DE69534931T2

DE69534931T2 - Magnetomechanisches Markierungselement mit einem in Gegenwart eines transversalen magnetischen Feldes geglühten amorphen Teil zur Verwendung in einem elektronischen Artikelüberwachungssystem und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE69534931T2
Application number: DE69534931T
Authority: DE
Inventors: Jimmy Deerfield Beach Cantey; Nen-chin Parkland Liu; Ming-Ren Clearwater Lian
Original assignee: Sensormatic Electronics Corp
Current assignee: Sensormatic Electronics LLC
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1995-05-24
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2015-05-25
Also published as: TW291559B; EP0690425B1; DE69517874T2; KR100294937B1; CN1516057A; BR9503012A; RU95110691A; ES2149907T3; CN100437648C; EP0915441A3; ZA955228B; CN1093300C; CN1123413A; EP0915441A2; EP0915440A2; AU689253B2; RU2126553C1; EP0915440B1; KR960000477A; JPH0887237A

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft in elektronischen Artikelsicherungssystemen (EAS) verwendete magnetomechanische Markierungselemente und Verfahren zu deren Herstellung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Es ist wohlbekannt, dass elektronische Artikelsicherungssysteme bereitgestellt werden, um den Diebstahl von Waren von Handelseinrichtungen zu verhindern oder abzuschrecken. Bei einem typischen System sind an Artikeln Markierungselemente angebracht, die ausgelegt sind, mit einem elektromagnetischen oder Magnetfeld am Ausgang zu interagieren. Wenn ein Markierungselement in das Feld oder in die "Abfragezone" gebracht wird, wird die Anwesenheit des Markierungselements erkannt und ein Alarm wird erzeugt. Einige Markierungselemente dieser Art sollen bei Bezahlung der Ware an der Kasse entfernt werden. Andere Arten von Markierungselementen werden bei der Kasse von einer Deaktivierungseinrichtung deaktiviert, die eine elektromagnetische oder magnetische Charakteristik des Markierungselements so ändert, dass das Markierungselement in der Abfragezone nicht länger erkennbar ist.
Eine Art von magnetischem EAS-System wird als ein harmonisches System bezeichnet, weil es auf dem Prinzip basiert, dass ein durch ein elektromagnetisches Feld mit einer ausgewählten Frequenz hindurchtretendes magnetisches Material das Feld stört und harmonische Störungen der gewählten Frequenz erzeugt. Das Erkennungssystem ist so abgestimmt, dass es bestimmte harmonische Frequenzen erkennt und, falls sie vorliegen, einen Alarm erzeugt. Die erzeugten harmonischen Frequenzen sind eine Funktion des Grades der Nichtlinearität der Hystereseschleife des magnetischen Materials.
Eine andere Art von EAS-System verwendet magnetomechanische Markierungselemente, die ein magnetostriktives Element enthalten. Beispielsweise ist aus dem an Anderson et al. erteilten US-Patent Nr. 4,510,489 ein Markierungselement bekannt, das aus einer bandartigen Länge eines magnetostriktiven amorphen Materials ausgebildet ist, das in einem länglichen Gehäuse in der Nähe eines magnetischen Biaselements enthalten ist. Das magnetostriktive Element ist derart hergestellt, dass es bei einer vorbestimmten Frequenz schwingt, wenn das Biaselement auf ein bestimmtes Niveau magnetisiert worden ist. In der Abfragezone liefert ein geeigneter Oszillator ein magnetisches Wechselfeld mit der vorbestimmten Frequenz, und das Markierungselement schwingt mechanisch mit dieser Frequenz, wenn es dem Feld ausgesetzt ist, wenn das Biaselement auf ein bestimmtes Niveau magnetisiert worden ist.
Gemäß einer in dem Patent von Anderson et al. offenbarten Technik weist das Markierungselement zusätzlich zu der oben erwähnten Resonanzfrequenz eine "Antiresonanzfrequenz" auf, bei der die sich aus der magnetomechanischen Kopplung ergebende gespeicherte mechanische Energie in der Nähe von null liegt. Eine Abfrageschaltung, die das magnetische Feld in der Abfragezone bereitstellt, durchläuft einen Frequenzbereich, der die Resonanz- und Antiresonanzfrequenz des Markierungselements enthält, und eine Empfangsschaltungsanordnung ist in der Abfragezone vorgesehen, um die charakteristische Signatur des Markierungselements zu erkennen, indem ein übertragener Energiespitzenwert erkannt wird, der bei dieser Frequenz auftritt, und ein Talwert bei der Antiresonanzfrequenz.
Anderson et al. schlagen auch vor, dass das magnetostriktive Element einem Erhitzen über einen Zeitraum von 7–120 Min. bei einer Temperatur im Bereich von etwa 300°–450°C in Gegenwart eines sättigenden transversalen Magnetfelds von einigen wenigen hundert Oersted ausgesetzt wird, um einen magnetomechanischen Kopplungsfaktor k zu verstärken, der zu der Frequenzdifferenz zwischen der Resonanz- und der Antiresonanzfrequenz des Markierungselements in Beziehung steht. Gemäß Anderson et al. erhöht ein größerer Kopplungsfaktor k die Erkennbarkeit der charakteristischen Signatur des Markierungselements.
Bei noch einem weiteren, von Anderson et al. vorgeschlagenen Sicherungssystem wird ein magnetostriktives Markierungselement mit einer Abfragefrequenz verwendet, die nicht durchlaufen wird, sondern vielmehr bei der Resonanzfrequenz des Markierungselements bleibt. Das Abfragefeld bei dieser Frequenz wird in Impulsen oder Bursts bereitgestellt. Ein im Abfragefeld vorliegendes Markierungselement wird von jedem Burst angeregt, und nachdem jeder Burst vorbei ist erfährt das Markierungselement eine gedämpfte mechanische Schwingung. Das von dem Markierungselement abgestrahlte resultierende Signal wird von einer Erkennungsschaltungsanordnung erkannt, die auf die Abfrageschaltung synchronisiert und so ausgelegt ist, dass sie während der ruhigen Perioden nach Bursts aktiv ist. EAS-Systeme von diesem Typ mit gepulstem Feld werden von dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung unter dem Warenzeichen "Ultra*Max" vertrieben und finden breite Anwendung.
Bei in gepulsten Abfragesystemen verwendeten Markierungselementen sind die Amplitude und Dauer von Schwingungen, die das Glied nach dem Ende jedes Anregungsimpulses aufweist, sehr wichtig. Je größer Amplitude und Dauer der Restschwingungen (als "Nachschwingen" bekannt), umso einzigartiger ist das Signal während der ruhigen Periode in der Abfragezone und umso leichter ist es deshalb für die Erkennungsschaltungsanordnung, das Markierungselement zu erkennen.
Die Deaktivierung der magnetomechanischen Markierungselemente wird in der Regel durch Entmagnetisieren des Biaselements vorgenommen, so dass das magnetostriktive Element nicht länger mechanisch schwingt oder seine Resonanzfrequenz geändert wird. Wenn jedoch das Biaselement entmagnetisiert wird, ist zwar das Markierungselement nicht länger in einem magnetomechanischen Überwachungssystem erkennbar, doch kann das magnetostriktive Element dennoch als ein amorphes magnetisches Element wirken, das weiterhin als Reaktion auf ein elektromagnetisches Abfragefeld harmonische Frequenzen erzeugen kann. Dies ist unerwünscht, weil, nachdem ein Käufer eines Gegenstands, der das magnetomechanische Markierungselement trägt, das Markierungselement an der Kasse entmagnetisieren ließ, dieser Käufer dann möglicherweise einen weiteren Einzelhandelsladen betritt, wo ein harmonisches EAS-System möglicherweise in Verwendung ist und wo es möglich wäre, dass das entmagnetisierte Markierungselement einen Alarm auslöst, weil es möglicherweise als Reaktion auf ein Abfragesignal in dem zweiten Einzelhandelsladen harmonische Frequenzen erzeugt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass, wenn herkömmliche magnetostriktive Materialien, die in einem gepulsten Abfragesystem verwendet werden, in Gegenwart eines transversalen Magnetfelds erhitzt werden, die Nachschwingcharakteristik der Materialien beeinträchtigt wird. Die Zeit des Nachschwingens wird wesentlich reduziert, wodurch das Markierungselement als ein magnetomechanisches Markierungselement weniger eindeutig wird.
Das an Martis erteilte US-Patent Nr. 5,252,144 hat vorgeschlagen, dass verschiedene magnetostriktive Materialien geglüht werden, um ihre Nachschwingcharakteristiken zu verbessern. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung offenbart das Martis-Patent jedoch nicht das Anlegen eines Magnetfelds während des Erhitzens.
AUFGABEN UND KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend besteht eine Hauptaufgabe der Erfindung in der Bereitstellung eines magnetomechanischen Markierungselements, das sich zur Verwendung in einem EAS-Abfragesystem mit gepulstem Feld eignet. Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines derartigen Markierungselements, das nach Deaktivierung keine harmonischen Signale mit wesentlicher Amplitude als Reaktion auf eine Abfrage durch EAS-Systeme mit harmonischer Erkennung erzeugt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines magnetostriktiven Markierungselements, das leichter herzustellen ist als herkömmliche magnetomechanische Markierungselemente.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines magnetomechanischen Markierungselements, das dünner ist als herkömmliche magnetomechanische Markierungen.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines magnetomechanischen Markierungselements mit verbesserten Nachschwingcharakteristiken.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein amorphes ferromagnetisches Material in Streifen fester Länge geschnitten und dann erhitzt. Der auf das Material angewendete Erhitzungsprozess beinhaltet das Anlegen eines sättigenden Magnetfelds in einer Richtung quer zur Längsachse eines aus dem Material ausgebildeten bandförmigen Glieds, während das Material erhitzt wird und dann relativ langsames Abkühlen des Materials, während es sich immer noch in dem transversalen Magnetfeld befindet.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Material aus Eisen, Kobalt, Silizium und Bor ausgebildet und enthält mindestens 30 Atomprozent Kobalt.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Erhitzungsprozess das Erhitzen des Materials auf eine Temperatur innerhalb des Bereiches von 300° bis 540°C für mindestens 5 Minuten beinhalten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine isometrische Ansicht, die Komponenten eines gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellten magnetomechanischen Markierungselements zeigt.
2 ist eine graphische Darstellung, die Ausmaße induzierter Anisotropie über einen Bereich von Erhitzungstemperaturen hinweg zeigt.
3 veranschaulicht jeweilige Hysteresekennlinien eines magnetostriktiven Markierungselements nach dem Stand der Technik und eines gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Markierungselements.
4 ist eine graphische Darstellung, die jeweilige Nachschwingcharakteristiken zeigt, die über einen Bereich von Erhitzungstemperaturen erhalten werden.
5 ist ein Histogramm, das Resonanzfrequenzen einer Gruppe von Proben zeigt, die auf eine gleichförmige Länge zugeschnitten und gemäß der Erfindung erhitzt wurden.
6A und 6B sind jeweilige schematische Seitenansichten im Schnitt eines Markierungselements gemäß dem Stand der Technik und eines Markierungselements gemäß der Erfindung.
7 ist ein schematisches Blockdiagramm eines elektronischen Artikelsicherungssystems, das das magnetomechanische Markierungselement von 1 verwendet.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der folgenden Beschreibung bezieht sich der Ausdruck "magnetostriktives Element" auf die aktive magnetische Komponente (Element 12, in 1 gezeigt), die bei ordnungsgemäßer Aktivierung in der Lage ist, als Reaktion auf ein Abfragesignal ein eindeutiges Nachschwingsignal zu erzeugen. Der Ausdruck "Biaselement" bezieht sich auf ein Steuerelement (Element 16 von 1), das aus einem magnetischen Material mit einer relativ hohen Koerzitivfeldstärke im Vergleich zu der Koerzitivfeldstärke des magnetostriktiven Elements besteht und das magnetisiert oder entmagnetisiert (d.h. vormagnetisiert oder entmagnetisiert) werden kann, um die mechanische Resonanzfrequenz des magnetostriktiven Elements zu steuern. Der Ausdruck "Markierungselement" (allgemein in 1 durch Bezugszahl 10 angegeben) bezieht sich auf die Kombination aus magnetostriktivem Element 12 und Biaselement 16, die üblicherweise in einem Gehäuse (Element 14 in 1) enthalten ist und die an Ware angebracht oder damit assoziiert werden kann, die vor Diebstahl geschützt werden soll.
Herkömmliche, im Stand der Technik verwendete Materialien wie etwa Metglas^® 2826 MB (das eine Zusammensetzung von Fe₄₀Ni₃₈Mo₄B₁₈ aufweist), werden als magnetostriktive Elemente in Markierungselementen ohne Erhitzen verwendet. Durch das Erhitzen derartiger Materialien wird im Allgemeinen die Nachschwingperiode reduziert, wodurch solche Materialien, falls erhitzt, im Allgemeinen ungeeignet sind für den Einsatz in magnetomechanischen EAS-Systemen mit gepulstem Feld.
Gemäß der Erfindung wird ein Material, das Kobalt ist, zu Streifen mit einer gleichförmigen festen Länge zugeschnitten. Die Streifen werden erhitzt, um ein magnetostriktives Element zur Benutzung beim Herstellen eines Markierungselements für ein EAS-System mit gepulstem Feld bereitzustellen. Ein bevorzugtes Material gemäß der Erfindung ist ein amorphes Band aus Fe-Co-Basislegierung, beispielsweise (Fe_0,5Co_0,5)₇₉Si₆B₁₅ oder (Fe_0,5Co_0,5)₇₉Si₂B₁₉. Es wird angenommen, dass man mit den mindestens 30 Atomprozent Co enthaltenden Fe-Co-Legierungen zufriedenstellende Ergebnisse erzielt. Beispielsweise wird angenommen, dass sich Legierungen eignen, die einen kombinierten Anteil an Eisen und Kobalt von mindestens 70% mit mindestens 30 Atomprozent Kobalt und der Rest Silizium und Bor enthalten. Der kombinierte Anteil von Eisen und Kobalt in solchen geeigneten Legierungen kann 90% übersteigen, und es wird angenommen, dass der maximale kombinierte Anteil an Eisen und Kobalt nur durch die Notwendigkeit begrenzt wird, ausreichend Silizium und Bor aufzunehmen, so dass die Legierung in amorpher Form gegossen werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Material als ein Band gegossen, das 0,5 Inch breit ist. Das Band wird vor dem Erhitzen zu gleichförmigen Längen von 1,56 Inch zugeschnitten, um eine Resonanzfrequenz von 58 kHz (entsprechend herkömmlichen Erkennungsgeräts mit gepulstem Feld) bei Anlegen eines herkömmlichen Magnetbiasgleichfelds zu erhalten.
Wenngleich bevorzugt wird, die Erfindung auf ein Material anzuwenden, das als ein Band gegossen worden ist, ist es auch möglich, Materialien in anderen Streifenformen einschließlich Drähten (als Beispiel) zu verwenden. Das Erhitzen wird gemäß der Erfindung unter Verwendung eines quer zur Längsachse der zugeschnittenen Bandstreifen angelegten starken (sättigenden) Magnetgleichfelds durchgeführt. Bei Anwesenheit dieses Magnetfelds werden die Bandstreifen für eine Periode von 5 bis 60 Minuten auf eine Temperatur von 300° bis 540°C erhitzt und dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, während das Magnetfeld zumindest solange aufrechterhalten wird, bis das Material unter 200°C abgekühlt ist. Das Verfahren, über das das Kühlen ausgeführt wird, ist solange nicht von großer Signifikanz, wie das Kühlen nicht zu schnell erfolgt. Beispielsweise wird angenommen, dass man beim Kühlen auf Raumtemperatur in weniger als zwei Minuten keine optimalen Ergebnisse erhält, und es ist deshalb besser, dass das Kühlen nicht einfach durch Expositionen gegenüber offener Luft stattfindet. Gemäß einer bevorzugten Technik wird das Material gekühlt, indem es durch eine nicht erhitzte, aber geschlossene Röhre befördert wird, damit das Abkühlen auf Raumtemperatur über eine Periode von mindestens 2 Minuten stattfinden kann.
2 veranschaulicht, wie der durch das Erhitzen induzierte Grad an Anisotropie mit der Erhitzungstemperatur variiert. Insbesondere zeigt die Abscissenachse in 2 die Erhitzungstemperatur an, während die Ordinatenachse den induzierten Grad an Isotropie anzeigt, dargestellt durch die Stärke des Feldes, die erforderlich wäre, um die Anisotropie zu überwinden. Es liegt innerhalb der Erwägungen für die vorliegende Erfindung, Erhitzungstemperaturen im Bereich von 300°C bis zu etwa 540°C zu verwenden. Ein bevorzugter Temperaturbereich würde 390°C–500°C betragen. Zufriedenstellende Ergebnisse sind mit einer etwa 7½ Minuten angelegten Erhitzungstemperatur von 450°C bei einer Abkühlung auf Raumtemperatur über eine Periode von etwa 7½ Minuten erreicht worden.
Wie oben angedeutet wird das transversale sättigende Magnetfeld sowohl während des Erhitzens als auch während des Abkühlens aufrechterhalten. Die erforderlich Mindeststärke des während der Erhitzungs- und Abkühlungsperiode angelegten transversalen Magnetfelds hängt von dem jeweiligen behandelten Material ab. Das Feld sollte stark genug sein, damit es für das bestimmte Material sättigend ist. Bei den meisten oben erörterten Materialien wird das optimale Feld über 500 Oe betragen, und oftmals wird ein Feld von 800 Oe oder mehr erforderlich sein, damit. man Sättigung erhält. Das Erhöhen der Feldstärke über die hinaus, die für eine Sättigung erforderlich ist, wird von der Erfindung in Betracht gezogen, bewirkt aber keinen abträglichen oder vorteilhaften Effekt.
Es muss angemerkt werden, dass die Erhitzungstemperatur nicht so hoch liegen sollte oder die Behandlungsperiode nicht so lang sein sollte, dass es zu mehr als einem minimalen Ausmaß an Kristallisation kommt, da eine schwere Kristallisation die Nachschwingcharakteristiken im Allgemeinen beeinträchtigt und einen unerwünschten Grad an Brüchigkeit verleiht.
Gemäß der Erfindung ausgebildete magnetostriktive Streifen können in Markierungselemente integriert werden, die im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie herkömmliche magnetomechanische Markierungselemente aufweisen. Beispielsweise kann, wie in 1 gezeigt, ein Markierungselement 10 gemäß der vorliegenden Erfindung aus einem magnetostriktiven Streifen 12 ausgebildet werden, der wie oben beschrieben hergestellt und behandelt worden ist, einem aus einem Polymer wie etwa Polyethylen ausgebildeten starren Gehäuse 14 und einem Biaselement 16. Die das Markierungselement 10 ausmachenden Komponenten werden so zusammengebaut, dass der magnetostriktive Streifen 12 innerhalb einer Vertiefung 18 des Gehäuses 14 ruht, und das Biaselement 16 wird so in dem Gehäuse 14 gehalten, dass es eine Abdeckung für die Vertiefung 18 bildet. Es versteht sich, dass die Vertiefung 18 und der magnetostriktive Streifen 12 relativ so gemessen sind, dass die mechanische Resonanz des Streifens 12, die durch Exposition mit einem geeigneten Magnetfeld bewirkt wird, von dem Gehäuse 14 oder dem Biaselement 16 nicht mechanisch blockiert oder gedämpft wird.
Die Länge, zu der die Streifen zugeschnitten werden, wird gemäß einer bevorzugten Praxis so ausgewählt, dass man ein Markierungselement erhält, das bei 58 kHz resonant ist, um Kompatibilität mit existierendem Erkennungsgerät zu liefern, wobei ein herkömmliches Biaselement 16 verwendet wird, das auf ein Niveau magnetisiert ist, das in herkömmlichen magnetomechanischen Markierungselementen verwendet wird.
Ein gemäß der Erfindung hergestelltes Markierungselement 10 kann auf herkömmliche Weise durch Entmagnetisieren des Biaselements 16 deaktiviert werden, so dass das Markierungselement 10 "verstimmt" ist und deshalb nicht länger auf die vorbestimmte Abfragefrequenz reagiert.
Wie in 3 gezeigt weist ein Markierungselement 10, das einen gemäß der vorliegenden Anmeldung ausgebildeten und behandelten magnetostriktiven Streifen enthält, eine Hysteresekennlinie auf, die durch die Kurve (b) in 3 angegeben ist. Es versteht sich, dass diese Kennlinie für relativ kleine angelegte Magnetfelder (weniger als 10 Oersted) erheblich linearer und weniger steil ist als die durch Kurve (a) dargestellte Kennlinie, die Markierungselemente aufweisen, die herkömmliche magnetostriktive Streifen enthalten, wie etwa unbehandelte Streifen (wie gegossen), die aus der von der Firma Allied Corporation vermarkteten Legierung Metglas^® 2826MB ausgebildet sind. Infolgedessen erzeugen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Markierungen bei Deaktivierung in dem magnetomechanischen EAS-System durch Entmagnetisieren ein viel geringeres harmonisches Signal als Reaktion auf von herkömmlichen EAS-Systemen mit harmonischer Erkennung bereitgestellten Abfragefeldern, und es ist deshalb viel weniger wahrscheinlich, dass sie durch harmonische Systeme Alarme auslösen als ein herkömmliches deaktiviertes Markierungselement vom magnetostriktiven Typ. Beispielsweise liefert ein gemäß der vorliegenden Erfindung hergestelltes entmagnetisiertes Markierungselement eine Reduzierung von etwa 60 dB bei der Erzeugung von Oberschwingungen, wenn es einem Abfragesignal ausgesetzt wird, im Vergleich zu einem Markierungselement, das in dem EAS-System mit herhömmlicher harmonischer Erkennung verwendet wird, das von dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung unter dem Warenzeichen "AisleKeeper" vertrieben wird. Wenngleich eine bevorzugte Praxis der Erfindung eine Reduzierung der Erzeugung von Oberschwingungen von 60 dB erreichte, wird angenommen, dass eine Reduzierung bei der Erzeugung von Oberschwingungen von etwa 20 dB ausreichen würde, um den Zweck zu erreichen, Alarme durch EAS-Systeme mit harmonischer Erkennung als Reaktion auf deaktivierte magnetomechanische Markierungen wesentlich zu eliminieren. Es versteht sich, dass der Erhitzungsprozess dazu dient, die Hysteresekennlinie des Materials zu glätten, indem Nichtlinearität darin reduziert wird.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Markierungselemente, die wie hier beschrieben ausgebildete magnetostriktive Materialien enthalten, günstigere Nachschwingcharakteristiken liefern als herkömmliche Markierungselemente unter Verwendung des oben erwähnten Metglas-Materials wie gegossen. Insbesondere veranschaulicht 4 die hervorragenden Nachschwingamplituden, die mit Markierungselementen realisiert werden, die mit gemäß der Erfindung unter Verwendung eines Bereichs von Erhitzungstemperaturen behandelten magnetostriktiven Streifen konstruiert sind. Die in 4 gezeigte Kurve A0 veranschaulicht Amplituden des von dem Markierungselement erhaltenen abgestrahlten Signals unmittelbar nach dem Ende des Anregungsimpulses, Kurve A1 stellt die 1 ms nach dem Ende des Impulses erhaltenen Amplituden dar, und Kurve A2 stellt die 2 ms nach dem Ende des Impulses erhaltenen Amplituden dar. Die in 4 gezeigten Ergebnisse spiegeln eine Erhitzungszeit von 30 Minuten wider. Das Biasfeld während der Abfrage betrug 5 Oe. 4 zeigt an, dass man über den Bereich von etwa 410°–510°C unter Verwendung höherer Erhitzungstemperaturen höhere Nachschwingamplituden erhält. Im allgemeinen sind diese Amplituden höher als die Amplituden, die die herkömmlichen Markierungselemente unter Verwendung von Metglas als das magnetostriktive Material wie gegossen liefern.
Noch ein weiterer Vorteil, den man mit der hier offenbarten Behandlung erhält, ist eine verbesserte Gleichförmigkeit hinsichtlich der Resonanzfrequenz der magnetostriktiven Streifen.
Wegen der Schwankungen bei herkömmlichen magnetostriktiven Materialien wie gegossen führt das Zuschneiden des Materials zu Streifen gleichförmiger fester Länge nicht notwendigerweise zu Markierungselementen, die alle die gewünschte mechanische Resonanzfrequenz aufweisen. Wenn ein Markierungselement keine Resonanzfrequenz aufweist, die ausreichend nahe bei der Frequenz des Abfragefeldes liegt, wird das Markierungselement nicht adäquat durch das Abfragefeld angeregt. Die Schwankungen bei den herkömmlichen magnetostriktiven Materialien sind so groß, dass es bei einem Prozess erforderlich ist, die Resonanzfrequenz jedes Streifens zu messen. Gegebenenfalls wird die Länge, zu der jeder Streifen zugeschnitten wird, nach dem dritten Streifen einer Charge auf der Basis der gemessenen Resonanzfrequenzen der vorausgegangenen drei Streifen justiert. Im allgemeinen muss die zugeschnittene Länge oftmals justiert werden, manchmal für jeden Streifen, und im Allgemeinen nach nur fünf oder sechs Streifen. Um die Schwankung bei dem herkömmlichen Material wie gegossen zu kompensieren beinhalten die herkömmlichen Prozesse zum Herstellen magnetostriktiver Elemente ein häufiges Testen der Resonanzfrequenz der zugeschnittenen Streifen und dann das Justieren der Länge, zu der die Streifen zugeschnitten werden müssen, damit man die gewünschte Resonanzfrequenz erhält.
Die vorliegende Erfindung erzeugt jedoch magnetostriktive Elemente, die recht gleichförmige Resonanzfrequenzen für eine im Voraus ausgewählte Streifenlänge aufweisen. Es wird angenommen, dass es zu der größeren, durch die vorliegende Technik bereitgestellten Gleichförmigkeit kommt, weil die gegenwärtige Erhitzungstechnik so gesteuert werden kann, dass man einen gleichförmigen Grad von Anisotropie erreicht, wohingegen die Anisotropie der herkömmlichen Materialien wie gegossen ein Produkt der Zusammensetzung ist, die sich aus dem Gießprozess ergibt, der inhärent einer Schwankung unterworfen ist.
Wie in 5 gezeigt wiesen bei einer Probe aus etwa 150 Streifen, die alle zu einer gleichförmigen Länge zugeschnitten waren (1,56 Inch), gemäß der vorliegenden Erfindung wärmebehandelt wurden (7,5 Minuten bei 450°C mit einem sättigenden transversalen Magnetgleichfeld) und dann einem Biasfeld von 5 Oersted unterzogen und hinsichtlich der Resonanzfrequenz getestet wurden, fast alle der Streifen eine Resonanzfrequenz innerhalb eines Bereichs von 200 Hz um die gewünschte Resonanzfrequenz von 58 kHz auf. Dieser hohe Grad an Gleichförmigkeit führt zu einer erhöhten Ausbeute und macht es unnötig, entweder auf Schwankungen bei der Resonanzfrequenz zu testen oder solche Schwankungen durch periodisches Justieren der Länge der Streifen zu kompensieren, wie dies erforderlich ist, wenn das herkömmliche Metglas-Material verwendet wird.
Noch ein weiterer Vorteil, den man mit der vorliegenden Erfindung erhält, besteht darin, dass der hier offenbarte Erhitzungsprozess magnetostriktive Streifen erzeugt, die im Vergleich zu den herkömmlichen magnetostriktiven Streifen wie gegossen relativ flach sind. Beispielsweise zeigt 6A ein Markierungselement 10' gemäß dem Stand der Technik, das einen magnetostriktiven Streifen 12' wie gegossen enthält. Wie in 6A etwas schematisch dargestellt, gibt es einen signifikanten Grad an Einrollen in dem Streifen 12', von dem angenommen wird, dass er auf restliche Beanspruchung zurückzuführen ist. Das für ein herkömmliches Markierungselement 10' vorgesehene Gehäuse 14' muss deshalb eine relative große Höhe H' aufweisen, um den eingerollten Streifen 12' aufzunehmen, ohne die gewünschte magnetomechanische Resonanz des Streifens zu blockieren. Wenn der herkömmliche Streifen erhitzt wird, um Beanspruchung zu entlasten, so hat es sich herausgestellt, dass das einzigartige Nachschwingsignal erheblich reduziert ist.
Wie in 6B gezeigt, ist der gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellte Streifen 12 jedoch im Wesentlichen flach und weist nur minimales Einrollen auf, so dass das gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellte Gehäuse 14 ein viel niedrigeres Profil aufweisen kann als das herkömmliche Markierungselement 10' und eine Höhe H, die viel niedriger ist als die Höhe H' des herkömmlichen Markierungselements. Beispielsweise wird möglicherweise ein Gehäuse 14' mit H' = 70 bis 110 Milli-Inch benötigt, um einen herkömmlichen 1 Milli-Inch dicken Metglas-Streifen 12' aufzunehmen, doch benötigt das Gehäuse 14 nur H = 5 bis 30 Milli-Inch, um einen gemäß der vorliegenden Erfindung behandelten 1 Milli-Inch dicken Streifen 12 aufzunehmen. Dadurch erhält man ein dünneres Markierungselement, das sich zweckmäßiger an Ware anbringen lässt. Markierungselemente, die dünner und weniger sperrig sind, sind viel wünschenswerter. Die Gesamtdicke des Gehäuses für ein Markierungselement hängt auch von der Dicke und Gleichförmigkeit des zum Ausbilden des Gehäuses verwendeten Materials ab.
Es sei angemerkt, dass der hier beschriebene Erhitzungsprozess auch dazu verwendet werden kann, magnetostriktive Streifen zu gewünschten gekrümmten Formen auszubilden, als dem in 6B gezeigten flachen Streifen.
7 zeigt ein EAS-System mit gepulster Abfrage, das das gemäß der Erfindung hergestellte magnetomechanische Markierungselement verwendet. Das in 7 gezeigte System enthält eine synchronisierende Schaltung 200, die die Operation einer bestromenden Schaltung 201 und einer empfangenden Schaltung 202 steuert. Die synchronisierende Schaltung 200 sendet einen synchronisierenden Tastimpuls an die bestromende Schaltung 201, und der synchronisierende Tastimpuls aktiviert die bestromende Schaltung 201. Bei Aktivierung erzeugt die bestromende Schaltung 201 ein Abfragesignal und sendet es für die Dauer des synchronisierenden Impulses an die Abfragespule 206. Als Reaktion auf das Abfragesignal erzeugt die Abfragespule 206 ein abfragendes Magnetfeld, das wiederum das Markierungselement 10 zu mechanischer Resonanz anregt.
Bei Beendigung des gepulsten Abfragesignals sendet die synchronisierende Schaltung 200 einen Tastimpuls an die Empfängerschaltung 202, und der letztere Tastimpuls aktiviert die Schaltung 202. Während der Periode, während der die Schaltung 202 aktiviert ist, und falls in dem abfragenden Magnetfeld ein Markierungselement anwesend ist, wird ein derartiges Markierungselement in der Empfängerspule 207 ein Signal mit der Frequenz der mechanischen Resonanz des Markierungselements erzeugen. Dieses Signal wird von dem Empfänger 202 erfasst, der auf das erfasste Signal mit dem Erzeugen eines Signals an einen Indikator 203 reagiert, einen Alarm oder dergleichen zu erzeugen. Kurz gesagt wird die Empfängerschaltung 202 so mit der bestromenden Schaltung 201 synchronisiert, dass die Empfängerschaltung 202 nur während ruhiger Perioden zwischen den Impulsen des gepulsten Abfragefelds aktiv ist.
Verschiedene weitere Änderungen können in die vorausgegangenen Markierungselemente und Modifikationen in die beschriebenen Praktiken eingeführt werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Die besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind deshalb in einem veranschaulichenden und nicht einschränkenden Sinne gedacht. Der wahre Gedanke und Schutzbereich der Erfindung ist in den folgenden Ansprüchen dargelegt.

Claims

Markierungselement (10) zur Benutzung in einem magnetomechanischen elektronischen Artikelsicherungssystem, das folgendes umfasst: a) ein verlängertes amorphes magnetostriktives Element (12), das Eisen und mindestens 30% Kobalt enthält und eine durch Erhitzen in einem transversalen Feld induzierte Anisotropie von 10 Oersted oder mehr aufweist; b) ein Biaselement (16), das neben dem magnetostriktiven Element (12) angeordnet ist; c) dass das magnetostriktive Element (12) imd das Biaselement (16) in einem Gehäuse (14) untergebracht sind; d) dass die Gesamtdicke des Gehäuses (14) weniger als 1 mm beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Markierungselements (10) zur Benutzung in einem magnetomechanischen elektrischen Artikelsicherungssystem, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Herstellung eines verlängerten amorphen magnetostriktiven Elements (12), das Eisen und mindestens 30% Kobalt enthält; b) Induzieren einer Anisotropie von mehr als 10 Oersted in dem Material durch Erhitzen des Elements (12) in einem transversalen Feld bei einer Temperatur im Bereich zwischen 390°C und 500°C; c) Anbringen des magnetostriktiven Element (12) und eines Biaselements (16) in einem Gehäuse (14), das eine Gesamtdicke von weniger als 1 mm aufweist.
Magnetomechanisches elektrisches Artikelsicherungssystem, das folgendes umfasst: a) Erzeugungsmittel (201, 206) zum Erzeugen eines elektromagnetischen Felds, das mit einer gewählten Frequenz in einer Abfragezone oszilliert, wobei das Erzeugungsmittel eins Abfragespule (206) enthält; b) ein Markierungselement (10), das an einem Artikel befestigt ist, der die Abfragezone durchlaufen soll, wobei das Markierungselement (10) ein amorphes magnetostriktives Element (12) und ein Biaselement (16) enthält, das neben dem magnetostriktiven Element (12) angeordnet ist, das magnetostriktive Element (12) und das Biaselement (16) in einem Gehäuse (14) untergebracht sind, die Gesamtdicke des Gehäuses (14) weniger als 1 mm beträgt, das Biaselement (16) magnetisch ausgerichtet ist, um das magnetostriktive Element (12) mechanisch resonat zu machen, wenn es dem oszillierenden Feld ausgesetzt wird, wobei das magnetostriktive Element (12) Eisen und mindestens 30% Kobalt in Atom-% und eine durch Erhitzen in einem tranversalen Feld induzierte Anisotropie von mindestens 10 Oersted enthält; c) Erkennungsmittel (202, 207) zum Erkennen der mechanischen Resonanz des magnetostriktiven Element (12).
Magnetomechanisches elektronisches Artikelüberwachungssystem gemäß Anspruch 3, wobeidas Erzeugungsmittel (201, 206) so arbeitet, dass ein oszillierendes Feld in gepulster Weise erzeugt wird und das magnetostriktive Element (12) mechanische Störungen produziert, die vom Erkennungsmittel (202, 207) während eines Zeitraumes nach dem Ende des oszillierenden Felds erkennbar sind.