DE10103379A1 - Detection of counterfeit banknotes using a magneto-optical layer for detection of weak magnetic fields from the banknotes with detection improved by use of light propagating parallel to the magneto-optical layer - Google Patents
Detection of counterfeit banknotes using a magneto-optical layer for detection of weak magnetic fields from the banknotes with detection improved by use of light propagating parallel to the magneto-optical layerInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren zur Untersuchung von magnetischen Eigenschaften von Objekten, insbesondere von Blattgut, wie beispielsweise Banknoten. Die Vorrichtung umfaßt eine magnetoopti sche Schicht, deren optische Eigenschaften von den magnetischen Eigenschaften des zu untersuchenden Objekts beeinflußbar sind, eine Lichtquelle zur Erzeugung von Licht, welches auf die magnetooptische Schicht trifft, und einen Detektor zur Detektion von Licht, welches von der magnetooptischen Schicht transmittiert und/oder reflektiert wird.The invention relates to a device and a corresponding method for Investigation of magnetic properties of objects, especially of Sheets, such as banknotes. The device comprises a magnetoopti cal layer whose optical properties differ from the magnetic properties of the object to be examined can be influenced, a light source for generation of light that strikes the magneto-optical layer and a detector for Detection of light transmitted by the magneto-optical layer and / or is reflected.
Zur Gewährleistung einer hohen Fälschungssicherheit werden Banknoten unter anderem mit magnetischen Merkmalen versehen. Bei der automatisierten Bankno tenprüfung in Banknotenbearbeitungsmaschinen werden daher Banknoten auch auf ihre magnetischen Eigenschaften hin untersucht, um gefälschte oder fälschungsver dächtige von echten Banknoten zu unterscheiden.To ensure a high level of security against counterfeiting, banknotes are placed under other provided with magnetic features. With automated banknotes Therefore, banknotes processing machines also check banknotes examined their magnetic properties to counterfeit or counterfeit ver distinguish between suspect and real banknotes.
Die Untersuchung der magnetischen Eigenschaften von Banknoten erfolgt hierbei meist unter Verwendung von induktiven Meßköpfen, Hall-Elementen oder magne toresistiven Elementen, wie beispielsweise Feldplatten oder dünnen Permalloy- Schichten.The magnetic properties of banknotes are examined here mostly using inductive measuring heads, Hall elements or magne resistive elements, such as field plates or thin permalloy Layers.
Darüber hinaus ist bekannt, die magnetischen Eigenschaften von Banknoten unter Verwendung von magnetooptischen Schichten zu untersuchen. Eine geeignete Vor richtung ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 18 122 A1 bekannt. Eine magnetooptische Reflektorschicht mit hohem magnetischen Kerr- Effekt wird hierin mit polarisiertem Licht beleuchtet und das reflektierte Licht nach Durchlaufen eines Polarisationsfilters detektiert. Wird eine zu untersuchende Banknote dicht hinter die Reflektorschicht gebracht, so beeinflussen die magneti schen Streufelder der magnetischen Bereiche der Banknote das optische Verhalten der Reflektorschicht, wobei die Polarisationsrichtung des detektierten Lichts ver ändert wird. Aus der gemessenen Veränderung der Polarisation kann dann auf die magnetischen Eigenschaften des Blattguts geschlossen werden.It is also known to take the magnetic properties of banknotes To investigate the use of magneto-optical layers. A suitable pre The direction is, for example, from German published patent application DE 197 18 122 A1 known. A magneto-optical reflector layer with a high magnetic Effect is illuminated here with polarized light and the reflected light detected after passing through a polarization filter. Will be one to be examined Banknote placed close behind the reflector layer, so affect the magneti stray fields of the magnetic areas of the banknote the optical behavior the reflector layer, the direction of polarization of the detected light ver will change. The measured change in polarization can then be applied to the magnetic properties of the leaf material can be concluded.
Gegenüber häufig eingesetzten induktiven Meßköpfen hat die Verwendung von magnetooptischen Schichten den Vorteil, daß diese eine hohe Ortsauflösung erlau ben und die Messung der magnetischen Felder unabhängig von der Geschwindig keit der Banknote relativ zum Meßsystem ist.Compared to frequently used inductive measuring heads, the use of magneto-optical layers have the advantage that they allow a high spatial resolution ben and measuring the magnetic fields regardless of the speed speed of the banknote is relative to the measuring system.
Bei der maschinellen Untersuchung der magnetischen Eigenschaften von Bankno ten tritt insbesondere das Problem auf, daß sehr kleine Magnetflußdichten nachge wiesen werden müssen, um eine ausreichend genaue und zuverlässige Überprüfung der Echtheit gewährleisten zu können. Dies ist dadurch bedingt, daß zum einen die von den einzelnen magnetischen Bereichen der Banknoten verursachten Streufelder sehr klein sind, und zum anderen die typischen Abstände zwischen Banknote und magnetooptischer Schicht aufgrund der bei Banknotenbearbeitungsmaschinen ge forderten hohen Transportgeschwindigkeit nicht beliebig klein sein können, weil dies sonst zu einem erhöhten Verschleiß der zu überprüfenden Banknoten sowie einzelner Sensorkomponenten führen würde und darüber hinaus eine erhöhte Stau gefahr zur Folge hätte.When mechanically examining Bankno's magnetic properties ten occurs in particular the problem that very small magnetic flux densities must be instructed to have a sufficiently accurate and reliable review to guarantee authenticity. This is due to the fact that, on the one hand, the stray fields caused by the individual magnetic areas of the banknotes are very small, and on the other hand the typical distances between banknote and magneto-optical layer due to the ge in banknote processing machines demanded high transport speed can not be arbitrarily small because this would otherwise lead to increased wear of the banknotes to be checked as well individual sensor components and lead to increased congestion risk.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren anzugeben, welche eine genauere und zuverlässigere Untersuchung magnetischer Eigenschaften von Objekten, insbesondere Blattgut, erlauben.It is an object of the present invention, an apparatus and a method indicate which is a more accurate and reliable investigation of magnetic Allow properties of objects, especially sheet material.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung bzw. das Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bzw. 14 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the device or the method solved according to claims 1 and 14, respectively.
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, magnetooptische Sichten mit regelmäßig ausgerichteten magnetischen Domänen einzusetzen, wobei das von einer Lichtquelle erzeugte und auf die magnetooptische Schicht treffende Licht an den regel mäßig ausgerichteten magnetischen Domänen gebeugt wird. Das gebeugte und von der Schicht transmittierte bzw. reflektierte Licht wird von einem Detektor detek tiert. Befindet sich ein Objekt, insbesondere ein Blatt, mit magnetischen Bereichen in der Nähe der magnetooptischen Schicht, so beeinflussen die magnetischen Be reiche des Blattes die optischen Eigenschaften der magnetischen Schicht, wobei die Abstände und/oder Breiten der regelmäßig ausgerichteten magnetischen Domänen je nach Richtung und Stärke des auf die magnetooptische Schicht wirkenden Ma gnetfeldes des Blattes variieren. Abhängig von dessen magnetischen Eigenschaften verändert sich die detektierte Intensität und/oder Lage des gebeugten Lichts ent sprechend, so daß hieraus auf die magnetischen Eigenschaften des Blattes ge schlossen werden kann. Bei dem auf die magnetooptische Schicht treffenden Licht handelt es sich um im wesentlichen monochromatisches Licht.The invention is based on the idea of using magneto-optical views on a regular basis use aligned magnetic domains, which is from a light source generated light that strikes the magneto-optical layer as a rule moderately aligned magnetic domains is diffracted. The bowed and by light transmitted or reflected by the layer is detected by a detector advantage. There is an object, especially a sheet, with magnetic areas near the magneto-optical layer, so affect the magnetic Be range of the sheet the optical properties of the magnetic layer, the Distances and / or widths of the regularly aligned magnetic domains depending on the direction and strength of the Ma acting on the magneto-optical layer of the leaf vary. Depending on its magnetic properties the detected intensity and / or position of the diffracted light changes ent speaking, so that ge on the magnetic properties of the sheet can be closed. With the light striking the magneto-optical layer it is essentially monochromatic light.
Unter regelmäßig ausgerichteten magnetischen Domänen im Sinne der Erfindung sind alle zwei- oder dreidimensionalen Strukturen zu verstehen, an welchen das einfallende Licht gebeugt und eine daraus resultierende Beugungserscheinung de tektiert werden kann. Insbesondere weisen die regelmäßig ausgerichteten magneti schen Domänen eine periodische Struktur auf, wobei jeweils benachbarte magneti sche Domänen eine unterschiedlich ausgerichtete, z. B. entgegengesetzte, Magneti sierung besitzen. Diese magnetischen Domänen wirken wie ein optisches Phasen gitter, an welchem einfallendes Licht gebeugt wird. Zur Erreichung einer meßba ren Beugungserscheinung ist es hierbei im allgemeinen ausreichend, wenn die ma gnetischen Domänen zumindest in Teilbereichen der Schicht einen periodischen Verlauf aufweisen. Insbesondere können die regelmäßig ausgerichteten magneti schen Domänen unterschiedlicher Magnetisierung im wesentlichen parallel oder konzentrisch angeordnet sein und hierbei z. B. gitterartige Strukturen bzw. Fresnel sche Zonenplatten mit unterschiedlicher Magnetisierung in den jeweils benachbar ten magnetischen Domänen ausbilden. Under regularly aligned magnetic domains in the sense of the invention all two- or three-dimensional structures are to be understood, on which the incident light diffracted and a resulting diffraction phenomenon de can be tektiert. In particular, the regularly aligned magneti domains on a periodic structure, with adjacent magnetic cal domains a differently oriented, z. B. opposite, Magneti owning. These magnetic domains act like an optical phase grid, at which incident light is diffracted. To achieve a measurable Ren diffraction is generally sufficient if the ma genetic domains, at least in partial areas of the layer, a periodic Show course. In particular, the regularly aligned magneti domains of different magnetization essentially parallel or be arranged concentrically and z. B. lattice-like structures or Fresnel cal zone plates with different magnetization in the neighboring form th magnetic domains.
Durch den Einfluß des äußeren magnetischen Feldes des zu untersuchenden Blatt guts wird die Periode und/oder die Breite der magnetischen Domänen beeinflußt, so daß sich der Beugungswinkel und/oder die Intensität des transmittierten bzw. reflektierten Lichts ändert.Due to the influence of the external magnetic field of the sheet to be examined the period and / or the width of the magnetic domains is also influenced, so that the diffraction angle and / or the intensity of the transmitted or reflected light changes.
Durch die Messung des gebeugten Lichts, beispielsweise der Änderung des Beu gungswinkels und/oder der Intensität des gebeugten Lichts einer bestimmten Ord nung bei Anwesenheit einer Banknote im Vergleich zu deren Abwesenheit, lassen sich die magnetischen Eigenschaften der Banknote mit sehr hoher Empfindlichkeit untersuchen, wodurch eine besonders genaue und zuverlässige Überprüfung der Banknoten gewährleistet ist. Gleichzeitig ist aufgrund der hohen Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein relativ großer Abstand zwischen Banknote und magnetooptischer Schicht möglich, wodurch hohe Transportgeschwindigkeiten der zu untersuchenden Banknoten bei geringerem Verschleiß und deutlich redu zierter Staugefahr erreicht werden können.By measuring the diffracted light, for example the change in the Beu angle and / or the intensity of the diffracted light of a certain order in the presence of a banknote compared to its absence the magnetic properties of the banknote with very high sensitivity examine what makes a particularly accurate and reliable review of the Banknotes is guaranteed. At the same time due to the high sensitivity a relatively large distance between the banknote and magneto-optical layer possible, which means high transport speeds of the banknotes to be examined with less wear and significantly reduced graceful congestion can be achieved.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in Figuren dargestellten Ausfüh rungsbeispielen näher erläutert. Es zeigenThe invention is described below with reference to the embodiment shown in the figures tion examples explained in more detail. Show it
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Figure 1 shows an embodiment of the device according to the invention.
Fig. 2 ein Beispiel für regelmäßig ausgerichtete magnetische Domänen; und FIG. 2 shows an example of regularly aligned magnetic domains; and
Fig. 3 ein Beispiel für parallel verlaufende magnetische Domänen. Fig. 3 shows an example of parallel magnetic domains.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung von durch eine magnetooptische Schicht 10 transmittiertem Licht. Eine zu untersuchende Banknote 20 wird mittels eines im gezeigten Beispiel nur andeu tungsweise dargestellten Transportsystems 30 an der magnetooptischen Schicht 10 vorbeitransportiert. Auf der Banknote 20 befindet sich ein magnetischer Bereich 21, dessen magnetische Streufelder die magnetooptische Schicht 10 durchdringen und dabei deren optische Eigenschaften beeinflussen. Bei dem magnetischen Be reich 21 der Banknote 20 kann es sich sowohl um permanentmagnetische Elemen te, wie beispielsweise magnetische Sicherheitsfäden, als auch um Elemente han deln, welche zuerst durch ein externes Magnetfeld (nicht dargestellt) magnetisiert werden. Monochromatisches Licht 16 eines Lasers 11, insbesondere einer Laser diode, trifft auf die magnetooptische Schicht 10 und wird bei seinem Durchgang durch die Schicht 10 an regelmäßig ausgerichteten magnetischen Domänen 14 bzw. 15 der Schicht gebeugt, so daß Lichtstrahlen unterschiedlicher Beugungsordnung aus der magnetooptischen Schicht 10 austreten und mit einem Detektor 13 gemes sen werden können. Fig. 1 shows an embodiment of an inventive device for measuring light transmitted through a magneto-optical layer 10 is light. A bank note 20 to be examined is transported past the magneto-optical layer 10 by means of a transport system 30 , which is only indicated in the example shown. A magnetic area 21 is located on the banknote 20 , the magnetic stray fields of which penetrate the magneto-optical layer 10 and thereby influence its optical properties. The magnetic region 21 of the bank note 20 can be both permanent magnetic elements, such as magnetic security threads, and elements which are first magnetized by an external magnetic field (not shown). Monochromatic light 16 of a laser 11 , in particular a laser diode, strikes the magneto-optical layer 10 and is diffracted as it passes through the layer 10 at regularly aligned magnetic domains 14 and 15 of the layer, so that light beams of different diffraction orders from the magneto-optical layer 10 emerge and can be measured with a detector 13 sen.
Im dargestellten Beispiel wird mit dem Detektor 13 das gebeugte Licht erster Ord nung 18 detektiert. Die nullte Ordnung ist mit dem Bezugszeichen 17 gekenn zeichnet. Je nach Verlauf und Stärke der von dem magnetischen Bereich 21 der Banknote 20 ausgehenden Streufelder verändern sich die regelmäßig ausgerichteten magnetischen Domänen 14 bzw. 15 der magnetooptischen Schicht 10, wodurch sich der Beugungswinkel 19 des gebeugten Lichts, im gezeigten Beispiel des Beu gungslichts erster Ordnung 18, verändert.In the example shown, the diffracted light of the first order 18 is detected with the detector 13 . The zero order is marked with the reference number 17 . Depending on the course and strength of the stray fields emanating from the magnetic area 21 of the bank note 20 , the regularly aligned magnetic domains 14 and 15 of the magneto-optical layer 10 change , as a result of which the diffraction angle 19 of the diffracted light, in the example shown the diffraction light of the first order 18 , changed.
Für den Fall, daß besonders schwache magnetische Streufelder und damit entspre chend geringe Änderungen des Beugungswinkels 19 gemessen werden sollen, ist es vorteilhaft, als positionssensitiven Detektor 13 einen sogenannten Quadrantende tektor zu verwenden, welcher eine sehr genaue Bestimmung kleinster Abweichun gen fokussierter Lichtstrahlen erlaubt. Alternativ kann als positionssensitiver De tektor aber auch ein lineares Photodiodenarray oder ein CCD-Detektor eingesetzt werden, um eine ausreichend genaue Positionsbestimmung zu gewährleisten.In the event that particularly weak magnetic stray fields and accordingly small changes in the diffraction angle 19 are to be measured, it is advantageous to use a so-called quadrant detector as a position-sensitive detector 13 , which allows a very precise determination of the smallest deviations of focused light beams. Alternatively, a linear photodiode array or a CCD detector can also be used as the position-sensitive detector, in order to ensure a sufficiently precise position determination.
Der Detektor 13 kann auch als intensitätsempfindlicher Detektor ausgebildet sein, wobei aus der gemessenen Intensitätsänderung des gebeugten Lichts auf die magnetischen Eigenschaften der Banknote 20 geschlossen werden kann. Prinzipiell können die detektierten Positions- und Intensitätsänderungen auch gleichzeitig zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften der Banknote 20 herangezogen wer den.The detector 13 can also be designed as an intensity-sensitive detector, it being possible to infer the magnetic properties of the banknote 20 from the measured change in intensity of the diffracted light. In principle, the detected changes in position and intensity can also be used simultaneously to determine the magnetic properties of the banknote 20 .
Alternativ oder zusätzlich zur Messung des von der magnetooptischen Schicht 10 gebeugten und transmittierten Lichts ist es auch möglich, das an der magnetoopti schen Schicht 10 gebeugte und reflektierte Licht zu detektieren. Entsprechend muß hierbei im Bereich eines ausgewählten Beugungswinkels ein entsprechender De tektor angeordnet sein.Alternatively or in addition to the measurement of the light diffracted and transmitted by the magneto-optical layer 10 , it is also possible to detect the light diffracted and reflected by the magneto-optical layer 10 . Accordingly, a corresponding detector must be arranged in the region of a selected diffraction angle.
Die im Beispiel nur schematisch dargestellten magnetischen Domänen 14 und 15 dienen lediglich zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips und geben nicht die tatsächlichen Strukturen oder Größenverhältnisse wieder. Die regelmäßigen ma gnetischen Domänen 14 und 15 werden bevorzugterweise erst nach der Herstellung der magnetooptischen Schicht durch Aufmagnetisieren mit einem entsprechend hohen äußeren magnetischen Feld erzeugt. Prinzipiell können diese aber auch be reits bei der Herstellung der magnetooptischen Schicht eingestellt werden.The magnetic domains 14 and 15, which are only shown schematically in the example, only serve to illustrate the functional principle and do not reflect the actual structures or size relationships. The regular magnetic domains 14 and 15 are preferably generated only after the production of the magneto-optical layer by magnetization with a correspondingly high external magnetic field. In principle, however, these can also be set during the manufacture of the magneto-optical layer.
Zur Erzeugung einer meßbaren Beugungserscheinung ist es ausreichend, wenn die magnetischen Domänen 14 und 15 der magnetooptischen Schicht zumindest entlang bestimmter Teilabschnitte in der Schicht einen periodischen Verlauf aufweisen. Diese Bedingung ist bei den in den Fig. 2 und 3 dargestellten magnetooptischen Schichten erfüllt.To produce a measurable diffraction phenomenon, it is sufficient if the magnetic domains 14 and 15 of the magneto-optical layer have a periodic course at least along certain partial sections in the layer. This condition is met in the magneto-optical layers shown in FIGS. 2 and 3.
Die Fig. 2 zeigt ein Beispiel für regelmäßig ausgerichtete magnetische Domänen 14 bzw. 15. In dem dargestellten Ausschnitt aus einer magnetooptischen Schicht sind zwei Strecken 22 eingezeichnet, entlang welcher die magnetischen Domänen 14 und 15 periodisch verlaufen, d. h. die Breite und der Abstand der Domänen 14 und 15 unterschiedlicher Magnetisierung variieren entlang der Strecken 22 nicht wesentlich. Darüber hinaus unterscheiden sich die Breiten der Domänen 14 und 15 verschiedener Magnetisierung entlang der Strecken 22 im dargestellten Fall nur geringfügig. FIG. 2 shows an example of regularly aligned magnetic domains 14 and 15 respectively. In the section shown from a magneto-optical layer, two lines 22 are drawn, along which the magnetic domains 14 and 15 run periodically, ie the width and the spacing of the domains 14 and 15 of different magnetization do not vary significantly along the lines 22 . In addition, the widths of the domains 14 and 15 of different magnetization along the paths 22 differ only slightly in the case shown.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer magnetooptischen Schicht, welche in dem darge stellten Ausschnitt parallel verlaufende magnetische Domänen 14 und 15 aufweist. Wie in Fig. 2 zeigen auch in diesem Beispiel die magnetischen Domänen 14 und 15 einen periodischen Verlauf. Die Breite der in Fig. 3 schwarz dargestellten Domänen 14 ist verglichen mit denen aus Fig. 2 größer, die Breite der weiß dar gestellen Domänen 15 ist im Vergleich mit denen aus Fig. 2 kleiner. Aufgrund der großen Regelmäßigkeit der parallel verlaufenden Domänen 14 und 15 kann in diesem Fall eine sehr deutliche, d. h. relativ scharf begrenzte und intensive, Beu gungserscheinung detektiert werden, so daß eine besonders hohe Empfindlichkeit für den Nachweis sehr kleiner Magnetfelder erreicht wird. Fig. 3 shows an example of a magneto-optical layer, which in the section shown Darge has parallel magnetic domains 14 and 15 . As in FIG. 2, the magnetic domains 14 and 15 also show a periodic course in this example. The width of the domains 14 shown in black in FIG. 3 is larger compared to those from FIG. 2, the width of the domains 15 shown in white is smaller in comparison with those from FIG. 2. Due to the great regularity of the parallel domains 14 and 15 , a very clear, ie relatively sharply delimited and intensive, diffraction phenomenon can be detected in this case, so that a particularly high sensitivity for the detection of very small magnetic fields is achieved.
Die typischen Breiten der in den Fig. 2 und 3 beispielhaft dargestellten Domä nen bzw. deren Abstände voneinander liegen bevorzugterweise in der Größenord nung der Wellenlängen des verwendeten Lichts.The typical widths of the domains shown by way of example in FIGS . 2 and 3 or their distances from one another are preferably in the order of magnitude of the wavelengths of the light used.
Die magnetooptische Schicht wird im allgemeinen auf ein kristallines Substrat (nicht dargestellt) durch verschiedene chemische oder physikalische Techniken, wie z. B. Flüssigphasen-Epitaxie oder PVD-Prozesse wie Sputtern oder Laserabla tion, aufgebracht und besteht bevorzugterweise aus Eisen-Granaten. Bei Eisen- Granaten im Sinne der Erfindung handelt es sich um Verbindungen auf der Basis von Eisen-Granat (RE3Fe5O12), wobei RE3 drei Seltenerdmetall-Elemente umfaßt, insbesondere Yttrium (Y), Thulium (Tm) oder Lutetium (Lu), und wobei Eisen (Fe) und/oder Sauerstoff (O) zumindest teilweise durch jeweils ein oder mehrere andere Elemente substituiert werden können. Bei den drei Seltenerdmetall- Elementen (RE3) kann es sich um drei identische Seltenerdmetall-Elemente aber auch um eine beliebige Kombination aus unterschiedlichen Seltenerdmetall- Elementen handeln.The magneto-optical layer is generally deposited on a crystalline substrate (not shown) by various chemical or physical techniques, such as. B. liquid phase epitaxy or PVD processes such as sputtering or laser abla tion, applied and preferably consists of iron grenades. In the context of the invention, iron garnets are compounds based on iron garnet (RE 3 Fe 5 O 12 ), RE 3 comprising three rare earth elements, in particular yttrium (Y), thulium (Tm) or lutetium (Lu), and wherein iron (Fe) and / or oxygen (O) can be at least partially substituted by one or more other elements. The three rare earth elements (RE 3 ) can be three identical rare earth elements but also any combination of different rare earth elements.
Als Material für das Substrat werden bevorzugterweise Gallium-Granate verwen det. Im Sinne der Erfindung sind hierunter Verbindungen auf der Basis von Galli um-Granat (RE3Ga5O12) zu verstehen, wobei RE3 drei Seltenerdmetall-Elemente umfaßt, insbesondere Scandium (Sc), Samarium (Sm), Gadolinium (Gd), Thulium (Tm) oder Lutetium (Lu), und wobei Gallium (Ga) und/oder Sauerstoff (O) teil weise durch jeweils ein oder mehrere andere Elemente substituiert werden können. Bei den drei Seltenerdmetall-Elementen (RE3) kann es sich um drei identische Sel tenerdmetall-Elemente aber auch um eine beliebige Kombination aus unterschiedli chen Seltenerdmetall-Elementen handeln.Gallium garnets are preferably used as the material for the substrate. For the purposes of the invention, this means compounds based on gallium garnet (RE 3 Ga 5 O 12 ), RE 3 comprising three rare earth elements, in particular scandium (Sc), samarium (Sm), gadolinium (Gd) , Thulium (Tm) or Lutetium (Lu), and where gallium (Ga) and / or oxygen (O) can be partially substituted by one or more other elements. The three rare earth elements (RE 3 ) can be three identical rare earth elements but also any combination of different rare earth elements.
Zur Erhöhung der Empfindlichkeit der magnetooptischen Schicht kann mindestens ein Seltenerdmetall-Element (RE), insbesondere Yttrium (Y), in den Eisen- Granaten zumindest teilweise durch Wismut (Bi) substituiert werden.To increase the sensitivity of the magneto-optical layer, at least a rare earth element (RE), especially yttrium (Y), in the iron Grenades are at least partially substituted by bismuth (Bi).
Mit zunehmender Substituierung von Seltenerdmetallen (RE), insbesondere Yttri um (Y), durch Wismut (Bi) nimmt allerdings die Gitterfehlanpassung von Substrat und magnetooptischer Sicht zu, was zu Spannungen und Versetzungen in der ma gnetooptischen Schicht führen kann und der Zunahme der Empfindlichkeit der ma gnetooptischen Schicht entgegenwirkt. Diese Gitterfehlanpassung kann beispiels weise dadurch herabgesetzt werden, daß in den Gallium-Granaten des Substrats Sauerstoff (O) zumindest teilweise durch Schwefel (S) substituiert wird. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann dies auch dadurch erreicht werden, daß in den Galli um-Granaten des Substrats Gallium (Ga) und/oder zumindest ein Seltenerdmetall- Element (RE) zumindest teilweise durch Kalzium (Ca) und/oder Magnesium (Mg) und/oder Zirkon (Zr) substituiert wird. With increasing substitution of rare earth metals (RE), especially yttri um (Y), bismuth (Bi), however, reduces the lattice mismatch of substrate and magneto-optical view of what leads to tensions and dislocations in the ma gnetooptische layer can lead and the increase in sensitivity of the ma counteracts gneto-optical layer. This lattice mismatch can, for example be reduced by the fact that in the gallium garnets of the substrate Oxygen (O) is at least partially substituted by sulfur (S). alternative or in addition to this, this can also be achieved in that in the Galli um grenades of the substrate gallium (Ga) and / or at least one rare earth metal Element (RE) at least partially by calcium (Ca) and / or magnesium (Mg) and / or zirconium (Zr) is substituted.
Die Gitterfehlanpassung zwischen dem Substrat und einer magnetooptischen Schicht 10 auf der Basis von Eisen-Granaten kann auch dadurch reduziert werden, daß Eisen (Fe) in der magnetooptischen Schicht 10 zumindest teilweise durch Gal lium (Ga) und/oder Al3+-Ionen substituiert wird.The lattice mismatch between the substrate and a magneto-optical layer 10 based on iron garnets can also be reduced in that iron (Fe) in the magneto-optical layer 10 is at least partially substituted by Gal lium (Ga) and / or Al 3+ ions becomes.
Folgende Tabelle zeigt drei Beispiele (1 bis 3) für Schichtsysteme aus einer ma
gnetooptischen Schicht und einem entsprechend angepaßten Substrat:
The following table shows three examples (1 to 3) for layer systems consisting of a magneto-optical layer and a correspondingly adapted substrate:
In den magnetooptischen Schichten aller Beispiele 1 bis 3 ist das Seltenerdmetall- Element, Yttrium (Y) bzw. Lutetium (Lu), der Eisen-Granate teilweise durch Wismut (Bi) substituiert, um eine Vergrößerung der Empfindlichkeit der Schicht zu erreichen. In den gezeigten Beispielen ist außerdem Eisen (Fe) teilweise durch Gallium (Ga) ersetzt, in Beispiel 2 ist Eisen (Fe) zusätzlich zum Teil durch Alumi nium (Al3+) substituiert, um die Gitterfehlanpassung zum Substrat zu reduzieren. Die angegebenen Größenbereiche der Indizes x, y und z in den Beispielen 2 und 3 erlauben eine Vielzahl realisierbarer Zusammensetzungen der magnetooptischen Schichten.In the magneto-optical layers of all examples 1 to 3, the rare earth element, yttrium (Y) or lutetium (Lu), the iron garnet is partially substituted by bismuth (Bi) in order to increase the sensitivity of the layer. In the examples shown, iron (Fe) is also partly replaced by gallium (Ga), in example 2 iron (Fe) is additionally partly substituted by aluminum (Al 3+ ) in order to reduce the lattice mismatch with the substrate. The specified size ranges of the indices x, y and z in Examples 2 and 3 allow a large number of realizable compositions of the magneto-optical layers.
Bei den Substraten handelt es sich in allen gezeigten Beispielen um Gadolinium- Gallium-Granate, in deren Gitter Magnesium (Mg), Zirkon (Zr) und Kalzium (Ca) eingebaut sind. Prinzipiell können anstelle von Gadolinium (Gd) auch andere Sel tenerdmetalle, insbesondere Samarium (Sm), eingesetzt werden. Zur verbesserten Gitteranpassung an die jeweilige magnetooptische Schicht wurde in den Substrat schichten der Beispiele 1 und 3 Sauerstoff (O) durch Schwefel (S) ersetzt.In all of the examples shown, the substrates are gadolinium Gallium grenade, in the lattice of which magnesium (Mg), zircon (Zr) and calcium (Ca) are installed. In principle, other sel. Can be used instead of gadolinium (Gd) earth metals, especially samarium (Sm), are used. For improved Lattice matching to the respective magneto-optical layer was made in the substrate layers of Examples 1 and 3 oxygen (O) replaced by sulfur (S).
Claims (17)
einer magnetooptischen Schicht (10), deren optische Eigenschaften von den magnetischen Eigenschaften des zu untersuchenden Objekts beeinflußbar sind,
einer Lichtquelle (11) zur Erzeugung von Licht, welches auf die magnetoop tische Schicht (10) trifft, und
einem Detektor (13) zur Detektion von Licht, welches von der magnetoopti schen Schicht (10) transmittiert und/oder reflektiert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
die magnetooptische Schicht (10) regelmäßig ausgerichtete magnetische Domä nen (14, 15) aufweist, an welchen das auf die magnetooptische Schicht (10) tref fende Licht gebeugt wird.1. Apparatus for examining magnetic properties of objects, especially sheet material, such as. B. banknotes ( 20 ) with
a magneto-optical layer ( 10 ), the optical properties of which can be influenced by the magnetic properties of the object to be examined,
a light source ( 11 ) for generating light which strikes the magneto-optical layer ( 10 ), and
a detector ( 13 ) for detecting light which is transmitted and / or reflected by the magneto-optical layer ( 10 ),
characterized in that
the magneto-optical layer ( 10 ) has regularly aligned magnetic domains ( 14 , 15 ) on which the light striking the magneto-optical layer ( 10 ) is diffracted.
Eisen-Granate durch Verbindungen auf der Basis von Eisen-Granat (RE3Fe5O12) gebildet werden,
RE3 drei Seltenerdmetall-Elemente umfaßt und
Eisen (Fe) und/oder Sauerstoff (O) zumindest teilweise durch jeweils ein oder mehrere andere Elemente substituiert werden können.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the magneto-optical layer ( 10 ) consists at least partially of iron grenades, wherein
Iron grenades are formed by compounds based on iron garnet (RE 3 Fe 5 O 12 )
RE 3 comprises three rare earth elements and
Iron (Fe) and / or oxygen (O) can be at least partially substituted by one or more other elements.
Gallium-Granate durch Verbindungen auf der Basis von Gallium-Granat (RE3Ga5O12) gebildet werden,
RE3 drei Seltenerdmetall-Elemente umfaßt und
Gallium (Ga) und/oder Sauerstoff (O) zumindest teilweise durch jeweils ein oder mehrere andere Elemente substituiert werden können.11. The device according to one of claims 7 to 10, characterized in that the substrate consists at least partially of gallium garnets, wherein
Gallium garnets are formed by compounds based on gallium garnet (RE 3 Ga 5 O 12 )
RE 3 comprises three rare earth elements and
Gallium (Ga) and / or oxygen (O) can be at least partially substituted by one or more other elements.
eine magnetooptische Schicht (10), deren optische Eigenschaften von den magnetischen Eigenschaften des zu untersuchenden Objekts beeinflußbar sind, mit Licht bestrahlt wird und
das von der magnetooptischen Schicht (10) transmittierte und/oder reflek tierte Licht detektiert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
das an regelmäßig ausgerichteten magnetischen Domänen (14, 15) der ma gnetooptischen Schicht (10) gebeugte Licht detektiert wird und
aus dem detektierten Licht auf die magnetischen Eigenschaften des Objekts geschlossen wird.14. A method for examining magnetic properties of objects, in particular special sheet material, such as. B. banknotes ( 20 ), in which
a magneto-optical layer ( 10 ), the optical properties of which can be influenced by the magnetic properties of the object to be examined, is irradiated with light and
the light transmitted and / or reflected by the magneto-optical layer ( 10 ) is detected,
characterized in that
the light diffracted at regularly aligned magnetic domains ( 14 , 15 ) of the magneto-optical layer ( 10 ) is detected and
the magnetic properties of the object are inferred from the detected light.
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