DE69332011T2

DE69332011T2 - Magnetisch- Elektronisches Warenüberwachungssystem (EAS)

Info

Publication number: DE69332011T2
Application number: DE69332011T
Authority: DE
Inventors: Richard Copeland; Wing Ho; Nen-Chin Liu; Robert C. O'handley
Original assignee: Sensormatic Electronics Corp
Current assignee: Sensormatic Electronics Corp
Priority date: 1992-10-01
Filing date: 1993-08-02
Publication date: 2002-12-12
Anticipated expiration: 2013-08-03
Also published as: BR9303416A; US5351033A; JPH06124818A; CA2097150A1; DE69332011D1; EP0591640A1; CA2097150C; EP0591640B1

Description

Allgemeiner Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Markierung zur Verwendung in einem EAS-System, die magnetische Elemente umfaßt und insbesondere ein semihartes magnetisches Element enthält, und ein EAS-System zum Erfassen des Vorhandenseins einer Markierung in einer Abfragezone.
Der Begriff semihartes magnetisches Element, so wie er hier verwendet wird, meint ein magnetisches Element mit semiharten magnetischen Eigenschaften, die hier durch eine Koerzitivkraft im Bereich von etwa 10-500 Oersted (Oe) und eine Remanenz von etwa 6-9 Kilogauß (kG) nach Entfernung eines Magnetisierungs- Gleichfeldes, das das Element im wesentlichen bis zur Sättigung magnetisiert, definiert sind. Semiharte magnetische Elemente mit diesen semiharten magnetischen Eigenschaften wurden bei einer Reihe von Anwendungen verwendet. Bei einer speziellen Anwendung dienen die Elemente als Steuerelemente für die Markierungen in einem magnetischen elektronischen Warenüberwachungssystem (EAS). Eine magnetische Markierung dieser Art ist beispielsweise in dem US- Patent Nr. 4.510.489 offenbart.
Bei der Markierung des '489 Patents wird ein semihartes magnetisches Element benachbart zu einem magnetostriktiven, amorphen Element plaziert. Durch Magnetisierung des semiharten, magnetischen Elements bis im wesentlichen zur Sättigung initialisiert oder aktiviert die resultierende, remanente magnetische Induktion des magnetischen Elements das magnetostriktive Element, so daß es als Reaktion auf ein abfragendes magnetisches Feld mechanisch in Resonanz kommen und bei einer Vorbestimmten Frequenz schwingen kann.
Diese mechanische Schwingung führt dazu, daß das magnetostriktive Element ein magnetisches Feld bei der vorbestimmten Frequenz erzeugt. Das erzeugte Feld kann dann sensorisch erfaßt werden, um das Vorhandensein der Markierung zu erfassen. Durch Entmagnetisierung des semiharten magnetischen Elements, wird das magnetostriktive Element entschärft oder deaktiviert, so daß es nicht länger als Reaktion auf das angelegte Feld mechanisch bei der vorbestimmten Frequenz in Resonanz kommen kann.
Die semiharten magnetischen Elemente, die gegenwärtig für die obigen Markierungen verwendet werden, sind aus kommerziell unter den Handelsnamen oder Marken Arnokrome-3, Crovac 10/130 und Vicalloy verkauften Materialien gefertigt. Diese Materialien sind kristallin und enthalten verschiedene Mengen von Eisen, Kobalt, Chrom, Vanadium und möglicherweise weiteren Bestandteilen. Diese Materialien weisen auch bestimmte Nachteile auf.
Ein Nachteil besteht darin, daß die Materialien kostspielig sind. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Formung der Materialien ein kompliziertes und längliches Verarbeiten beinhaltet, das ein zu ihren höheren Kosten beitragender, wesentlicher Faktor ist.
Dieses Verarbeiten beinhaltet im allgemeinen viele Schritte mehrerer Walz-, Temper- und Schneidvorgänge. Auch ist eine große Menge mechanischer Bearbeitung erforderlich, um die Dicke des Materials in den Bereich von 50 um zu bringen, den typischen, für die magnetischen Elemente erforderlichen Bereich.
Die Notwendigkeit länglicher Verarbeitung erhöht nicht nur die Kosten, sondern macht es auch schwieriger, die magnetischen Eigenschaften des ausgeformten magnetischen Materials zu kontrollieren. Dies führt zu magnetischen Elementen und daher zu Markierungen, die instabil und daher versagensanfällig sind.
Das US-Patent 4.298.862 offenbart eine weitere magnetische Markierung, deren magnetische Elemente als Teil der Markierung verwendet werden, um das Aktivieren und Deaktivieren der Markierung zu steuern. In der Markierung des '862 Patents wird ein weiches, amorphes, ferromagnetisches Material als signalerzeugendes Element verwendet. In diesem Fall bewirkt das amorphe Material Störungen bei Harmonischen eines abfragenden magnetischen Feldes. Diese Störungen werden dann erfaßt, um das Vorhandensein der Markierung sensorisch zu erfassen.
Das '862 Patent erwähnt eine Anzahl weicher amorpher, ferromagnetischer Materialien, die in der Markierung des Patents eingesetzt werden können. Diese Materialien enthalten verschiedene Bestandteile einschließlich beispielsweise Fe, Co, Si, B und P. Einige dieser Materialien sind auch eisenreich, d. h. sie enthalten zumindest 50 Atomprozent Eisen. Die erwähnten speziellen eisenreichen Materialien sind Fe- B, Fe-Mo-B und Fe-C-Si-B.
Bei der Markierung des '862 Patents werden die magnetischen Elemente als Oberflächenteile des amorphen, ferromagnetischen Materials ausgebildet, wobei das Volumen des Materials amorph bleibt. Durch Magnetisierung dieser Elemente wird das amorphe W Material vorgespannt, so daß es nicht länger das abfragende Signal stören kann und dadurch die Markierung deaktiviert.
Das '862 Patent lehrt die Ausbildung der magnetischen Elemente durch Kristallisation Th beabstandeter Oberflächenteile des amorphen, ferromagnetischen Materials, wenn das Material in einen Streifen oder ein Band geformt wird oder danach. Eine kontrollierbare Behandlung des amorphen Materials zur Ausbildung dieser Oberflächenteile ist nicht ohne weiteres durchführbar. Diese Technik bietet daher keinen völlig befriedigenden Weg zur Bereitstellung magnetischer Elemente für eine magnetische Markierung, noch ist sie bei Markierungen verwendbar, bei denen es erwünscht ist, daß die magnetischen Steuerelemente von den signalerzeugenden Elementen getrennte Elemente sind.
Aus einem Artikel mit dem Titel "Magnetization Process in Devitrified Glassy Alloys" (R. C. O'Handley et al., American Institute of Physics, 1965, Seiten 3563-65) ist es auch bekannt, daß aus amorphem Co&sub8;&sub4;Nb&sub1;&sub0;B&sub6; bestehendes Material durch Tempern des Materials zum Kristallisieren seines Volumen semihart gemacht werden kann.
In einem Artikel mit dem Titel "Surface crystallization and magnetic properties in amorphous iron rich alloys" (G. Hesser und H.R. Hilzinger, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 62, 1986, 143-151) sind die Auswirkungen von Oberflächenkristallisation auf die magnetischen Eigenschaften in eisenreichen metallischen Gläsern beschrieben.
Das Europäische Patent 0 447 793 B1 offenbart kristalline magnetische Elemente, die wärmebehandelt werden, um dem magnetischen Element duktile Eigenschaften mit semiharten magnetischen Eigenschaften zu verleihen (siehe Tabelle 2, 130-530 Oersted). Wenn Bänder des magnetischen Materials so behandelt werden, können sie gefaltet werden, ohne zu brechen.
Das Europäische Patent 0 101 552 betrifft neuartige magnetische Materialien und Permanentmagnete, die auf Basis von Seltenerd-Elementen einschließlich Yttrium und Eisen ohne Rückgriff auf Kobalt präpariert werden, das vergleichsweise selten und teuer ist. Die Koerzitivkraft des von dieser Erfindung betroffenen Permanentmagneten überschreitet 1000 Oe. Diese Erfindung zeigt außerdem, daß die magnetischen Eigenschaften von der Kristallkorngröße abhängen.
Ein Artikel mit dem Titel "COBALT-FREE AND SAMARIUM-FREE PERMANENT MAGNET MATERIALS BASED ON AN IRON-RARE EARTH BORIDE" (H.H. Stadelmaier, N.A. Elmasry und S. Cheng, Material Letters, 1983, Bd. 2, Nr. 2, 169-172) offenbart die intrinsische Koerzitivkraft einiger auf die Systeme Fe-Pr-B und Fe-Nd-B begrenzter Legierungszusammensetzungen bei verschiedenen Behandlungen. Beispielsweise weist eine Fe&sub2;&sub0;Pr&sub3;B Legierung im Gußzustand eine Koerzitivkraft von 8 kA/m auf, die nach einer Behandlung (24 h/900ºC + 3 h/250ºC) auf bis zu 155 kA/m anwächst.
In einem Artikel mit dem Titel "Pr-Fe und Nd-Febased materials: A new class of high performance permanent magnets (invited)" (J.J. Croat, J.F. Herbst, R.W. Lee und F.E. Pinkerton, J. Appl. Physics 55 (6), 15. März 1984, 2078-2082) ist der Effekt schnellen Erstarrens auf die magnetischen Eigenschaften wie Koerzitivkraft und Remanenz in Nd-Fe-B und Pr-Fe-B Legierungen beschrieben. Bei den schnellsten Raten (Vs > 30 m/s) zeigt die Legierung glasartiges Verhalten mit nur wenigen Hundert Oersted Koerzitivkraft.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine magnetische Markierung und ein magnetisches EAS-System bereitzustellen, die ein semihartes Element einsetzen, das die obigen Aufgaben erfüllt.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden die obigen und weitere Aufgaben durch eine Markierung zur Verwendung in einem EAS-System realisiert mit einem signalerzeugenden ersten magnetischen Element, das einen aktivierten Zustand, in dem das signalerzeugende erste magnetische Element in der Lage ist, mit einem anliegenden magnetischen Feld wechselzuwirken, und einen deaktivierten Zustand aufweist, in dem das signalerzeugende erste magnetische Element außer Stande ist, mit dem anliegenden magnetischen Feld in Resonanz zu kommen, und einem zweiten magnetischen Element, das benachbart zu dem signalerzeugenden ersten magnetischen Element angeordnet ist, um das signalerzeugende erste magnetische Element in den aktivierten und deaktivierten Zustand zu versetzen, wobei das zweite magnetische Element ein separates magnetisches Element ist, das ein Bor und zumindest 50 Atomprozent Eisen beinhaltendes Eisen-Metalloid-Material umfaßt, das hinreichend auskristallisiert ist, um dem zweiten magnetischen Element insgesamt semiharte magnetische Eigenschaften mit einer Koerzitivkraft von 796-39800 A/m (10-500 Oersted) und eine Remanenz zwischen 6 und etwa 12,5 Kilogauss zu verleihen.
Bei dem Verfahren zur Herstellung des zweiten magnetischen Elements wird ein amorphes, eisenreiches Material im Gußzustand in Bandform verarbeitet, indem das Band zunächst zurechtgeschnitten wird, um Elemente erwünschter Größe bereitzustellen. Diese Elemente werden dann gestapelt und die gestapelten Elemente einem Temperprozess unterworfen. Das Tempern wird bei einer Temperatur und für eine Dauer ausgeführt, die für eine Kristallisation des Volumens des Materials genügen, so daß die Koerzitivkraft des kompletten Elements auf ein semihartes Niveau erhöht wird. Die resultierenden, getemperten Elemente besitzen daher die erwünschten, semiharten, magnetischen Eigenschaften.
In den Beispielen der weiter unten zu offenbarenden Erfindung weist das amorphe, eisenreiche Material, das zur Bildung der magnetischen Elemente verwendet wird, die nominale Zusammensetzung Fe&sub7;&sub8;Si&sub9;B&sub1;&sub3; auf.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein elektronisches Warenüberwachungssystem zum Erfassen des Vorhandenseins einer Markierung in einem Abfragebereich bereitzustellen, mit einer Markierung, die folgendes aufweist: ein signalerzeugendes erstes magnetisches Element, das einen aktivierten Zustand, in dem das signalerzeugende erste magnetische Element in der Lage ist, mit einem anliegenden magnetischen Feld wechselzuwirken, und einen deaktivierten Zustand aufweist, in dem das signalerzeugende erste magnetische Element außer Stande ist, mit dem anliegenden magnetischen Feld in Resonanz zu kommen, und ein zweites magnetisches Element, das benachbart zu dem signalerzeugenden ersten magnetischen Element angeordnet ist, um das signalerzeugende erste magnetische Element in den aktivierten und deaktivierten Zustand zu versetzen, Mittel zum Übertragen des magnetischen Feldes in den Abfragebereich, und Mittel zum Empfangen eines Signals, das sich durch das Wechselwirken des signalerzeugenden ersten magnetischen Elements der Markierung mit dem magnetischen Feld ergibt, wobei das zweite magnetische Element ein separates magnetisches Element ist, das ein Bor und zumindest 50 Atomprozent Eisen beinhaltendes Eisen-Metalloid-Material umfaßt, das hinreichend auskristallisiert ist, um dem zweiten magnetischen Element insgesamt semiharte magnetische Eigenschaften mit einer Koerzitivkraft von 796-8900 A/m (10-500 Oersted) und eine Remanenz zwischen 6 und etwa 12,5 Kilogauss zu verleihen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, ein Verfahren zum Erfassen des Vorhandenseins einer Markierung in einer Abfragezone mit weiteren, in Anspruch 17 offenbarten Merkmalen bereitzustellen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die obigen und weitere Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch das Studium der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit folgenden beigefügten Zeichnungen klarer werden:
Fig. 1 zeigt ein EAS-System, das eine magnetische Markierung mit einem magnetischen Element gemäß den Prinzipen der vorliegenden Erfindung verwendet;
Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm der Verfahrensschritte, die auf ein amorphes, eisenreiches Metalloid-Material angewandt werden, um die semiharten magnetischen Elemente der Erfindung auszubilden;
Fig. 3A-3D zeigen repräsentative Änderungen der Mikrostruktur eines amorphen, eisenreichen Metalloid- Materials, das unterschiedlichen Tempertemperaturen unterworfen war;
Fig. 3E stellt eine graphische Auftragung der Koerzitivkraft gegen die Tempertemperatur für das amorphe Material dar, dessen Mikrostruktur in den Fig. 3A-3D gezeigt ist;
Fig. 4 stellt die graphischen Auftragungen der intrinsischen Koerzitivkraft gegen die Tempertemperatur für eine Probe eines amorphen, eisenreichen Metalloid- Materials MetglasR 2605TCA dar, das für verschiedene Temperzeiten in einer N&sub2;-Atmosphäre getempert wurde;
Fig. 5 stellt die Hysteresekennlinie von Proben eines amorphen, eisenreichen Metalloid-Materials im Gußzustand und nach dem Tempern gemäß der Erfindung;
Fig. 6 zeigt eine graphische Auftragung der intrinsischen Koerzitivkraft gegen die Tempertemperatur für eine Probe eines in Luft für 30 Minuten getemperten, amorphen, eisenreichen Metalloid-Materials MetglasR 2605TCA;
Fig. 7 zeigt Auftragungen der normierten Remanenz gegen die Tempertemperatur für verschiedene Gasumgebungen für Proben eines amorphen, eisenreichen Metalloid-Materials MetglasR 2605TCA;
Fig. 8 zeigt Auftragungen der Temperatur gegen die Zeit für verschiedene Temperzyklen, die mit Proben amorphen, eisenreichen Metalloid-Materials MetglasR 2605TCA ausgeführt wurden;
Fig. 9 zeigt die normierte Remanenz und die intrinsische Koerzitivkraft der im Temperzyklus von Fig. 8 getemperten amorphen Proben; und
Fig. 10 stellt graphische Auftragungen der intrinsischen Koerzitivkraft gegen die Tempertemperatur für Proben eines bei verschiedenen Temperaturen getemperten, amorphen, eisenreichen Metalloid-Materials MetglasR 2605S2.

Ausführliche Beschreibung

Fig. 1 veranschaulicht ein magnetisches EAS-System 1, bei dem das Vorhandensein eines Artikels 11 in einem Bereich 6 erfaßt wird, indem eine an dem Artikel angebrachte Markierung 2 sensorisch erfaßt wird. Die Markierung 2 umfaßt ein semihartes magnetisches Element 3, das gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgelegt ist. Das semiharte magnetische Element 3 wird dazu verwendet, ein benachbartes signalerzeugendes Element 4 der Markierung 2 zu aktivieren. Das signalerzeugende Element 4 kann ein amorphes, magnetostriktives Element sein, wie es in dem vorgenannten '489 Patent beschrieben ist, oder ein amorphes, ferromagnetisches Element.
Das EAS-System 1 umfaßt außerdem einen Sender 5, der ein magnetisches Wechselfeld in einen Abfragebereich 6 sendet. Das Vorhandensein der Markierung 2 und somit des Artikels 11 in dem Bereich 6 wird von einem Empfänger 7 erfaßt, der ein durch die Wechselwirkung des signalerzeugenden Elements 4 dieser Markierung 2 mit dem übertragenen magnetischen Feld erzeugtes Signal erfaßt.
Durch Verbringen des semiharten Elements 3 in einen ersten magnetischen (magnetisierten) Zustand, kann das signalerzeugende Element 4 der Markierung aktiviert und in einen aktivierten Zustand versetzt werden, so daß es mit dem anliegenden Feld wechselwirkt, um ein Signal zu erzeugen. Durch Änderung des magnetischen Zustands des Elements 3 (von magnetisiert in entmagnetisiert), wird dann das signalerzeugende Element 4 deaktiviert und in einen deaktivierten Zustand versetzt, so daß es nicht länger mit dem Feld wechselwirkt, um ein Signal zu erzeugen. Auf diese Weise kann die Markierung 2 wie gewünscht in Deaktivierungs- und Aktivierungs/Reaktivierungseinheiten 8 und 9 aktiviert, deaktiviert und reaktiviert werden.
Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird das semiharte magnetische Element 3 aus einem weichen, amorphen, eisenreichen Metalloid-Material geformt, das durch sein Volumen hindurch, d. h. durch einen Teil oder das gesamte von dem Element begrenzten Volumen, geeignet kristallisiert wurde. Das zum Ausbilden des Elements 3 verwendete weiche, amorphe Material umfaßt insbesondere zumindest 50% Atomprozent Eisen und wurde unter kontrollierten Bedingungen kristallisiert, so daß das kristallisierte Volumen des Materials eine erhöhte Koerzitivkraft aufweist, um das Gesamtelement semihart zu machen.
Es stellte sich heraus, daß die weichen, amorphen, eisenreichen Metalloid-Materialien, die verwendet werden, um das Element 3 auszubilden, Materialien in Transformatorenqualität sein können, die in großen Mengen hergestellt werden und ohne weiteres verfügbar sind. Diese Materialien werden in Form gegossener Bänder mit Dicken hergestellt, die zur Verwendung als magnetisches Element 3 geeignet sind, d. h. Dicken im Bereich von 20 bis 50 um aufweisen.
Durch Auswahl eines handelsüblich erhältlichen Materials in Transformatorenqualität einer gegebenen Dicke zur Ausbildung des Elements 3 werden im Ergebnis die Materialkosten des Elements reduziert und die zur Herstellung des Elements erforderliche Verarbeitung wird weniger, da keine Notwendigkeit besteht, das Material zu bearbeiten, um die erwünschte Elementdicke zu erhalten. Auch die erforderliche Behandlung zum Kristallisieren des Materials ist weniger streng. Das Gesamtergebnis ist ein weniger teures, stabilere magnetisches Element 3.
Fig. 2 veranschaulicht die Verarbeitungsschritte, die eingesetzt werden können, um die als Element 3 verwendbaren, semiharten magnetischen Elemente zu produzieren. In einem ersten Schritt 101 wird ein gegossenes, nicht weiter behandeltes Band oder ein Streifen eines amorphen, eisenreichen Metalloid- Materials von Transformatorenqualität in geeignete Elemente mit einer für das magnetische Element 3 erforderlichen Abmessung zugeschnitten. Die zugeschnittenen Elemente werden dann in einem zweiten Schritt 102 gestapelt. In einem weiteren Schritt 103 werden die gestapelten Elemente bei einer spezifischen Temperatur und für eine spezifische Dauer getempert, um die Elemente zu kristallisieren und die erwünschten semiharten Eigenschaften zu realisieren.
Das obige Verarbeiten kann zusätzlich modifiziert werden, um die Anwendung eines magnetischen Feldes während des Temperns einzuschließen. Dies kann die als Resultat des Tempervorgangs erzielten semiharten magnetischen Eigenschaften erhöhen.
Die beim Temperschritt 102 eingesetzten Bedingungen hängen von den für das Element 3 erwünschten speziellen semiharten magnetischen Eigenschaften ab (z. B. spezielle Koerzitivkraft und magnetische Remanenz). Um eine maximale Koerzitivkraft zu realisieren, müssen die Tempertemperatur und -dauer geeignet gewählt werden.
Zur Veranschaulichung zeigen die Fig. 3A-3D vereinfachte Versionen der Mikrostruktur für den Kristallisationsprozeß bei einem repräsentativen amorphen, eisenreichen Metalloid-Material mit Transformatorenqualität nach dem Tempern bei verschiedenen Temperaturen. Details der Mikrostruktur, insbesondere Korngrenzenbereiche sind in den Figuren nicht gezeigt. Fig. 3E zeigt die Koerzitivkraft als Funktion der Temperatur des getemperten Materials.
Fig. 3A zeigt schematisch die Mikrostruktur des weichen, amorphen Materials vor dem Tempern. Da die Anisotropieenergie in dem amorphen Material sehr klein ist, werden ohne weiteres Keime umgekehrter magnetischer Domänen gebildet, wenn ein negatives magnetisches Feld an das Material angelegt wird, nachdem das Material durch ein positives magnetisches Feld gesättigt wurde. Die magnetischen Domänenwände können sich zudem aufgrund des Fehlens von mit Korngrenzen oder Ausscheidungen verknüpften Pinningstellen frei in dem Material bewegen. Dies führt zu dem weichen magnetischen Verhalten des Materials, das durch seine vergleichsweise niedrige Koerzitivkraft zu Tage tritt, die durch den Bereich a in der Koerzitivkraftkennlinie von Fig. 3E bezeichnet ist.
Wenn das amorphe Material bei niedriger Temperatur getempert wird, beginnen sich Keime einer kristallinen Phase in der amorphen Matrix zu bilden, wie schematisch in Fig. 3B gezeigt ist. Bei diesem Erwärmungsgrad bleibt der Großteil des Materials im amorphen Zustand und der Magnetisierungsumkehrvorgang geschieht hauptsächlich durch Bewegung der magnetischen Domänenwände in der amorphen Matrix. Die gebildeten kristallinen Keime können jedoch als Pinningstellen für die Domänenwandbewegung dienen. Als Resultat ist eine höhere Feldstärke erforderlich, um diese Pinningkräfte zu überwinden, um die Domänenwände zu bewegen. Die Koerzitivkraft wird erhöht, aber da die Größe und Zahl der Kristallite klein ist, tritt nur eine schwache Wechselwirkung mit den Domänenwänden auf. Die Erhöhung der Koerzitivkraft ist daher gering, wie durch Bereich in Fig. 3E aufgezeigt wird.
Wenn die an das amorphe Material angelegte Tempertemperatur erhöht wird, wachsen die Kristallite in Größe und Zahl und erhöhen daher die Pinningkräfte für die Domänenwandbewegung. Auch der Volumenanteil der kristallinen Phase nimmt zu. Der Magnetisierungsvorgang tritt daher sowohl in der amorphen Matrix als auch der kristallinen Phase auf und die Koerzitivkraft wird weiter erhöht. Die Zunahme der Koerzitivkraft des bei dieser Temperatur getemperten Materials erfolgt auch aufgrund der Kristallanisotropie der kristallinen Phase.
Wenn die Tempertemperatur weiter erhöht wird, wird mehr von der amorphen Matrix in die kristalline Phase umgewandelt. Die Koerzitivkraft hängt von den Abmessungen und den magnetischen Eigenschaften der kristallinen Phase ab. Diese Faktoren sind ihrerseits eine Funktion der Temperbedingung. Daher wird schließlich eine optimale Temperbedingung erreicht, die die maximale Koerzitivkraft ergibt, wie im Bereich c in Fig. 3E gezeigt ist.
Wenn die Tempertemperatur weiter erhöht wird, tritt in dem Material ein erhebliches Kornwachstum auf, wie in Fig. 3D gezeigt ist. Wenn ein umgekehrtes magnetisches Feld angelegt wird, werden ohne weiteres Keime umgekehrter magnetischer Domänen in diesen größeren Körnern gebildet, da die größeren Körner größere Oberflächenbereiche haben, die als Keimbildungsplätze dienen. Dies führt zu einer Reduzierung der Keimbildungskraft und senkt daher die Koerzitivkraft. Bereich d in Fig. 3E zeigt diesen Zustand an.
Wie sich aus dem oberen abschätzen läßt, wird eine geeignete Steuerung der bei dem Verarbeitungsschritt 102 der Erfindung verwendeten Tempertemperatur zu verschiedenen, erhöhten Koerzitivkräften und damit Graden von Semihärte für das getemperte, amorphe Material führen. Auch eine maximale Koerzitivkraft des Materials kann durch geeignete Auswahl der Tempertemperatur realisiert werden.
Entsprechend den obigen Prinzipien und Verarbeitungsschritten wurden von Allied Signal hergestellte MetglasR 2605TCA und 2605S2 Materialien in Transformatorenqualität verarbeitet, um die für das Element 3 geeigneten, semiharten magnetischen Materialien auszubilden. Diese MetglasR Materialien besitzen eine nominelle Zusammensetzung in Atomprozent, die durch die Formel FE&sub7;&sub8;Si&sub9;B&sub1;&sub3; gegeben ist. Von den fünf unten erläuterten Beispielen verwenden die ersten vier MetglasR 2605TCA und das letzte MetglasR 2605S2.

Beispiel 1

Ein Band im Gußzustand aus 2605TCA mit einer Breite von 208 mm und einer Dicke von 25 um wurde in Elemente mit jeweils einer Länge von 36,8 mm und einer Breite von 12,3 mm geschnitten. Die lange Achse jedes Elements fiel mit der langen Achse des Bands zusammen. Die Elemente wurden isothermisch bei Temperaturen zwischen 450ºC und 750ºC für 3 Minuten, 10 Minuten beziehungsweise 30 Minuten getempert. N&sub2;-Gas wurde als Temperatmosphäre verwendet. Hystereseschleifen wurden längs der langen Achse der Elemente mit einem maximalen angelegten Feld von 250 Oe gemessen.
Fig. 4 zeigt graphische Auftragungen B&sub1;, B&sub2; und B&sub3; der intrinsischen Koerzitivkraft als Funktion der Tempertemperatur für die verschiedenen Temperzeiten. Wie zu sehen ist, betrug die maximale intrinsische Koerzitivkraft des getemperten, semiharten 2605TCA Elements 70 Oe. Dies trat bei einer Temperatur von 625-650ºC, 620-640ºC und 575-600ºC für die unterschiedlichen Temperzeiten von 3 Minuten, 10 Minuten beziehungsweise 30 Minuten auf. Dies kann durch den Umstand erklärt werden, daß die Keimbildung und das Wachstum der Kristallite atomare Diffusion beinhaltet. Da die Diffusionsrate zunimmt, wenn die Temperatur zunimmt, benötigt das Tempern bei höherer Temperatur eine kürzere Zeit als das Tempern bei niedrigerer Temperatur, um den gleichen Kristallisationsgrad zu erreichen.
Fig. 5 vergleicht die Hystereseschleifen von 2605TCA Material im Gußzustand (Kurve C&sub1;) mit dem semiharten Element der Erfindung, das durch Tempern bei 600ºC für 30 Minuten (Kurve C&sub2;) entwickelt wurde. Dasjenige im Gußzustand war 100 mm lang und 12,3 breit. Man beachte, daß bei der Hystereseschleife von Fig. 5 der Entmagnetisierungseffekt nicht korrigiert wurde.
Wie zu sehen ist, war die Koerzitivkraft von 2605TCA im Gußzustand vernachlässigbar, was auf ein weiches magnetisches Material hinweist. Die Remanenz des getemperten 2605TCA Elements betrug etwa 11 kG, nach der Korrektur für den Entmagnetisierungseffekt, und die Koerzitivkraft betrug etwa 70 Oe, was auf ein semihartes magnetisches Material hinweist.

Beispiel 2

Aus amorphem 2605TCA Material geformte Elemente mit den gleichen Abmessungen wie die Elemente in Beispiel 1 wurden bei Temperaturen zwischen 525ºC und 650ºC für 30 Minuten getempert. Das Tempern wurde an Luft ausgeführt.
Fig. 6 stellt graphisch die intrinsische Koerzitivkraft der Elemente gegen die Tempertemperatur dar. Durch Vergleich dieser graphischen Auftragung mit der graphischen Auftragung der Fig. 4 ist zu sehen, daß der Temperprozeß zur Erzeugung der semiharten Elemente an Luft ausgeführt werden kann, ohne die intrinsische Koerzitivkraft ernsthaft zu verschlechtern, so lange die Tempertemperatur unter etwa 625ºC ist. Außerdem wurde keine ernsthafte Oxidation (d. h. nur Oberflächenoxidation) gefunden, wenn die Elemente bei Temperaturen unter 625ºC getempert wurden.

Beispiel 3

Aus amorphem 2605TCA Material geformte Elemente mit den gleichen Abmessungen wie die Elemente in Beispiel 1 wurden bei Temperaturen zwischen 525ºC und 650ºC für 30 Minuten getempert. Das Tempern wurde sowohl in einer N&sub2;- Atmosphäre als auch in Luftatmosphäre ausgeführt. Die Remanenz der Elemente wurde ohne Korrektur für den Entmagnetisierungseffekt gemessen. Es wurde die reduzierte oder normierte Remanenz, d. h. die Remanenz einer bei einer Temperatur T getemperten Probe geteilt durch diejenige einer bei einer Temperatur von 525ºC getemperten Probe, ermittelt. Die Ergebnisse sind in Fig. 7 gezeigt. Wie diese Figur zeigt, wird die Remanenz erhöht, wenn die Tempertemperatur bei den in N&sub2; getemperten Elementen als auch bei den an Luft getemperten (Kurven D1 und D2) von 525ºC auf 625ºC erhöht wird. In Kurve D3 ist auch das Verhältnis der Remanenz der in Luft und in Stickstoff getemperten Proben gezeigt (d. h. das Verhältnis der Remanenz der in Luft getemperten Probe und der Remanenz der in Stickstoff getemperten Probe). Die Ergebnisse zeigen an, daß innerhalb des Temperaturbereichs zwischen 525ºC und 625ºC die Remanenz der in Luft getemperten Elemente ähnlich derjenigen der in N&sub2; getemperten Elemente ist. Daher wird in Kurve D3 eine im wesentlichen flache Linie des Remanenzverhältnisses gegen die Tempertemperatur beobachtet.

Beispiel 4

Elemente aus 2605TCA, jedes 100 mm lang und 12,5 mm breit, wurden aus einem Band im Gußzustand aus 2605TCA Material geschnitten. Die Elemente wurden in einen auf 500ºC, 525ºC, 550ºC, 575ºC, 600ºC und 625ºC vorgeheizten Ofen gegeben. In allen Fällen wurde die Temperatur des Ofens dann mit einer konstanten Erwärmungsrate von etwa 8ºC/Minute auf 625ºC gebracht. Die Elemente wurden dann isothermisch bei 625ºC für 30 Minuten getempert und nach dem Tempern rasch in Luft abgekühlt.
Fig. 8 zeigt die sechs Heizzyklen E1 bis E6, die den Ofenvorheiztemperaturen von 500ºC, 525ºC, 550ºC, 575ºC, 600ºC beziehungsweise 625ºC entsprechen. Die Ofentemperatur fällt nach dem Einbringen der Probenelemente um etwa 25ºC, wie durch die Kurven offenbar wird.
Hystereseschleifen der Elemente wurden mit einem maximalen angelegten Feld von 250 Oe gemessen. Von diesen Schleifen wurde die Remanenz der in jedem Heizzyklus getemperten Elemente normiert auf die Remanenz der im ersten Heizzyklus E&sub1; getemperten Elemente aufgetragen und in Fig. 9 gezeigt. In Fig. 9 ist auch die intrinsische Koerzitivkraft der Elemente als Funktion des Heizzyklus aufgetragen. Wie aus Fig. 9 entnommen werden kann, nahm die Remanenz monoton zu, wenn die Vorheiztemperatur des Ofens zunahm. Die bei der höchsten Vorheiztemperatur erwärmten Elemente wiesen auch eine merkliche Abnahme der intrinsischen Koerzitivkraft auf.

Beispiel 5

Die Elemente wurden aus einem Band von amorphem Material MetglasR 260552 geschnitten. Das Band war 12,3 mm breit und 25 um dick. Die Elemente besaßen die gleich Länge wie die in Beispiel 1 verwendeten. Die Elemente wurden isothermisch bei Temperaturen zwischen 475ºC und 750ºC für 3 Minuten, 10 Minuten und 30 Minuten in einer N&sub2;-Gasatmosphäre getempert. Die Hystereseschleifen der Elemente wurden dann längs der langen Achse mit einem maximalen anliegenden Feld von 250 Oe gemessen.
Fig. 10 zeigt eine graphische Auftragung der Koerzitivkraft gegen die Tempertemperatur für diese Elemente. Wie zu sehen ist betrug die maximale intrinsische Koerzitivkraft des getemperten 2605S2- Materials 85 Oe und diese trat bei Tempertemperaturen von 650ºC, 650ºC und 625ºC für Temperzeiten von 3 Minuten, 10 Minuten beziehungsweise 30 Minuten auf. Obschon das 2605S2-MetglasR-Material die gleiche nominelle Zusammensetzung wie 2605TCA-MetglasR hat, wird angenommen, daß der Unterschied in der maximalen intrinsischen Koerzitivkraft für die resultierenden semiharten Elemente dem Gußprozeß zuschreibbar ist, der bei der Herstellung der Materialien verwendet wird.
Obschon die obigen Beispiele das Verarbeiten von MetglasR 2605TCA und 260552 Materialien zur Ausbildung der semiharten magnetischen Elemente zeigen, könnten auch andere eisenreiche Materialien verwendet werden. So können auch eisenreiche Materialien verwendet werden, die Kobalt und Nickel in einer Gesamtmenge von weniger als 30 Atomprozent enthalten. Ein entweder Nickel oder Kobalt oder beide und Eisen, Bor oder Silizium, d. h. die Grundbestandteile von MetglasR, enthaltendes Material könnte ein Beispiel sein. Ein spezielles Beispiel könnte ein Material sein, das 50 Atomprozent Eisen, 30 Atomprozent Kobalt und Silizium und Bor in einer kombinierten Menge von 20 Atomprozent enthält. Zusätzlich können Materialien wie Nb, Zr, Mo, Cr, Ti, V und No in einer 5 Atomprozent nicht überschreitenden, kombinierten Menge in dem eisenreichen Material enthalten sein.
Wenn die Verarbeitung der amorphen MetglasR- Materialien in den obigen Beispielen ausgeführt wurde, wurde das amorphe Material durch im wesentlichen sein ganzes Volumen kristallisiert. Die Erfindung soll jedoch nicht auf eine Gesamtkristallisation des verarbeiteten Materials beschränkt sein. Es kann erheblich weniger als das gesamte Volumen des Materials kristallisiert werden müssen (z. B. kann so wenig wie etwa 10% des Volumens des Materials kristallisiert werden müssen), so lang das Gesamtelement dazu gebracht werden kann, die erwünschten semiharten magnetischen Eigenschaften zu zeigen.

Claims

1. Markierung (2) zur Verwendung in einem EAS-System (1) mit:

einem signalerzeugenden ersten magnetischen Element (4), das einen aktivierten Zustand, in dem das signalerzeugende erste magnetische Element (4) in der Lage ist, mit einem anliegenden magnetischen Feld wechselzuwirken, und einen deaktivierten Zustand aufweist, in dem das signalerzeugende erste magnetische Element (4) außer Stande ist, mit dem anliegenden magnetischen Feld in Resonanz zu kommen, und

einem zweiten magnetischen Element (3), das benachbart zu dem signalerzeugenden ersten magnetischen Element (4) angeordnet ist, um das signalerzeugende erste magnetische Element (4) in den aktivierten und deaktivierten Zustand zu versetzen,

dadurch gekennzeichnet, daß das zweite magnetische Element (3) ein separates magnetisches Element ist, das ein Bor und zumindest 50 Atomprozent Eisen beinhaltendes Eisen-Metalloid-Material umfaßt, das hinreichend auskristallisiert ist, um dem zweiten magnetischen Element insgesamt semiharte magnetische Eigenschaften mit einer Koerzitivkraft von 796-39800 A/m (10-500 Oersted) und eine Remanenz zwischen etwa 6 und etwa 12,5 Kilogauss zu verleihen.

2. Markierung nach Anspruch 1, wobei: das zweite magnetische Element einen magnetisierten und einen entmagnetisierten Zustand aufweist, die das signalerzeugende erste magnetische Element in den aktivierten beziehungsweise den deaktivierten Zustand versetzen.

3. Markierung nach Anspruch 1, wobei: das signalerzeugende erste magnetische Element ein 15 amorphes, magnetostriktives Material umfaßt.

4. Markierung nach Anspruch 1, wobei: das signalerzeugende erste magnetische Element ein amorphes, ferromagnetisches Material umfaßt.

5. Markierung nach Anspruch 1, wobei: das zweite magnetische Element zwischen 50 und 90 Atomprozent Eisen enthält.

6. Markierung nach Anspruch 5, wobei: das zweite magnetische Element die Zusammensetzung Fe&sub7;&sub8;Si&sub9;B&sub1;&sub3; besitzt.

7. Markierung nach Anspruch 1, wobei: das zweite magnetische Element entweder MetglasR 2605 TCA oder MetglasR 2605S2 ist.

8. Markierung nach Anspruch 1, wobei: das zweite magnetische Element eine Dicke im Bereich von 20 um - 50 um aufweist.

9. Markierung nach Anspruch 1, wobei: die Koerzitivkraft des zweiten magnetischen Elements größer als etwa 50 Oe ist.

10. Elektronisches Warenüberwachungssystem (1) zum Erfassen des Vorhandenseins einer Markierung (2) in einem Abfragebereich (6) mit:

einer Markierung (2) mit: einem signalerzeugenden ersten magnetischen Element (4), das einen aktivierten Zustand, in dem das signalerzeugenden erste magnetische Element (4) in der Lage ist, mit einem anliegenden magnetischen Feld wechselzuwirken, und einen deaktivierten Zustand aufweist, in dem das signalerzeugende erste magnetische Element (4) außer Stande ist, mit dem anliegenden magnetischen Feld in Resonanz zu kommen, und einem zweiten magnetischen Element (3), das benachbart zu dem signalerzeugenden ersten magnetischen Element (4) angeordnet ist, um das signalerzeugende erste magnetische Element (4) in den aktivierten und deaktivierten Zustand zu versetzen,

Mitteln zum Übertragen des magnetischen Feldes in den Abfragebereich,

und Mitteln zum Empfangen eines Signals, das sich durch das Wechselwirken des signalerzeugenden ersten magnetischen Elements der Markierung mit dem magnetischen Feld ergibt,

11. Elektronisches Warenüberwachungssystem nach Anspruch 10, wobei:

das signalerzeugende erste magnetische Element ein amorphes, magnetostriktives Material umfaßt.

12. Elektronisches Warenüberwachungssystem nach Anspruch 10, wobei:

das signalerzeugende erste magnetische Element ein amorphes, ferromagnetisches Material umfaßt.

13. Elektronisches Warenüberwachungssystem nach Anspruch 10, wobei:

das zweite magnetische Element die Zusammensetzung Fe&sub7;&sub8;Si&sub9;B&sub1;&sub3; besitzt.

14. Elektronisches Warenüberwachungssystem nach Anspruch 10, wobei:

das amorphe Material des zweiten magnetischen Elements entweder MetglasR 2605 TCA oder MetglasR 2605S2 D ist.

15. Elektronisches Warenüberwachungssystem nach Anspruch 10, wobei:

das amorphe Material des zweiten magnetischen Elementmaterials eine Dicke im Bereich von 20 um bis 50 um aufweist und die Form eines Streifens oder Bandes hat.

16. Elektronisches Warenüberwachungssystem nach Anspruch 10, wobei:

die Koerzitivkraft des zweiten magnetischen Elements größer als etwa 50 Oe ist.

17. Verfahren zum Erfassen des Vorhandenseins einer Markierung in einer Abfragezone mit:

Bereitstellen einer Markierung mit: einem signalerzeugende ersten magnetischen Element (4), das einen aktivierten Zustand, in dem das signalerzeugende erste magnetische Element (4) in der Lage ist, mit einem anliegenden magnetischen Feld wechselzuwirken, und einen deaktivierten Zustand aufweist, in dem das signalerzeugende erste magnetische Element (4) außer Stande ist, mit dem anliegenden magnetischen Feld in Resonanz zu kommen, und einem zweiten magnetischen Element (3), das benachbart zu dem signalerzeugenden ersten magnetischen Element (4) angeordnet ist, um das signalerzeugende erste magnetische Element (4) in den aktivierten und deaktivierten Zustand zu versetzen,

Übertragen des magnetischen Feldes in den Abfragebereich,

und Empfangen eines Signals, das sich durch das Wechselwirken des signalerzeugenden ersten magnetischen Elements (4) der Markierung mit dem magnetischen Feld ergibt,