DE60015933T2

DE60015933T2 - Magneto-akustischer marker mit kleinen abmessungen und hoher signalamplitude für elektronische überwachung von artikeln

Info

Publication number: DE60015933T2
Application number: DE60015933T
Authority: DE
Inventors: Giselher Herzer
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1999-02-10
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2020-02-11
Also published as: JP5227369B2; ES2226786T3; DE60015933D1; EP1159717A1; CN1340181A; EP1159717B1; CN101013518B; US6359563B1; JP4604232B2; CN101013518A; WO2000048152A1; JP2002536839A; ATE282865T1; JP2011026703A

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen magnetoakustischen Marker zum Gebrauch in einem elektronischen Artikelüberwachungssystem sowie ein elektronisches Artikelüberwachungssystem, das einen derartigen magnetoakustischen Marker einsetzt, und ein Herstellungsverfahren für einen derartigen magnetoakustischen Marker.
Beschreibung des Stands der Technik und verwandte Anmeldungen
Zu magnetoakustischen Markern für elektronische Artikelüberwachung (electronic article surveillance, EAS) gehört ein verlängerter Streifen einer magnetostriktiven, amorphen Legierung, die durch einen benachbarten Streifen aus einem magnetisch halbharten Metallstreifen magnetisch vorgespannt ist.
Die typischen Voraussetzungen für derartige EAS-Marker sind: eine beständige Resonanzfrequenz an einem vorgegebenen Vorspannungsfeld, die hauptsächlich durch die angemessene Auswahl der Länge des Resonators bestimmt ist, eine lineare Hystereseschleife zum Vermeiden von Störungen von harmonischen Systemen, was durch Glühen des amorphen Bands in einem Magnetfeld senkrecht zur Längsachse des Resonators erzielt ist, eine niedrige Empfindlichkeit für das Vorspannungsfeld, eine zuverlässige Deaktivierungsfähigkeit des Markers, wenn das Vorspannungsfeld entfernt wird, und eine (vorzugsweise) hohe Resonanzamplitude, die für eine ausreichende Zeit fortdauert, wenn das Erregerfeld entfernt wird.
Derartige Resonatoren können durch Auswählen einer amorphen Fe-Co-Ni-Si-B-Legierung ausgeführt sein, die in Gegenwart eines Magnetfelds, das senkrecht zur Bandachse angewendet wird, und/oder einer Zugbeanspruchung, die entlang der Bandachse angewendet wird, geglüht wurde. Das Glühen erfolgt vorzugsweise im Durchlauf mit typischen Glühzeiten von wenigen Sekunden auf Temperaturen zwischen 300 °C und 420 °C. Danach wird das Band in längliche Stücke geschnitten, die die Resonatoren ausbilden. Derartige Resonatoren und eine allgemeine Hintergrundbeschreibung der physikalischen Grundlagen und des Stands der Technik bezüglich magnetoakustischer Marker sind in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 08/890,612 („Amorphous Magnetostrictive Alloy with Low Cobalt Content and Method for Annealing Same", G. Herzer), eingereicht am 9. Juli 1997, und der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 08/968,653 („A Method of Annealing Amorphous Ribbons and Marker for Electronic Article Surveillance", G. Herzer), eingereicht am 2. November 1997, beschrieben. Diese beiden gleichzeitig anhängigen Anmeldungen sind auf denselben Zessionar (Vacuumschmelze GmbH) wie die vorliegende Anmeldung übertragen.
Typische Marker zur EAS nutzen einen einzelnen Resonator, der ungefähr 38 mm lang, ungefähr 25 μm dick und ungefähr 12,7 mm oder 6 mm breit ist. Der breitere Marker erzeugt im Allgemeinen ungefähr das Zweifache der Signalamplitude der schmaleren Marker, wobei der schmalere Marker jedoch aufgrund seiner kleineren Größe erwünschter ist. Ein magnetostriktiver Marker, der zwei oder mehr verlängerte Streifen aus magnetostriktivem, ferromagnetischem Material einsetzt, ist allerdings in der US-Patentschrift Nr. 4,510,490 beschrieben. Bei dem dort beschriebenen Marker sind die Streifen nebeneinander in einem Gehäuse angeordnet. Der Grund für die Nutzung mehrfacher Resonatorstreifen bei diesem bekannten Marker ist in dem Verweis angeführt, dass es dem Zweck dient zu ermöglichen, dass der Marker (d.h. die jeweiligen, mehrfachen Streifen davon) auf verschiedenen Frequenzen in Resonanz tritt, wodurch der Marker mit einer besonderen Signalidentität versehen ist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen magnetoakustischen Marker mit reduzierten Abmessungen ohne Leistungsverminderung bereitzustellen.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine magnetostriktive, amorphe Metalllegierung zur Eingliederung in einen derartigen Marker in einem magnetomechanischen Überwachungssystem bereitzustellen, die in längliche, duktile, magnetostriktive Streifen geschnitten sein kann, welche durch Anwendung oder Entfernung eines Vormagnetisierungsfelds aktiviert oder deaktiviert sein können und die im aktivierten Zustand durch ein magnetisches Wechselfeld zum Aufweisen mechanischer Resonanzlängsschwingungen auf einer Resonanzfrequenz Fr erregt sein können, welche nach der Erregung eine hohe Signalamplitude aufweisen.
Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine derartige Legierung bereitzustellen, bei der bei einer Änderung im Vorspannungsfeld nur eine leichte Änderung der Resonanzfrequenz auftritt, bei der sich die Resonanzfrequenz jedoch erheblich ändert, wenn der Markerresonator von einem aktivierten Zustand in einen deaktivierten Zustand geschaltet wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine derartige Legierung bereitzustellen, die, wenn sie in einem Marker für ein magnetomechanisches Überwachungssystem eingegliedert ist, keinen Alarm in einem harmonischen Überwachungssystem auslöst.
Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Marker, der einen derartigen Resonator eingliedert, und ein Herstellungsverfahren für einen Marker bereitzustellen, der zum Gebrauch in einem magnetomechanischen Überwachungssystem geeignet ist.
Es ist abschließend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein magnetomechanisches, elektronisches Überwachungssystem bereitzustellen, das mit einem Marker mit einem Resonator, der aus einer derartigen amorphen, magnetostriktiven Legierung gebildet ist, betriebsfähig ist.
Der Anwendungsbereich der Erfindung ist in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt.
Im Prinzip werden die obigen Aufgaben durch ein Herstellungsverfahren für einen magnetoakustischen EAS-Marker gelöst, wobei zwei (oder mehr) kurze, längliche Stücke eines schmalen amorphen Bands zum Ausbilden eines zweifachen (mehrfachen) Resonators in einem Gehäuse lagegenau angeordnet werden, wobei die jeweiligen Resonanzfrequenzen der einzelnen Resonatorstücke auf innerhalb von ungefähr +/– 500 Hz und vorzugsweise innerhalb von +/– 300 Hz übereinstimmen. Dies kann erzielt werden, indem diese Stücken dieselbe Länge und Breite, dieselbe Zusammensetzung und dieselbe Glühbehandlung erhalten. Infolgedessen ist es günstig, zwei (oder mehr) aufeinander folgend geschnittene Stücke (die auf dieselbe Länge geschnitten sind) zusammenzufügen. Ein derartiger erfindungsgemäßer magnetoelastischer Marker ist imstande, eine Signalamplitude zu erzeugen, die mit einem herkömmlichen magnetoelastischen Marker des Stands der Technik von ungefähr der doppelten Breite vergleichbar ist.
Wie hierin gebraucht bedeutet die Stücke „lagegenau" legen, dass die Stücke eines auf dem anderen mit einer wesentlichen Überdeckung angeordnet sind, wenn nicht mit exakter Deckungsgleichheit. In jedem Falle ist mit dem Begriff beabsichtigt, eine Nebeneinander-Anordnung wie im Stand der Technik auszuschließen.
Für einen doppelten Resonator ist es günstig, eine Legierung auf Fe-Ni-Co-Grundlage mit einem Eisengehalt von über ungefähr 15 at% und unter ungefähr 30 at% zu wählen, die in Gegenwart eines Magnetfelds senkrecht zur Bandachse und/oder einer Zugbeanspruchung, die entlang der Bandachse angewendet wird, geglüht wird. Eine verallgemeinerte Formel für die Zusammensetzungen, die, wenn wie oben beschrieben geglüht, einen doppelten Resonator mit geeigneten Eigenschaften zum Gebrauch in einem Marker in einem elektronischen Artikelüberwachungs- oder -identifikationssystem ergibt, lautet wie folgt: Fe_aCo_bNi_cSi_xB_yM_z wobei a, b, c, x, y, z in at% angegeben sind, wobei M ein oder mehr glasbildungsfördernde Elemente wie C, P, Ge, Nb, Ta und/oder Mo und/oder ein oder mehr Übergangsmetalle wie Cr und/oder Mn sind, und wobei

15 ≤ a ≤ 30
6 ≤ b ≤ 18
27 ≤ c ≤ 55
0 ≤ x ≤ 10
10 ≤ y ≤ 25
0 ≤ z ≤ 5
14 ≤ x + y + z ≤ 25 ist,
sodass a + b + c + x + y + z = 100 ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Resonatorzusammenbau aus zwei lagegenauen Bandstücken, wobei jedes Bandstück eine Stärke zwischen ungefähr 20 μm und 30 μm, eine Breite von ungefähr 4 bis 8 mm und eine Länge zwischen ungefähr 35 mm bis 40 mm aufweist.
Die Aufgaben der Erfindung können dann auf eine besonders günstige Weise unter Nutzung der folgenden verfeinerten Bereiche in der obigen Formel gelöst werden, wobei

20 ≤ a ≤ 28
6 ≤ b ≤ 14
40 ≤ c ≤ 55
0,5 ≤ x ≤ 5
12 ≤ y ≤ 18
0 ≤ z ≤ 2
15 < x + y + z < 20 ist,
sodass a + b + c + x + y + z = 100 ist.

Beispiele für derartige Legierungen, die für einen doppelten Resonator besonders geeignet sind, welcher ungefähr 6 mm breit ist und in einem Bereich von zwischen 35 mm und 40 mm in der Länge liegt, sind folgende. Geeignete Legierungen, die gestestet wurden, sind durch Legierung Nr. 3 bis 5+ in Tabelle I dargestellt, nämlich Fe₂₄Co_12,5Ni_45,5Si₂B₁₆, Fe₂₄Co_12,5Ni_44,5Si₂B₁₇, Fe₂₄Co₁₃Ni_45,5Si_1,5B₁₆, Fe₂₄Co₁₂Ni_46,5Si_1,5B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni₄₇Si_1,5B₁₆, Fe₂₄Co₁₁Ni₄₈Si₁B₁₆ und Fe₂₇Co₁₀Ni₄₅Si₂B₁₆.
Verschiedene weitere Zusammensetzungen wurden getestet, um den Silizium- und Borgehalt in Zusammensetzungen mit einem Eisengehalt von 24 at% zu optimieren. Beispiele dieser weiteren Zusammensetzungen sind Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si_1,5B₁₇, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si₂B_16,5, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si_2,5B₁₆, Fe₂₄Co₁₁Ni_45,5Si_1,5B_16,5, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si₂B₁₆ und Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si_2,5B_15,5. Es wurden außerdem ähnliche Zusammensetzungen getestet, wobei der Borgehalt um ungefähr +/– 1 at% (ausgehend von einer der obigen, verschiedenen weiteren Legierungen) zu Lasten des Nickelgehalts modifiziert wurde. Wenn das Glühen ohne Zugbeanspruchung ausgeführt wird, ist eine Zusammensetzung mit einem Borgehalt, der um ungefähr 0,5 bis 1 at% niedriger ist, geeigneter.
Auf Grundlage der obigen Forschungen ist eine bevorzugte Zusammensetzung Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si_1,5B_15,5, wobei J_s = 0,86 T ist.
Wenn der Eisengehalt nicht auf 24 at% gehalten ist, sind andere besonders geeignete Zusammensetzungen Fe₂₅Co₁₀Ni₄₇Si₂B₁₆ und Fe₂₂Co₁₀Ni₅₀Si₂B₁₆. Schließlich wird aufgrund mathematischer Analyse der obigen Muster und anderer experimenteller Daten erwartet, dass die folgenden (und ähnlichen) Legierungszusammensetzungen ebenfalls besonders geeignet sind: Fe₂₂Co_12,5Ni_47,5Si₂B₁₆, Fe₂₄Co_10,5Ni₄₈Si₂B_15,5, Fe₂₄Co_9,5Ni_49,5Si_1,5B_15,5, und Fe₂₄Co_8,5Ni₅₁Si₁B_15,5. Diese Legierungen wären besonders geeignet, weil der Kobaltgehalt weiter reduziert ist, wobei Kobalt der teuerste Bestandteil dieser Legierungen ist.
Auf Grundlage der obigen Forschungen kann eine noch weiter verfeinerte Formel empirisch abgeleitet werden, die immer noch unter die oben genannten, allgemeineren Formeln fällt. Diese weitere Formel lautet wie folgt: Fe_24–rCo_12,5–wNi_45+r+v+1,5wSi_2+uB_{16,5–u–v–0,5w} wobei r = –4 bis 4 at%, u = –1 bis 1, v = –1 bis 1 und w = –1 bis 4 at% ist.
Mit derartigen Legierungszusammensetzungen können geeignete magnetoakustische Eigenschaften beispielsweise durch fortlaufendes Glühen (Durchlaufverfahren) in Gegenwart eines Magnetfelds von zumindest ungefähr 800 Oe, das senkrecht zur Bandachse ausgerichtet ist, und eine Zugbeanspruchung von ungefähr 50 MPa bis 150 MPa mit einer Glühgeschwindigkeit von ungefähr 15 m/min bis 50 m/min und einer Glühtemperatur im Bereich von ungefähr 300 °C bis ungefähr 400 °C erzielt werden. Der Glühvorgang erbringt eine Hystereseschleife, die bis dahin zu dem Magnetfeld linear ist, wo die Metalllegierung ferromagnetisch gesättigt ist. Infolgedessen erzeugt das Material, wenn es in einem Wechselfeld erregt ist, so gut wie keine Oberschwingungen und löst somit keinen Alarm in einem harmonischen Überwachungssystem aus.
Vorzugsweise wird das Magnetfeld während des Glühens im Wesentlichen senkrecht zu der Bandebene angewendet, und es weist eine Stärke von zumindest 2000 Oe auf. Dies führt zu einer feinen Bereichsstruktur mit einer Bereichsbreite, die kleiner als die Bandstärke ist, und einer Resonanzamplitude, die zumindest 10% höher als die von herkömmlichen, (mit Querfeld) geglühten Bändern ist.
Besonders geeignete Legierungszusammensetzungen weisen eine Sättigungsmagnetostriktion zwischen ungefähr 8 ppm und 14 ppm auf, und die Hystereseschleife der zum Ausbilden des Resonatorzusammenbaus zusammengesetzten Stücke weist, wenn wie oben beschrieben geglüht, ein Anisotropiefeld H_k zwischen ungefähr 8 Oe und 12 Oe auf. Derartige Anisotropiefeldstärken sind niedrig genug, um den Vorteil bereitzustellen, dass die Höchstresonanz amplitude an einem Vorspannungsfeld unter 8 Oe auftritt, was beispielsweise die Materialkosten für den Vorspannungsmagneten verringert und magnetische Klemmung vermeidet. Andererseits sind derartige Anisotropiefelder hoch genug, sodass die aktiven Resonatoren bei einer Änderung der Magnetisierungsfeldstärke, d.h. |dF/dH| < 750 Hz/Oe, nur eine geringe Änderung der Resonanzfrequenz F_r aufweisen, wobei sich jedoch die Resonanzfrequenz F_r erheblich ändert, um zumindest ungefähr 1,6 kHz, wenn der Markerresonator von einem aktivierten Zustand in einen deaktivierten Zustand geschaltet wird.
Gewöhnlich ist ein für ein mehrfaches Resonatoretikett optimiertes Legierungsband für einen einzelnen Resonatormarker ungeeignet und umgekehrt. Durch angemessene Wahl von Legierungszusammensetzung und Wärmebehandlung ist es jedoch möglich, ein geglühtes Legierungsband bereitzustellen, das sowohl für einen einzelnen als auch für einen doppelten Resonator geeignet ist. Für diesen Zweck besonders geeignete Legierungen weisen eine Magnetostriktion von ungefähr 10 ppm bis 12 ppm auf und sind so geglüht, dass das Anisotropiefeld H_k des doppelten Resonators ungefähr 9 bis 11 Oe beträgt. Diese Aufgabe kann auf besonders günstige Weise durch Anwenden der folgenden Größenordnungen auf die obige Formel gelöst werden:

22 ≤ a ≤ 26
8 ≤ b ≤ 14
44 ≤ c ≤ 52
0,5 ≤ x < 5
12 ≤ y ≤ 18
0 ≤ z ≤ 2
15 < x + y + z < 20

Beispiele für Legierungen, die für einfache und/oder doppelte Resonatoren mit einer Breite von ungefähr 6 mm und einer Länge in einem Bereich zwischen 35 mm und 40 mm besonders geeignet sind, sind folgende. Zu diesen Legierungen gehören Legierung Nr. 3 bis 8 aus Tabelle I, nämlich Fe₂₄Co_12,5Ni_45,5Si₂B₁₆, Fe₂₄Co_12,5Ni_44,5Si₂B₁₇, Fe₂₄Co₁₃Ni_45,5Si_1,5B₁₆, Fe₂₄Co₁₂Ni_45,5Si_1,5B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni₄₇Si_1,5B₁₆ und Fe₂₄Co₁₁Ni₄₈Si₁B₁₆. Die folgenden weiteren Zusammensetzungen sind außerdem besonders geeignet für einen doppelten und/oder einzelnen Resonator : Fe₂₄Co₁₃Ni_45,5Si_1,5B₁₆, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si_1,5B₁₇, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si₂B_16,5, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si_12,5B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si_1,5B_16,5, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si₂B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si_2,5B_15,5, Fe₂₄Co₁₁Ni₄₇Si₁B₁₆, Fe₂₄Co_10,5Ni₄₈Si₂B_15,5, Fe₂₄Co_9,5Ni_49,5Si_1,5B_15,5, Fe₂₄Co_8,5Ni₅₁Si₁B_15,5 und Fe₂₄Co₁₀Ni₄₇Si₂B₁₆.
Eine verfeinerte Formel auf Grundlage der obigen Beispiele für eine Legierung, die für einen doppelten und/oder einzelnen Resonator besonders geeignet ist, lautet: Fe_24–rCo_12,5–wNi_45+r+v+1,5wSi_2+uB_{16,5–u–v–0,5w} wobei r = –1 bis 1 at%, u = –1 bis 1, v = –1 bis 1 und w = –1 bis 4 at%.
Um beständige Eigenschaften entlang der Bandlänge zu erzielen, ist es günstig, das Glühen mit einer Regelung durchzuführen. Zu diesem Zweck werden die magnetischen Eigenschaften (z.B. die Hystereseschleife) gemessen, nachdem das Band den Ofen erregt hat, und die Glühparameter werden angepasst, wenn der resultierende Testparameter von einem vorgegebenen Wert abweicht. Dies erfolgt vorzugsweise durch Anpassen des Grads der angewendeten Zugbeanspruchung, d.h. der Zug wird verstärkt oder vermindert, um die gewünschten magnetischen Eigenschaften hervorzubringen. Dieses Regelungssystem ist imstande, die Einwirkung von Zusammensetzungsschwankun gen, Stärkeschwankungen und Abweichungen der Glühzeit und -temperatur auf die magnetischen und magnetoelastischen Eigenschaften auszugleichen. Das Ergebnis sind äußerst beständige und reproduzierbare Eigenschaften des geglühten Bands, die andernfalls verhältnismäßig starken Schwankungen aufgrund der oben genannten Einwirkungen unterworfen sind.
Zum Korrelieren der Messung eines fortlaufenden Bands mit den Resonatoreigenschaften ist es wesentlich, die Parameter für entmagnetisierende Wirkungen zu korrigieren, wenn sie an dem kurzen Resonatorzusammenbau auftreten. Beispielsweise sind beständige Resonatoreigenschaften für einen doppelten Resonator erzielt, wenn die Summe des Anisotropiefelds des fortlaufenden Bands plus zweimal das Entmagnetisierungsfeld eines einzelnen Resonatorstücks auf einem konstanten, vorgegebenen Wert gehalten ist, der vorzugsweise zwischen ungefähr 8 Oe und 12 Oe liegt.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind mehr als zwei Bandstücke zum Ausbilden eines mehrfachen Resonators, z.B. eines dreifachen Resonators, lagegenau angeordnet. Ein derartiger mehrfacher Resonator weist den Vorteil auf, dass er sogar noch höhere Signalamplituden erzeugt. Eine verallgemeinerte Formel für die Legierungszusammensetzungen, die, wenn sie wie oben beschrieben geglüht sind, einen mehrfachen (d.h. zumindest dreifachen) Resonator mit geeigneten Eigenschaften zum Gebrauch in einem Marker in einem elektronischen Artikelidentifikationssystem ergeben, lautet wie folgt: Fe_aCo_bNi_cSi_xB_yM_z wobei a, b, c, x, y und z in at% angegeben sind, wobei M ein oder mehr glasbildungsfördernde Elemente wie C, P, Ge, Nb, Ta und/oder Mo und/oder ein oder mehr Übergangsmetalle wie Cr und/oder Mn sind, und wobei

30 ≤ a ≤ 65
0 ≤ b ≤ 6
25 ≤ c ≤ 50
p ≤ x ≤ 10
10 ≤ y ≤ 25
0 ≤ z ≤ 5
15 ≤ x + y + z ≤ 25 ist,
sodass a + b + c + x + y + z = 100 ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Anisotropie des amorphen Legierungsbands durch Anwenden einer Zugbeanspruchung während des Glühens mit den folgenden verfeinerten Größenordnungen in der obigen Formel geregelt:

45 ≤ a ≤ 65
0 ≤ b ≤ 6
25 ≤ c ≤ 50
0 ≤ x ≤ 10
10 ≤ y ≤ 25
0 ≤ z ≤ 5
15 ≤ x + y + z ≤ 25

Beispiele für derartige Legierungen, die für einen 6 mm breiten und 35 mm bis 40 mm langen, dreifachen Resonator besonders geeignet sind, sind folgende: Fe₄₆Co₂Ni₃₅Si₁B_15,5C_0,5 und Fe₅₁Co₂Ni₃₀Si₁B_15,5C_0,5
Ein besonders geeignetes Beispiel für einen 6 mm breiten Resonatorzusammenbau, der aus 4 Resonatorstücken besteht (ungefähr 35 bis 40 mm lang), ist durch die Zusammensetzung Fe₅₃Ni₃₀Si₁B_15,5C_0,5 gegeben.
Im Allgemeinen sind die folgenden Zusammensetzungen bezüglich der Optimierung des Silizium- und Borgehalts bevorzugt, und sie sind außerdem zum Herstellen von Öfen, die vom Zessionar (Vacuumschmelze GmbH) unter Nutzung eines Glühvorgangs unter gleichzeitiger Verwendung eines senkrecht stehenden Felds und Zugbeanspruchung genutzt sind, optimal, und diese Legierungen sind außerdem die vielversprechendsten Anwärter zum weiteren Verringern des Kobaltgehalts. Diese bevorzugten Zusammensetzungen sind Fe₂₄Co₁₃Ni_45,5Si_1,5B₁₆, Fe₂₄Co_12,5Ni_45,5Si₂B₁₆, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si₂B_16,5, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si_1,5B_16,5, Fe₂₄Co_10,5Ni₄₈Si₂B_15,5, Fe₂₅Co₁₀Ni₄₇Si₂B₁₆, Fe₂₄Co_9,5Ni_49,5Si_1,5B_15,5 und Fe₂₄Co_8,5Ni₅₁Si₁B_15,5.
Abschließend sollte beachtet werden, dass die resultierende Legierung infolge der Gussblockherstellung in der Praxis Kohlenstoff in einer Menge von bis zu 0,5 at% und entsprechend weniger Bor enthält.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist ein Schaubild, das die Resonanzfrequenz F_r gegen das Vorspannungsfeld H für einen Einzelresonatormarker und einen Marker mit zwei kombinierten Resonatoren gemäß der Erfindung zeigt, der aus demselben Band mit einer Zusammensetzung von Fe₂₄Co_12,5Ni_45,5Si₂B₁₆, geglüht mit einer Geschwindigkeit von 25 m/min auf 335 °C und mit einer Zugbeanspruchung von ungefähr 80 MPa hergestellt sind.
1B ist ein Schaubild, das die Resonanzamplitude A1 gegen das Vorspannungsfeld H für einen Einzelresonatormarker und einen Marker mit zwei kombinierten Resonatoren gemäß der Erfindung zeigt, die aus demselben Band mit einer Zusammensetzung von Fe₂₄Co_12,5Ni_45,5Si₂B₁₆, geglüht mit einer Geschwindigkeit von 25 m/min auf 355 °C und mit einer Zugbeanspruchung von ungefähr 80 MPa hergestellt sind.
2 zeigt jeweilige Hystereseschleifen für einen 38 mm langen doppelten Resonator, einen 38 mm langen einfachen Resonator und ein langes Band, die dieselbe Zusammensetzung aufweisen und unter denselben Bedingungen geglüht sind wie das Beispiel, das in 1 gezeigt ist.
3A ist eine auseinander gezogene Ansicht der Komponenten eines magnetoakustischen Markers, der gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung gebaut und hergestellt ist, mit schmalen (6 mm breiten) Resonatorstücken.
3B ist eine Endansicht des erfindungsgemäßen magnetoakustischen Markers, der in 3A gezeigt ist.
4A ist eine auseinander gezogene Ansicht eines herkömmlichen magnetoakustischen Markers mit einem breiten (12,7 mm) Resonatorstück.
4B ist eine Endansicht des herkömmlichen magnetoakustischen Markers, die in 4A gezeigt ist.
5 ist ein Schaubild, das die Resonanzamplitude A1 als Funktion der Differenz zwischen der Frequenz F des erregenden AC-Felds und der Resonanzfrequenz F_r des Resonatorzusammenbaus in einem magnetoakustischen Markers zeigt, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung gebaut und hergestellt ist.
6 ist ein Schaubild, das Amplitude gegen Frequenz für einen doppelten Resonator zeigt, der aus zwei schmalen (6 mm breiten) Resonatorstücken mit jeweils unterschiedlichen Legierungszusammensetzungen und somit jeweils unterschiedlichen individuellen Resonanzfrequenzen an einem vorgegebenen Vorspannungsfeld besteht, in einer Nebeneinander-Anordnung und in einer Anordnung, bei der die Resonatorstücke lagegenau angeordnet sind.
7 ist ein Schaubild, das Amplitude gegen Erregerfrequenz für einen doppelten Resonator zeigt, der aus zwei schmalen (6 mm breiten) Resonatorstücken aus derselben Legierungszusammensetzung (Legierung Nr. 2 von Tabelle I hierin) und somit mit identischen individuellen Resonanzfrequenzen an einem vorgegebenen Vorspannungsfeld besteht, in einer Nebeneinander-Anordnung und in einer Anordnung, bei der die Resonatorstücke lagegenau angeordnet sind, und als Bezug die individuelle Kurve eines einzelnen Resonators aus dieser Legierung zeigt.
8 ist ein Schaubild, das Amplitude gegen Erregerfrequenz für einen doppelten Resonator zeigt, der aus zwei schmalen (6 mm breiten) Resonatorstücken aus derselben Legierungszusammensetzung (Legierung Nr. 3 von Tabelle I hierin) und somit mit identischen individuellen Resonanzfrequenzen an einem vorgegebenen Vorspannungsfeld besteht, in einer Nebeneinander-Anordnung und in einer Anordnung, bei der die Resonatorstücke lagegenau angeordnet sind, und als Bezug die individuelle Kurve eines einzelnen Resonators aus dieser Legierung zeigt.
9 ist ein Schaubild, das jeweilige Kurven für die Resonanzfrequenz Fr gegen das Vorspannungsfeld H für zwei Legierungen (Einzelresonatorstück) zeigt, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zum Gebrauch in einem doppelten Resonatorzusammenbau ge glüht sind, jedoch jeweils unterschiedliche Sättigungsmagnetostriktionskonstanten λ_s aufweisen.
10 stellt eine Amplitudensteigerung dar, die durch Glühen eines Resonatorstücks mit einer Zusammensetzung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung in einem Magnetfeld, das im Wesentlichen senkrecht zur Bandachse und zur Bandebene ausgerichtet ist, erzielt ist, im Vergleich zu herkömmlichem, quer verlaufendem Glühen in einem Magnetfeld, das im Wesentlichen senkrecht zur Bandachse und parallel zur Bandebene, d.h. über die Bandbreite, ausgerichtet ist.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Legierungsherstellung
Amorphe Metalllegierungen innerhalb des Fe-Co-Ni-Si-B-Systems wurden durch schnelles Abschrecken aus der Schmelze als dünne Bänder hergestellt, die typischerweise 25 μm dick waren. In Tabelle I sind typische Beispiele der erforschten Zusammensetzungen und ihrer magnetischen Grundeigenschaften aufgeführt. Es handelt sich nur um Nennzusammensetzungen, und die individuellen Konzentrationen können leicht von diesen Nennwerten abweichen und die Legierung kann aufgrund des Schmelzvorgangs und der Reinheit der Rohstoffe Unreinheiten wie Kohlenstoff (hinsichtlich C typischerweise bis zu 1 at%) enthalten.
Alle Güsse wurden aus Gussblöcken von zumindest 3 kg unter Verwendung handelsüblicher Rohstoffe hergestellt. Die für diese Experimente verwendeten Bänder waren 6 mm breit (ausgenommen Legierung Nr. 2, deren Breite 12,7 mm betrug) und wurden entweder direkt auf ihre endgültige Breite gegossen oder von breiteren Bändern geschnitten. Die Bänder waren fest, hart und duktil und wiesen eine blanke Oberfläche und eine etwas weniger blanke Unterfläche auf.
Glühen
Die Bänder wurden in einem fortlaufenden Modus durch Befördern des Legierungsbands im Durchlauf durch einen Ofen geglüht, in dem ein Magnetfeld senkrecht zur Bandlängsachse angewendet wurde.
Das Magnetfeld war gemäß den Lehren des Stands der Technik quer zur Bandachse verlaufend, d.h. über die Bandbreite ausgerichtet, oder das Magnetfeld war alternativ so ausgerichtet, dass es eine wesentliche Komponente senkrecht zur Bandebene aufwies. Die letztgenannte Technik ist in der oben angeführten, gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 08/890.612 offenbart und sieht die Vorteile höherer Signalamplituden vor. In beiden Fällen (quer verlaufend und senkrecht) steht das Glühfeld senkrecht zur Bandlängsachse.
Das Magnetfeld wurde in einem 2,80 m langen Loch durch Permanentmagneten erzeugt. Ihre Stärke betrug ungefähr 2,8 kOe bei den Experimenten, bei denen das Feld im Wesentlichen senkrecht zur Bandebene ausgerichtet war, und ungefähr 1 kOe bei dem Aufbau zum Glühen mit „quer verlaufendem" Feld.
Obwohl der Großteil der im Folgenden angeführten Beispiele mit dem im Wesentlichen senkrecht zur Bandebene ausgerichteten Glühfeld erhalten wurden, sind die hauptsächlichen Schlussfolgerungen auch für das herkömmliche „quer verlaufende" Glühen gültig, das ebenfalls getestet wurde.
Das Glühen wurde in Umgebungsatmosphäre durchgeführt. Die Glühtemperatur wurde im Bereich von ungefähr 300 °C bis ungefähr 420 °C gewählt. Eine Untergrenze für die Glühtemperatur beträgt ungefähr 300 °C, die zum Verringern der Produktionseigenbelastungen und zum Vorsehen von ausreichender Wärmeenergie zum Induzieren einer Magnetanisotropie notwendig ist. Eine Obergrenze für die Glühtemperatur ergibt sich aus der Curietemperatur und der Kristallisierungstemperatur. Eine weitere Obergrenze für die Glühtemperatur ergibt sich aus der Anforderung, dass das Band nach der Wärmebehandlung zum Schneiden in kurze Streifen ausreichend duktil sein muss. Die höchste Glühtemperatur sollte vorzugsweise niedriger als die niedrigste der Materialmerkmalstemperaturen sein. Somit liegt die Obergrenze der Glühtemperatur bei um die 420 °C.
Der für die Experimente genutzte Ofen war ungefähr 2,40 m lang mit einem Heißbereich von ungefähr 1,80 m Länge, in dem das Band der oben genannten Glühtemperatur unterzogen wurde. Die Glühgeschwindigkeiten reichten typischerweise von ungefähr 5 m/min bis ungefähr 30 m/min, was Glühzeiten von jeweils 22 s bis ungefähr 4 s entsprach.
Das Band wurde auf einem geraden Weg durch den Ofen befördert und von einer verlängerten Glühbefestigung gestützt, um Biegen oder Verdrehen des Bands aufgrund der Kräfte und des Drehmoments zu verhindern, die durch das Magnetfeld auf das Band ausgeübt werden.
Das Glühen wurde mit einer Zugregelung ausgeführt, wodurch es ermöglicht ist, die magnetischen Eigenschaften auf einen vorgegebenen Wert einzustellen (unter Voraussetzung einer sachgemäßen Auswahl der Legierungszusammensetzung). Diese Technik ist in der oben genannten, gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 08/968.653 detailliert offenbart.
Test
Das geglühte Band wurde in kurze Stücke von typischerweise 38 mm Länge schnitten. Diese Muster (ein „Muster" bedeutet ein einzelnes Bandstück oder mehrere zusammengesetzte Bandstücke) wurden zum Messen der Hystereseschleife und der magnetoelastischen Eigenschaften verwendet.
Die Hystereseschleife wurde auf einer Frequenz von 60 Hz in einem Sinusfeld von ungefähr 30 Oe Spitzenamplitude gemessen. Das Anisotropiefeld ist als das Magnetfeld H_k definiert, an dem die Magnetisierung ihren Sättigungswert erreichte. Für eine leichte Achse über die Bandbreite ist das Anisotropiefeld durch Hk = 2Ku / Js auf die Anisotropiekonstante K_u bezogen, wobei J_s die Sättigungsmagnetisierung ist. K_u ist die pro Volumeneinheit zum Rotieren des Magnetisierungsvektors von der Richtung parallel zur magnetisch leichten Achse zu einer senkrecht auf die leichte Achse verlaufenden Richtung benötigte Energie. Es sollte beachtet werden, dass H_k nicht nur von der Legierungszusammensetzung und der Wärmebehandlung abhängt, sondern aufgrund von Entmagnetisierungswirkungen auch von der Länge, Breite und Stärke der Muster.
Die magnetoakustischen Eigenschaften wie die Resonanzfrequenz Fr und die Resonanzamplitude A1 wurden als eine Funktion eines überlagerten DC-Vorspannungsfelds H entlang der Bandachse durch Erregen von Längsresonanzvibrationen mit Tonbursts eines kleinen magnetischen Wechselfelds, die auf der Resonanzfrequenz mit einer Spitzenamplitude von ungefähr 18 mOe schwingen, bestimmt.
Die Einschaltdauer der Bursts betrug ungefähr 1,6 ms mit einer Pause von ungefähr 18 ms zwischen den Bursts.
Die Resonanzfrequenz der mechanischen Längsvibration eines verlängerten Streifens ist durch
gegeben, wobei L die Musterlänge, E_H das Elastizitätsmodul am Vorspannungsfeld H und p die Dichte ist. Für die 38 mm langen Muster lag die Resonanzfrequenz abhängig von der Vorspannungsfeldstärke typischerweise zwischen 50 kHz und 60 kHz.
Die mechanische Beanspruchung, die mit der mechanischen Vibration über magnetoelastische Wechselwirkung assoziiert ist, erzeugt eine periodische Änderung der Magnetisierung J um ihren Durchschnittswert J_H, der durch das Vorspannungsfeld H bestimmt ist. Die assoziierte Änderung des Magnetflusses induziert eine elektromagnetische Kraft (emf), die in einer mit ungefähr 100 Drehungen eng um das Band gekoppelten Sondenspule gemessen wurde.
Bei ESA-Systemen wird die magnetoakustische Reaktion des Markers günstigerweise zwischen den Tonbursts erkannt, was den Störpegel reduziert und somit beispielsweise breitere Gates ermöglicht (wobei die Erregerspulen und die Empfangsspulen jeweils in den räumlich voneinander getrennten Seiten eines Gates angeordnet sind). Das Signal klingt exponentiell nach der Erregung ab, d.h. wenn der Tonburst vorbei ist. Die Abklingzeit hängt von der Legierungszusammensetzung und der Wärmebehandlung ab und reicht von ungefähr wenigen hundert Mikrosekunden bis zu mehreren Millisekunden. Eine ausreichend lange Abklingzeit von zumindest ungefähr 1 ms ist für das Vorsehen von ausreichender Signalidentität zwischen den Tonbursts erheblich.
Daher wurde die induzierte Resonanzsignalamplitude ungefähr 1 ms nach der Erregung gemessen; diese Resonanzsignalamplitude wird im Folgenden als A1 bezeichnet. Eine wie hier gemessene hohe A1-Amplitude ist somit ein Anzeichen einer guten magnetoakustischen Reaktion sowie einer niedriger Signaldämpfung.
Ergebnisse
Herkömmliche Marker für EAS nutzen einen einzelnen Resonator, der ungefähr 38 mm lang, ungefähr 25 μm stark und ungefähr 12,7 mm oder 6 mm breit ist. Beispiel 1 und 2a in Tabelle II zeigen zwei derartige Zusammensetzungen und ihre für EAS-Anwendungen geeigneten Eigenschaften.
Offensichtlich weist der breitere Resonator ungefähr die doppelte Signalamplitude des schmalen Bands auf. Der eindeutige Vorteil des schmalen Bands ist jedoch, das es das Ausbilden eines schmaleren, d.h. schlankeren Markers ermöglicht. Es ist in hohem Grade wünschenswert, die Vorteile des schmalen und des breiten Resonators zu kombinieren, d.h. einen schmalen Marker mit hoher Signalamplitude bereitzustellen.
Der Unterschied in der Signalamplitude zwischen dem breiten und schmalen Resonator (Beispiel 1 und 2a in Tabelle II) steht offensichtlich mit dem Querschnitt des Bands in jedem Fall in Beziehung. Ein größerer Querschnitt scheint eine höhere Resonanzsignalamplitude zu ergeben.
In einem ersten Experiment wurde versucht, die Signalamplitude des schmalen Bands durch Erhöhen der Stärke des Bands zu erhöhen, was zu einem längeren Querschnitt führte. Das Band wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2a geglüht. Die Ergebnisse dieses Experiments sind als Beispiel 2b in Tabelle II aufgeführt. Trotz des größeren Querschnitts nahm die Signalamplitude ab, was hinsichtlich der mit der größeren Bandstärke assoziierten Wirbelstromverluste interpretiert wurde.
In einem zweiten Experiment wurden zwei Bandstücke aus Legierung Nr. 2 lagegenau zum Ausbilden eines doppelten Resonators angeordnet. Das Band wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2a geglüht. Als Ergebnis stieg die Resonanzamplitude A1 erheblich an (Beispiel 2c in Tabelle II). Die Oberflächenmerkmale der Bänder (wie z.B. dünne Oxidschichten) garantieren ausreichende elektrische Isolierung zwischen den Bändern, um die Durchdringung von Wirbelströmen zwischen den zwei Bändern zu unterdrücken. Es stellte sich jedoch heraus, dass die Amplitude weiterhin niedriger als die für das 12,7 mm breite Bandstück war. Außerdem wurde die Frequenzverschiebung ΔFr auf Senken der Vorspannung von 6,5 Oe auf 2 Oe hin nur auf ungefähr 1,2 kHz reduziert, was zum Garantieren einer zuverlässigen Deaktivierung des Markers nicht ausreicht.
In weiteren Experimenten wurde die Legierungszusammensetzung durch Reduzieren des Co-Gehalts der Legierung von den herkömmlichen Zusammensetzungen abgewandelt. Das 6-mm-Band wurde dann auf gleiche Weise wie in den vorhergehenden Beispielen geglüht. Wiederum wurden zwei Stücke des 6 mm breiten Bands zum Ausbilden eines doppelten Resonators zusammengesetzt. Die Ergebnisse sind in Tabelle II (Beispiel 3 bis 9) gezeigt und stellen eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung dar. Als Beispiel sind die Resonanzeigenschaften (Frequenz in 1A und Amplitude in 1B) und die Hystereseschleife (2) von Beispiel 3 gezeigt, die mit dem 12,7 mm breiten Resonator von Beispiel 1 vergleichbar sind, insbesondere die hohe Signalamplitude. Das zu einem doppelten Resonator kombinierte schmalere Band ermöglicht nun allerdings den Gebrauch eines viel schmaleren Markers.
Wie aus 2 ersichtlich nimmt das Anisotropiefeld (oder Krümmungsfeld), das als das Feld definiert ist, an dem sich die Hystereseschleife der Sättigung annähert, in der folgenden Reihe zu: H_k (langes Band) < H_k (38 mm langer Signalresonator) < H_k (38 mm langer, doppelter Resonator).
3A und 3B stellen die Grundkomponenten, und die bauliche Anordnung dieser Komponenten, in einer Ausführungsform einen Doppelresonatormarker dar, der gemäß der Erfindung gebaut ist. Zu dem erfindungsgemäßen Marker gehört ein Gehäuse 1, das zwei Resonatorstücke 2 mit jeweils einer Breite von 6 mm enthält. Die Resonatorstücke 2 sind mit einer ersten Abdeckung 3 belegt, auf der ein Vorspannungsmagnet 4 angeordnet ist. Der Vorspannungsmagnet 4 ist mit einer zweiten Abdeckung und Klebstoff 5 zum Schließen des Gehäuses 1 belegt, sodass alle Komponenten darin enthalten sind.
Der Grundaufbau und die Grundkomponenten eines herkömmlichen (breiten) magnetoakustischen Markers sind in 4A und 4B gezeigt. Zu dem herkömmlichen Marker gehört ein Gehäuse 6, das breit genug zum Aufnehmen eines herkömmlichen, breiten (12,7 mm) Resonatorstücks 7 ist, das mit einer ersten Abdeckung 8 belegt ist. Ein Vorspannungsmagnet 9 ist auf der ersten Abdeckung 8 angeordnet und mit einer zweiten Abdeckung und Klebstoff 10 belegt.
Der erfindungsgemäße Marker von 3A und 3B und der herkömmliche, breite Marker von 4A und 4B weisen dieselbe Leistung auf, wobei jedoch der erfindungsgemäße Marker mit dem doppelten Resonator aufgrund der geringeren Breite eindeutige kosmetische und Kostenvorteile aufweist. Wie außerdem in 3A und 3B gezeigt ist es günstig, dass die Resonatorstücke 2 eine quer verlaufende Drehung (typischerweise 150 μm bis 320 μm) mit einer zum Vorspannungsmagneten hin gerichteten Oberseite aufweisen. Eine derartige Drehung kann durch eine angemessene Glühbefestigung eingeglüht sein (vgl. die oben genannte, gleichzeitig anhängige US-Patentanmeldung Nr. 08/968.653).
Es wäre anzumerken, dass die erforderlichen Eigenschaften auch z.B. mit Legierung Nr. 2 durch Glühen auf höheren Temperaturen von um die 420 °C erzielt sein können. Da dies nicht weit von der Obergrenze der Glühtemperaturen liegt, sind die Legierungen Nr. 3 bis 9 bevorzugt, da sie niedrigere Glühtemperaturen (typischerweise 350 °C bis 380 °C) gestatten, was die Versprödungs- und/oder Kristallisierungsgefahr reduziert.
Zur Erläuterung der obigen Untersuchungsergebnisse sollte zunächst beachtet werden, dass die Resonanzfrequenz Fr einigermaßen gut als eine Funktion des Vorspannungsfelds H durch
beschrieben werden kann, wobei λ_s die Sättigungsmagnetostriktionskonstante, J_S die Sättigungsmagnetisierung, E_S das Elastizitätsmodul im ferromagnetisch gesättigten Zustand, H_K das Krümmungsfeld der Hystereseschleife, ρ die Dichte und L die Resonatorlänge ist.
Ein ausschlaggebender Parameter, der die Resonatoreigenschaften bestimmt, ist somit das Krümmungsfeld H_K der Hystereseschleife. Es ist wichtig zu erkennen, dass das Krümmungsfeld H_K bezogen auf die obige Relation nicht nur von dem thermisch induzierten Anisotropiefelds abhängt (eine weit verbreitete, allgemeine Überzeugung), sondern auch wesentlich von der Geometrie (Länge, Breite, Stärke) der Bandstücke und der Anzahl von Bandstücken, die den tatsächlichen Resonatorzusammenbau ausbilden. Dementsprechend kann H_K annähernd durch HK = HA + p N JS/μ0 beschrieben werden, wobei H_A das thermisch induzierte Anisotropiefeld (= das auf einem sehr langen Bandstück aufgezeichnete Krümmungsfeld H_K), p die Anzahl von Bandstücken für den Resonatorzusammenbau und N der Entmagnetisierungsfaktor eines einzelnen Bandstücks ist (μ₀ ist die Vakuumdurchlässigkeit und J_S die Sättigungsmagnetisierung).
Die Dichte ρ, das Elastizitätsmodul E_S, die Sättigungsmagnetostriktion λ_S und die Sättigungsmagnetisierung J_S hängen hauptsächlich von der Legierungszusammensetzung ab. Das induzierte Anisotropiefeld H_A hängt sowohl von der Legierungszusammensetzung als auch von der Wärmebehandlung ab. Das effektive Resonatorkrümmungsfeld H_K hängt zudem aufgrund von Entmagnetisierungswirkungen von der Resonatorgeometrie und der Anzahl von Resonatoren ab. Dementsprechend ist zum Erzielen eines optimierten Resonators für einen EAS-Marker eine gut definierte Kombination von Legierungszusammensetzung, Wärmebehandlung und Resonatorgeometrie erforderlich.
Somit ist die sachgemäße Auswahl von H_K für eine gegebene Legierung ausschlaggebend, um dem Marker die ge wünschten Eigenschaften, d.h. hohe Amplitude, Unempfindlichkeit für die Schwankungen im Vorspannungsfeld und gute Deaktivierbarkeit, zu verleihen. Ein zu hoher H_K-Wert ergibt z.B. eine schlechte Deaktivierbarkeit, ein zu niedriger H_K-Wert führt zu einem Gefälle in der F_r gegen die Vorspannungskurve, das zu hoch ist.
Als Beispiel stellt 5 das Verhalten der Signalamplitude dar, wenn sich die Resonanzfrequenz Fr aufgrund eines leichten Versatzes des Vorspannungsfelds von ungefähr 0,5 Oe von seinem Zielwert, z.B. aufgrund einer unterschiedlichen Ausrichtung im Magnetfeld der Erde, im Abfragebereich von der Erregerfrequenz verschiebt. Der ausgefüllte Kreis 11 zeigt |dF_r/dH| = 200 Hz/Oe an, der ausgefüllte Kreis 12 stellt |dF_r/dH| = 600 Hz/Oe dar, und der ausgefüllte Kreis 13 zeigt |dF_r/dH| = 1000 Hz/Oe an. Aus 5 kann geschlossen werden, dass, wenn das Gefälle |dF_r/dH| zu hoch ist, d.h. mehr als ungefähr 750 Hz/Oe, die Signalamplitude um mehr als 50% fällt, wodurch das Aufnahmeverhältnis (d.h. das korrekte Alarmerzeugungsverhältnis) erheblich herabgesetzt ist und der Marker seine Signalidentität verliert.
Infolge der oben besprochenen Untersuchungen können einige Schlüsse zur Anleitung bei der Auswahl von besonders geeigneten Legierungszusammensetzungen, wie in Tabelle I und II angeführt, wie folgt angegeben werden: H_k sollte einen Wert von um ungefähr 10 Oe aufweisen, wodurch gewährleistet ist, dass die Höchstamplitude an Vorspannungsfeldern unter ungefähr 8 Oe auftritt. Um geeignete Resonatoreigenschaften (d.h. ein ausreichend niedriges Gefälle und eine ausreichend hohe F_r-Verschiebung auf Deaktivierung hin) zu erzielen, die für den Resonatorzusammenbau angemessen sind, sollte die Legierung dann eine Magnetostriktion von um unge fähr 8 bis 14 ppm aufweisen. Dies wird für Legierungszusammensetzungen mit einem Eisengehalt unter 30 at% erzielt. Der Eisengehalt sollte zumindest ungefähr 15 at% betragen, damit das Material eine ausreichend hohe Magnetostriktion aufweist, um magnetoelastisch erregbar zu sein.
Zum Erzielen des gewünschten H_k-Werts durch typische Wärmebehandlungen (d.h. wenige Sekunden auf Temperaturen zwischen 300 °C und 420 °C) muss der Co- und Ni-Gehalt entsprechend ausgewählt sein. Dies beschränkt den Co- und Ni-Gehalt auf die im obigen Abschnitt „Kurzdarstellung" angegebenen Bereiche. Somit erzeugen z.B. Legierungen mit einem Co-Gehalt über 18 at% für einen 6 mm breiten, doppelten Resonator einen Wert der erforderlichen Frequenzverschiebung ΔFr, der zu hoch ist, und Legierungen mit einem Co-Gehalt unter 6 at% weisen ein Frequenzgefälle |dF_r/dH| auf, das zu hoch (zu steil) ist.
Um von der Zugregelung Gebrauch zu machen, muss das Anisotropiefeld im ausreichenden Maße für die Ausübung einer Zugbeanspruchung während des Glühens empfindlich sein. Dies ist nur für Legierungszusammensetzungen mit einem Eisengehalt von entweder weniger als ungefähr 30 at% oder mehr als ungefähr 45 at% der Fall.
Es ist außerdem möglich, mehr als zwei Resonatorstücke zu kombinieren, um noch höhere Amplituden zu erzielen. Beispiele dafür sind in Tabelle IV angeführt. Für derartige dreifache oder tertiäre Resonatoren ist es günstig, den Co-Gehalt der Legierung weiter zu reduzieren. Ein derartiger niedriger Co-Gehalt, der für diese mehrfachen Resonatoren geeignet ist, ist für den doppelten Resonator ungeeignet. Aus derartigen Legierungen hergestellte doppelte Resonatoren zeigten stets ein unerwünscht hohes Gefälle um ungefähr 1000 Hz/Oe, was den Resonator zu empfindlich auf Änderungen im Vorspannungsfeld macht.
Ein mit der erfolgreichen Erzeugung von doppelten und mehrfachen Resonatoren assoziierter Schlüsselpunkt lag daher in der Erkenntnis, dass es für einen optimierten Mehrfachresonatormarker wesentlich ist, das effektive H_k des gesamten Resonatorzusammenbaus auf einem gut definierten Wert vorzusehen. Dementsprechend muss dieses effektive H_k bei einer vorgegebenen bestimmten Zusammensetzung stets ungefähr derselbe sein, ungeachtet des Gebrauchs als einzelner, doppelter oder mehrfacher Resonator, vorausgesetzt H_k bezieht sich in jedem Fall auf den tatsächlichen Resonatorzusammenbau. Bei beispielsweise einem optimierten doppelten Resonator ist jedoch das H_k der individuellen Bandstücke, die diesen Resonator ausbilden, kleiner (z.B. um ungefähr 2 Oe für ein 6 mm breites Band) als das des gesamten Zusammenbaus (s. 3A, 3B und 4A, 4B). Infolgedessen weist ein einzelner Resonator, der aus demselben Material hergestellt ist, andere magnetoakustische Eigenschaften als der doppelte Resonator auf (vgl. 1A, 1B). Daher ist ein amorphes Legierungsband, das optimal für einen doppelten Resonator geglüht ist, im Allgemeinen für einen einzelnen Resonator weniger geeignet oder ungeeignet und umgekehrt.
Im Prinzip kann eine gegebene Legierung durch unterschiedliche Glühbehandlungen, d.h. beispielsweise durch Anpassen der während des Glühens angewendeten Glühtemperatur, -zeit und des Zugs, zum Gebrauch als einzelner, doppelter oder mehrfacher Resonator optimiert sein. In der Praxis ist die Veränderlichkeit der Resonatoreigenschaften jedoch begrenzt. Um eine robuste Glühbehandlung zu garantieren, erfordert daher ein optimierter doppelter (mehrfacher) Resonator im Allgemeinen eine etwas andere Zusammensetzung als ein optimier ter einzelner Resonator (unter Voraussetzung derselben Breite und Länge der Resonatorstücke). Somit benötigt ein optimierter doppelter Resonator im Vergleich zu einem optimierten einzelnen Resonator im Allgemeinen eine Zusammensetzung mit einem kleineren Co-Gehalt und/oder einem höheren (Si, B, C, Ni)-Gehalt (obwohl die Unterschiede nur 1 at% oder weniger sein können).
6, 7 und 8 zeigen die Vorteile, die durch lagegenaues Anordnen von mehrfachen Resonatorstücken im Gegensatz zu der herkömmlichen Nebeneinander-Anordnung, die durch die oben genannte US-Patentschrift Nr. 4,540,490 veranschaulicht ist, erzielt sind. Wie oben angegeben ist der Hauptgrund für den Gebrauch von zwei Resonatoren in dem in der US-Patentschrift Nr. 4,510,490 beschriebenen Marker, imstande zu sein, Resonatoren mit jeweils verschiedenen Resonatorfrequenzen an einem gegebenen Vorspannungsfeld einzusetzen, um dem Marker eine einmalige Identität zu verleihen. 6, 7 und 8 zeigen, dass das lagegenaue Anordnen von zwei Resonatoren (aufeinander) zum Anordnen zweier Resonatorstücke nebeneinander magnetisch nicht äquivalent ist.
6 vergleicht die Signalamplitude eines doppelten Resonators, der aus zwei Resonatoren mit unterschiedlichen Legierungszusammensetzungen besteht und somit jeweils unterschiedliche Resonanzfrequenzen an einem gegebenen Vorspannungsfeld H = 6,5 Oe aufweist, in einer Nebeneinander-Anordnung und in einer lagegenauen Anordnung. Die Legierungsnummern beziehen sich auf Tabelle I hierin. Legierung Nr. 2 in dieser Tabelle weist eine Zusammensetzung von Fe₂₄Co₁₈Ni₄₀Si₂B₁₆ auf, und Legierung Nr. 3 aus dieser Tabelle weist eine Zusammensetzung von Fe₂₄Co_12,5Ni_45,5Si₂B₁₆ auf . Wie aus 6 eindeutig ersichtlich ist es für diese Resonatorarten, die jeweils unterschiedliche Resonatorfrequenzen aufweisen, welche nicht gemäß der vorliegenden Erfindung sind, günstig, die Bänder nebeneinander anzuordnen, da die Amplitude erheblich abfällt, wenn die Bänder lagegenau angeordnet sind.
7 zeigt einen doppelten Resonator, der aus zwei individuellen Resonatorstücken besteht, wobei die individuellen Stücke jedoch zum Gebrauch als einzelner Resonator optimiert wurden und Legierung Nr. 2 von Tabelle I hierin entsprechen. Diese zwei Resonatorstücke weisen nominell identische Resonanzfrequenzen an einem Vorspannungsfeld H = 6,5 Oe auf. Wie aus 7 ersichtlich fällt die Amplitude wiederum erheblich ab, wenn diese Resonatoren lagegenau statt nebeneinander angeordnet sind. Außerdem ist aus 7 ersichtlich, dass der doppelte Resonator, der durch lagegenaues Anordnen der Bänder gebildet ist, eine ungenügende Frequenzänderung ΔFr zeigt, wenn die Vorspannung entfernt wird (d.h. wenn der Marker deaktiviert wird), und zusätzlich ein unvorteilhaft hohes Q aufweist. Diese Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle A1 zusammengefasst:
Tabelle A1: Legierung Nr. 2 aus Tabelle I (Stand der Technik und Vergleichsbeispiele)
8 zeigt einen doppelten Resonator gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung, wobei die Eigen schaften in Tabelle A2 unten zusammengefasst sind. Wie aus 8 ersichtlich zeigt die Amplitude des doppelten Resonators mit zwei lagegenauen Resonatorstücken aufgrund der erfindungsgemäßen Legierung und Wärmebehandlung nur einen geringfügigen Amplitudenabfall und erfüllt die Voraussetzungen bezüglich Gefälle, ΔF_r, Q usw. für einen guten Marker. Es wurde wiederum ein Vorspannungsfeld H = 6,5 Oe genutzt.
Die Resonatorstücke, für die Ergebnisse in 6, 7 und 8 gezeigt sind, waren alle 6 mm breit, 38 mm lang und 25 μm stark.
Tabelle A2: Legierung Nr. 3 aus Tabelle I (erfindungsgemäßes Beispiel)
Sowohl für einen doppelten als auch für einen einzelnen Resonator geeignete Sonderbeispiele
Wie bereits durch die Beispiel in Tabelle II gezeigt und wie oben besprochen weist eine Resonatorlegierung, die für einen einzelnen Resonator optimiert ist (vgl. Beispiel 2), im Allgemeinen schlechtere Eigenschaften auf, wenn sie als doppelter (mehrfacher) Resonator genutzt ist (vgl. Beispiel 2c), und umgekehrt.
Somit weist typischerweise ein Legierungsband, das für einen doppelten (mehrfachen) Resonator optimiert ist, wenn es als einzelner Resonator verwendet ist, ein Gefälle von ungefähr |dF_r/dH| = 1000 Hz/Oe auf, was zu hoch ist. Letzteres bedeutet, dass die Empfindlichkeit der Resonanzfrequenz bezüglich unbeabsichtigter Schwankungen der Vorspannungsfeldstärke (aufgrund von Streuung des Vorspannungsmagneten und/oder Ausrichtung des Markers bezüglich des Magnetfelds der Erde) zu hoch ist, was für einen guten Marker ungeeignet ist, da die Resonanzfrequenz des Markers mit Signalidentität versieht.
Ein Beispiel (Beispiel 9b) ist in Tabelle V angeführt, die die Einzelresonatoreigenschaften von Legierung Nr. 9 (vgl. Tabelle I, III) zeigt, die für einen doppelten Resonator optimal geglüht wurde. Das Gefälle |dF_r/dH| dieses einzelnen Resonators ist nahezu 900 Hz/Oe und somit eindeutig höher als annehmbar. Gleicherweise stellt Tabelle V dar, dass die Dreifachresonatorbeispiele 10 bis 11 ungünstige Einzelresonatoreigenschaften (hohes Gefälle und niedrige Amplitude) aufweisen.
Der vorlegende Erfinder hat jedoch herausgefunden, dass es Ausnahmen von dieser Verallgemeinerung gibt, die auf einen besonderen Zusammensetzungsbereich und eine besondere Wärmebehandlung beschränkt sind, wie durch Legierung Nr. 3 bis 8 in Tabelle I und die Beispiele Nr. 3 bis 8 in Tabelle III dargestellt, welche für einen doppelten Resonator optimal geglüht wurden. Wie durch die Beispiele 3b, 5b und 7b in Tabelle V dargestellt weisen diese besonderen Bänder gleichzeitig geeignete Eigenschaften zum Gebrauch als einzelner Resonator auf, obwohl sie für einen doppelten Resonator optimal geglüht wurden. Die Eigenschaften sind nicht nur mit einem 6-mm-Einzelresonator des Stands der Technik vergleichbar, sondern neigen sogar dazu, wegen des niedri geren Gefälles |dF_r/dH| und der höheren Frequenzverschiebung ΔF_r vorteilhaft zu sein.
Das erheblich niedrigere Gefälle verbessert das Aufnahmeverhältnis der Marker, weil die Resonanzfrequenz für die Schwankungen des Vorspannungsfelds weniger empfindlich ist. Diese Unempfindlichkeit ist äquivalent zu einem Etikett mit höherer Amplitude aber höherem Gefälle, weil die Amplitude abnimmt, wenn die Resonanzfrequenz von der Frequenz des AC-Erregermagnetfelds abweicht. Anders gesagt weist ein Marker mit einem niedrigeren Gefälle eine höhere Signalamplitude auf und wird somit besser vom Abfragesystem erkannt, wenn die Erregerfrequenz nicht exakt mit der Resonanzfrequenz übereinstimmt, als im Vergleich zu einem Marker mit einem höheren Gefälle (vgl. 5).
Zweitens bietet die erheblich höhere ΔF_r sogar noch höhere Gewissheit, dass es zu keinem falschen Alarm kommt, wenn die Deaktivierung der Marker aufgrund eines unvollkommenen Entmagnetisierens des Vorspannungsmagneten mangelhaft ist.
Dementsprechend sind dieses besonderen, einzelnen Resonatoren sogar noch geeigneter für einen Marker als der einzelne Resonator des Stands der Technik wie beispielsweise Beispiel 2a in Tabelle II.
Die Tatsache, dass diese besonderen, geglühten Legierungsbänder (Beispiel 3 bis 8 in Tabelle I und III) für ein doppeltes sowie für ein einzelnes Resonatoretikett verwendet sein können, ist ein weiterer Vorteil, da dieser Umstand die Logistik beim Erzeugen beider Arten von Markern, falls erforderlich, erleichtert. Somit ist Beispiel 3 bis 8 in Tabelle I und III eine am meisten bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung.
Ein weiterer Schlüsselpunkt dieser Erfindung ist daher die Entdeckung, dass es möglich ist, eine besondere Wahl der Legierungszusammensetzung und/oder Wärmebehandlung zu treffen, um schmale, amorphe Legierungsbänder vorzusehen, die sowohl für einen einzelnen Resonator als auch einen doppelten Resonator geeignet sind.
Diese Untersuchungsergebnisse sind in 9 dargestellt. 9 ist ein Schaubild der Resonanzfrequenzgegen die Vorspannungsfeldkurve für zwei Legierungen, die zum Gebrauch als doppelter Resonator optimal geglüht sind, aber unterschiedliche Sättigungsmagnetostriktionskonstanten λ_S aufweisen. Genauer gesagt zeigt 9 die Resonanzfrequenzkurve für ein einzelnes Bandstück, d.h. für einen einzelnen Resonator. Die gestrichelte Linie zeigt den Bereich eines typischen Vorspannungsfelds, das durch den Magneten 4 (und 9) erzeugt ist.
Die Legierung mit der höheren Magnetostriktion (λ_S = 15 ppm) erfordert ein höheres Anisotropiefeld H_k als die Legierung mit der niedrigeren Magnetostriktion (λ_S = 11 ppm), um dieselbe Leistung wie ein doppelter Resonator aufzuweisen. Infolgedessen befindet sich das Minimum der Resonanzfrequenz für die hoch magnetostriktive Legierung an einem höheren Vorspannungsfeld von ungefähr 9 Oe, während sich das Minimum der Resonanzfrequenz für die niedriger magnetostriktive Legierung an einem niedrigeren Vorspannungsfeld von ungefähr 7 Oe befindet, das mit den typischen, zur Anwendung geeigneten Vorspannungsfeldern übereinstimmt.
Ein Vorspannungsfeld, das zu hoch ist, ist wegen der magnetischen Anziehungskraft zwischen dem Vorspannungsmagneten und dem Resonator ungeeignet, was zu unerwünschter Klemmung und somit Signalverlust führt. Daher ist ein Vorspannungsfeld von weniger als ungefähr 8 Oe bevorzugt.
Infolgedessen weist der hoch magnetostriktive, einzelne Resonator an typischen Vorspannungsfeldern von 6 bis 7 Oe ein Gefälle von ungefähr 1000 Hz/Oe auf, das ungeeignet ist, während die niedriger magnetostriktive Legierung ein eher niedriges Gefälle aufweist, weil das magnetische Vorspannungsfeld mit dem Minimum der Resonanzfrequenzkurve, d.h. mit |dF_r/dH| = 0 nahezu übereinstimmt.
Dementsprechend ist es vorzuziehen, über eine Legierungszusammensetzung mit einer Sättigungsmagnetostriktion von weniger als ungefähr 15 ppm zu verfügen, die erzielbar ist, wenn der Eisengehalt der Legierung weniger als ungefähr 30 at% beträgt. Somit weisen zum Beispiel Legierungen mit einem Eisengehalt von ungefähr 24 at% typischerweise eine Sättigungsmagnetostriktionskonstante λ_S von ungefähr 10 ppm bis 12 ppm auf, die geeignet ist, damit das Minimum der Resonanzfrequenz eng an einem Vorspannungsfeld von ungefähr 6 Oe bis 7 Oe liegt.
Dies erklärt, warum Legierung 9 (27 at% Fe, λ_S = 13 ppm) aufgrund ihrer höheren Magnetostriktion als einzelner Resonator weniger geeignet ist als die Legierungen Nr. 3 bis 8 (24 at% Fe, λ_S = 11 – 12 ppm), wenn die Vorspannung ungefähr 6 bis 7 Oe beträgt und wenn das geglühte Band gleichzeitig für einen Doppelresonatormarker geeignet sein sollte. Dementsprechend wird die Situation für die höher magnetostriktiven Legierungen (vgl. Legierung 10 – 12 mit λ_S > 20 ppm) schlechter, wobei die für einen mehrfachen Resonator optimierten Bänder bei Gebrauch als einzelner Resonator ein Gefälle mit weit über 1000 Hz/Oe und eine niedrige Amplitude aufweisen.
Dementsprechend sind einige aus der obigen Untersuchung abgeleitete Richtlinien für ein geglühtes Legierungsband, das sowohl für einen doppelten Resonator als auch für einen einzelnen Resonator geeignet ist, wie folgt.
Das Vorspannungsfeld, in dem die Resonanzfrequenz des einzelnen Resonators ein Minimum aufweist, sollte nahezu mit dem vom Vorspannungsmagnet erzeugten, magnetischen Vorspannungsfeld übereinstimmen, welches weniger als ungefähr 8 Oe und vorzugsweise ungefähr 6 bis 7 Oe betragen sollte. Gleichzeitig sollte das Vorspannungsfeld, in dem die Amplitude A1 des doppelten Resonators ihr Maximum aufweist, eng an diesem Vorspannungsfeld liegen, in dem die Resonanzfrequenz des einzelnen Resonators ein Minimum aufweist.
Dementsprechend muss die Glühtemperatur so gewählt sein, dass das Krümmungsfeld H_k des einzelnen Resonators etwas (d.h. um ungefähr 10 bis 30%) über dem angewendeten Vorspannungsfeld liegt. Dies wird durch Glühen der Legierung auf einer Temperatur zwischen ungefähr 300 °C und 400 °C über einen Zeitraum von wenigen Sekunden in Gegenwart eines Magnetfelds, das im Wesentlichen senkrecht zur Bandachse ausgerichtet ist, und wahlweise mit der gleichzeitigen Ausübung einer Zugbeanspruchung von bis zu ungefähr 200 MPa erzielt. Das angewendete Magnetfeld muss ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zur Bandebene ausgerichtet sein, sodass das Glühen eine feine Bereichsstruktur über die Bandbreite mit einer Durchschnittsbereichsbreite, die kleiner als (ungefähr) die Bandstärke ist, ergibt.
Die Legierungszusammensetzung muss so gewählt sein, dass das induzierte Anisotropiefeld imstande ist, geeignete Resonatoreigenschaften für einen doppelten Resonator zu erzeugen.
Letzteres wird durch Wählen von z.B. einer Legierungszusammensetzung erzielt, die eine Magnetostriktion von nahezu ungefähr 10 bis 12 ppm aufweist. Dies wird durch Wählen einer Fe-Co-Ni-Si-B-Legierung mit einem Eisengehalt zwischen ungefähr 22 at% und ungefähr 26 at%, einem Co-Gehalt zwischen ungefähr 8 at% und 14 at%, einem Ni-Gehalt zwischen ungefähr 44 at% und ungefähr 52 at% und einem kombinierten Gehalt von Glas bildenden Komponenten (Si, B, C, Nb, Mo usw.), der bei zumindest ungefähr 15 at% und weniger als 20 at% liegt, erzielt. Eine derartige besondere Wahl ist für einen Marker bevorzugt, der an einer Vorspannung von 6 bis 7 Oe arbeitet.
Wenn der Marker an niedrigeren Vorspannungsfeldern als ungefähr 6 Oe arbeitet, muss die Magnetostriktion weiter reduziert und die Zusammensetzung entsprechend angepasst werden, z.B. hinsichtlich eines niedrigeren Eisengehalts bis zu einer zulässigen Untergrenze von ungefähr 15 at%. Derartige Modifikationen sind außerdem notwendig, wenn das Gefälle des doppelten Resonators selbst weiter reduziert werden muss, ohne ΔF_r herabzusetzen, was durch Vorspannen des doppelten Resonators an seinem Minimum der Resonanzfrequenz durchführbar ist. Obwohl in letzterem Fall die Eignung zum gleichzeitigen Gebrauch als einzelner Resonator verloren sein könnte, sieht ein derartiger alternativer doppelter Resonator mit einer Legierung mit niedrigerer Magnetostriktion den Vorteil einer reduzierten Frequenzempfindlichkeit für Schwankungen der Vorspannung vor und ist eine andere Ausführungsform dieser Erfindung.
Es sollte beachtet werden, dass das Glühen senkrecht zur Bandebene für das Erzielen eines erheblichen Amplitudenpegels am Minimum der Resonanzfrequenz ausschlaggebend ist. Es steigert außerdem den Amplitudenhöchstpegel um zumindest ungefähr 10 bis 20%. Herkömmliches, quer verlaufend geglühtes Material weist eine nahezu verschwindende Signalamplitude am Vorspannungsfeld auf, wo die Resonanzfrequenz ein Minimum aufweist, und ist daher für diese bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung nicht geeignet. Die Situation ist in 10 dargestellt.
Wenn die gleichzeitige Eignung als einzelner und doppelter Resonator keine Vorraussetzung ist, ist das Glühen mit senkrecht stehendem Feld eine vorzuziehende Option, aber keine Notwendigkeit. Der Legierungszusammensetzungsbereich ist dann etwas breiter, aber der Eisengehalt sollte auch unter ungefähr 30 at% liegen, um zu gewährleisten, dass sich die Höchstsignalamplitude auf gemäßigten Vorspannungsebenen befindet, sodass ein Vorspannungsfeld unter ungefähr 8 Oe eine ausreichend hohe Signalamplitude erzeugt.
Tabellen
Anmerkungen zu den Tabellen:

– H_K Anisotropiefeld des Resonatorzusammenbaus
– A1 Resonatoramplitude an einer Vorspannung von 6,5 Oe
– |dF_r/dH| ist das Gefälle, d.h. die Empfindlichkeit der Resonanzfrequenz Fr für Änderungen des Vorspannungsfelds (das in diesen Beispielen bei 6,5 Oe liegt)
– ΔF_r ist die Frequenzverschiebung, d.h. die Differenz der Resonanzfrequenz zwischen Vorspannungsfeldern von 2 Oe und 6,5 Oe, die ein Maß für die zum Deaktivieren des Markers erforderliche Frequenzänderung ist.

Tabelle I
Getestete Legierungszusammensetzungen. J_S ist die Sättigungsmagnetisierung, λ_s ist die Sättigungsmagnetostriktionskonstante.
Tabelle II
Stand der Technik (Beispiel 1 und 2a) und Vergleichsbeispiele. (Typische Glühparameter: mehrere Sekunden auf einer Glühtemperatur von ungefähr 390 °C, Zugbeanspruchung zwischen ungefähr 80 und 120 MPa).
Tabelle III
Erfindungsgemäße Beispiele für 6 mm breite, 25 μm starke und 35 mm bis 40 mm lange doppelte Resonatoren. (Typische Glühparameter: mehrere Sekunden auf Glühtemperaturen von ungefähr 350 °C und 390 °C, Zugbeanspruchung zwischen ungefähr 80 und 120 MPa)
Tabelle IV
Erfindungsgemäße Beispiele für 6 mm breite, 25 μm starke und 35 mm bis 40 mm lange mehrfache (> 2) Resonatoren. (Typische Glühparameter: ungefähr 6 s auf Glühtemperaturen von ungefähr 350 °C und 390 °C, Zugbeanspruchung zwischen ungefähr 80 und 120 MPa).
Tabelle V
Typische Resonatoreigenschaften von einzelnen Resonatoren unter Verwendung des für einen doppelten (oder mehrfachen) Resonator optimierten Materials (vgl. Beispiele Tabellen III und IV).
Obgleich für den Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen an den hierin beschriebenen, derzeit bevorzugten Ausführungsformen offensichtlich sind, können derartige Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung abzuweichen und ohne ihre begleitenden Vorteile zu mindern. Die beiliegenden Ansprüche sind daher dazu bestimmt, derartige Änderungen und Modifikationen zu umfassen.

Claims

Herstellungsverfahren für einen Resonator zum Gebrauch in einem Marker, der ein Vorspannungselement enthält, das ein Vorspannungsmagnetfeld erzeugt, in einem magnetomechanischen Artikelüberwachungssystem, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Vorsehen eines flachen, ferromagnetischen Bands, umfassend eine Legierung mit einem Eisengehalt von zumindest ungefähr 15 at%, einem Kobaltgehalt von weniger als ungefähr 18 at% und einem Nickelgehalt von zumindest ungefähr 25 at%, wobei das ferromagnetische Band eine Bandachse aufweist, die entlang einer längsten Abmessung des ferromagnetischen Bands verläuft; Glühen des ferromagnetischen Bands, während das ferromagnetische Band zumindest einem Magnetfeld, das senkrecht zur Bandachse ausgerichtet ist, unterworfen wird und eine Zugbeanspruchung entlang der Bandachse ausgeübt wird, um ein geglühtes, ferromagnetisches Band zu erzeugen; Abschneiden von Stücken von dem ferromagnetischen Band, die jeweils im Wesentlichen gleiche Längen und im Wesentlichen gleiche Breiten aufweisen, wobei die Stücke jeweils individuelle Resonanzfrequenzen in dem Magnetfeld aufweisen, die auf innerhalb von +/– 500 Hz übereinstimmen; und lagegenaues Anordnen von zumindest zwei der Stücke zum Ausbilden eines mehrfachen Resonators.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das ferromagnetische Band eine Bandebene aufweist, die die Band achse enthält, und wobei der Schritt des Glühens des ferromagnetischen Bands das Glühen des ferromagnetischen Bands in einem Magnetfeld umfasst, das eine wesentliche Komponente aufweist, die senkrecht zu der Ebene steht.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Glühens des ferromagnetischen Bands das Glühen des ferromagnetischen Bands in einem Magnetfeld umfasst, das zusätzlich zu der wesentlichen Komponente, die senkrecht zu der Ebene steht, eine Komponente in der Ebene und quer zu der Bandachse verlaufend und eine kleinste Komponente entlang des ferromagnetischen Bands aufweist, um eine feine Bereichsstruktur in dem ferromagnetischen Band zu erzeugen, die regelmäßig quer zur Bandachse verlaufend ausgerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Glühens des ferromagnetischen Bands das Glühen des ferromagnetischen Bands in einem Magnetfeld, das eine Stärke von zumindest ungefähr 800 Oe aufweist, während des Ausübens einer Zugbeanspruchung auf das ferromagnetische Band in einem Bereich zwischen ungefähr 50 bis ungefähr 150 MPa mit einer Glühgeschwindigkeit des ferromagnetischen Bands in einem Bereich zwischen ungefähr 15 bis ungefähr 50 m/min und bei einer Glühtemperatur in einem Bereich zwischen ungefähr 300 °C und ungefähr 400 °C umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Glühens des ferromagnetischen Bands das Glühen des ferromagnetischen Bands in einem Magnetfeld umfasst, das eine Stärke von zumindest ungefähr 2.000 Oe aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Glühens des ferromagnetischen Bands das Glühen des ferromagnetischen Bands zum Erzeugen einer Hystereseschleife in den Stücken umfasst, wenn sie von dem ferromagnetischen Band abgeschnitten sind, die bis zu einem Magnetfeld linear ist, an dem die Legierung ferromagnetisch gesättigt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das ferromagnetische Band eine Stärke aufweist und wobei der Schritt des Glühens des ferromagnetischen Bands das Glühen des ferromagnetischen Bands zum Erzeugen einer feinen Bereichsstruktur mit einer Bereichsbreite, die geringer als die Bandstärke ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend das Auswählen einer Zusammensetzung der Legierung zum Erzeugen einer Sättigungsmagnetostriktion in einem Bereich zwischen ungefähr 8 und ungefähr 14 ppm und eines Anisotropiefelds H_k des mehrfachen Resonators in einem Bereich zwischen ungefähr 8 und ungefähr 12 Oe in jedem der Stücke.
Verfahren nach Anspruch 8, umfassend das Auswählen der Zusammensetzung der Legierung zum Versehen des mehrfachen Resonators mit einer stabilen Resonanzfrequenz Fr, wobei |dF_r/dH| < 750 Hz/Oe ist, wobei H das Vorspannungsmagnetfeld darstellt, und wobei Fr sich um zumindest 1,6 kHz ändert, wenn das Vorspannungsmagnetfeld entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Vorsehens eines flachen, ferromagnetischen Bands das Vorsehen eines amorphen Bands mit einer Zusammensetzung von Fe_aCo_bNi_cSi_xB_yM_z umfasst, wobei a, b, c, x, y, z in at% angegeben sind, wobei M zumin dest ein glasbildungsförderndes Element, das aus der aus C, P, Ge, Nb, Ta und Mo bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und/oder zumindest ein Übergangsmetall ist, das aus der aus Cr und Mn bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und wobei 15 ≤ a ≤ 30 6 ≤ b ≤ 18 27 ≤ c ≤ 55 0 ≤ x ≤ 10 10 ≤ y ≤ 25 0 ≤ z ≤ 5 14 ≤ x + y + z ≤ 25 ist, sodass a + b + c + x + y + z = 100 ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei 20 ≤ a ≤ 28 6 ≤ b ≤ 14 40 ≤ c ≤ 55 0,5 ≤ x ≤ 5 12 ≤ y ≤ 18 0 ≤ z ≤ 2 15 < x + y + z < 20 ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Abschneidens von Stücken von dem ferromagnetischen Band das Abschneiden von Stücken von dem ferromagnetischen Band umfasst, die jeweils eine Breite in einem Bereich zwischen ungefähr 4 bis ungefähr 8 mm, eine Länge in einem Bereich zwischen ungefähr 35 bis ungefähr 40 mm und eine Stärke in einem Bereich zwischen ungefähr 20 und ungefähr 30 μm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Vorsehens eines flachen, ferromagnetischen Bands das Vorsehen eines amorphen, ferromagnetischen Bands mit einer Zusammensetzung umfasst, die aus der aus Fe₂₂Co₁₀Ni₅₀Si₂B₁₆, Fe₂₂Co_12,5Ni_47,5Si₂B₁₆, Fe₂₄Co₁₃Ni_45,5Si_1,5B₁₆, Fe₂₄Co_12,5Ni_45,5Si_1,5B₁₇, Fe₂₄Co_12,5Ni_45,5Si₂B₁₆, Fe₂₄Co_12,5Ni_44,5Si₂B₁₇, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si₂B₁₆, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si_2,5B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni₄₇Si_1,5B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si_1,5B_16,5, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si₂B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si_2,5B_15,5, Fe₂₄Co_11,5Ni₄₇Si₁B₁₆, Fe₂₄Co_10,5Ni₄₈Si₂B_15,5, Fe₂₄Co_9,5Ni_49,5Si_1,5B_15,5, Fe₂₄Co_8,5Ni₅₁Si₁B_15,5, Fe₂₅Co₁₀Ni₄₇Si₂B₁₆, Fe₂₇Co₁₀Ni₄₅Si₂B₁₆, bestehenden Gruppe von Zusammensetzungen ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Abschneidens von Stücken von dem geglühten, ferromagnetischen Band das Abschneiden einer Vielzahl von aufeinander folgenden Stücken entlang der Bandachse des ferromagnetischen Bands umfasst, und wobei der Schritt des lagegenauen Anordnens von zumindest zwei der Stücke das lagegenaue Anordnen von zumindest zwei der aufeinander folgend abgeschnittenen Stücke zum Ausbilden eines mehrfachen Resonators umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des lagegenauen Anordnens von zumindest zwei der Stücke das lagegenaue Anordnen von zumindest drei der Stücke umfasst, und wobei der Schritt des Vorsehens eines flachen, ferromagnetischen Bands das Vorsehen eines flachen, amorphen, ferromagnetischen Bands mit einer Zusammensetzung von Fe_aCo_bNi_cSi_xB_yM_z umfasst, wobei a, b, c, x, y, z in at% angegeben sind, wobei M zumindest ein glasbildungsförderndes Element, das aus der aus C, P, Ge, Nb, Ta und Mo bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und/oder zumindest ein Übergangsmetall ist, das aus der aus Cr und Mn bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und wobei 30 ≤ a ≤ 65 0 ≤ b ≤ 6 25 ≤ c ≤ 50 0 ≤ x ≤ 10 10 ≤ y ≤ 25 0 ≤ z ≤ 5 15 ≤ x + y + z ≤ 25 ist, sodass a + b + c + x + y + z = 100 ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei 45 ≤ a ≤ 65 0 ≤ b ≤ 6 25 ≤ c ≤ 50 0 ≤ x ≤ 10 10 ≤ Y ≤ 25 0 ≤ z ≤ 5 15 ≤ x + y + z ≤ 25 ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Abschneidens der Stücke von dem geglühten, ferromagnetischen Band das Abschneiden von Stücken von dem ferromagnetischen Band umfasst, die jeweils eine Breite von ungefähr 6 mm und eine Länge in einem Bereich zwischen ungefähr 35 bis ungefähr 40 mm aufweisen, und wobei der Schritt des Vorsehens eines flachen, amorphen Bands das Vorsehen eines flachen, amorphen Bands mit einer Zusammensetzung von Fe₄₆Co₂Ni₃₅Si₁B_15,5C_0,5 umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Abschneidens der Stücke von dem geglühten, ferromagnetischen Band das Abschneiden von Stücken von dem ferromagnetischen Band umfasst, die jeweils eine Breite von ungefähr 6 mm und eine Länge in einem Bereich zwischen ungefähr 35 und ungefähr 40 mm aufweisen, und wobei der Schritt des Vorsehens eines flachen, amorphen Bands das Vorsehen eines flachen, amorphen Bands mit einer Zusammensetzung von Fe₅₁Co₂Ni₃₀Si₁B_15,5C_0,5 umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des lagegenauen Vorsehens von zumindest zwei der Stücke das lagegenaue Vorsehen von vier der Stücke zum Ausbilden eines mehrfachen Resonators umfasst, und wobei der Schritt des Vorsehens eines flachen, ferromagnetischen Bands das Vorsehen eines flachen, ferromagnetischen Bands mit einer Zusammensetzung von Fe₅₃Ni₃₀Si₁B_15,5C_0,5 umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei 22 ≤ a ≤ 26 8 ≤ b ≤ 14 44 ≤ c ≤ 52 0,5 ≤ x ≤ 5 12 ≤ y ≤ 18 0 ≤ z ≤ 2 15 ≤ x + y + z ≤ 20 ist, sodass a + b + c + x + y + z = 100 ist.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Schritt des Abschneidens von Stücken von dem geglühten, ferromagnetischen, amorphen Band das Abschneiden von Stücken von dem geglühten, ferromagnetischen, amorphen Band umfasst, die jeweils eine Breite in einem Bereich zwischen ungefähr 4 und ungefähr 8 mm und eine Länge in einem Bereich zwischen ungefähr 35 und ungefähr 40 mm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Schritt des Vorsehens eines flachen, ferromagnetischen, amorphen Bands das Vorsehen eines flachen, ferromagnetischen, amorphen Bands mit einer Zusammensetzung umfasst, die aus der aus Fe₂₄Co₁₃Ni_45,5Si_1,5B₁₆, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si_1,5B₁₇, Fe₂₄Co_12,5Ni_45,5Si₂B₁₆, Fe₂₄Co_12,5Ni_44,5Si₂B₁₇, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si₂B_16,5, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si_2,5B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni₄₇Si_1,5B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si_1,5B_16,5, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si₂B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si_2,5B_15,5, Fe₂₄Co₁₁Ni₄₇Si₁B₁₆, Fe₂₄Co_10,5Ni₄₈Si₂B_15,5, Fe₂₄Co_9,5Ni_49,5Si_1,5B_15,5, Fe₂₄Co_8,5Ni₅₁Si₁B_15,5, Fe₂₅Co₁₀Ni₄₇Si₂B₁₆, bestehenden Gruppe von Zusammensetzungen ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 21, wobei der Schritt des Vorsehens eines flachen, ferromagnetischen, amorphen Bands das Vorsehen eines flachen, ferromagnetischen, amorphen Bands umfasst, das eine Legierung mit der Formel Fe_24–rCo_12,5–wNi_45+r+v+1,5wSi_2+uB_{16,5–u–v–0,5w} umfasst, wobei r = –1 bis 1 at%, u = –1 bis 1, v = –1 bis 1 und w = –1 bis 4 at% ist.
Resonator zum Gebrauch in einem Marker, der ein Vorspannungselement enthält, das ein Vorspannungsmagnetfeld erzeugt, in einem magnetomechanischen Artikelüberwachungssystem, der Resonator umfassend: zumindest zwei lagegenau angeordnete, ferromagnetische Elemente, die jeweils eine Länge und eine Breite aufweisen und wobei die jeweiligen Breiten der zumindest zwei ferromagnetischen Elemente im Wesentlichen gleich sind und die jeweiligen Längen der zumindest zwei ferromagnetischen Elemente im Wesentlichen gleich sind, und wobei jedes der zwei ferromagnetischen Elemente eine Bandachse aufweist, die senkrecht zu und in einer Ebene mit der Breite ausgerichtet ist, und eine Stärke aufweist; wobei jedes der ferromagnetischen Elemente eine Legierung mit einem Eisengehalt von zumindest ungefähr 15 at%, einen Kobaltgehalt von weniger als ungefähr 18 at% und einen Nickelgehalt von zumindest ungefähr 25 at% aufweist; wobei alle der ferromagnetischen Elemente jeweilige Resonanzfrequenzen in dem Magnetfeld, die auf innerhalb von +/– 500 Hz übereinstimmen, eine Hystereseschleife, die bis zu einem Magnetfeld linear ist, an dem die Legierung ferromagnetisch gesättigt ist, und eine feine Bereichsstruktur mit einer Bereichsbreite, die geringer als die Bandstärke ist, aufweisen.
Resonator nach Anspruch 24, wobei jedes der ferromagnetischen Elemente eine Sättigungsmagnetostriktion in einem Bereich zwischen ungefähr 8 und ungefähr 14 ppm aufweist, und wobei der mehrfache Resonator ein Anisotropiefeld H_k in einem Bereich zwischen ungefähr 8 und ungefähr 12 Oe aufweist.
Resonator nach Anspruch 24 mit einer stabilen Resonanzfrequenz F_r, wobei |dFr/dH| < 750 Hz/Oe ist, wobei H das Vorspannungsmagnetfeld darstellt, und wobei F_r sich um zumindest 1,6 kHz ändert, wenn das Vorspannungsmagnetfeld entfernt wird.
Resonator nach Anspruch 24, wobei jedes der ferromagnetischen Elemente das Vorsehen eines amorphen Bands mit einer Zusammensetzung von Fe_aCo_bNi_cSi_xB_yM_z umfasst, wobei a, b, c, x, y, z in at% angegeben sind, wobei M zumindest ein glasbildungsförderndes Element, das aus der aus C, P, Ge, Nb, Ta und Mo bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und/oder zumindest ein Übergangsmetall ist, das aus der aus Cr und Mn bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und wobei 15 ≤ a ≤ 30 6 ≤ b ≤ 18 27 ≤ c ≤ 55 0 ≤ x ≤ 10 10 ≤ y ≤ 25 0 ≤ z ≤ 5 14 ≤ x + y + z ≤ 25 ist, sodass a + b + c + x + y + z = 100 ist.
Resonator nach Anspruch 27, wobei 20 ≤ a ≤ 28 6 ≤ b ≤ 14 40 ≤ c ≤ 55 0,5 ≤ x ≤ 5 12 ≤ y ≤ 18 0 ≤ z ≤ 2 15 < x + y + z < 20 ist.
Resonator nach Anspruch 24, wobei jedes der ferromagnetischen Elemente die Breite in einem Bereich zwischen ungefähr 4 und ungefähr 8 mm, eine Länge entlang der Elementachse in einem Bereich zwischen ungefähr 35 und ungefähr 40 mm und die Stärke in einem Bereich zwischen ungefähr 20 und ungefähr 30 μm aufweist.
Resonator nach Anspruch 24, wobei jedes der ferromagnetischen Elemente eine Zusammensetzung aufweist, die aus der aus Fe₂₂Co_12,5Ni_47,5Si₂B₁₆, Fe₂₂Co_12,5Ni_47,5Si₂B₁₆, Fe₂₄Co₁₃Ni_45,5Si_1,5B₁₆, Fe₂₄Co_12,5Ni_45,5Si_1,5B₁₇, Fe₂₄Co_12,5Ni_45,5Si₂B₁₆, Fe₂₄Co_12,5Ni_44,5Si₂B₁₇, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si₂B₁₆, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si_2,5B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni₄₇Si_1,5B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si_1,5B_16,5, Fe₂₄Co_11,5Ni₄₆Si₂B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si_2,5B_15,5, Fe₂₄Co₁₁Ni₄₇Si₁B₁₆, Fe₂₄Co_10,5Ni₄₈Si₂B_15,5, Fe₂₄Co_9,5Ni_49,5Si_1,5B_15,5, Fe₂₄Co_8,5Ni₅₁Si₁B_15,5, Fe₂₅Co₁₀Ni₄₇Si₂B₁₆, und Fe₂₇Co₁₀Ni₄₅Si₂B₁₆ bestehenden Gruppe von Zusammensetzungen ausgewählt ist.
Resonator nach Anspruch 29, wobei jedes der ferromagnetischen Elemente eine Zusammensetzung aufweist, die aus der aus Fe₂₄Co₁₃Ni_45,5Si_1,5B₁₆, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si_1,5B₁₇, Fe₂₄Co_12,5Ni_45,5Si₂B₁₆, Fe₂₄Co_12,5Ni_44,5Si₂B₁₇, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si₂B_16,5, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si_2,5B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni₄₇Si_1,5B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si_1,5B_16,5, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si₂B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si_2,5B_15,5, Fe₂₄Co₁₁Ni₄₇Si₁B₁₆, Fe₂₄Co_10,5Ni₄₈Si₂B_15,5, Fe₂₄Co_9,5Ni_49,5Si_1,5B_15,5, Fe₂₄Co_8,5Ni₅₁Si₁B_15,5, Fe₂₄Co₁₀Ni₄₇Si₂B₁₆, bestehenden Gruppe von Zusammensetzungen ausgewählt ist.
Resonator nach Anspruch 24, umfassend zwei und nur zwei der Elemente in lagegenauer Anordnung.
Resonator nach Anspruch 24, umfassend zumindest drei der Elemente in lagegenauer Anordnung, und wobei jedes der ferromagnetischen Elemente eine Zusammensetzung von Fe_aCo_bNi_cSi_xB_yM_z aufweist, wobei a, b, c, x, y, z in at% angegeben sind, wobei M zumindest ein glasbildungsförderndes Element, das aus der aus C, P, Ge, Nb, Ta und Mo bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und/oder zumindest ein Übergangsmetall ist, das aus der aus Cr und Mn bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und wobei 30 ≤ a ≤ 65 0 ≤ b ≤ 6 25 ≤ c ≤ 50 0 ≤ x ≤ 10 10 ≤ y ≤ 25 0 ≤ z ≤ 5 15 ≤ x + y + z ≤ 25 ist, sodass a + b + c + x + y + z = 100 ist.
Mehrfacher Resonator nach Anspruch 33, wobei 45 ≤ a ≤ 65 0 ≤ b ≤ 6 25 ≤ c ≤ 50 0 ≤ x ≤ 10 10 ≤ y ≤ 25 0 ≤ z ≤ 5 15 ≤ x + y + z ≤ 25 ist.
Mehrfacher Resonator nach Anspruch 33, umfassend drei und nur drei der ferromagnetischen Elemente, und wobei jedes der amorphen Elemente eine Breite von ungefähr 6 mm und eine Länge in einem Bereich zwischen ungefähr 35 und ungefähr 40 mm aufweist, und wobei jedes der amorphen Elemente eine Zusammensetzung aufweist, die aus der aus Fe₄₆Co₂Ni₃₅Si₁B_15,5C_0,5, Fe₅₁Co₂Ni₃₀Si₁B_15,5C_0,5, bestehenden Gruppe von Zusammensetzungen ausgewählt ist.
Mehrfacher Resonator nach Anspruch 24, umfassend vier und nur vier der ferromagnetischen Elemente in lagegenauer Anordnung, und wobei jedes der ferromagnetischen Elemente ein amorphes Element mit einer Zusammensetzung von Fe₅₃Ni₃₀Si₁B_15,5C_0,5 umfasst.
Resonator nach Anspruch 32, wobei jedes der zwei ferromagnetischen Elemente eine Zusammensetzung von Fe_aCo_bNi_cSi_xB_yM_z aufweist, wobei a, b, c, x, y, z in at% angegeben sind, wobei M zumindest ein glasbildungsförderndes Element, das aus der aus C, P, Ge, Nb, Ta und Mo bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und/oder zumindest ein Übergangsmetall ist, das aus der aus Cr und Mn bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und wobei 22 ≤ a ≤ 26 8 ≤ b ≤ 14 44 ≤ c ≤ 52 0,5 ≤ x ≤ 5 12 ≤ y ≤ 18 0 ≤ z ≤ 2 15 < x + y + z < 20 ist, sodass a + b + c + x + y + z = 100 ist.
Mehrfacher Resonator nach Anspruch 37, wobei jedes der ferromagnetischen Elemente die Breite in einem Bereich zwischen ungefähr 4 und ungefähr 8 mm, eine Länge entlang der Elementachse in einem Bereich zwischen ungefähr 35 und ungefähr 40 mm und die Stärke in einem Bereich zwischen ungefähr 20 und ungefähr 30 μm aufweist.
Mehrfacher Resonator nach Anspruch 38, wobei jedes der ferromagnetischen Elemente eine Zusammensetzung aufweist, die aus der aus Fe₂₄Co₁₃Ni_45,5Si_1,5B₁₆, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si_1,5B₁₇, Fe₂₄Co_12,5Ni_45,5Si₂B₁₆, Fe₂₄Co_12,5Ni_44,5Si₂B₁₇, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si₂B_16,5, Fe₂₄Co_12,5Ni₄₅Si_2,5B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni₄₇Si_1,5B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si_1,5B_16,5, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si₂B₁₆, Fe₂₄Co_11,5Ni_46,5Si_2,5B_15,5, Fe₂₄Co₁₁Ni₄₇Si₁B₁₆, Fe₂₄Co_10,5Ni₄₈Si₂B_15,5, Fe₂₄Co_9,5Ni_49,5Si_1,5B_15,5, Fe₂₄Co_8,5Ni₅₁Si₁B_15,5, Fe₂₅Co₁₀Ni₄₇Si₂B₁₆, bestehenden Gruppe von Zusammensetzungen ausgewählt ist.
Mehrfacher Resonator nach einem der Ansprüche 30, 31 oder 38, wobei jedes der ferromagnetischen Elemente eine Zusammensetzung gemäß der Formel Fe_24–rCo_12,5–wNi_45+r+v+1,5wSi_2+uB_{16,5–u–v–0,5w} aufweist, wobei r = –1 bis 1 at%, u = –1 bis 1, v = –1 bis 1 und w = –1 bis 4 at% ist.