ИТМиВТ - Институт точной механики и вычислительной техники С. А. Лебедева РАН
Институт точной механики и вычислительной техники им. С. А. Лебедева РАН - научно-исследовательский институт в области информационных технологий, вычислительной техники и микроэлектроники
English
Главная страница Контактная информация Карта сайта и поиск
Об институте Решения Проекты Образование

Магнитные элементы ЭВМ

В.В.Бардиж, д.т.н.

О Институте точной механики и вычислительной техники им. С.А.Лебедева АН СССР в течение многих лет велись ус­пешные работы по магнитным элементам для электронных вычислительных машин.

Основными из этих элементов были кольцевые ферритовые сердечники с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ). Такие сердечники являлись основой для создания оператив­ных запоминающих устройств (ОЗУ) электронных вычисли­тельных машин, создаваемых в Советском Союзе с середины 50-х до конца 70-х годов.

Положительными качествами ферритовых сердечников с ППГ являются: возможность хранения информации без зат­раты энергии, длительный, практически неограниченный срок службы, простота технологического процесса изготовле­ния, радиационная стойкость.

В последние годы в ОЗУ стали использоваться интеграль­ные полупроводниковые элементы. Однако в тех случаях, где факторы надежности являются главными, по-прежнему используются ферритовые сердечники.

Первые выпуски ферритовых сердечников с ППГ в СССР были начаты в 1954 г. в Институте ТМ и ВТ АН СССР в Ла­боратории электромоделирования под руководством Л.И.Гутенмахера. При этом использовалась технология, разработан­ная А.А.Косаревым на основе принципов порошковой метал­лургии.

Ферритовый участок был организован тогда в помещении Института на территории 2-го часового завода возле Бело­русского вокзала. Там ещё находилась Лаборатория электро­моделирования, хотя остальные подразделения Института уже переехали в новое здание на Калужском шоссе (ныне Ленинский пр-т).

Ферритовые сердечники прессовались на однопозиционных автоматах из порошка, состоящего в основном из окис­лов железа, магния и марганца.

После прессовки сердечники проходили термообработку при высокой температуре и поступали на проверку магнит­ных свойств. Проверка осуществлялась тогда ручным спосо­бом, воздействием на каждый сердечник серии импульсов то­ка, имитирующих работу сердечника в ОЗУ.

На основе ферритовых сердечников с ППГ в Институте было создано магнитное ОЗУ (МОЗУ), которое в 1956 г. вошло в состав электронной вычислительной машины БЭСМ АН СССР.

Созданное МОЗУ было первым в Советском Союзе. В нем использовалась система 2Д с двумя сердечниками на бит, предложенная Л.И.Гутенмахером и доведенная до практи­ческого использования в основном А.С.Федоровым и М.Л.Сычевой. В отладке МОЗУ активное участие принимал М. Д. Великовский.

Следует отметить, что МОЗУ системы 2Д с двумя сер­дечниками на бит выгодно отличалось от МОЗУ системы ЗД, разработанного несколько ранее в США. Это отличие заключалось в том, что распознавание хранимой информа­ции осуществлялось по качественному признаку (по поляр­ности выходного сигнала) в отличие от количественного (амплитудного) признака, используемого в системе ЗД. В свою очередь, это определяло для системы 2Д менее жес­ткие требования к параметрам сердечников и однородности их свойств, что значительно облегчало производство сер­дечников. В то время это был очень важный показатель, существенно повлиявший на выбор системы 2Д для МОЗУ, хотя в этой системе требовалось в 2 раза больше сердечни­ков памяти и затраты энергии были больше, чем в МОЗУ системы ЗД (при одинаковой емкости МОЗУ).

МОЗУ системы 2Д с двумя сердечниками на бит вошло в состав машин БЭСМ-2, М-20 и использовалось в подавляю­щем большинстве отечественных ЭВМ 1-го поколения. Ферритовые сердечники марки 1,3 ВТ с наружным диаметром 2 мм и кассеты-накопители из них для этого МОЗУ были внед­рены Институтом в производство на Астраханском заводе "Прогресс" и серийно выпускались этим заводом с 1959 г.

Одновременно с разработкой ферритовых сердечников с ППГ в Лаборатории 1, возглавляемой Сергеем Алексеевичем Лебедевым, велись разработки ленточных магнитных сердеч­ников с ППГ. Над ними вела работу группа под руководс­твом В.В.Бардижа.

Ленточные сердечники первоначально предназначались как для дешифраторов схем управления МОЗУ, так и для построения долговременных запоминающих устройств со считыванием без разрушения информации. Такие сердечни­ки отличались от ферритовых значительно большим значени­ем остаточной магнитной индукции, лучшей степенью прямо­угольноеTM петли гистерезиса и высокой температурной ста­бильностью. Однако следует отметить сложность технологи­ческого процесса изготовления ленточных сердечников.

Этот процесс предусматривал следующие операции: изготов­ление керамических каркасов, резку магнитной ленты на поло­сы требуемой ширины, обезжиривание и очистку ленты, покры­тие ленты слоем жаропрочной изоляции, навивку ленты на кар­касы, термическую обработку сердечников в водородной среде.

Для выпуска ленточных сердечников был создан техноло­гический участок в здании Института на Ленинском проспек­те. Технологическое оборудование было разработано в груп­пе магнитных элементов совместно с конструкторским бюро и изготовлено в экспериментальных мастерских Института.

В группе магнитных элементов эти работы вели Ю.И.Визун и П.В.Остроумов. Ответственным исполнителем в конс­трукторском бюро был Н.К.Елисеев, а в экспериментальных мастерских - А.К. Сосков.

В 1955 г. были закончены работы по созданию опытного макета МОЗУ системы ЗД с использованием ферритовых сердечников в накопителе и ленточных сердечников в де­шифраторе. При этом система ЗД была усовершенствована введением динамического смещения, что существенно повы­шало надежность МОЗУ и позволяло снизить требования к параметрам сердечников.

В последующие годы принцип динамического смещения использовался другими организациями, занимающимися ма­логабаритными МОЗУ бортового применения.

В 1956 г. группа магнитных элементов была расширена, выделена из состава Лаборатории 1 и преобразована в Лабо­раторию магнитных элементов (Лабораторию 3). Заведую­щим этой Лабораторией назначается В.В.Бардиж, и в ней концентрируются все работы по магнитным элементам, в том числе работы по ферритовым сердечникам.

В составе Лаборатории были созданы две группы по раз­работке аппаратуры - возглавили их Ю.И.Визун и В.В.Кобелев; технологическая группа во главе с В.П.Сальниковой и позднее - группа измерений под руководством В.М.Сметаниной.

За очень короткий срок технологический участок оснасти­ли оборудованием для приготовления порошка, несколькими пресс-автоматами, электропечами для сушки порошка и об­жига сердечников. Следует подчеркнуть, что все это обору­дование было разработано и изготовлено силами Института.

Думали и о перспективе. Под руководствам А.А.Грызлова в ОКБ вычислительной техники Института велись интенсив­ные разработки многопозиционных роторных автоматов для прессовки сердечников. Работы в скором времени были за­кончены, и в дальнейшем эти автоматы использовались на всех заводах, которые производили ферритовые сердечники с ППГ. При этом роторные пресса были оснащены твердос­плавным пресс-инструментом.

Для проверки магнитных свойств сердечников в Лаборатории 3 разрабатывалась измерительная и контрольная аппара­тура. В группах Ю. И. Визуна и В.В.Кобелева были созданы электронные стенды для исследования и проверки сердечни­ков в импульсных режимах, позволяющих оценить возмож­ность использования сердечников в МОЗУ и производить их разбраковку. Был создан электронный петлескоп, позволяю­щий наблюдать на экране осциллографа и фотографировать петли гистерезиса одиночных сердечников. На повестке дня стоял вопрос об автоматах для разбраковки сердечников в импульсных режимах. Такие автоматы были позднее разра­ботаны силами СКБ вычислительной техники Института на основе электронных стендов, работающих в Лаборатории 3. Над механикой автоматов работали А.А.Грызлов и С.С.Пильт, электроникой автоматов занимались О.В.Чейшвили и В.М.Стариков.

Следует отметить, что Лабораторию 3 в то время посеща­ли представители многих организаций, связанных с разра­боткой ЭВМ и МОЗУ к ним. Этим организациям оказыва­лась большая помощь в виде консультаций, передачи образ­цов сердечников, изготовлении партий сердечников для соз­дания экспериментальных образцов МОЗУ, передачи необ­ходимой документации, связанной с изготовлением и провер­кой ферритовых сердечников.

В некоторых организациях стали создаваться лаборатор­ные опытные участки по производству ферритовых сердечни­ков. Но этого уже было мало. Шел 1957 год. Развитие ЭВМ требовало заводского, массового выпуска ферритовых сер­дечников для МОЗУ. Возникла острая необходимость внед­рения в производство сердечников с ППГ. В связи с этим ав­тор этих строк был направлен в Ленинград на завод ферри­тов и конденсаторов, на котором были подразделения, вы­пускающие ферритовые изделия для радио и радиолокацион­ных устройств. Изделия эти существенно отличались своими свойствами и большими размерами от миниатюрных сердеч­ников МОЗУ. Однако технологический процесс имел много общего, так как он базировался на методах порошковой ме­таллургии.

Предложение об организации производства ферритовых сердечников памяти было отвергнуто руководством завода. Отказ мотивировался тем, что предлагаемые к внедрению сердечники слишком малы, и выпускать их было невыгодно заводу, ферритовая продукция которого оценивалась весовы­ми показателями.

Пришлось обращаться за помощью в Ленинградский сов­нархоз, который и принял решение, обязывающее завод срочно приступить к внедрению ферритовых сердечников па­мяти, разработанных в Институте.

Заводу были переданы: техническая документация, образ­цы технологического и измерительного оборудования, а так­же оказана техническая помощь. При этом силами опытного производства Института для завода было изготовлено нес­колько пресс-автоматов и стендов для проверки сердечников. Началась совместная работа сотрудников завода и Институ­та.

В результате этой работы на заводе в 1958 г. начался про­мышленный выпуск ферритовых сердечников с ППГ марок 1.3ВТ, 0.7ВТ и 0.16ВТ, разработанных в Лаборатории 3. При этом сердечники марки 1.3ВТ предназначались для на­копителей МОЗУ, а марок 0.7ВТ и 0.16ВТ - для переключа­ющих устройств. В указанных работах по внедрению учас­твовали: Ю.И.Визун, В.П.Сальникова, В.М.Сметанина, В.П.Тарабантов, Б.Н.Морозов, Л.Г. Тарасов, И.И.Надашкевич, О.В.Бачин, Т.А.Короткова.

Позднее было принято решение о переводе производства ферритовых сердечников с ППГ из Ленинграда на Кузнецкий завод приборов № 2 Пензенского совнархоза и о значительном расширении этого завода с целью выпуска не только ферритовых сердечников, но и матриц МОЗУ. С этого времени началось творческое содружество между Институтом и Кузнецким заводом. Через несколько лет этот завод стал первоклассным предприятием и был переименован в Кузнецкий завод приборов и ферритов.

В 1960 г. Лабораторией 3 был разработан высококачес­твенный феррит новой марки 2ВТ, а совместно с СКВ вычис­лительной техники Института было разработано оборудова­ние для изготовления и проверки малогабаритных сердечни­ков из этого феррита.

Такие сердечники оказались весьма подходящими для пос­троения МОЗУ, имеющих схемы управления на дискретных полупроводниковых элементах. При этом хорошая степень прямоугольности петли гистерезиса позволяла создавать МОЗУ системы ЗД, которая отличалась меньшей потребляе­мой мощностью по сравнению с системой 2Д при одинаковой ёмкости. Наличие полупроводниковых, а не ламповых эле­ментов в схемах управления МОЗУ было важным показате­лем для перехода от системы 2Д к системе ЗД.

В этот период велись разработки машины БЭСМ-6. Пла­нировалось создавать МОЗУ этой машины на сердечниках с наружным диаметром 1 мм из феррита марки 2ВТ. Главным конструктором БЭСМ-6 академиком С.А.Лебедевым была поставлена задача перед Лабораторией 3 принять все необхо­димые меры для быстрейшего внедрения в производство этих сердечников.

Было принято решение о проведении работ по внедрению одновременно на двух заводах: Кузнецком заводе приборов и ферритов и Астраханском заводе "Прогресс". В 1961 г. с этими заводами Институт заключил договоры о совместной работе по освоению массового производства указанных ферритовых сердечников. Начался период большой совместной работы Института и этих двух заводов. Институтом были переданы на заводы: технологические инструкции, техническая и конструкторская документация, основные узлы двенадцатипозиционных роторных пресс-автоматов, автоматы для проверки сердечников по высоте, автоматы для проверки сердечников в импульсных режимах. Указанное оборудование было изготовлено в СКБ Института. Представители за­водов проходили стажировку в Институте, а специалисты Института направлялись на заводы для оказания помощи в освоении технологического процесса и оборудования.

В результате этих совместных работ на Кузнецком и Аст­раханском заводах уже в 1962 г. было освоено производство указанных ферритовых сердечников.

В 1964 г. Институтом была создана машина БЭСМ-6. В МОЗУ системы ЗД этой машины были поставлены сердечни­ки с наружным диаметром 1 мм из феррита 2ВТ. Матрицы этого МОЗУ освоил и серийно выпускал Кузнецкий завод. Причем эти матрицы использовались не только в МОЗУ БЭСМ-6, они нашли применение в других машинах. На этом заводе выпускались также матрицы МОЗУ на сердечниках из феррита 2 ВТ с наружным диаметром 1,2 и 1,4 мм для ЭВМ БЭСМ-4 и М-220. В наибольших количествах на заво­де выпускались ферритовые сердечники марки 2ВТ.

Астраханский завод "Прогресс" обеспечивал ферритовыми сердечниками и матрицами МОЗУ, кроме указанных выше машин БЭСМ-2, М-20, также семейства ЭВМ "Минск", "Урал", "Наири", "Днепр". В наибольших количествах на заводе выпускались ферритовые сердечники марки 1.3ВТ.

Вспоминая прошлые годы, хотелось бы с удовлетворением отметить, что Институт ТМ и ВТ успешно справился за срав­нительно короткий промежуток времени с большой задачей по разработке и внедрению в производство технологии изго­товления ферритовых сердечников МОЗУ, технологического и измерительного оборудования для их производства и раз­браковки. При этом следует подчеркнуть, что было создано автоматическое оборудование для массового производства сердечников: двенадцатипозиционные роторные пресс-авто­маты высокой производительности, оснащенные твердосплав­ным пресс-инструментом, автоматы для проверки сердечни­ков по высоте, автоматы для проверки сердечников по им­пульсным параметрам.

Эти технологические и технические разработки проводи­лись одновременно с теоретическими и экспериментальными исследованиями свойств сердечников с ППГ - этих новых магнитных элементов, созданных впервые в начале 50-х го­дов.

Американская делегация специалистов по вычислительной технике, знакомившаяся в течение нескольких дней в 1959 г. с работами Института, констатировала высокий уровень раз­работок по ферритам, а затем, после исследований наших ферритовых сердечников в США, опубликовала материалы, в которых отметила, что эти сердечники по своим парамет­рам находятся на уровне американских сердечников.

Эти результаты были получены благодаря дружной рабо­те ряда подразделений Института: Лаборатории 3, конструк­торского бюро, экспериментальных мастерских, в дальней­шем СКВ вычислительной техники. Начальник СКВ вычис­лительной техники О.П.Васильев и его заместитель С.И.Су­дариков всегда активно содействовали проведению работ по технологии магнитных элементов и необходимому оборудова­нию. Высокое качество документации, автоматическое обору­дование позволили быстро внедрить результаты работ в про­изводство. Этому способствовали также творческие взаимоот­ношения сотрудников Института с работниками заводов, где внедрялись сердечники МОЗУ. И, конечно, огромное значе­ние имела поддержка этих работ директором Института ака­демикам Сергеем Алексеевичем Лебедевым, который посто­янно интересовался состоянием работ по ферритовым сердеч­никам МОЗУ и уделял большое внимание этому вопросу, форсировал работы по внедрению, оказывал постоянную по­мощь по многим вопросам.

На этом этапе работ внесли большой вклад в дело разра­ботки и внедрения в производство ферритовых сердечников МОЗУ следующие товарищи: Ю.И.Визун, В.П.Сальникова, В.М.Сметанина, А.А.Грызлов, Г.З.Иремашвили, С.С.Пильт, Л.Г.Тарасов, И.А.Ефимов, О.В.Чейшвили.

В начале 70-х годов в связи с развитием отечественной вы­числительной техники потребность в ферритовых сердечни­ках с ППГ так же, как и требования к их качественным по­казателям, значительно возросли. В эти годы в Лаборатории 3 были разработаны новые малогабаритные (наружный диа­метр 0,6 мм) ферритовые сердечники марки М4ВТ-6 высоко­го быстродействия и высокой температурной стабильности. В результате совместных работ Института и Кузнецкого завода эти ферритовые сердечники были внедрены в серийное про­изводство на Кузнецком заводе. Разработка технологии фер­ритов марки М4ВТ-6 велась под руководством В.П.Сальни­ковой при участии Л.В.Молодцовой, Ю.С.Яковлевой, Г.З.Иремашвили, А.М.Л.Лаврухиной, М.Е.Ляховой, А.П.Железнова, Н.И.Парамоновой, Т.С.Можаевой.

К этому времени была разработана новая методика иссле­дования характеристик сердечников и способов их разбра­ковки для МОЗУ, основанная на проверке "колена" петли гистерезиса. При этом был создан специальный измеритель­ный стенд, переданный Кузнецкому заводу. Эти работы бы­ли проведены под руководством Л.Г.Тарасова при участии И.А.Ефимова, Б.П.Завалишина, А.И.Бакшеева, Н.А.Ярочкиной, Г.Ф.Коноваловой, а позднее И.Р.Ченцова, С.Ф.Ни­китина, Н.Г.Кисленкова.

В этот период времени теоретически и практически были решены основные вопросы, связанные с автоматизацией тер­мообработки сердечников. При этом была разработана мето­дика непрерывного процесса спекания сердечников в тун­нельных печах с управлением от ЭВМ. Руководителем этих работ был Е.Ф.Бережной. Участвовали в работе: В.Д.Шашко, Д.В.Цветков, Г.А.Куренкова, А.Д.Терехов, В.К.Дербе­нев, Н.М.Обухова, Вик.С.Фуртичев, Г.М.Сизова, Г.П.Мои­сеева. К.М.Прибылов.

На протяжении ряда лет велись совместные работы Инс­титута (ответственный исполнитель Е.Ф.Бережной) и Пен­зенского НИИ математических машин по усовершенствованию автоматов для проверки сердечников. В результате Пен­зенским НИИММ была разработана промышленная серия таких автоматов (серия У). Следует отметить большой вклад, который внес механик В.У.Бланко в работу механической части автоматов.

Остановимся на работах Лаборатории 3 в области магнит­ных элементов сложной формы. Среди них особое место за­нимают биаксы - элементы, имеющие два отверстия, оси ко­торых взаимноперпендикулярны. Биаксы, сохраняя положи­тельные свойства простых сердечников, обладают ещё следу­ющими замечательными качествами: считывание информа­ции у биаксов осуществляется без ее разрушения, может про­текать очень быстро, выходные сигналы "1" или "0" разли­чаются своей полярностью. Однако при этом надо считаться с тем, что технологический процесс изготовления биаксов бо­лее сложный, чем обычных сердечников.

Работы по биаксам были начаты в Лаборатории 3 Инсти­тута в 1958 г. в группе, руководимой Ю.И.Визуном, при участии в этих работах Л.Г.Тарасова, И.А.Ефимова, Н.Б.Зыкова, П.С.Мико, А.И.Бакшеева. Позднее в эти рабо­ты включились Ю.И.Шойфер, Б.П.Завалишин, Н.А.Ярочкина, Г.Ф.Коновалова.

ОКР по биаксам был закончен в 1965 г. разработкой не­симметричного элемента биакс из феррита марки 1.3ВТ, ти­пового модуля полупостоянного ЗУ на этих биаксах, а также оборудования: роторного многопозиционного пресс-автомата для прессовки биаксов и полуавтомата для проверки биаксов в импульсных режимах.

Оборудование разрабатывалось и изготавливалось в СКБ Института. Конструирование роторного пресс-авто­мата производилось под руководством А.А.Грызлова с участием В.С.Заборовского. Отладка и доводка роторного пресс-автомата производилась механиком Е.В. Родинам. Конструирование полуавтомата для проверки биаксов ве­лось С.С.Пильтом.

Внедрение в серийное производство биаксов (типа БН-8) производилось на Астраханском заводе "Прогресс" и было закончено в 1967 г.

При этом Институт передал заводу необходимую техноло­гическую и конструкторскую документацию, а также дейс­твующие образцы роторного пресс-автомата и полуавтомата для разбраковки биаксов.

Эта техническая помощь сопровождалась постоянным пре­быванием сотрудников Института в цехах завода и участием их в освоении заводом, как технологических процессов изго­товления биаксов, так и измерительного оборудования. При­чем этому предшествовали длительные стажировки работни­ков завода в Институте в то время, когда проходило еще вы­полнение ОКР.

Такую форму работы с заводами по внедрению разработок Института всегда требовал Сергей Алексеевич Лебедев, и сейчас, вспоминая прошлые годы, можно с уверенностью констатировать, что это существенно сокращало сроки внед­рения.

В результате совместных работ Института, Астраханского завода "Прогресс" и Астраханского научно-исследователь­ского и технологического Института вычислительных уст­ройств (АНИТИВУ) на заводе "Прогресс" было освоено се­рийное производство биаксов типа БН-8.

На биаксах БН-8 в Лаборатории запоминающих устройств Института было создано полупостоянное ЗУ (ППЗУ) для специализированных ЭВМ, разрабатываемых Институтом. Это ППЗУ предназначалось для хранения и выдачи кодов команд и было названо запоминающим устройством команд (ЗУК).

При создании ЗУК возникли большие трудности, связан­ные с тем, что биакс БН-8 давал очень малые выходные сиг­налы. Возникла необходимость переделки биаксов БН-8. Ре­шению этой задачи помогли работы по слоистым ферритовым матрицам (СФМ), проведенные в Лаборатории 3 группой под руководством В.И.Перекатова при участии: А.В.Осипова, Е.М.Ларина, В.Д.Позднева, Ю.И.Шойфера, В.С.Козло­ва. Исследования физических процессов, происходящих в ферритовом материале, расположенном вокруг перекрестия взаимноперпендикулярных проводящих линий СФМ, пока­зало, что если этот участок СФМ рассматривать, как некий аналог биакса, то существенное влияние на выходной сигнал биакса будет оказывать диагональный магнитный поток, за­мыкающийся вокруг взаимноперпендикулярных проводов биакса. У биакса БН-8 этот диагональный поток был мал вследствие того, что биакс имел скругления.

Начались работы по переработке конструкции биакса БН-8. Эти работы велись в группе Ю.И.Шойфера при участии Ю.Л.Погребного, Э.А.Бабича, Б.М.Улановского, В.М.Тихо­мирова, В.С.Козлова, Н.В.Алдошиной. От опытного произ­водства в работах участвовал Е.В.Родин. Был разработан но­вый биакс БТ-10 трапецеидальной формы, у которого при аналогичных общих размерах и токах считывания выходной сигнал возрос в несколько раз.

Биаксы БТ-10 позволили создать надежное устройство ЗУК. Эти биаксы были освоены в серийном производстве на Астраханском заводе "Прогресс", где они выпускаются в больших количествах и до настоящего времени.

Первоначально биаксы БТ-10 делались из феррита марки 1.3ВТ, а затем был разработан термостабильный (содержа­щий литий) феррит марки 1.3ВТ-Т, на основе которого и ста­ли делать эти биаксы.

Устройства ЗУК на биаксах БТ-10 были освоены произ­водством на Загорском электромеханическом заводе (ЗЭМЗ) и выпускались этим заводом для специализированных ЭВМ, разработанных Институтом.

В настоящее время ЗУКи выпускаются на Кировском фи­лиале ЗЭМЗа и Львовском производственном объединении им.В.И.Ленина для различных ЭВМ.

Следует отметить, что на Астраханском заводе "Прогресс" надежную линию роторных пресс-автоматов (разработки Института) для прессовки биаксов БТ-10 дополнили автома­ты по разбраковке биаксов БТ-10 по импульсным свойствам типа АРБ. Эти автоматы АРБ были разработаны АНИТИВУ в содружестве с Астраханским заводом "Прогресс" и Инсти­тутом ТМ и ВТ.

Трудно создать полупроводниковый аналог биаксу БТ-10 по всему комплексу свойств этого магнитного элемента, поэ­тому надо полагать, что ферритовые элементы типа биакс бу­дут и в дальнейшем использоваться в ППЗУ устройств вы­числительной техники и систем управления.

С развитием магнитных элементов биакс тесно связаны ра­боты по созданию магнитных сердечников специальной фор­мы (СФ). Эти сердечники используются для создания им­пульсных трансформаторов, входящих в схему диодно-трансформаторного дешифратора адреса накопителя на биаксах БТ-10, который используется в ЗУК.

Сердечники СФ делаются из феррита марки 2000НМЗ с обычной (непрямоугольной) петлей гистерезиса. Они не име­ют воздушного зазора и делаются прямоугольной формы. При этом одна из сторон сердечника выполняется в виде ци­линдра и предназначена для намотки шлейфа из фольгированного с двух сторон диэлектрика с печатными первичной (на одной стороне) и несколькими вторичными обмотками (на другой стороне).

Непростая форма сердечников потребовала больших уси­лий для отработки процессов их прессования. Прессуют эти сердечники на однопозиционных прессах с одновременной запрессовкой с двух сторон. Большой вклад в отработку пресс-формы и процесса прессования внес механик А. А. Палкин.

Работы по СФ начались в Институте в 1971 г. Первые об­разцы этих сердечников были изготовлены в Научно-исследо­вательском институте магнитодиэлектриков (НИИМД) в ре­зультате совместной работы Института ТМ и ВТ и НИИМД.

Работы по сердечникам СФ проводились в группе Л.Л.Мохель при участии: Л.В.Молодцовой, В.И.Бойко, Н.Г.Кисленкова, С.В.Минеевой, В.И.Агуреевой. От конс­трукторского отдела в работах принимали участие Г.И.Шлосберг, Н.К.Елисеев.

Работы по внедрению этих сердечников были проведены на ЗЭМЗе в 1973 г. В результате совместных работ Инсти­тута и ЗЭМЗа сердечники СФ и импульсные трансформато­ры на них были освоены в заводском производстве и стали использоваться в схемах управления накопителями ЗУК, а также накопителями МОЗУ специализированных машин, разработанных Институтом.

В дальнейшем Институтом и ЗЭМЗом были проведены ра­боты по упрощению технологии изготовления сердечников СФ и улучшению их качества. Эти сердечники выпускаются ЗЭМЗом и в настоящее время.

Вернемся к ленточным магнитным сердечникам с ППГ. Их развитие и совершенствование шло параллельно с развитием и совершенствованием ферритовых сердечников с ППГ. Пер­воначально ленточные сердечники делались в Институте из магнитных лент сплава 34НКМП (перминвар) толщиной 10 мк.

В 1958 - 1960 гг. Лаборатория 3 совместно с СКБ Инсти­тута участвовала в выполнении комплекса работ по усовер­шенствованию имеющегося и созданию нового технологичес­кого и измерительного оборудования для изготовления и исс­ледования ленточных сердечников из лент сверхтонкого про­ката с толщиной от 10 до 2 мк. Основными участниками этой работы были: Е.Ф.Бережной, Л.Л.Мохель, В.М.Сметанина, Н.К.Елисеев, П.В.Остроумов, В.С.Козлов, Г.М.Сизо­ва, Вал.С.Фуртичев, Ю.А.Лось, С.В.Минеева, В.П.Тарабантов.

Особое внимание при проведении этой работы было обращено на сердечники из лент сплава 34НКМП толщиной 10 мк и сердечники из сплава 79НМ с толщиной ленты 3 мк.

Магнитные ленты указанных сплавов и толщин были разра­ботаны и выпускались Институтом прецизионных сплавов ЦНИИЧермет.

Сердечники из лент сплава 34НКМП нашли практическое применение в импульсных трансформаторах, в схемах маг­нитных усилителей, переключающих устройствах. Отметим важнейшее применение этих сердечников в БЭСМ-б, где они используются в стабилизированных источниках питания.

Для первых образцов машины БЭСМ-6, выпускаемых Московским заводом счетно-аналитических машин (САМ) в 1964 и 1965 гг., такие сердечники изготавливались в Инсти­туте, где был создан специальный технологический участок.

Выпуск сердечников осуществлялся группой сотрудников Лаборатории 3 в составе: Л.Л.Мохель (руководитель груп­пы), П.В.Остроумов, Л.П.Прокофьева, А.А.Рыбкин, Н.Н.Шмыкова, С.В.Минеева, В.И.Агуреева, В.А.Грибков и Т.С.Можаева.

В дальнейшем магнитные ленточные сердечники из лент сплава 34НКМП были внедрены Институтом в серийное про­изводство на московском заводе САМ, который и обеспечи­вал этими сердечниками выпускаемые машины БЭСМ-6.

В 1961 - 1962 гг. в группе Л.Л.Мохель были разработаны миниатюрные (наружный диаметр 2 мм) ленточные сердеч­ники из сплава 79НМ с толщиной ленты 3 мк.

Институт оказывал содействие многим организациям, из­готавливая и передавая партии таких сердечников для раз­личных устройств, а также документацию по технологическо­му процессу их изготовления.

В течение 1964 - 1965 гг. Институтом и ЗЭМЗом были про­ведены совместные работы по освоению на ЗЭМЗе техноло­гического процесса изготовления этих сердечников. ЗЭМЗ в течение некоторого времени выпускал такие сердечники для переключающих устройств вычислительной техники.

В этот же период времени производство ленточных сердеч­ников из сплава 79НМ с толщиной ленты 3 мк было освоено в НИИ автоматики и приборостроения по конструкторской и технологической документации Института. Они изготавлива­лись этим НИИ для ЗУ различных аппаратов.

Несколько слов о работах в области тонких ферромагнит­ных пленок. Такие пленки могут быть основой ЗУ высокого быстродействия вследствие того, что скорости процессов из­менения намагниченности в них лежат в наносекундном диа­пазоне. Для ферритов эти процессы лежат в микросекундном диапазоне.

Первые работы по ферромагнитным пленкам были начаты в 1956 г. в группе В.В.Кобелева при участии И.А.Ефимова, А.А.Корсунского, А.Д.Назарова, В.Д.Дядечко-Запорожченко, В.А.Чвырева. Для этих работ было выделено помещение в филиале Института (Сыромятнический проезд). Здесь ста­вилось разрабатываемое технологическое оборудование, бы­ли получены первые образцы пленок и проведены первые исследования их свойств.

Исследования проводились с плоскими ферромагнитными пленками из пермаллоя (сплав железа и никеля), полученны­ми методом вакуумного напыления. Процесс напыления про­ходил во внешнем магнитном поле для создания в пленках одноосной анизотропии.

Для получения матриц ЗУ на подложке с ферромагнитны­ми пятнами (каждое из которых служило для хранения од­ного бита информации) размещалась система проводников, с помощью которых осуществлялась запись информации и ее считывание.

В то время ферромагнитные пленки были еще недостаточно изучены, поэтому наряду с технологическими работами прово­дился большой объем работ по исследованию физических про­цессов, протекающих в пленках. Для этой цели разработали несколько приборов. Особенно полезным и интересным был прибор, где использовался эффект Керра для визуального наб­людения и фотографирования доменной структуры пленок, возникающей на отдельных этапах перемагничивания пленок.

В начале 60-х годов придавалось большое значение рабо­там по ферромагнитным пленкам, поэтому фронт этих работ постепенно расширялся. Для группы В.В.Кобелева было вы­делено помещение в пристройке к главному корпусу, а затем несколько модулей в технологическом корпусе.

В 1966 г. была закончена ОКР по разработке и изготовле­нию опытного образца пленочного ОЗУ (ПОЗУ) на ферро­магнитных пленках, а также по технологии и оборудованию для производства матриц МПМ-7 на ферромагнитных плен­ках. Основой матрицы МПМ-7 являлась дюралюминиевая полированная подложка, на которую напылялись в вакууме ферромагнитные пленочные пятна. Затем на подложку нама­тывались адресные, разрядные и выходные проводники. На базе матриц МПМ-7 был собран опытный образец ПОЗУ с использованием стандартных полупроводниковых элементов машины БЭСМ-6. Оборудование было изготовлено в СКВ Института. Основными участниками работ по этой ОКР бы­ли: В.В.Кобелев (руководитель работ), Е.Ф. Бережной, К.Я.Ефимов, В.Д.Шашко, В.Д.Позднев, В. И. Перекатов, А.Ф.Ненароков. Г.А.Куренкова, О.А.Черненко, Т.М.Степа­нова, В.А.Чвырев, В.Д.Дядечко-Запорожченко.

В начале 70-х годов закончились совместные работы Инс­титута и ЗЭМЗа по внедрению на ЗЭМЗе технологического процесса по изготовлению и проверке магнитопленочных матриц для ПОЗУ с временем цикла 200 не. Основой матри­цы являлась опорная плата, на которой размещались стек­лянные подложки с напыленными ферромагнитными пятна­ми. На подложки укладывался шлейф с системой управляю­щих проводящих линий, образующих полосковую структуру.

В Институте был собран макет ПОЗУ на основе матриц, изготовленных на ЗЭМЗе. Испытания макета подтвердили возможность заводского изготовления ПОЗУ со временем цикла 200 не. Основными участниками этого этапа работ бы­ли: Е.Ф. Бережной (руководитель работ), К.Я. Ефимов, Д.В.Цветков, В.Д.Шашко, Г.А.Куренкова, М.Я.Восканов, Вал.С.Фуртичев, Вик.С.Фуртичев, Т.Н.Боболева. Значи­тельная часть конструкторских работ была выполнена З.В.Жуковой.

Следует отметить работы по ферромагнитным пленкам сотрудников Лаборатории 3: О.А.Гурковского - по масс-спектроскопическому контролю термического испарения пермаллоя в вакууме; Н.Т.Коперсако - по запоминающим элементам на ферромагнитных пленках со считыванием без разрушения информации; В.М.Брябрина - по ассоциативному ЗУ на ферромагнитных пленках.

К сожалению, ПОЗУ не вошли в состав ЭВМ, разрабаты-ваемых в Институте, хотя работы по этим ЗУ были доведены до заводского изготовления их основных элементов.

Когда решался вопрос о судьбе ЗУ на ферромагнитных пленках, то принималась во внимание сложность изготовле­ния их в заводских условиях. Но это было не главным. Ос­новным доводом о прекращении дальнейших работ по фер­ромагнитным пленкам была уверенность в том, что в ближай­шем будущем будут осуществляться поставки полупроводни­ковых интегральных схем, на которых без особых труднос­тей можно будет создавать ОЗУ с необходимыми параметра­ми по быстродействию. Вопрос же о высоких показателях ферромагнитных пленок по температурной стабильности не был в числе основных. К сожалению, "ближайшее будущее" затянулось на несколько лет.

Была ли полезной работа по ферромагнитным пленкам? Да, была, и, прежде всего потому, что значительно повыси­лась квалификация сотрудников по ферромагнетизму и мате­риаловедению, вакуумной технологии, импульсной и измери­тельной технике. Силами этих сотрудников в дальнейшем было решено много актуальных вопросов, стоящих перед Институтом.

В настоящей статье отражены не все работы по магнитным элементам, выполненные Лабораторией 3, и упомянуты не все участники этих работ. Однако хотелось бы назвать фамилии некоторых сотрудников Лаборатории, которые, не учас­твуя в конкретных разработках, своим трудом помогли их выполнению. К их числу следует отнести Н.В.Кадыкову, М.Н.Шлосберг, В.С.Салтанову, Т.С.Рогову.

Вспоминая путь, пройденный Лабораторией 3, с удовлет­ворением хотелось бы отметить следующее. Работы, проводи­мые Лабораторией, всегда были тесно связаны с задачами, стоявшими перед Институтом, и имели практическое значе­ние. В большинстве случаев эти работы заканчивались внед­рением полученных результатов в практику. Как правило, выполнение работ сопровождалось глубокой теоретической проработкой и проведением серьезных экспериментальных исследований. Поэтому результатом работ Лаборатории бы­ли не только внедренные в практику магнитные элементы и устройства, но и многочисленные авторские свидетельства на изобретения и публикации.

За время существования Лаборатории 3 многие ее сотруд­ники защитили диссертации. Докторами наук стали В.В.Бар­диж и В.И.Перекатов, кандидатами наук - Ю.И.Визун, В.В.Кобелев, Е.Ф. Бережной, К.Я.Ефимов, Н.Т.Коперсако, В.М.Брябрин, В.Д.Шашко, Д.В. Цветков, Ю.И.Шойфер, Б.М.Улановский.

На базе Лаборатории 3 возникли подразделения Институ­та, которые возглавили Ю.И.Визун, В.В.Кобелев, Е.Ф.Бе­режной, К.Я.Ефимов, В. И. Перекатов, А.В.Осипов.

Можно констатировать, что у Лаборатории 3 всегда было свое научное лицо и она пользовалась авторитетом в Инсти­туте. Это определялось, прежде всего, тем, что в ее составе работали замечательные специалисты своего дела, люди, пре­данные Институту, готовые поделиться с другими своим опы­том и знаниями.

На всех этапах истории Лаборатории ее коллектив всегда работал дружно и целеустремленно над поставленными зада­чами. Сплочению коллектива способствовали семинары, на которых обсуждались вопросы научной деятельности, а также регулярные производственные совещания всего коллекти­ва Лаборатории, где каждый сотрудник мог принять участие в обсуждении итогов работы и предстоящих задач.

Многолетний опыт показал, что такая форма работы не должна предаваться забвению, а наоборот, должна всемерно развиваться во имя решения тех больших задач, которые сто­ят перед Институтом.

 

© 1948—2016 «ИТМиВТ»
Версия для печати Контактная информация