stück des Ausgangsmaterials abschneiden und an diesem verschiedene Arbeitsvorgänge durchführen, um eine Cryotron-Flip-Flop-Schaltung herzustellen. Zwar kann die "Länge der verschiedenen Abschnitte variieren, doch sei .bemerkt, daß es im allgemeinen erwünscht ist, daß sämtliche Abschnitte mit gleichen Umwandlungspunkten'jeweils die'gleiche Länge aufweisen, damit sich.das Ausgangsmaterial leichter herstellen läßt.

Fig. 8 veranschaulicht eine unter Verwendung des Cryötron-Ausgangsmaterials nach Fig. 7 aufgebaute Flip-Flop-Schaltung. Von dem Ausgangsmaterial werden sechs. Cryotrone als fertige Einheit 'abgetrennt, und diese bilden in Fig. 8 die Cryotrone K1', K 2', KZ', K%, Ä5^Aund K 6'. Die Leiter werden an einem Ende miteinander verschweißt, um eine Verbindung 7' ähnlich der Verbindung 7 herzustellen, und diese'Verbindungsstelle wird'über einen Widerstand R f an eine Batterie 6' angeschlossen. Verfolgt man die Schaltung nach Fig. 8 von oben nach unten, so schließen sich an die Verbindungsstelle 7' die Cryotrone KV und K 2' an, die jeweils"" -mit ihrer Steuerwicklung mit dem Sperrleiterabschnitt des anderen Leiters verbunden sind, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. An dem Cryotron K 4' wird jedoch das Ausgangsmaterial dadurch verändert, daß man es längs der gestrichelten Linien 46 und 48 durchschneidet, um die Steuerwicklung iT4'e zu isolieren, deren Anschlüsse dann als 'Eingaber anschlüsse verwendet werden. Der Sperrleiter K4fg verbleibt in Reihenschaltung mit dem Sperrleiter KX'g, wie es in Fig. 3 der Fall ist. Die Verbindung zwischen dem Sperrleiter if 3'g- und der- Steuerwicklung K 6'e wird bei·50 durchtrennt, und der Sperrleiter wird durch eine Schweißverbindung 52^; mit dem Sperrleiter K2'g in Reihe geschaltet. Die S teuer wicklung KZ'c wirdvon den Sperrleitern K5'g und K6'g isoliert; wie es durch- die gestrichelten Linien 54 und 56 angedeutet ist, und das Cryotron KZ' dient somit als das- andere EingabecryOtron: Der bei-48" und 54 isolierte ■SperrleiteriCö'g' und der bei 56 isolierte Sperrleiter K S'g können dann als Entnahmesperren benutzt werden, denn ihre Steuerwicklungen K6'c und K5'c liegen jeweils¹ mit den Eingabesperren K4tg und KZ'g in Reihe. Die Steuerwicklungen JT5'c und K6'c sind ebenfalls durch eine Schweißstelle 24' ähnlich der Schweißstelle 24 in Fig. 3 miteinander verbunden.

Somit stehen die aus Fig. 8 ersichtlichen Elemente schaltungsmäßig in der gleichen Beziehung zueinander wie ihre Gegenstücke in Fig. 3, und die Arbeitsweise der beiden Schaltungen ist identisch. Bei der Schaltung nach Fig. 8 werden jedoch im Vergleich zu den zehn Verbindungsstellen, die erforderlich sind; wenn man die Schaltung aus einzelnen Cryotronen aufbaut, nur drei innere Verbindungsstellen benötigt.

Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Leiteranordnung für Cryotronkreise mit ' einem gesteuerten Leiterabschnitt aus einem supraleitenden Material mit vorbestimmter kritischer Feldstärke und einem Steuerleiter aus einem supraleitenden Material von relativ hoher kritischer Feldstärke, gekennzeichnet durch mindestens einen einstückigen band- oder drahtförmigen Leiter aus supraleitendem Material, der über seine Länge aneinander anschließende Bereiche unterschiedlicher kritischer Feldstärke aufweist.

2. Leiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche mit unterschiedlicher kritischer Feldstärke periodisch aufeinanderfolgen.

3. Leiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche mit gleicher kritischer Feldstärke gleiche Länge besitzen.

4. Leiteranordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter aus einem Kern aus supraleitendem Material besteht, auf dem in Abständen Mantelabschnitte aus einem supraleitenden Material aufgebracht sind, dessen kritische Feldstärke von derjenigen des Kerns verschieden ist.

5. Leiteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet; daß der Kern aus Niob und die Mantelabschnitte aus Tantal bzw. einer Tantal enthaltenden Legierung bestehen.

■ 6. Leiteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus Tantal und die Mantelabschnitte aus Niob bestehen.

7. Leiteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei oder mehr Leitern jeweils die Bereiche mit der höheren kritischen

" Feldstärke des einen Leiters, vorzugsweise in Form einer Steuerwicklüng, in unmittelbarer Nähe der Bereiche mit der niedrigeren kritischen Feldstärke des anderen Leiters liegen, und umgekehrt.

8. Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung -nach Anspruch 1 bis 7," dadurch gekennzeichnet, daß; ausgehend von wenigstens " einem

·' · band- oder drahtförmigen Leiter aus supraleitfähigen! Material; das Material des Leiters bereichsweise derart "beeinflußt wird, daß seine auf eine - bestimmte ' Temperatur -bezogene kritische

Feldstärke in aufeinanderfolgenden Bereichen variiert, daß jeweils ein Bereich von hoher kritischer Feldstärke in unmittelbarer Nähe eines Bereichs mit niedrigerer kritischer Feldstärke angeordnet wird und daß gegebenenfalls die auf diese Weise gebildeten einzelnen Cryotroneinheiten voneinander getrennt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf in gegenseitigen Abständen liegenden Bereichen des einstückigen Leiters Oberfiächenschichten aus einem Material aufgebracht werden, dessen kritische Feldstärke von der des Leiters abweicht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Schichtmaterial ein solches mit hoher kritischer Feldstärke verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Schichtmaterial ein solches mit niedrigerer kritischer Feldstärke als das Leitermaterial verwendet wird und daß der Leiter nach Aufbringen der Schicht auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der das Schichtmaterial in das Leitermaterial diffundieren kann.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 049 959.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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