DE1011180B

DE1011180B - Verfahren zur Speicherung von Impulsen nach dem Kernspinechoverfahren

Info

Publication number: DE1011180B
Application number: DEI11118A
Authority: DE
Inventors: Arthur George Anderson; John Wesley Horton
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1954-12-30
Filing date: 1955-12-29
Publication date: 1957-06-27
Also published as: GB816659A; US2757359A; NL203210A; FR1160653A; NL103262C

Description

DEUTSCHES

Das Verfahren zur Speicherung von Impulsen mittels Kernspinecho ist aus mehreren Veröffentlichungen bekannt. Die Grundzüge dieser Technik sind in dem Aufsatz »Spin-Echoes« von E. L. Hahn in »Physical Review« vom 15. November 1950 veröffentlicht worden. Es ist ferner bekanntgeworden, die Art der Echobildung (es sind verschiedene Echos möglich, z. B. Spiegel-Echos und angeregte Echos) zu steuern, indem man das die verschiedenen Larmorpräzessionen bewirkende inhomogene Gleichfeld mehr oder weniger inhomogen macht. Die bisher bekannten Spinechoverfahren betrafen jedoch nur bestimmte Impulsfolgen, die als solche zu einem späteren Zeitpunkt gespeichert wieder entnommen wurden. Das Spinecho verfahren läßt jedoch die Speicherung von sehr vielen Impulsen in einem Zug in einem relativ sehr kleinen Speichermittel zu.

Bei dem Hauptanwendungsgebiet der Impulsspeicherung, nämlich dem der Großrechenanlagen, ist es nun nicht üblich und nicht nötig, eine wahllos große Impulsfolge zu speichern und als solche wieder zu entnehmen, dagegen ist es in dieser Technik üblich, eine große Impulszahl in Bereiche mit einer beschränkten Anzahl von Impulsen, sogenannte »Worte«, zu unterteilen, und diese Worte sollen wählbar entnommen werden können.

Die Erfindung schafft diese bisher nicht gegebene Möglichkeit dadurch, daß der Eingabezeitraum in mehrere Zeitzonen (Worte) eingeteilt wird, deren jede von einem besonderen Feldveränderungsimpuls gekennzeichnet und begleitet ist. Diese Feldveränderungsimpulse sind für jede Zeitzone nach Dauer, Stärke und bzw. oder räumlicher Wirkung verschieden. Sie schaffen bis zum Auftreten des die Vorbedingung zur Echofähigkeit bildenden Erinnerungsimpulses eine Feldgeschichte, die ■nur für die in der betreffenden Zone auftretenden Impulse charakteristisch ist. Durch einen anderen ebenso nur für die betreffende Zeitzone charakteristischen Feldveränderungsimpuls nach dem Erinnerungsimpuls können die Impulse eines bestimmten Wortes wählbar zur Echofähigkeit gebracht und wieder entnommen werden. Hätte man statt dessen einen für eine andere Zone charakteristischen Feldveränderungsimpuls nach dem Erinnerungsimpuls angewendet, so wären die Impulse dieser anderen Zeitzone, und nur diese Impulse, echofähig und entnehmbar geworden.

In den Zeichnungen sind

Fig. 1 und 2 zusammen eine schematische Darstellung der Anordnung zur Durchführung der Mehrwortspeicherung und -entnahme,

Fig. 3 eine Impulsdarstellung von Spiegelechos und von angeregten Echos,

Fig. 4 eine Impulsdarstellung des Vorgangs, bei dem mehrere Worte eingegeben und wahlweise entnommen werden.

Der Spinechoeffekt beruht auf dem Kreiselverhalten Verfahren zur Speicherung von Impulsen nach dem Kernspinechoverfahren

Anmelder:

IBM Deutschland Internationale

Büro-Maschinen Gesellschaft m.b.H.,

Sindelfingen (Württ), Böblinger Allee 49

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 30. Dezember 1954

Arthur George Anderson, Riverdale, N. Y.,

und John Wesley Hartem, New York, N. Y. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

von Atomkernen, die in einem starken polarisierenden Feld, vorzugsweise einem Magnetfeld, ausgerichtet werden. Das Phänomen der sogenannten freien Kerninduktion ist aus den Arbeiten von B loch und P ure eil bekannt, und die Anwendung dieses Effektes für die Erzeugung von Spinechos hat E. L. Hahn in einer Arbeit in »Physical Review« vom 15. November 1950 beschrieben. Es soll daher nur kurz auf die allgemeinen Prinzipien der Spinechotechnik eingegangen werden. Die Kerninduktion beruht auf der Kombination der mechanischen und magnetischen Eigenschaften des Atomkernes, hauptsächlich des Protons oder Wasserstoffkerns in Wasser oder in Kohlenwasserstoffen. Der Kern rotiert mechanisch um seine Symmetrieachse, und da der Kern eine Masse hat, besitzt er ein Drehmoment und stellt einen, zwar außerordentlich kleinen Kreisel dar, der aber alle Eigenschaften eines solchen Gebildes hat. Zusätzlich besitzt der Kern ein magnetisches Moment in Richtung seiner Kreiselachse. Deshalb kann der Kern als winziger Magnet, der sich um seine Längsachse dreht, betrachtet werden. Für einen bestimmten Stoff besteht ein festes Verhältnis, das gyromagnetische Verhältnis/ zwischen dem magnetischen Moment und dem Drehmoment jedes Kernkreisels.

Eine kleine Probe Wasser enthält eine sehr große Anzahl solcher Kernkreisel. Wenn die Probe einem starken magnetischen Gleichfeld ausgesetzt wird, richten sich die Kernkreisel mit ihrer magnetischen Achse parallel zur Richtung dieses Feldes aus, in der Art, wie ein großer Kreisel im Gravitationsfeld der Erde aufrecht steht. Die Kerne können sich in Richtung oder, um 180° gedreht, gegen dieses Feld ausrichten. Wahrscheinlich werden sich die Wirkungen von sehr vielen Kernen autheben, da sie entgegengesetzt ausgerichtet sind, aber in einer Richtung

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wird ein gewisser Überschuß übrigbleiben, der im vor- wird durch eine Leitung 43 der Eingang für einen Verliegenden Falle als in Richtung des Feldes liegend an- stärker 42 abgegriffen, so daß ein Echosignal, das in der genommen wird. Die Probe erzeugt also ein magnetisch Spule 32 induziert und über die Spulen 40 und 39 zurückresultierendes Nettomoment M₀ und ein ebensolches übertragen wird, an diesen Verstärker 42 gelangt. Der Drehmoment I₀. Diese Momente können als die Vektor- 5 Ausgang 44 des Verstärkers 42 ist mit der Einrichtung summen aller betrachteten Kerne angesehen werden. verbunden, die die Echoimpulse nutzbar macht. In Fig. 2

Solange die Probe in dem Feld ungestört bleibt, ist für diesen Zweck ein Oszillograph dargestellt, dessen

bleiben die Kernkreisel parallel zu ihm ausgerichtet. Horizontal-Ablenksteuerung über die Leitung 46 vom

Wenn jedoch eine Kraft auf sie einwirkt, die sie aus der Impulsgenerator 35 erfolgt.

Ausrichtung mit dem Hauptfeld herauswirft, so werden io Eine Gleichstromquelle 47 kann Strom für die er-

sie nach Aufhören dieser Störkraft wieder in die Ein- wähnten Inhomogenitätsspulen 33 und 34, 48 und 49,

richtung zu dem ursprünglichen Feld gezwungen und 50 und 51 liefern. Die gemeinsame Achse von je zwei

präzedieren um die Feldrichtung nach der Kreisel- Spulen geht durch die Probe 30, und die drei vorhandenen

theorie. Die Präzession findet mit einer Kreisfrequenz Achsen 1, 2 und 3 sind nach verschiedenen Winkeln

von ω₀ = yH₀ statt, wobei H₀ die Feldstärke, die auf 15 orientiert. Das eine Ende eines jeden Spulenpaares ist

jeden Kern einwirkt, ist, und γ das schon erwähnte über Leitung 52 direkt mit der Gleichstromquelle 47

gyromagnetische Verhältnis. Die Präzessionsfrequenz wird verbunden. Die anderen Enden der Spulenpaare sind

die Larmorfrequenz genannt, und da sie für einen ge- über entsprechende Torstromkreise 54, 55 und 56 mit

gebenen Kern konstant ist (z. B. 2,68 · 10* für Protonen der anderen Leitung 53 der Gleichstromquelle 47 ver-

oder Wasserstoffkerne in Wasser) ist die Larmorfrequenz 20 bunden. Die Steuerleitungen 57, 58 und 59 für diese

für jeden präzedierenden Kern eine direkte Funktion der Torstromkreise sind mit der Impulsquelle 35 verbunden.

Feldstärke, die auf diesen Kern einwirkt. Wenn die Feld- Durch Leitungen mit den Bezugszeichen 60, 61 und 62

stärke in verschiedenen Teilen der Probe verschiedene wird der Impulsgenerator 53 seinerseits so gesteuert,

Werte annimmt, präzedieren die Kerne in diesen ver- daß er seine Steuerimpulse nach den Bedürfnissen etwa

schiedenen Teilen der Probe mit verschiedenen Larmor- 25 einer Großrechenmaschine, als deren Speicher die An-

frequenzen. Ordnung dienen soll, aussenden kann.

Auf dieser verschiedenenen Präzession in einem in- Zur Einleitung des Spinechos wird die Probe zuerst homogenen Feld beruht nun die Technik des Spinechos. dem ausrichtenden Magnetfeld H₀ genügend lang aus-Zur Erleichterung des Verständnisses scheint es gegeben, gesetzt, so daß die Kernkreisel auch wirklich alle ausnun zuerst auf die Apparatur zur Erzeugung dieses 30 gerichtet sind. Im einfachsten Fall der Erzeugung eines Effektes einzugehen. In Fig. 1 wird die Information in einzelnen Echos wird die Probe darauf einem Magnetder Probe 30 gespeichert, die z.B. aus Wasser oder wechselfeld H₁ ausgesetzt, das durch die HF-Ströme in Glyzerin bestehen kann. Die Probe 30 befindet sich der Spule 32 erzeugt wird und das senkrecht auf Her zwischen den Polen des Magneten 31, der als Permanent- Richtung des Hauptfeldes H₀ steht. Dieser HF-Magnetmagnet ausgebildet ist, aber natürlich auch ein Elektro- 35 feldimpuls, der mit der Larmorfrequenz erfolgt, übt, wie magnet sein kann. Das Hauptfeld H₀ verläuft in verti- aus den Arbeiten von Bloch bekannt ist, ein Drehkaler Richtung, während eine Hochfrequenzspule 32 so moment auf den Kernkreisel so lange aus, wie der Impuls angeordnet ist, daß sie ein Feld erzeugt, dessen Achse besteht, und wirft ihn aus der Ausrichtung mit dem aus der Zeichenebene heraustritt. Das HF-Feld steht Feld H₀ heraus. Wenn der HF-Impuls beendet ist, bedaher auf dem H₀-FeId senkrecht. Zwei zusätzliche 40 ginnen die Kerne um die Hauptfeldrichtung, im all-Gleichstromspulen 33 und 34 erzeugen eine zusätzliche gemeinen mit Z-Achse bezeichnet, mit ihrer charakte-Feldinhomogenität. In der vorliegenden Erfindung be- ristischen Larmorfrequenz zu präzedieren. Ihre magnestehen die Spulen 33 und 34 aus mehreren gleichartigen tischen Momente oder die Komponenten davon rotieren Spulenpaaren, die in verschiedenen Winkeln um die in einer Z-Achse senkrechten Ebene, die die X-Y-Ebene Probe 30 angeordnet sind. Die räumliche Lage dieser 4-5 genannt werden soll. Infolge der erwähnten Inhomogenität anderen Spulen verhindert ihre Darstellung in Fig. 1, des Feldes H₀ rotieren die Kerne in verschiedenen Teilen und sie sind daher in Fig. 2 gezeigt, und ihre Bedeutung der Probe mit verschiedenen Larmorfrequenzen. Der wird nachstehend erläutert. resultierende Vektor aller Kerne rotiert zwar in einer

Fig. 2 stellt ein Blockdiagramm einer Anordnung dar, mittleren Frequenz. Die einzelnen Teilmomentvektoren,

mit welcher Impulse in der Probe 30 gespeichert werden 50 aus denen er zusammengesetzt ist, rotieren aber mit

können und mit der daraus die Echos wiedergewonnen größerer, oder kleinerer Geschwindigkeit und sie »fächern

werden können. Die Arbeitsweise der durch die Blocks auss oder trennen sich voneinander in einem Ausmaß,

dargestellten Anordnungen kann als aus der Elektronik das von der Differenz ihrer Larmorfrequenzen abhängt,

bekannt vorausgesetzt werden. Solange dieses Auseinanderlaufen anhält, kann durch das

Der Impulsgenerator erzeugt die für die Echobildung 55 Zusammenwirken der Teilvektoren kein Signal erzeugt

nötigen Impulse, wie die Vorimpulse und die Erinnerungs- werden.

impulse und ebenso die Speicher- oder Eingangsimpulse. Um eine Echobildung einzuleiten, muß die Probe

Eine Vorstufe 36, die vom Impulsgenerator 35 gesteuert einem weiteren starken, drehenden HF-Impuls ausgesetzt

wird und einen Oszillator und mehrere Frequenzver- werden, der als Erinnerungsimpuls bezeichnet wird,

dopplerstufen umfaßt, steuert ihrerseits den Kraftver- 60 Dadurch wird die Divergenz der Teilmomentvektoren

stärker 37. Bei der Erzeugung eines Impulses erregt der in eine Konvergenz umgewandelt. Wenn, wie nachstehend

Impulsgenerator 35 zuerst die Vorstufe 36, damit sie noch weiter ausgeführt wird, entsprechende Zeit- und

ein Steuersignal an den Verstärker 37 senden kann; dann Feldbedingungen eingehalten werden, so laufen die

tastet sie den Verstärker 37, damit dieser ein Ausgangs- Teilvektoren wieder auf die Stellung ihres gemeinsamen

signal von entsprechender Stärke liefern kann. Dieser 65 Gesamtvektors zusammen; sie verstärken sich dann und

Ausgang gelangt über einen Abstimmkreis 38 an eine induzieren ein Signal in der Spule 32. Dieses Signal ist

Spule 39, die induktiv mit einer Spule 40 gekoppelt ist, das Echo des Eingangsimpulses, der den Vorgang ein-

von der die Energie zum Netzwerk 41 gelangt. Dieses geleitet hatte. Dieses Signal gelangt zum Verstärker 42,

Netzwerk enthält die schon erwähnte Spule 32 von Fig. 1, wird verstärkt und an die Einrichtung 45 zu seiner

die die Probe 30 umschließt. Von dem Netzwerk 38 70 weiteren Verwendung weitergeleitet.

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Dieser schon anderweitig beschriebene und bekannte liegenden Erfindung wird diese notwendige Integral-Vorgang der Spinechoerzeugung betraf ein einzelnes beziehung benutzt, um eine Mehradreßspeicherung sowie Echo. Ein maximales Echosignal wird dabei erreicht, deren wählbare Entnahme durchführen zu können. Die wenn der HF-Eingangsimpuls den Gesamtmomentvektor Methode kann sowohl auf die Spiegel- als auch auf die gerade um 90°, d. h. in die X-Y-Ebene, dreht. Kleinere 5 angeregte Echobildung angewendet werden. Die cha-Drehwinkel erzeugen auch nutzbare Momentkomponenten rakteristische Eigenschaft der Bildung eines angeregten in der X-Y-Ebene, so daß durch aufeinanderfolgende Echos, nämlich der Möglichkeit einer unmittelbaren Ent-Eingangsimpulse und, bei geeigneter Dauer und Ampli- nähme in normaler Ordnung nach dem Erinnerungstude derselben, mehrere Impulseingänge einen entspre- impuls, lassen diese Methode günstiger erscheinen, weschenden Zug von mehreren Echos erzeugen können. Bei io halb die nachfolgende Beschreibung sich nur auf andieser und bei allen anderen möglichen Variationen des geregte Impulse bezieht.

Vorgangs der Spinechobildung ist der Vorgang derselbe, Die Integralbeziehung, die nötig ist, um ein ungenämlich die systematische Zerstreuung und nachfolgende dämpftes, angeregtes Echo aus einem Informations-Sammlung der Teilmomentvektoren in einem geeigneten impuls P_in zu erzeugen, kann für alle Punkte der Probe Feld. 15 wie folgt geschrieben werden:

In bekannter Weise werden hauptsächlich zwei Arten

von Spinechobildung unterschieden, nämlich das Spiegel- f? i⁴

echo (Fig. 3 oben) und das angeregte Echo (Fig. 3 unten). J AH_odt = J AH_odt.

In dieser Figur stellt die Ordinate die Spannung an der Ί **
Spule 32 und die Abszisse die Zeit dar. Die eigentlichen 20

Echoimpulse müßten 10⁵mal kleiner gezeichnet werden Dabei ist I₁ das Ende des Vorimpulses, i₂ der Zeitais die Eingangsimpulse und als der Erinnerungsimpuls. punkt des Informationsimpulses P_in, t₃ das Ende des Die Dauer eines jeden Impulses ist von der Größen- Erinnerungsimpulses und i₄ der Zeitpunkt des Echos. Ordnung einiger Mikrosekunden, während die Speicher- Allgemein gilt hierbei die Beziehung t_t — i₃ = t₂ — t_v zeit τ für das Beispiel des Wassers einige Sekunden be- 25 Nach der vorliegenden Erfindung werden nun die Ändetragen kann. Der Unterschied zwischen Spiegelecho und rungen in der Feldinhomogenität Δ H₀ erzeugt, indem angeregtem Echo ist in den erwärmten Veröffentlichungen Stromimpulse durch die Feldinhomogenitätsspule gesandt schon eingehend dargelegt worden. Bei der Spiegelecho- werden. Die Wirkungen dieser Impulse auf das Magnetspeicherung haben die Eingangsimpulse, die dem Er- feld bestehen nicht nur in einer Änderung von Δ H₀ der innerungsimpuls vorangehen, eine bestimmte Ordnung, 30 Amplitude nach, sondern auch in einer Änderung der während die Echoimpulse, die dem Erinnerungsimpuls räumlichen Beziehungen, d. h. die Feldänderungen, die folgen, die umgekehrte Ordnung haben. Die Eingangs- auf verschiedene Kerne innerhalb der Probe einwirken, und die Echoimpulse haben also Spiegelsymmetrie in sind nicht proportional denjenigen, die auf diese Kerne bezug auf die Mitte des Erinnerungsimpulses. einwirken, wenn das Feld ungestört ist. Jedoch ist es

Im Falle des angeregten Echos (Fig. 3 unten) wird ein 35 ersichtlich, daß wenn eine solche Änderung umnittelbar HF-Vorimpuls P._ß zuerst auf die Probe ausgeübt. Dieser nach einem Vorimpuls erfolgt und dann unmittelbar nach Vorimpuls ist, unter der Annahme des einfachsten Falles dem Erinnerungsimpuls wiederholt wird, die oben erzürn Zwecke der Erklärung, von genügender Dauer und wähnte Bedingung der fortschreitenden Integralsymmetrie Amplitude, um alle Kernmomente der Probe um 90°, nach Zeit und Feldbedingungen erfüllt werden kann, d. h. in die X-Y-Ebene drehen zu können, wo sie sich 40 woraus sich eine Echoerzeugung der eingegebenen während eines Zeitraumes über diese Ebene ausbreiten Informationsimpulse ergibt. Wenn jedoch der zweite und verteilen können, mit verschiedenen Larmorfre- Feldimpuls nach zeitlicher und räumlicher Lage und quenzen, wie oben erklärt. Nach dem Zeitraum T₁ Dauer so abgeändert wird, daß die erforderliche Symmewerden die Speicherimpulse gegeben, und durch diese triebedingung nicht möglich ist, so erscheint das entImpulse werden Gruppen oder Familien von Moment- 45 sprechende Echo nicht.

vektoren auf einem System von Kegeln gebildet, die um Nach der vorliegenden Erfindung werden die erwähnten

die Z-Achse oder die Richtung des Feldes H₀ rotieren. Beziehungen wie folgt verwendet:

Man sagt, die Impulse sind auf der Z-Achse gespeichert. Die Zeitdauer, in der die Informationsimpulse einge-

Der dann folgende Erinnerungsimpuls Pr ist von solcher geben werden, ist in mehrere Adressen oder Einzelwort-

Dauer und Amplitude, daß er die sich drehenden Momenten- 50 Eingabeperioden aufgeteilt, von denen jede mit einem

kegel wieder in die J£-Y-Ebene drehen kann, was zur einzelnen Vorimpuls beginnt, der jedoch, an Stelle von

Folge hat, daß sich die Drehbewegungen der Teilvektoren _ΠΓ1Ο . . . . , „ . . , 90° , , , , . ,. • j ■»«■ χ 1 τ. τλ t 1 9U , wie im einfachen Beispiel, um—-^- dreht, wobei N

jeder Momentengruppe umkehren. Darauf sammeln ^r N

sich die Teilvektoren der einzelnen Gruppen wieder und die Anzahl der zu speichernden Worte darstellt. Nach produzieren einen Echoimpuls in der Spule 32. Diese 55 jedem Vorimpuls und vor dem Eingang des bestimmten Echoimpulse beginnen am Ende eines zweiten Zeitraums Wortes oder der Kombination von Informationsimpulsen nach dem Sammelimpuls und erscheinen in derselben wird ein Impuls der Feldinhomogenitätsänderung gegeben, Ordnung, wie ihre entsprechenden Eingangsimpulse. und dieser Impuls unterscheidet sich von jedem seines-Die Darstellung des Vorgangs des angeregten Echos gleichen in anderen Adressenperioden, so daß man ihn zeigt also eine fortschreitende Symmetrie in bezug des 60 als Kennzeichnungsmittel für das betreffende Wort in Eingangsimpulses zum Vorimpuls und des Echoimpulses der entsprechenden Periode betrachten kann. Wenn alle zum Erinnerungsimpuls. Worte eingegeben worden sind und wenn nun ein beWenn die Inhomogenität des Magnetfeldes H₀ zeitlich sonderes Wort aus dem Speicher entnommen werden soll, konstant bleiben soll, dann muß die zur Echobildung wird der HF-Erinnerungsimpuls gegeben, dem ein Feldnotwendige Spiegel- oder fortschreitende Symmetrie nur 65 impuls folgt, der das Doppel des erwähnten Kenneine Symmetrie in der Zeit sein. Wenn sich jedoch die Zeichnungsimpulses für eine bestimmte Periode darstellt. Inhomogenität des Feldes H₀ ändert, so führt diese Für das betreffende Wort ist die erforderliche fortschrei-Änderung einen zweiten Faktor als Feldbedingung ein, tende Symmetrie erfüllt. Das gewünschte Wort wird der zusammen mit dem Zeitfaktor und in einer Integral- also als ein Echozug wieder erzeugt, während die anderen beziehung dazu betrachtet werden muß. Nach der vor- 70 Worte unterdrückt werden.

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Da die Gesamtzahl der Informationsimpulse in N Worte aufgeteilt ist, wird die Amplitude für die wählbare Einzelentnahme eines Wortes vermindert, und

zwar annähernd proportional zu —. Die Anzahl der

möglichen zu speichernden Worte ist also eine Funktion der praktisch erreichbaren Stärke des Echos. Da jedoch der Unterscheidungsprozeß zwischen zwei Worten unabhängig von ihrer Anzahl ist, ist der Einfachheit halber in Fig. 4 der Vorgang an zwei Worten erläutert. Ferner besteht die Möglichkeit, die Verschiedenheiten in den Kennzeichnungsimpulses auf mehrfache Weise zu erzeugen. In Fig. 4 sind zwei solche Möglichkeiten gezeigt, und zwar die eine auf den Zeilen A, B und C und die andere auf den Zeilen A, D und E.

Nach Fig. 4, Zeile A, folgt dem Vorimpuls 1 das Wort 1, während dem Vorimpuls 2 ein vom ersten Wort verschiedenes Wort 2 folgt. Auf Zeile B folgt dem Vorimpuls ein Feldinhomogenitätsstromimpuls P₁, der durch das Magnetspulenpaar 1 über das Tor 54 läuft unter Steuerung des Impulsgenerators 35 (Fig. 2). Er erzeugt eine ihm eigentümliche Ausbildung der Feldinhomogenitätsänderung, die auf die Probe 30 wirkt. Der dem Vorimpuls 2 folgende Stromimpuls P₂ geht durch das Magnetspulenpaar 2. Der Impuls P₂ kann von der gleichen Größe und Dauer sein wie P₁, aber wegen der anderen räumlichen Anordnung der Magnetspulen 2 in bezug auf das Hauptfeld und auf die Probe 30 werden die Kerne einer anderen Ausbildung der Feldverzerrung unterworfen, d. h. die durch die zwei Impulse geänderten Bedingungen von Δ H₀ sind nicht dieselben. Die Worte 1 und 2 sind durch die Impulse P₁ und P₂ unterschiedlich gekennzeichnet. Dies ist in Fig. 4 dadurch angedeutet, daß die Impulse mit verschiedener Strichelung ausgelegt sind. In derselben Weise kann eine einem dritten Vorimpuls folgende Wortkombination durch das dritte Magnetspulenpaar 3 gekennzeichnet werden u. s. f. bis zu jeder praktisch möglichen Anzahl von Magnetpaaren. Wie schon erwähnt, ist jedoch die Beziehung zwischen zwei Kennzeichnungen auch für jede beliebige andere Wortzahl gültig. Vor dem Erinnerungsimpuls enthält also die Probe zwei verschiedene Wortkombinationen in Z-Achsen-Speicherung, und die Feldgeschichte der Worte 1 und 2 entspricht den Stromimpulsen P₁ und P₂.

Durch den HF-Erinnerungsimpuls werden Bedingungen geschaffen, unter denen sich die Vektoren jedes Informationseingangs wieder sammeln können, vorausgesetzt, daß auch ihre entsprechende Feldgeschichte wiederholt wird. Um das Wort 1 zu entnehmen, muß der Stromimpuls P₁ auf Zeile B wieder durch das Magnetspulenpaar 1 verlaufen, wodurch die geeignete Bedingung für eine fortschreitende Integralsymmetrie für Wort 1, aber nicht für Wort 2 geschaffen wird. Dementsprechend wird nur das dem Wort 1 entsprechende Echosignal erzeugt. Wenn andererseits der Kennzeichnungsimpuls P₂ über das Magnetspulenpaar 2 wiederholt wird, wie es in Zeile C gezeigt ist, wird die steuernde Feldgeschichte des eingegangenen Wortes 2 wiederholt, und die Echos von Wort 2 erscheinen, während Wort 1 ausgeschlossen ist. Durch die räumlich unterschiedlichen Kennzeichnungsimpulse nach den Zeilen A, B und C in Fig. 4 kann man also wahlweise jedes gewünschte Wort entnehmen, indem der richtige Gleichstromimpuls durch den Impulsgenerator 35 gesteuert wird.

Der durch die Zeilen A, D und E in Fig. 4 veranschaulichte Vorgang gleicht dem eben beschriebenen, mit der Ausnahme, daß die Kennzeichnungsimpulse P₁ und P₂ über das gleiche Magnetspulenpaar 1 verlaufen, jedoch mit unterschiedlichen Bereichen von IAf, d. h. die Produkte entsprechender Impulsamplituden und Zeiten und daher auch die entsprechenden wiedergeschaffenen Feldgeschichten unterscheiden sich für die zwei gespeicherten Wortkombinationen. Wenn daher wie vorher entweder der Impuls P₁ oder der Impuls P₂ wiederholt wird, kann man wahlweise Wort 1 oder Wort 2, wie es auf den Zeilen D und E gezeigt ist, entnehmen. Dasselbe Wahlergebnis kann man also entweder durch Raumkennzeichnungen oder durch Zeitbereichkennzeichnung erhalten. Beide Methoden können auch kombiniert werden, d. h. einige oder alle der Magnetspulenpaare können mit Impulsen mit unterschiedlichem /zli-Bereich beaufschlagt werden, um die Zahl der Wählmöglichkeiten bei einer gegebenen Anzahl von Magnetspulen und einer gegebenen Anzahl von verschiedenen Impulsbereichen zu vermehren.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Speichern von elektrischen Impulsen in Großrechenanlagen mit Hilfe von durch die Wirkung eines inhomogenen Gleichfeldes präzedierenden, magnetischen Atomkernmomenten, die durch einen Hochfrequenz-Erinnerungsimpuls die Fähigkeit erhalten, Echos zu bilden (Kernspinechoverfahren), bei dem die Feldinhomogenität zeitlich vor und nach dem Erinnerungsimpuls steuerbar veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingabezeitraum in mehrere Zeitzonen (Worte) eingeteilt wird, deren jede von einem besonderen, nach Dauer, Stärke und bzw. oder räumlicher Wirkung verschiedenen Feldveränderungsimpuls gekennzeichnet und begleitet ist, durch den die durch die Impulse des betreffenden Wortes bewirkte Präzession der Kernmomente so gestaltet wird, daß durch einen anderen für die betreffende Zeitzone charakteristischen Feldveränderungsimpuls nach dem Erinnerungsimpuls diejenigen und nur diejenigen Impulse eine Echofähigkeit erhalten, die zu dem betreffenden Wort der Zeitzone gehören.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldveränderungsimpulse durch Magnetspulenpaare (33, 34 und 48, 49 und 50, 51) erzeugt werden, deren Achsen (1, 2, 3) in einem Winkel, vorzugsweise senkrecht, zum Ausrichtungsfeld (31) und durch das Speichermittel (30) hindurch verlaufen und gegeneinander verschiedene Winkel bilden.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldveränderungsspulen über Schaltkreise (Tore 54, 55, 56) durch den die Eingabe der HF-Impulse steuernden Impulsgenerator (35) gesteuert werden, der seinerseits zur Auswahl eines bestimmten Wortes steuerbar ist.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn jeder Zeitzone durch HF-Vorimpulse (P₃₉) zur Erzeugung angeregter Echos bezeichnet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen