DE69731896T2

DE69731896T2 - Sicherungsetikett mit hoher barkhausen-diskontinuität

Info

Publication number: DE69731896T2
Application number: DE69731896T
Authority: DE
Inventors: K. Wing HO; Jiro Higashiku YAMASAKI
Original assignee: Sensormatic Electronics Corp
Current assignee: Sensormatic Electronics LLC
Priority date: 1996-11-08
Filing date: 1997-09-09
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2017-09-10
Also published as: US5801630A; BR9713337A; DE69731896D1; AU718853B2; CA2271020A1; EP0937293A1; WO1998020467A1; EP0937293A4; CA2271020C; AR013330A1; AU4262897A; EP0937293B1

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft magnetische Marken zur Verwendung bei elektronischen Artikelüberwachungssystemen (EAS – electronic article surveillance) und Verfahren, Vorrichtungen und Systeme zur Verwendung und Herstellung derartiger Marken.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bei dem Design von EAS-Systemen, die magnetische Marken verwenden, sind Bemühungen darauf verwandt worden, die Eindeutigkeit der Antwort der Marke zu verbessern. Eine Möglichkeit, wie dies erreicht wurde, ist das Erhöhen des hohen Oberwellenanteils in dem Spannungsimpuls, der durch das Umkehren des Magnetflusses der Marke erzeugt wird. Wenn der hohe Oberwellenanteil erhöht wird, läßt sich das Antwortsignal der Marke leichter gegenüber einem eine niedrigere Frequenz aufweisenden Hintergrundrauschen und magnetischem Abschirmungsrauschen und Signalen, die von anderen magnetischen Materialien erzeugt werden, die oftmals in EAS-Systemen anzutreffen sind, leichter differenzieren und detektieren.
In dem eigenen US-Patent Nr. 4,660,025 mit dem Titel „Article Surveillance Magnetic Marker Having An Hysteresis Loop With Large Barkhausen Discontinuities" wird eine magnetische Marke offenbart, die einen Ausgangsimpuls entwickelt, der von der zeitlichen Änderungsgeschwindigkeit des abfragenden Felds und der Feldstärke so lange im wesentlichen unabhängig ist, wie die Feldstärke einen kleinsten Schwellwert übersteigt. Insbesondere lehrt das '025er-Patent, daß, indem die Marke so ausgebildet wird, daß das magnetische Material der Marke Beanspruchung zurückhält, die Marke eine Hystereseeigenschaft mit einem großen Barkhausen-Sprung aufweist. Bei Exposition mit einem abfragenden Feld, das den Schwellwert übersteigt, erfährt die magnetische Polarisierung der Marke dementsprechend eine regenerative Umkehrung. Diese sogenannte „Schnappaktions"-Umkehrung bei der magnetischen Polarisierung führt dazu, daß ein scharfer Spannungsimpuls erzeugt wird, der reich an Oberwellen ist, wodurch man ein Signal erhält, das vom Hintergrundrauschen und Signalen unterschieden werden kann, die von anderen magnetischen Materialien als EAS-Marken erzeugt werden.
Die Offenbarung von Patent Nr. 4,660,025 und des verwandten Patents Nr. 4,686,516 ist durch Bezugnahme hier aufgenommen.
1 veranschaulicht eine Hystereseschleifeneigenschaft der in dem '025er-Patent offenbarten Marke. In 1 sind bei 20 und 22 große und im wesentlichen sofortige Umkehrungen bei der magnetischen Polarität dargestellt, die das in dem '025er-Patent offenbarte Magnetmaterial zeigt. Diese Umkehrungen werden als „Barkhausen-Sprünge" bezeichnet und treten bei einem Magnetisierungsfeldschwellwertpegel mit der Größe H* auf. Solange das auftreffende wechselnde Abfragefeld eine Größe aufweist, die den Schwellwertpegel H* übersteigt, weist die Marke eine sehr scharfe Signalspitze auf, die reich an hohen Oberwellenfrequenzen ist, die sich mit dem EAS-System ohne weiteres detektieren lassen.
Das '025er-Patent offenbart als ein bestimmtes Beispiel für ein geeignetes Magnetmaterial ein amorphes Drahtsegment mit der Zusammensetzung Fe₈₁Si₄B₁₄C₁, wobei die Prozentsätze Atomprozent sind. Der Schwellwert für das Material lag unter 0,6 Oe. Dieses bestimmte Material erzeugte somit selbst dann eine scharfe Spitze, wenn das auftreffende Abfragefeld eine Spitzenamplitude von 0,6 Oe aufwies.
Die eigentliche Stärke des auftreffenden Abfragefeldsignals, das eine Marke in einer Abfragezone eines EAS-Systems erfährt, kann von Ort zu Ort innerhalb der Zone wesentlich variieren. Die Feldstärke reicht von einem Maximum an Orten neben der oder den Abfragesignalübertragungsantennen zu viel niedrigeren Pegeln an Punkten in der Abfragezone, die von der oder den Antennen relativ weit entfernt sind. Wenn eine Marke des in dem '025er-Patent offenbarten Typs einem Abfragesignal ausgesetzt wird, dessen Amplitude unter dem Schwellwertpegel H_T der Hystereseschleife für das Material liegt, dann wird das gewünschte Ausgangssignal mit der scharfen Spitze nicht erzeugt. Obwohl Magnetmaterialien mit Schwellwertpegeln von nur etwa 0,04 Oe bekannt sind, liegt der niedrigste berichtete Schwellwert für Drahtsegmente, die tatsächlich in EAS-Marken verwendet werden, bei etwa 0,08 Oe. Der an einigen Punkten in der Abfragezone vorliegende Pegel des auftreffenden Abfragefeldsignals kann unter dem Schwellwert liegen, so daß der Barkhausen-Wechsel nicht auftritt und die Marke nicht detektiert werden kann, wenn sie sich an solchen Punkten in der Zone befindet.
Es könnte in Betracht gezogen werden, die Stärke des von der oder den Abfrageantennen abgestrahlten Signals zu erhöhen, um sicherzustellen, daß die ganze Abfragezone einem über dem Schwellwert liegenden Signalpegel ausgesetzt wird, doch kann dieser Ansatz unerwünschte Erwärmungseffekte in der Antennenansteuerschaltung verursachen und/oder erfordern, daß die Schaltung relativ teure Komponenten enthält. Eine Erhöhung der abgestrahlten Feldstärke kann außerdem durch Einschränkungen durch relevante Richtlinien verhindert werden.
Als weitere Alternative können die Abmessungen der Abfragezone reduziert werden, um wieder sicherzustellen, daß der Abfragesignalpegel in der ganzen Zone den Schwellwertpegel übersteigt. Dieser Ansatz ist jedoch möglicherweise für Betreiber des Systems und ihre Kunden nicht akzeptabel, da eine Reduzierung der Abfragezone nur dadurch bewerkstelligt werden kann, daß die Ausgänge von Räumlichkeiten, wo das EAS-System verwendet wird, verengt werden.
AUFGABEN UND KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer EAS-Marke, die eine höchst eindeutige Antworteigenschaft aufweist und sich ohne weiteres detektieren läßt, ohne die abgestrahlte Amplitude des Abfragefeldsignals zu erhöhen oder die Größe der Abfragezone zu reduzieren.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Marke zur Verwendung in einem Artikelüberwachungssystem bereitgestellt, bei dem ein magnetisches Wechselfeld in einem Überwachungsgebiet hergestellt und ein Alarm aktiviert wird, wenn eine vorbestimmte Störung des Felds detektiert wird, wobei die Marke einen Körper aus magnetischem Material mit beibehaltener Beanspruchung und mit einer magnetischen Hystereseschleife mit einem großen Barkhausen-Sprung derart umfaßt, daß Exposition des Körpers mit einem externen Magnetfeld, dessen Feldstärke in der der magnetischen Polarisierung des Körpers entgegengesetzten Richtung einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt, zu einer regenerativen Umkehrung der magnetischen Polarisation führt, und einer Struktur zum Befestigen des unter Überwachung zu haltenden Körpers, wobei der vorbestimmte Schwellwertpegel unter 0,04 Oe liegt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der vorbestimmte Schwellwertpegel im wesentlichen 0,02 Oe.
Gemäß der Erfindung wird der Magnetkörper für eine derartige Marke ausgebildet, indem eine Metallegierung in die Form eines amorphen Metalldrahts gegossen, der Draht zur Reduzierung seines Durchmessers durch eine Düse gezogen und der gezogene Draht unter Anwendung einer Längsspannung auf den gezogenen Draht getempert wird, wobei die Metallegierung eine negative Magnetostriktion aufweist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung basiert die Legierung auf Kobalt und enthält mehr als 70 Atomprozent Kobalt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung beinhaltet der Prozeß zum Ausbilden des Magnetkörpers das Gießen einer eine negative Magnetostriktion aufweisenden Metallegierung in die Form eines amorphen Metalldrahts, Bearbeiten des Drahts zum Ausbilden einer Druckbeanspruchung in Längsrichtung in dem Draht und Tempern des bearbeiteten Drahts, um einen Teil der Druckbeanspruchung in Längsrichtung abzubauen.
Mit einer gemäß der Erfindung bereitgestellten Marke wird der effektive Umschaltschwellwert, bei dem die Barkhausen-Sprünge auftreten, auf etwa die Hälfte des niedrigsten bisher bekannten Schwellwertpegels reduziert. Die entstehenden Marken können selbst dann mit wesentlich größerer Zuverlässigkeit detektiert werden, wenn sie an einem Punkt in einer Abfragezone vorliegen, wo die Stärke des auftreffenden Abfragesignals einen kleinsten Pegel aufweist.
Die vorliegende Erfindung ist deshalb eine bemerkenswerte Abweichung von der bisherigen Technik, weil bisher nicht bekannt gewesen ist, einen Draht auf Kobaltbasis unter Spannung zu tempern und ein Drahtsegment herzustellen, das einen Barkhausen-Sprung aufweist. Wenngleich eine positive Magnetostriktion aufweisende Materialien wie etwa ein amorpher Draht auf Eisenbasis unter Spannung getempert worden sind, um die Anisotropie in Längsrichtung auszubilden, die Barkhausen-Sprünge erzeugt, zeigt ein Kobaltdraht eine negative Magnetostriktion und durch das Tempern unter Spannung wird daher im allgemeinen die Anisotropie in Längsrichtung eliminiert. Im Stand der Technik wurde niemals das Tempern eines Kobaltdrahts unter Spannung vorgeschlagen, wenn ein Barkhausen-Sprung gewünscht wird, da der Barkhausen-Effekt eliminiert wird, wenn die Anisotropie in Längsrichtung zerstört wird. Gemäß einer Schlüsselerkenntnis der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen amorphen Draht auf Kobaltbasis unter Spannung mit den entsprechenden Prozeßparametern und nach dem Ziehen durch eine Düse zu tempern, um Drahtsegmente herzustellen, die Barkhausen-Sprünge aufweisen. Zudem kann man mit einem derartigen Prozeß einen gewünscht niedrigen Umschaltschwellwert und ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis erhalten. Beispiele für geeignete Prozeßparameter sind in einem nachfolgenden Abschnitt angegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Hysteresekurve, die große Barkhausen-Sprünge enthält und die magnetischen Eigenschaften einer gemäß dem Stand der Technik bereitgestellten Marke veranschaulicht.
2 ist ein Prozeßflußdiagramm, das ein Verfahren zum Ausbilden eines EAS-Markierungselements gemäß der Erfindung im allgemeinen veranschaulicht.
3(a) ist eine Signalspur, die die Hystereseschleifenkennlinie zeigt, die ein Material aufweist, das bei dem Schritt von 2 des Ziehens durch eine Düse erzeugt und mit einem auftreffenden Feld geringer Amplitude angeregt wird.
3(b) ist eine Signalspur, die die Hystereseschleife des Materials von 3(a) bei Ansteuern mit einem Feld mit hoher Amplitude zeigt.
4(a) ist eine Signalspur, die die Hystereseschleife eines Materials zeigt, das ausgebildet wird, wenn der Temperschritt von 2 bei einer bestimmten Temperatur ausgeführt wird, und das Material mit einem Feld niedriger Amplitude angesteuert wird.
4(b) ist die entsprechende Signalspur für das Material von 4(a) bei Ansteuern mit einem Feld mit hoher Amplitude.
5(a) ist eine Signalspur, die die Hystereseschleifenkennlinie des gleichen, bei einer zweiten Temperatur getemperten Materials zeigt, wenn das Material mit einem Feld niedriger Amplitude angesteuert wird.
5(b) ist die entsprechende Signalspur, wenn das Material von 5(a) mit einem Feld höherer Amplitude angesteuert wird.
6 ist eine Signalspur, die die Hystereseschleifenkennlinie eines Materials angibt, das ausgebildet wird, wenn der Temperschritt von 2 bei einer dritten Temperatur ausgeführt wird.
7 ist eine Signalspur, die die Hystereseschleifenkennlinie des Materials zeigt, wenn der Temperschritt von 2 durch das Anwenden einer starken Zugspannung auf das Magnetmaterial begleitet wird.
8 veranschaulicht graphisch, wie Schwankungen bei der Größe der während des Temperschritts von 2 angewendeten Zugspannung Änderungen im Rechteckigkeitsverhältnis und beim Schwellwertpegel für das resultierende magnetische Material bewirken.
9 ist eine Perspektivansicht mit weggebrochenen Abschnitten einer magnetischen Marke, die unter Verwendung eines gemäß der vorliegenden Erfindung produzierten Drahtsegments ausgebildet wird.
10 ist ein Blockdiagramm eines typischen Systems zum Herstellen eines Überwachungsfelds und Detektieren einer gemäß der Erfindung produzierten Marke.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
2 liefert in Form eines Flußdiagramms einen Überblick über einen gemäß der Erfindung ausgeführten Prozeß zum Produzieren von EAS-Marken, die bei einem sehr niedrigen Feldschwellwertpegel einen großen Barkhausen-Sprung aufweisen.
Der Prozeß von 2 beginnt mit einem durch Block 30 dargestellten ersten Schritt, bei dem eine Legierung auf Kobaltbasis gegossen wird, um einen amorphen Draht zu erhalten. Es kann ein herkömmlicher Gießprozeß wie etwa „In-Rotating-Water-Quenching" verwendet werden.
Auf Schritt 30 folgt Schritt 32, bei dem der gegossene Draht zur Reduzierung seines Durchmessers kalt gezogen wird. Der Schritt des Ziehens durch eine Düse erzeugt in dem Draht eine Druckbeanspruchung in Längsrichtung, die eine Anisotropie in Längsrichtung bildet und im allgemeinen auch den Schwellwertpegel für entstehende Markierungselemente anhebt.
Auf Schritt 32 folgt Schritt 34, bei dem der durch eine Düse gezogene Draht bei Anwendung einer Längsspannung an den Draht getempert wird. Dieser Temperschritt, wenn er mit geeigneten Parametern ausgeführt wird, führt zu einer Entlastung und Umverteilung eines Teils der Druckbeanspruchung, die durch das Ziehen durch die Düse verursacht wird, und reduziert den Schwellwertpegel stark, bei dem der Barkhausen-Sprung auftritt, wobei er einen wesentlichen Ausgangssignalpegel beibehält.
Nach Schritt 34 wird ein Schritt 36 ausgeführt, bei dem der getemperte Draht in diskrete Drahtsegmente geschnitten wird, die sich für die Aufnahme in eine Marke eignen.
Als Alternative zu dem Schritt 32 des Ziehens durch eine Düse wird in Betracht gezogen, andere Prozeßschritte zu substituieren, die in dem gegossenen Draht eine Druckbeanspruchung in Längsrichtung erzeugen.
MAGNETISCHE EIGENSCHAFTEN EINES DURCH EINE DÜSE GEZOGENEN DRAHTSEGMENTS
Eine bevorzugte Ausführungsform des Prozesses von 2 wird auf eine Legierung mit der Zusammensetzung Co_72,5Si_12,5B₁₅ angewendet. Das Material wird auf einen Durchmesser von 125 Mikrometer gegossen und dann zum Reduzieren des Durchmessers auf 50 Mikrometer durch eine Düse gezogen. 3(a) und 3(b) zeigen Signalspuren, die erhalten werden, wenn ein 70 mm langer, durch eine Düse gezogener Draht mit Feldern mit jeweiligen Spitzenamplituden von 2 Oe und etwa 120 Oe angesteuert wird. In beiden 3(a) und 3(b) entspricht die Abszissenachse dem entlang der Länge des Drahtsegments auftreffenden Magnetfeld, und die Ordinatenachse entspricht der sich ergebenden normierten Magnetisierungshöhe (Magnetisierungshöhe dividiert durch Magnetisierung bei Sättigung (M_S)). Wie man aus 3(a) erkennen kann, tritt ein großer Barkhausen-Sprung bei einem Schwellwertpegel H* von etwa 2 Oe auf. Das durch eine Düse gezogene Material weist ein Rechteckigkeitsverhältnis (remanente Magnetisierung bei einem angelegten Feld von Null dividiert durch M_S) von etwa 0,35 auf.
MAGNETISCHE EIGENSCHAFTEN EINES UNTER SPANNUNG GETEMPERTEN DRAHTSEGMENTS – BEISPIEL 1
Bei einer bevorzugten Praxis gemäß der Erfindung wird der unmittelbar zuvor beschriebene, durch eine Düse gezogene Draht (vor dem Schneiden) etwa eine Stunde lang bei 440°C bei Anlegen einer Längsspannung an den Draht getempert. Die Längsspannung kann durch eine herkömmliche Technik aufgebracht werden, indem beispielsweise ein Körper mit der gewünschten Masse an ein Ende des Drahts gehängt und das andere Ende des Drahts fixiert gehalten wird. Eine bevorzugte Zugspannung beträgt 25 kg/mm².
Nach dem Tempern wird der Draht in eine Länge von 70 mm geschnitten, um ein Element mit einer Hysteresekennlinie wie in den 4(a) und (b) gezeigt herzustellen. 4(a) zeigt die mit einem Ansteuerfeld mit niedrigem Pegel erzeugte Signalspur, und 4(b) zeigt die mit einem Ansteuerfeld mit hohem Pegel erzeugte Signalspur.
Wie man aus 4(a) sehen kann, weist das entstehende Drahtsegment einen Umschaltschwellwert H* von etwas über 0,02 Oe auf. Im Vergleich zu den niedrigsten Pegeln von H*, die zuvor berichtet worden sind, stellt dies beim Schwellwertpegel eine Reduzierung um einen Faktor von 2 dar. Außerdem wurde ein Rechteckigkeitsverhältnis von 0,95 erreicht, was einen ausreichenden Ausgangssignalpegel liefert. Es wird angenommen, daß bisher berichtete Pegel von H* im Bereich von 0,04 oder 0,045 Oe nur mit einem wesentlich niedrigeren Rechteckigkeitsverhältnis und durch Prozesse erreicht worden sind, die sich möglicherweise für eine Implementierung auf großem Maßstab nicht eignen.
Der amorphe Kobaltdraht weist als Guß einen Schwellwert von etwa 0,05 Oe auf, zeigt jedoch eine sehr niedrige Ausgangsamplitude, die zur Verwendung in einer Marke in ihrer gegossenen Form unerwünscht ist. Das nachfolgende Ziehen durch eine Düse erzeugt im Kern des Drahts eine große Druckbeanspruchung in Längsrichtung. Die Druckbeanspruchung erzeugt im Draht aufgrund der negativen Magnetostriktion, die das Kobaltmaterial aufweist, eine Anisotropie in Längsrichtung. Obwohl die induzierte Anisotropie in Längsrichtung den Schwellwert anhebt (wie in 3(a) gezeigt), wird angenommen, daß durch das nachfolgende Tempern unter Längsspannung, falls es mit geeigneten Parametern durchgeführt wird, ein Teil der Druckbeanspruchung in Längsrichtung abgebaut und umverteilt wird, so daß man den gewünschten niedrigen Schwellwertpegel für den Barkhausen-Sprung mit einem geeignet hohen Ausgangspegel erhält.
Es hat sich herausgestellt, daß, wenn die Temperatur während des Temperns nicht ausreichend hoch ist, dann nicht ausreichend Druckbeanspruchung abgebaut oder umverteilt wird, so daß der Schwellwertpegel höher bleibt, als dies erwünscht ist. Wenn jedoch andererseits eine zu hohe Tempertemperatur verwendet wird, dann kommt es zu Kristallisierung und der Ausgangssignalpegel ist stark reduziert. Wenn außerdem während des Temperns übermäßig viel Spannung angelegt wird, dann kommt es zu einer Scherhystereseschleife, und zwar offensichtlich deshalb, weil die ganze Druckbeanspruchung abgebaut und eine starke Längsbeanspruchung hineingetempert wird.
SPANNUNGSTEMPERN – BEISPIEL 2
Die 5(a) und (b) sind Signalspuren, die die Hystereseschleife eines diskreten Segments eines Drahtmaterials darstellen, das entsteht, wenn der gleiche durchgehende, durch eine Düse gezogene Draht aus Kobaltlegierung über den gleichen Zeitraum hinweg und mit der gleichen Längsspannung wie in Beispiel 1 getempert wird, jedoch bei einer Temperatur von 380°C. Die Spur von 5(a) zeigt die Hystereseschleife, wenn ein Ansteuersignal mit niedrigem Pegel verwendet wird, und die Spur von 5(b) zeigt die Hystereseschleife, die sich aus einem Ansteuerfeld mit höherem Pegel ergibt.
Wie man aus 5(a) erkennen kann, liegt der Umschaltschwellwert (Barkhausen-Sprung) bei etwa 0,1 Oe, ungefähr fünfmal höher als der Schwellwert des in Beispiel 1 hergestellten Materials. Weiterhin beträgt das Rechteckigkeitsverhältnis des Materials dieses Beispiels 2 etwa 0,6, was erheblich weniger ist als das Rechteckigkeitsverhältnis für das Material von Beispiel 1. Es wird angenommen, daß die Tempertemperatur von 380°C zu niedrig war, um eine ausreichende Entlastung und Umverteilung der Druckbeanspruchung in Längsrichtung zu erzielen.
SPANNUNGSTEMPERN – BEISPIEL 3
6 zeigt eine Signalspur, die die Hystereseschleife zeigt, wie man durch Anwenden des gleichen Temperprozesses auf den durch eine Düse gezogenen Kobaltlegierungsdraht erhält, jedoch bei einer Temperatur von 520°C. Es wird angenommen, daß das Material sich bei diesem Temperprozeß kristallisierte, was zu dem gezeigten sehr niedrigen Ausgangssignalpegel führte.
SPANNUNGSTEMPERN – BEISPIEL 4
7 zeigt eine Signalspur, die die Hystereseschleife für das gleiche Material wie in Beispiel 1 zeigt, aber jedoch mit einer während des Temperns ausgeübten Längsspannung von 75 kg/mm². Die Zeit und die Temperatur für das Tempern waren gegenüber Beispiel 1 unverändert. Man kann erkennen, daß die Spur in 7 eine Scherhystereseschleife zeigt, der der gewünschte Barkhausen-Sprung fehlt. Angesichts der negativen Magnetostriktion des auf Kobalt basierenden Materials wird angenommen, daß die bei diesem Beispiel ausgeübte große Längsspannung zu einer Anisotropie in Umfangsrichtung führt, die die in 7 gezeigte Scherhystereseschleife erzeugt.
EFFEKTE DER SCHWANKUNG BEI DER WÄHREND DES TEMPERNS ANGEWENDETEN SPANNUNG
8 zeigt, wie Schwankungen bei der Stärke der während des Temperschritts angelegten Längsspannung das Rechteckigkeitsverhältnis und die Schwellwertpegel für die entstehenden Drahtsegmente beeinflussen. Bei den in 8 gezeigten Ergebnissen wurde die angelegte Längsspannung innerhalb eines Bereichs zwischen 0 und 25 kg/mm² variiert, wobei das gleiche Material und die gleichen Zeit- und Temperaturparameter wie in Beispiel 1 verwendet wurden.
Die Kurve 38 in 8 zeigt die entstehenden Schwellwertpegel des Barkhausen-Sprungs als Funktion der angelegten Längsspannung auf, und Kurve 40 zeigt das resultierende Rechteckigkeitsniveau als Funktion der angelegten Längsspannung. Es ist zu sehen, daß der resultierende Schwellwertpegel über den Bereich von Spannungen 2 kg/mm² bis 25 kg/mm² hinweg und bei einem Pegel unter 0,03 Oe im wesentlichen unverändert bleibt. Wenn die Spannung entfällt, bleibt der Schwellwert weit über 0,1 Oe. Dabei nimmt das Rechteckigkeitsverhältnis von unter 0,6 auf weit über 0,9 zu, wenn die Spannung von 2 kg/mm² auf 25 kg/mm² erhöht wird.
Es hat sich herausgestellt, daß eine Tempertemperatur innerhalb des Bereichs von 420°C bis 500°C und eine angelegte Längsspannung im Bereich 2 bis 25 kg/mm² das gewünschte Magnetmaterial erzeugt, das einen geringen Umschaltschwellwert H* und einen hohen Ausgangssignalpegel aufweist.
Als Alternative zu der oben in Verbindung mit Beispiel 1 angegebenen spezifischen Zusammensetzung wird angenommen, daß man zufriedenstellende Ergebnisse mit anderen Legierungszusammensetzungen erhalten kann, die Kobalt im Bereich zwischen 70 und 80 Atomprozent enthalten. Es wird beispielsweise angenommen, daß Co_77,5Si_7,5B₁₅ eine geeignete Zusammensetzung wäre.
Es hat sich herausgestellt, daß durch das Anlegen einer Spannung weit über dem bevorzugten Niveau von 25 kg/mm² während des Temperns im allgemeinen den gewünschten Barkhausen-Sprung eliminiert. Beispielsweise hat sich herausgestellt, daß das Anlegen einer Spannung bei 37,5 kg/mm² die gewünschte diskontinuierliche Hysteresekennlinie eliminiert.
9 zeigt eine Marke 120, die unter Verwendung des gemäß der Erfindung hergestellten Magnetmaterials mit einem niedrigen Schwellwert gebaut wurde. Die Marke 120 enthält ein Drahtsegment 123 wie das in Beispiel 1 produzierte. Das Drahtsegment 123 ist zwischen ein Substrat 121 und eine Deckschicht 122 geschichtet. Die untere Fläche des Substrats 121 kann mit einem geeigneten Haftkleber beschichtet sein, um die Marke 120 an einem Artikel zu befestigen, der unter Überwachung gehalten werden soll. Alternativ können andere bekannte Anordnungen verwendet werden, um die Marke an dem Artikel zu befestigen.
Ein zum Detektieren des Vorliegens der Marke 120 verwendetes System ist in 10 in Blockdiagrammform gezeigt. Das System enthält zusätzlich zu der Marke 120 einen Frequenzgeneratorblock 160 und eine Spule 161 zum Abstrahlen des Abfragesignals. In dem System sind außerdem eine Empfangsspule 162, ein Hochpaßfilter 163, eine Frequenzwahl-/detektionsschaltung 164 und eine Alarmeinrichtung 165 enthalten. Bei Betrieb steuert der Frequenzgenerator 160 die Felderzeugungsspule 161 an, um ein Abfragesignalfeld in die Abfragezone abzustrahlen. Wenn die Marke 120 in der Abfragezone vorliegt, werden entstehende Störungen in dem Feld durch die Feldempfangssspule 162 empfangen. Das Ausgangssignal der Empfangsspule 162 wird durch das Hochpaßfilter 163 geschickt, das eine geeignete Grenzfrequenz aufweist, damit hohe Oberwellenfrequenzen von Interesse an die Wahl-/Detektionsschaltung 164 geliefert werden. Die Wahl-/Detektionsschaltung 164 ist so angeordnet, daß, wenn die hohen Oberwellenfrequenzen mit einer ausreichenden Amplitude vorliegen, ein Ausgangssignal zum Aktivieren der Alarmeinrichtung 165 geliefert wird.
Mit den Eigenschaften niedriger Schwellwert und hoher Ausgangspegel, den die gemäß der Erfindung ausgebildete Marke aufweist, kann man eine zuverlässige Detektion der Marke selbst dann erreichen, wenn die Marke Abschnitte der Abfragezone passiert, bei denen das Abfragesignal einen niedrigen Pegel aufweist. Es ist deshalb nicht erforderlich, die Amplitude des von der Erzeugungsspule 161 gelieferten Abfragefelds zu erhöhen, noch die Größe der Abfragezone zu reduzieren, um beim Detektieren der Marke eine erhöhte Zuverlässigkeit zu erreichen.
Es wird in Betracht gezogen, daß gemäß der Erfindung produzierte Marken deaktiviert werden können, indem das Volumen des Drahts 123 teilweise oder ganz kristallisiert wird, wie in dem oben angeführten Patent Nr. 4,686,516 gelehrt wird.

Claims

Marke (120) zur Verwendung in einem Artikelüberwachungssystem, in dem ein magnetisches Wechselfeld in einem Überwachungsgebiet hergestellt und ein Alarm aktiviert wird, wenn eine vorbestimmte Störung des Felds detektiert wird, wobei die Marke (120) einen Körper aus magnetischem Material mit zurückgehaltener Beanspruchung umfaßt und eine magnetische Hystereseschleife mit einem großen Barkhausen-Sprung aufweist, so daß die Exposition des Körpers mit einem externen Magnetfeld, dessen Feldstärke in der der magnetischen Polarisierung des Körpers entgegengesetzten Richtung einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt, zu einer regenerativen Umkehrung der magnetischen Polarisierung führt, und Mittel zum Befestigen des Körpers an einem Artikel umfaßt, der unter Überwachung gehalten werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Material eine negative Magnetostriktion aufweist, der Körper in Form eines gegossenen, aus einer amorphen Metallegierung bestehenden, in diskrete Segmente geschnittenen Drahts mit einem reduzierten Durchmesser vorliegt, der durch Drahtziehen und Tempern unter Längsspannung auf den gezogenen Draht verursacht wird, und der vorbestimmte Schwellwertpegel unter 0,04 Oe liegt.
Marke (120) nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Schwellwertpegel unter 0,03 Oe liegt.
Marke (120) nach Anspruch 2, wobei der vorbestimmte Schwellwertpegel im wesentlichen 0,02 Oe beträgt.
Marke (120) nach Anspruch 1, wobei der Körper eine Länge aus amorphem Metalldraht umfaßt.
Marke (120) nach Anspruch 4, wobei der Draht aus mindestens 70 Atomprozent Kobalt besteht.
Marke (120) nach Anspruch 5, wobei die metallurgische Zusammensetzung des Drahts im wesentlichen durch die Formel Co_72,5Si_12,5B₁₅ gegeben ist, wobei die Prozente in Atomprozent angegeben sind.
Marke (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Tempern bei einer Temperatur im Bereich zwischen 420°C und 500°C durchgeführt wird und die Längsspannung im Bereich zwischen 2 und 25 kg/mm² liegt.
Marke (120) nach Anspruch 7, wobei das Ziehen durch eine Düse den Durchmesser des gegossenen Drahts von im wesentlichen 125 Mikrometer auf im wesentlichen 50 Mikrometer reduziert.
Marke (120) nach Anspruch 8, wobei: die metallurgische Zusammensetzung der Metallegierung im wesentlichen durch die Formel Co_72,5Si_12,5B₁₅ gegeben ist, wobei die Prozente in Atomprozent angegeben sind, und das Tempern bei einer Temperatur von im wesentlichen 440°C durchgeführt wird und die aufgebrachte Längsspannung im wesentlichen 25 kg/mm² beträgt.
Verfahren zum Ausbilden eines magnetischen Materials zur Verwendung als eine EAS-Marke (120) nach Anspruch 1, mit den folgenden Schritten: Gießen der Metallegierung zum Bilden des amorphen Metalldrahts, der eine negative Magnetostriktion aufweist; Ziehen des Drahts durch eine Düse, um seinen Durchmesser zu reduzieren; Tempern des gezogenen Drahts unter gleichzeitiger Aufbringung einer Längsspannung auf den gezogenen Draht und Schneiden des Drahts in diskrete Segmente.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Metallegierung aus mindestens 70 Atomprozent Kobalt besteht.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die metallurgische Zusammensetzung der Metallegierung im wesentlichen durch die Formel Co_72,5Si_12,5B₁₅ gegeben ist, wobei die Prozente in Atomprozent angegeben sind.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Temperschritt (34) bei einer Temperatur im Bereich zwischen 420° und 500°C durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Temperschritt (34) bei einer Temperatur von im wesentlichen 440°C durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die während des Temperschritts (34) aufgebrachte Spannung im Bereich zwischen 2 und 25 kg/mm² liegt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die während des Temperschritts (34) aufgebrachte Spannung im wesentlichen 25 kg/mm² beträgt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der durch den Gießschritt (30) gebildete Draht einen Durchmesser von im wesentlichen 125 Mikrometer aufweist und der Schritt (32) des Ziehens durch eine Düse den Durchmesser auf im wesentlichen 50 Mikrometer reduziert.