DE69830477T2

DE69830477T2 - Magnetostriktives element mit optimierter polarisationsfeldabhängiger resonanzfrequenzcharakteristik

Info

Publication number: DE69830477T2
Application number: DE69830477T
Authority: DE
Inventors: Ming-Ren Lian; Nen-Chin Liu; R. Kevin COFFEY; Richard Copeland; Wing Ho; C. Robert O'HANDLEY
Original assignee: Sensormatic Electronics Corp
Current assignee: Sensormatic Electronics LLC
Priority date: 1997-02-14
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2018-02-05
Also published as: US5949334A; WO1998036392A1; AU736092B2; DE69830477D1; JP4091664B2; EP0960408A4; BR9807387A; AU6238398A; EP0960408A1; JP2001511928A; AR011130A1; EP0960408B1; CA2280148C; CA2280148A1; BR9807387B1

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft aktive Elemente zur Verwendung in Marken für magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungssysteme (EAS) und Verfahren zur Herstellung derartiger aktiver Elemente.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Aus dem an Anderson et al. erteilten US-Patent Nr. 4,510,489 ist ein magnetomechanisches EAS-System bekannt, bei dem Markierungen, die ein magnetostriktives aktives Element enthalten, an Artikeln befestigt sind, die vor Diebstahl geschützt werden sollen. Die aktiven Elemente werden aus einem weichmagnetischen Material gebildet, und die Marken enthalten außerdem ein Steuerelement (auch als ein „Vormagnetisierungselement" bezeichnet), das bis zu einem vorbestimmten Grad magnetisiert wird, damit man ein Vormagnetisierungsfeld erhält, das bewirkt, daß das aktive Element bei einer vorbestimmten Frequenz mechanisch schwingt. Die Marken werden mit Hilfe einer Abfragesignalerzeugungseinrichtung detektiert, die ein magnetisches Wechselfeld mit der vorbestimmten Resonanzfrequenz erzeugt, und das aus der magnetomechanischen Resonanz entstehende Signal wird von Empfangsgerät detektiert.
Gemäß einer aus dem Patent von Anderson et al. bekannten Ausführungsform wird das Abfragesignal ein- und ausgeschaltet bzw. „gepulst", und ein von dem aktiven Element nach Abschluß jedes Abfragesignalimpulses erzeugtes „Abklingsignal" wird detektiert.
In der Regel werden magnetomechanische Marken durch Entmagnetisieren des Steuerelements deaktiviert, so daß das Vormagnetisierungsfeld von dem aktiven Element entfernt und dadurch eine erhebliche Verschiebung in der Resonanzfrequenz des aktiven Elements verursacht wird. Bei dieser Technik wird die Tatsache ausgenutzt, daß die Resonanzfrequenz des aktiven Elements gemäß dem Wert des an das aktive Element angelegten Vormagnetisierungsfelds variiert. Kurve 20 in 1A veranschaulicht eine von dem Vormagnetisierungsfeld abhängige Resonanzfrequenzcharakteristik, die für bestimmte herkömmliche aktive Elemente typisch ist, die in magnetomechanischen Marken verwendet werden. Der in 1A gezeigte Vormagnetisierungsfeldwert H_B zeigt einen Wert des Vormagnetisierungsfelds an, den in der Regel das Steuerelement liefert, wenn sich die magnetomechanische Marke in ihrem aktiven Zustand befindet. Der Vormagnetisierungsfeldwert H_B wird manchmal als der Arbeitspunkt bezeichnet.
Herkömmliche magnetomechanische EAS-Marken arbeiten mit einem Vormagnetisierungsfeld von etwa 6 Oe bis 7 Oe.
Wenn das Steuerelement entmagnetisiert wird, um die Marke zu deaktivieren, wird die Resonanzfrequenz des aktiven Elements wesentlich verschoben (erhöht), wie durch Pfeil 22 gezeigt. Bei herkömmlichen Marken liegt eine typische Frequenzverschiebung bei Deaktivierung in der Größenordnung von 1,5 kHz bis 2 kHz. Außerdem kommt es üblicherweise zu einer erheblichen Abnahme bei der Amplitude des „Abklingsignals".
Das US-Patent Nr. 5,469,140, das gemeinsame Erfinder und einen gemeinsamen Rechtsnachfolger mit der vorliegenden Anwendung aufweist, offenbart eine Prozedur, bei der ein Streifen aus amorpher Metallegierung in Gegenwart eines sättigenden Quermagnetfelds geglüht wird. Der entstehende geglühte Streifen eignet sich zum Einsatz als aktives Element in einer magnetomechanischen Marke und weist verbesserte Abklingeigenschaften auf, die die Leistung in gepulsten magnetomechanischen EAS-Systemen verbessern. Die gemäß dem '140er Patent hergestellten aktiven Elemente weisen außerdem eine Hystereseschleifencharakteristik auf, die im allgemeinen Fehlalarme eliminiert oder reduziert, die sich bei Exposition gegenüber EAS-Systemen vom Oberwellentyp ergeben könnten.
Wieder unter Bezugnahme auf Kurve 20 in 1A wird man bemerken, daß die Kurve am Arbeitspunkt eine erhebliche Steigung aufweist. Wenn das tatsächlich an das aktive Element angelegte Vormagnetisierungsfeld von dem nominellen Arbeitspunkt H_B abweicht, kann sich infolgedessen die Resonanzfrequenz der Marke möglicherweise bis zu einem gewissen Grad von der nominellen Arbeitsfrequenz verschieben und läßt sich deshalb möglicherweise mit standardmäßigem Detektionsgerät schwer detektieren. Das US-Patent Nr. 5,568,125, das eine Teilfortführung des oben erwähnten '140er Patents ist, offenbart ein Verfahren, bei dem ein in einem Querfeld geglühter amorpher Metallegierungsstreifen einem weiteren Glühschritt unterzogen wird, um die Steigung der vom Vormagnetisierungsfeld abhängigen Resonanzfrequenzcharakteristikkurve im Gebiet des Arbeitspunkts zu reduzieren.
Die aus dem '125er Patent bekannten Techniken reduzieren die Empfindlichkeit der entstehenden magnetomechanischen Marken gegenüber Schwankungen beim Vormagnetisierungsfeld, ohne daß die Frequenzverschiebung insgesamt unnötig verringert wird, die beim Entmagnetisieren des Steuerelements stattfinden soll. Obwohl die Lehren des '125er Patents relativ zur Herstellung von quergeglühten aktiven Elementen einen Vorteil darstellen, wäre es wünschenswert, magnetomechanische EAS-Marken bereitzustellen, die eine noch größere Stabilität bei der Resonanzfrequenz aufweisen.
AUFGABEN UND KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung von magnetomechanischen EAS-Marken mit verbesserter Stabilität hinsichtlich der Resonanzfrequenz relativ zu Änderungen beim Vormagnetisierungsfeld.
Die Erfindung stellt eine magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke wie durch Anspruch 1 definiert und ein Verfahren zum Ausbilden eines magnetostriktiven Elements wie von Anspruch 19 definiert bereit.
Es wird ein magnetostriktives Element zur Verwendung als ein aktives Element in einer magnetomechanischen elektronischen Artikelüberwachungsmarke bereitgestellt, wobei das magnetostriktive Element ein Streifen aus amorpher Metallegierung ist, der geglüht worden ist, um Spannung in dem magnetostriktiven Element zu entlasten, wobei das magnetostriktive Element eine Resonanzfrequenz aufweist, die entsprechend einem Wert eines an das magnetostriktive Element angelegten Vormagnetisierungsfelds variiert und eine vom Vormagnetisierungsfeld abhängige Resonanzfrequenzcharakteristik aufweist, so daß die Resonanzfrequenz des magnetostriktiven Elements um nicht mehr als 800 Hz variiert, wenn das an das magnetostriktive Element angelegte Vormagnetisierungsfeld im Bereich zwischen 4 Oe und 8 Oe variiert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung variiert die Resonanzfrequenz des magnetostriktiven Elements um nicht mehr als 200 Hz über den Vormagnetisierungsfeldbereich von 4 bis 8 Oe, und die Resonanzfrequenzverschiebung des magnetostriktiven Elements, wenn das Vormagnetisierungsfeld auf 2 Oe von einem Wert in diesem Bereich reduziert wird, beträgt mindestens 1,5 kHz.
Es wird eine magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke bereitgestellt, die ein aktives Element in Form eines Streifens aus amorpher magnetostriktiver Metallegierung enthält, und ein Element zum Anlegen eines Vormagnetisierungsfelds mit einem Wert H_B an das aktive Element, wobei H_B über 3 Oe liegt, und wobei das aktive Element geglüht worden ist, um Spannung darin zu entlasten, und eine Resonanzfrequenz aufweist, die entsprechend einem Wert des an das Element angelegten Vormagnetisierungsfelds variiert, wobei das aktive Element eine vom Vormagnetisierungsfeld abhängige Resonanzfrequenzcharakteristik derart aufweist, daß die Resonanzfrequenz des aktiven Elements um nicht mehr als 600 Hz variiert, wenn das an das aktive Element angelegte Vormagnetisierungsfeld im Bereich von (H_B minus 1,5 Oe) und (H_B plus 1,5 Oe) variiert. Bevorzugt variiert die Resonanzfrequenz des aktiven Elements um nicht mehr als 200 Hz, wenn das Vormagnetisierungsfeld um bis zu 1,5 Oe über und unter dem Arbeitspunkt H_B variiert. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird weiterhin die Resonanzfrequenz des aktiven Elements um mindestens 1,5 kHz verschoben, wenn das an das aktive Element angelegte Vormagnetisierungsfeld von H_B auf 2 Oe reduziert wird.
Es wird ein magnetostriktives Element zur Verwendung als ein aktives Element in einer magnetomechanischen elektronischen Artikelüberwachungsmarke bereitgestellt, wobei das magnetostriktive Element ein Streifen aus amorpher Metallegierung ist und geglüht worden ist, um Spannung in dem magnetostriktiven Element abzubauen, wobei das magnetostriktive Element eine Resonanzfrequenz aufweist, die entsprechend einem Wert eines an das Element angelegten Vormagnetisierungsfelds variiert und eine vom Vormagnetisierungsfeld abhängige Resonanzfrequenzcharakteristik aufweist, die an einem Punkt im Bereich von Vormagnetisierungsfeldwerten, definiert als 3 Oe bis 9 Oe, eine Steigung von im wesentlichen Null aufweist.
Es wird eine magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke bereitgestellt, die ein aktives Element in Form eines Streifens aus amorpher magnetostriktiver Metallegierung enthält, und ein Element zum Anlegen eines Vormagnetisierungsfelds mit einem Wert H_B an das aktive Element, wobei H_B größer ist als 3 Oe, und das aktive Element geglüht worden ist, um darin Spannung zu entlasten, und eine Resonanzfrequenz aufweist, die gemäß einem Wert des an das aktive Element angelegten Vormagnetisierungsfelds variiert, wobei das aktive Element eine vom Vormagnetisierungsfeld abhängige Resonanzfrequenzcharakteristik aufweist, die an einem Punkt im Bereich von Vormagnetisierungsfeldwerten, definiert als (H_B minus 1,5 Oe) und (H_B plus 1,5 Oe) eine Steigung von im wesentlichen Null aufweist.
Es wird ein magnetostriktives Element zur Verwendung als ein aktives Element in einer magnetomechanischen elektronischen Artikelüberwachungsmarke bereitgestellt, wobei das Element ein Streifen aus amorpher Metallegierung ist, der geglüht worden ist, um Spannung in dem magnetostriktiven Element zu entlasten, wobei das magnetostriktive Element eine Resonanzfrequenz aufweist, die gemäß einem Wert eines an das magnetostriktive Element angelegten Vormagnetisierungsfelds variiert, und auch eine vom Vormagnetisierungsfeld abhängige Resonanzfrequenzcharakteristik derart aufweist, daß die Resonanzfrequenz des magnetostriktiven Elements an einem Punkt im Bereich von Vormagnetisierungsfeldwerten, definiert als 3 Oe bis 9 Oe, einen Mindestwert aufweist.
Es wird eine magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke bereitgestellt, die ein aktives Element in Form eines Streifens aus amorpher magnetostriktiver Metallegierung und ein Element zum Anlegen eines Magnetfelds mit einem Wert H_B an das aktive Element enthält, wobei H_B über 3 Oe liegt und wobei das aktive Element geglüht worden ist, um Spannung darin zu entlasten, und mit einer Resonanzfrequenz, die gemäß einem Wert des an das aktive Element angelegten Vormagnetisierungsfelds variiert, wobei das aktive Element eine vom Vormagnetisierungsfeld abhängige Resonanzfrequenzcharakteristik derart aufweist, daß die Resonanzfrequenz des aktiven Elements an einem Punkt im Bereich von Vormagnetisierungsfeldern, definiert als (H_B minus 1,5 Oe) bis (H_B plus 1,5 Oe) einen Mindestwert aufweist.
Es wird ein magnetostriktives Element zur Verwendung als aktives Element in einer magnetomechanischen elektronischen Artikelüberwachungsmarke bereitgestellt, ausgebildet durch Wärmebehandlung eines Streifens aus amorpher Metallegierung beim Anlegen eines elektrischen Stroms entlang des Streifens. Die Legierung kann eine Zusammensetzung aufweisen, die im wesentlichen aus Fe_aNi_bCo_cB_dSi_e besteht, wobei 30≤a≤80, 0≤b≤40, 0≤c≤40, 10≤d+e≤25. Eine bevorzugte Zusammensetzung ist Fe_37,85Ni_30,29Co_15,16B_15,31Si_1,39, wobei diese Zusammensetzung bevorzugt 3 min. lang bei einer Temperatur von 340°C wärmebehandelt wird, während ein Längsstrom von 2 Ampere angelegt wird.
Es wird ein Verfahren zum Ausbilden eines magnetostriktiven Elements zur Verwendung in einer magnetomechanischen Marke bereitgestellt, daß die Schritte des Glühens eines amorphen Metallegierungsstreifens und während des Glühschritts das Anlegen eines elektrischen Stroms entlang der Länge des Streifens beinhaltet.
Es wird ein Verfahren zum Ausbilden eines magnetostriktiven Elements zur Verwendung in einer magnetomechanischen EAS-Marke bereitgestellt, das die Schritte des Glühens eines amorphen Metallegierungsstreifens während Anlegens eines quer zur Längsachse des Streifens gerichteten Magnetfelds und nach dem Glühschritt das Anlegen eines elektrischen Stroms entlang der Längsachse des Streifens beinhaltet. Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung wird während des Anlegens des elektrischen Stroms entlang der Längsachse ein Magnetfeld oder Zugspannung entlang der Längsachse des Streifens angelegt.
Es wird eine magnetomechanische EAS-Marke bereitgestellt, die ein aktives Element in Form eines Streifens aus amorpher magnetostriktiver Metallegierung mit einer Zusammensetzung enthält, die im wesentlichen aus Fe_aNi_bCo_cCr_dNb_eB_fSi_g besteht, und ein Element zum Anlegen eines Vormagnetisierungsfelds mit einem Wert H_B an das aktive Element, wobei H_B größer ist als 3 Oe, und das aktive Element geglüht worden ist, um Spannung darin zu entlasten, und einen magnetomechanischen Kopplungsfaktor k beim Vormagnetisierungswert H_B derart aufweist, daß 0,3≤k≤0,4, mit 69≤a+b+c≤75; 26≤a≤45; 0≤b≤23; 17≤c≤40; 2≤d+e≤8; 0≤d; 0≤e; 20≤f+g≤23; f≤4g.
Es wird ein magnetostriktives Element zur Verwendung als ein aktives Element in einer magnetomechanischen elektronischen Artikelüberwachungsmarke bereitgestellt, wobei das Element ein Streifen aus amorpher Metallegierung ist und geglüht worden ist, um Spannung in dem Element zu entlasten, wobei das Element einen magnetomechanischen Kopplungsfaktor k in einem Bereich von etwa 0,3 bis 0,4 bei einem Vormagnetisierungsfeldwert aufweist, der einer Mindestresonanzfrequenz des Elements entspricht, wobei die Legierung Eisen, Bor und höchsten 40% Kobalt enthält. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung kann die Legierung weiterhin 2 bis 8% Chrom und/oder Niob enthalten. Die Legierung in einem derartigen Element enthält bevorzugt auch Nickel.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A zeigt vom Vormagnetisierungsfeld abhängige Resonanzfrequenzcharakteristiken von magnetomechanischen Marken, die gemäß herkömmlicher Praxis und gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt sind.
1B und 1C zeigen jeweils eine Resonanzfrequenzcharakteristik und eine magnetomechanische Kopplungsfaktor-(k)-Charakteristik eines gemäß der Erfindung bereitgestellten magnetostriktiven Elements.
2 zeigt eine vom Vormagnetisierungsfeld abhängige Resonanzfrequenzcharakteristik eines durch Stromglühen gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten magnetostriktiven Elements.
3 ist eine vom Vormagnetisierungsfeld abhängige Ausgangssignalamplitudencharakteristik des magnetostriktiven Elements, auf das in Verbindung mit 2 Bezug genommen ist.
4 zeigt Resonanzfrequenzcharakteristiken eines gemäß der Erfindung bereitgestellten aktiven Elements, wie sie vor und nach einem Stromglühprozeßschritt zu beobachten sind.
5 zeigt Ausgangssignalamplitudencharakteristiken des magnetostriktiven Elements, auf das in Verbindung mit 4 Bezug genommen wird, vor und nach dem Stromglühschritt.
6 zeigt einen bevorzugten Bereich des magnetomechanischen Kopplungsfaktors k im Magnetostriktions-Magnetisierungs-Raum.
7 ergänzt die Darstellung von 6 durch graphische Darstellungen von Charakteristiken im Magnetostriktions-Magnetisierungs-Raum von verschiedenen Legierungszusammensetzungen.
8 ist ein Diagramm einer ternären Zusammensetzung, das einen bevorzugten Bereich von Legierungen auf Eisen-Nickel-Kobalt-Basis angibt, die Chrom oder Niob gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten.
9 zeigt eine M-H-Schleifencharakteristik eines gemäß der Erfindung bereitgestellten aktiven Elements.
10 zeigt Schwankungen bei der induzierten Anisotropie gemäß Änderungen in der während des Querfeldglühens verwendeten Temperatur.
11 zeigt Resonanzfrequenzcharakteristiken eines anderen Beispiels eines gemäß der Erfindung bereitgestellten Elements, wie sie vor und nach einem Stromglühprozeßschritt zu beobachten sind.
12 zeigt Ausgangssignalamplitudencharakteristiken des magnetostriktiven Elements, auf das in Verbindung mit 11 Bezug genommen wurde, vor und nach dem Stromglühschritt.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN UND PRAKTIKEN
Wieder unter Bezugnahme auf 1A ist zu erkennen, daß die Resonanzfrequenzcharakteristikkurve 20 des im Querfeld geglühten aktiven Elements nach dem Stand der Technik bei einem Vormagnetisierungsfeldwert von etwa H' einen Minimalwert aufweist.
Der Wert von H' entspricht im wesentlichen dem Anisotropiefeld (H_a), das das Longitudinalfeld ist, das erforderlich ist, um die durch das Glühen im Querfeld ausgebildete Queranisotropie zu überwinden. Ein typischer Wert für H' (der Wert, der der kleinsten Resonanzfrequenz entspricht) für die herkömmlichen, im Querfeld geglühten aktiven Elemente liegt bei etwa (11–15 Oe).
Es könnte in Betracht gezogen werden, den Arbeitspunkt zu dem Vormagnetisierungsfeldwert H' entsprechend dem Minimum der Charakteristikkurve 20 zu ändern. In diesem Fall würden Schwankungen beim effektiven Vormagnetisierungsfeld bei der Resonanzfrequenz keine große Änderung verursachen, da die Steigung der Charakteristikkurve 20 bei ihrem Minimum im wesentlichen Null ist und ansonsten im Gebiet um H' einen niedrigen Wert aufweist. Es existieren jedoch praktische Schwierigkeiten, die einen zufriedenstellenden Betrieb bei H' mit dem herkömmlichen, im Querfeld geglühten aktiven Element verhindern würden.
Die wichtigste Schwierigkeit betrifft den magnetomechanischen Kopplungsfaktor k des aktiven Elements bei Vormagnetisierung auf den Wert H'. Wie man aus den 1B und 1C erkennen kann, weist der Kopplungsfaktor k eine Spitze (1C) bei im wesentlichen dem gleichen Vorspannungswert auf, bei dem die Resonanzfrequenz ihr Minimum aufweist (1B; die horizontalen Maßstäbe, die den Vormagnetisierungsfeldwert anzeigen, sind die gleichen in den 1B und 1C). Der in 1B und 1C gezeigte durchgehende Linienabschnitt der Kurven entspricht theoretischen Modellen sowie Meßwerten für die Mulde der Resonanzfrequenz und die Spitze des Kopplungsfaktors k. Der gepunktete Linienabschnitt der Kurven zeigt ein abgerundetes Minimum der Frequenzkurve und eine abgerundete Spitze des Kopplungsfaktors bei eigentlicher Messung und dem theoretischen Modell entgegengesetzt. Für das herkömmliche, im Querfeld geglühte Material beträgt der Spitzenkopplungsfaktor k etwa 0,45, was erheblich über dem optimalen Kopplungsfaktor 0,3 liegt. Bei einem Kopplungsfaktor k bei 0,45 würde der sogenannte „Gütefaktor" oder Q des aktiven Elements wesentlich niedriger liegen als beim herkömmlichen Arbeitspunkt H_B, so daß das aktive Element, wenn es schwingt, Energie viel schneller abführen würde und deshalb ein niedrigeres Abklingsignal aufweisen würde, was mit herkömmlichem Detektionsgerät mit gepulstem Feld nicht detektiert werden könnte.
Zudem würde das Vormagnetisierungselement, das erforderlich wäre, um das einen höheren Wert aufweisende Vormagnetisierungsfeld H' zu liefern, größer und aufwendiger sein als herkömmliche Vormagnetisierungselemente und anfälliger dafür, das aktive Element magnetisch zu klemmen, was verhindern würde, daß die Marke arbeitet.
Die Schwierigkeiten, die durch das größere Vormagnetisierungselement verursacht würden, könnten verhindert werden, indem der angewendete Glühprozeß zum Ausbilden des herkömmlichen, im Querfeld glühenden aktiven Elements verändert wird, so daß das Anisotropiefeld H_a im wesentlichen dem herkömmlichen Arbeitspunkt H_B entspricht. Die entstehende Resonanzfrequenzcharakteristik wird in 1A durch Kurve 24 dargestellt. Obwohl diese Charakteristik an oder in der Nähe des herkömmlichen Arbeitspunkts eine kleinste Steigung oder eine Steigung von Null aufweist, weist die Frequenz-„Mulde" sehr steile Seiten auf, so daß eine geringfügige Abweichung des Vormagnetisierungsfelds vom nominellen Arbeitspunkt zu signifikanten Schwankungen bei der Resonanzfrequenz führen könnte. Außerdem liegt der Spitzenwert des Kopplungsfaktors k, der dem Frequenzminimum der Charakteristikkurve 24 entspricht, wesentlich über dem optimalen Wert 0,3, was zu einem schnellen Abklingen und einer unannehmbaren niedrigen Abklingsignalamplitude führt.
Gemäß den unten bereitgestellten Beispielen wird ein neuartiges aktives Element ausgebildet, das eine Resonanzfrequenzcharakteristik wie die aufweist, die durch die gepunktete Kurve 26 von 1A dargestellt ist, wobei ein Minimum bei oder in der Nähe des herkömmlichen Arbeitspunkts H_B liegt und einen Kopplungsfaktor k bei oder in der Nähe des Optimums 0,3 beim Arbeitspunkt. Das gemäß der Erfindung bereitgestellte aktive Element weist bevorzugt auch eine wesentliche Resonanzfrequenzverschiebung auf, wenn das Vormagnetisierungselement entmagnetisiert wird.
Um ein aktives Element mit diesen erwünschten Charakteristiken zu erhalten, werden zwei verschiedene Ansätze verwendet. Gemäß einem ersten Ansatz werden neuartige Prozesse auf Bänder angewendet, die aus amorphen Legierungszusammensetzungen gebildet sind, die ähnlich sind zu Zusammensetzungen, die bei herkömmlichen aktiven Elementen verwendet werden. Gemäß einem zweiten Ansatz wird ein herkömmlicher Querfeld-Glühprozeß auf aus neuartigen amorphen Legierungszusammensetzungen gebildete Bänder angewendet.
BEISPIEL 1
Ein amorphes Band mit der Zusammensetzung Fe_37,85Ni_30,29Co_15,16B_15,31Si_1,39 wurde 3 min. lang in einem auf einer Temperatur von 340°C gehaltenen Ofen geglüht. (Es versteht sich, daß alle in dieser Anmeldung und den beigefügten Ansprüchen aufgeführten Legierungszusammensetzungen in Atomprozent angegeben sind.) Gleichzeitig wurde entlang der Länge des Bands ein Strom von zwei Ampere angelegt, um um eine zentrale Längsachse des Bandes herum eine kreisförmige Anisotropie zu induzieren. Das Band weist im wesentlichen die gleiche Geometrie wie eine herkömmliche Art von im Querfeld geglühtem aktivem Element auf, nämlich eine Dicke von etwa 25 Mikrometern, eine Breite von etwa 6 mm und eine Länge von etwa 37,6 mm.
2 zeigt die vom Vormagnetisierungsfeld abhängige Resonanzfrequenzcharakteristik des entstehenden aktiven Elements. Es ist zu sehen, daß die Charakteristik bei etwa 6 Oe ein Minimum und eine Steigung von im wesentlichen Null und über einen Bereich von 4 Oe bis 8 Oe eine sehr flache Steigung aufweist. Das Vormagnetisierungsfeld über diesen Bereich hinweg zu variieren führt zu einer Schwankung der Resonanzfrequenz von höchstens etwa 200 Hz. Obwohl eine Reduzierung des Vormagnetisierungsfelds von 6 Oe auf unter 2 Oe zu keiner großen Verschiebung der Resonanzfrequenz führt, wird durch eine derartige Reduzierung beim Vormagnetisierungsfeld die Ausgangssignalamplitude signifikant verringert.
3 zeigt eine vom Vormagnetisierungsfeld abhängige Ausgangssignalcharakteristik, die die Ausgangssignalamplitude angibt, die eine Millisekunde nach dem Ende des Abfragefeldimpulses geliefert wird (manchmal als das „A1"-Signal bekannt). 3 zeigt, daß das A1-Signal eine Spitze von im wesentlichen 140 Millivolt bei etwa 6 Oe aufweist. Dies ist ein annehmbarer Signalpegel für existierende magnetomechanische EAS-Systeme. Die Spitze der in 3 gezeigten Kurve ist um 6 Oe herum recht flach, so daß Schwankungen bei dem Vormagnetisierungsfeld um den Arbeitspunkt herum den Ausgangssignalpegel nicht stark reduzieren. Wenn das Vormagnetisierungsfeld von 6 Oe auf etwa 1 oder 2 Oe reduziert wird, gibt es zudem eine sehr große Reduzierung beim Ausgangssignal.
Das in diesem Beispiel hergestellte aktive Element eignet sich zur Verwendung bei sogenannten „Hartetiketten"-Anwendungen, bei denen die Marken von dem Warengegenstand an der Kasse entfernt werden und bei denen eine Deaktivierung durch Entmagnetisierung des Steuerelements möglicherweise nicht erforderlich ist. Je nach dem Dynamikbereich des verwendeten Detektionsgeräts kann zudem die Reduzierung beim Ausgangssignal, die sich aus dem Entmagnetisieren des Steuerelements ergibt, auch den Einsatz des in diesem Beispiel hergestellten aktiven Elements in einer deaktivierbaren magnetomechanischen Marke gestatten, und zwar ungeachtet der durch Entfernen des Vormagnetisierungsfelds verursachten relativ kleinen Resonanzfrequenzverschiebung.
Es wird angenommen, daß die in diesem Beispiel beschriebene gegenwärtige Glühtechnik auf die meisten amorphen Legierungen mit Magnetostriktion angewendet werden kann. Genauer gesagt wird angenommen, daß Legierungen mit der Zusammensetzung Fe_aNi_bCo_cB_dSi_e, mit 30≤a≤80, 0≤b≤40, 0≤c≤40, 10≤d+e≤25, mit gegenwärtigem Glühen behandelt werden können, um eine Resonanzfrequenzcharakteristik wie die von Kurve 26 in 1A herzustellen, wobei ein Minimum bei dem herkömmlichen Vormagnetisierungsfeld-Arbeitspunkt liegt, einem Kopplungsfaktor k im Bereich 0,3 bis 0,4 beim Arbeitspunkt und einer erheblichen Reduzierung beim Ausgangssignal und/oder einer wesentlichen Resonanzfrequenzverschiebung bei Entfernen des Vormagnetisierungsfelds.
BEISPIEL 2
Ein durchgehendes Band aus dem gleichen, in Beispiel 1 verwendeten Material wurde durchgehend mit einer Geschwindigkeit von 24 feet pro Minute und einer Temperatur von 360°C in Gegenwart eines sättigenden Quermagnetfelds geglüht. Der effektive Erwärmungsweg durch die Erwärmungseinrichtung weist eine Länge von etwa 6 feet auf, so daß die effektive Dauer des Querfeldglühens etwa 15 Sekunden beträgt. Nach dem Querfeldglühen wurde ein zweiter Bearbeitungsschritt durchgeführt, bei dem ein Strom von 3 Ampere entlang der Länge des Bands in Gegenwart eines entlang der Länge des Bands angelegten Magnetfelds von 5 Oe 10 Minuten lang angelegt wurde.
4 zeigt vom Vormagnetisierungsfeld abhängige Resonanzfrequenzcharakteristiken für das gemäß diesem Beispiel 2 hergestellte aktive Element nach dem Glühen im Querfeld und vor dem Strombehandlungsschritt („Kreuzmarken"-Kurve 28) und nach dem Strombehandlungsschritt (Dreieckmarken-Kurve 30). Es ist zu erkennen, daß die durch die Kurve 30 dargestellte Nach-Strombehandlungscharakteristik bei etwa 9 Oe ein Minimum und eine Steigung von im wesentlichen Null und im Gebiet des herkömmlichen Arbeitspunkts (6 bis 7 Oe) eine flache Steigung und eine wesentliche Frequenzverschiebung aufweist, wenn das Vormagnetisierungsfeld entfernt ist.
5 zeigt die vom Vormagnetisierungsfeld abhängigen. A1-Signalcharakteristiken für das Material. Wie zuvor stellt die Kreuzmarken-Kurve (Bezugszahl 32) die Charakteristik dar, die nach dem Querfeldglühen erhalten wird, aber vor dem Strombehandlungsschritt, wohingegen die Dreiecksmarken-Kurve (Referenz 34) die Charakteristik darstellt, die nach dem Strombehandlungsschritt erhalten wird. Es ist zu beobachten, daß sowohl vor als auch nach der Strombehandlung in der Nähe des herkömmlichen Arbeitspunkts eine Spitzenamplitude von über 180 Millivolt erreicht wird. Zudem ist die von dem strombehandelten Material gelieferte Amplitudencharakteristik an der Spitze viel breiter, so daß ein hoher Signalpegel selbst dann erreicht werden kann, wenn der Arbeitspunkt zu 9 Oe bewegt wird, was die Stelle darstellt, wo die Resonanzfrequenz am stabilsten ist. Somit liefert das im Querfeld geglühte und dann strombehandelte Material, das in diesem Beispiel 2 hergestellt wurde, die gewünschten Charakteristiken der Resonanzfrequenzstabilität, der hohen Abklingsignalabgabe (optimaler k- und zufriedenstellender Q-Wert) bei der Resonanzfrequenzmulde und eine wesentliche Frequenzverschiebung bei Entfernen des Vormagnetisierungsfelds.
BEISPIEL 3
Das gleiche Material wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 ständig geglüht, und dann wurde der Strombehandlungsschritt mit einem entlang der Länge des Bands angelegten Strom von 2,8 Ampere in Gegenwart des Longitudinalfelds von 5 Oe 3 Minuten lang durchgeführt. Die resultierenden Resonanzfrequenz- und Amplitudencharakteristiken sind jeweils als Kurve 30' in 11 und 34' in 12 gezeigt.
Es sei angemerkt, daß die Strombehandlung gemäß diesem Beispiel 3 die kleinste Resonanzfrequenz in die Nähe des herkömmlichen Arbeitspunkts bewegt hat, mit einer flachen Steigung über einen großen Bereich um den Arbeitspunkt herum, einer wesentlichen Frequenzverschiebung (etwa 2 kHz) bei Deaktivierung und einem zufriedenstellenden A1-Signalpegel beim Arbeitspunkt.
Bis zu diesem Punkt haben die vorgelegten Beispiele neuartige Behandlungen offenbart, die auf Materialien angewendet werden ähnlich denen, die für herkömmliche geglühte aktive Elemente verwendet werden, um bei der Resonanzfrequenzstabilität die gewünschte Verbesserung zu erhalten. Es wird jedoch außerdem in Betracht gezogen, die gewünschte Erhöhung der Stabilität dadurch zu erreichen, daß herkömmliche Querfeldglühtechniken auf neuartige amorphe Metallegierungsmaterialien angewendet werden.
Wie oben angemerkt hat es sich gezeigt, daß ein magnetomechanischer Kopplungsfaktor k von 0,3 einem größten Abklingsignalpegel entspricht. Bei k im Bereich 0,28 bis 0,40 erhält man auch eine zufriedenstellende Signalamplitude. Wenn k größer ist als 0,4, ist die Ausgangssignalamplitude wesentlich reduziert, und wenn k weit unter 0,3 liegt, dann wird der von dem Abfrageimpuls erzeugte Anfangssignalpegel reduziert, was wiederum zu einem reduzierten Abklingausgabepegel führt. Ein bevorzugter Bereich für k liegt bei etwa 0,30 bis 0,35.
Es wurde gezeigt, daß bei einem Material mit einer Queranisotropie der Kopplungskoeffizient k in Beziehung steht zu der Magnetisierung M_S bei Sättigung, dem Magnetostriktionskoeffizienten λ_S, dem Anisotropiefeld H_a, dem Elastizitätsmodul E_M bei Sättigung und dem angelegten Longitudinalfeld H gemäß der folgenden Gleichung:
Diese Beziehung wird beschrieben in „Magnetomechanical Properties of Amorphous Metals" J.D. Livingston, Phys. Stat. Sol., (a) 70, S. 591–596 (1982).
Die durch Gleichung (1) dargestellte Beziehung gilt nur für Werte von H kleiner oder gleich H_a, über welchen Feldpegel k theoretisch auf Null abfällt. Für reale Materialien jedoch weist die k-Charakteristik eine abgerundete Spitze von H = H_a auf, gefolgt von einem Schwanz, wie in 1C gezeigt.
Für als aktive Elemente verwendete amorphe Materialien weist E_M einen Wert von etwa 1,2 × 10¹² erg/cm³ auf. Der gewünschte Arbeitspunkt impliziert einen Wert von H_a von 6 Oe. Um ein aktives Element mit der in 1A gezeigten Charakteristikkurve 26 anstelle der Kurve 24 herzustellen, ist es wünschenswert, daß k im Bereich 0,28 bis 0,4 liegt, wenn sich H an H_a annähert. Dies erfordert eine erhebliche Reduzierung bei k relativ zu dem Material, dessen Charakteristik durch Kurve 24 dargestellt würde. Wenn E_M, H und H_a als Konstanten angenommen werden, dann ist ersichtlich, daß k durch Reduzieren der Magnetostriktion λ_S und/oder durch Erhöhen der Magnetisierung M_S reduziert werden kann. Die Verstärkung der Magnetisierung ist ebenfalls vorteilhaft, da auch das Ausgangssignal erhöht wird, doch ist der Wert der Sättigungsmagnetisierung, der in einem amorphen magnetischen Material möglich ist, begrenzt.
Durch Lösen von Gleichung (1) nach der Magnetostriktion λ_S erhält man die folgende Beziehung:
Es ist ersichtlich, daß die Magnetostriktion bei gegebenen Werten von k, H, H_a, E_M proportional zur Quadratwurzel der Magnetisierung ist.
Wenn H = 5,5 Oe und H_a und E_M die oben angegebenen Werte aufweisen, zeigt 6 Kurven der Magnetostriktion als Funktion der Magnetisierung für k = 0,3 und k = 0,4. Ein erwünschtes Gebiet in dem Magnetostriktions-Magnetisierungs-Raum ist durch das in 6 bei 36 angegebene schattierte Gebiet angezeigt. Das bevorzugte Gebiet 36 liegt zwischen den Kurven entsprechend k = 0,3 und k = 0,4 bei etwa M_S = 1000 Gauß.
7 ist ähnlich 6, wobei die Magnetostriktions-Magnetisierungs-Charakteristiken einer Reihe von Zusammensetzungen überlagert sind. Kurve 38 in 7 stellt einen Bereich von Zusammensetzungen von Fe₈₀B₂₀ bis Fe₂₀Ni₆₀B₂₀ dar. Es ist zu erkennen, daß die FeNiB-Kurve 38 an dem gewünschten Gebiet 36 vorbeiläuft und erwartet werden kann, daß sie zu unerwünscht hohen Werten von k in dem Gebiet führt, das den gewünschten Werten der Magnetisierung entspricht. Beispielsweise entspricht der mit A bezeichnete Punkt eine Zusammensetzung, die als Metglas 2826MB bekannt ist, bei der es sich etwa um Fe₄₀Ni₃₈Mo₄B₁₈ handelt und die einen unerwünscht hohen Kopplungsfaktor k aufweist. Die Legierung 2826MB wird wie gegossen (d.h. ohne Glühen) als das aktive Element in einigen herkömmlichen magnetomechanischen Marken verwendet. Der Gießprozeß ist etwas variablen Ergebnissen unterworfen, einschließlich Schwankungen bei der Queranisotropie, so daß das 2826MB-Material in einigen Fällen einen H_a-Wert aufweist, der in der Nähe des herkömmlichen Arbeitspunkts liegt, obwohl Ha für 2826MB wie gegossen in der Regel wesentlich über dem herkömmlichen Arbeitspunkt liegt.
Die Kurve 40 entspricht den Fe-Co-B-Legierungen und verläuft durch das gewünschte Gebiet 36. Der auf Kurve 40 bei 43 bezeichnete Punkt liegt innerhalb des bevorzugten Gebiets 36 und entspricht Fe₂₀Co₆₀B₂₀. Obwohl erwartet werden kann, daß die letztere Zusammensetzung bei dem bevorzugten Arbeitspunkt einen gewünschten Kopplungsfaktor k aufweist, wäre ein derartiges Material in der Herstellung wegen des hohen Kobaltgehalts recht teuer. Es ist zu sehen, daß am Punkt B, der etwa Co₇₄Fe₆B₂₀ entspricht, eine Magnetostriktion von im wesentlichen Null vorliegt.
Die Daten für die Kurven 38 und 40 sind „Magnetostriction of Ferromagnetic Metallic Glasses", R.C. O'Handley, Solid State Communications, Band 21, Seiten 1119–1120, 1977, entnommen.
Die vorliegende Erfindung schlägt vor, daß eine amorphe Metallegierung in dem bevorzugten Gebiet 36 mit einer niedrigeren Kobaltkomponente hergestellt wird, indem zu der amorphen Metallzusammensetzung einige wenige Atomprozent Chrom und/oder Niob hinzugesetzt werden.
Eine Kurve 42 ist durch die Punkte 1, 2, 3, 4 definiert und entspricht einem Bereich von FeCrB-Legierungen. Diese vier Punkte sind jeweils Fe₈₀Cr₃B₁₇, Fe₇₈Cr₅B₁₇, Fe₇₇Cr₆B₁₇ und Fe₇₃Cr₁₀B₁₇.
Die Kurve 44 ist durch die Punkte 5–7 definiert und entspricht einem Bereich von FeNbB-Legierungen. Die auf Kurve 44 gezeigten Punkte 5–7 sind jeweils Fe₈₀Nb₃B₁₇, Fe₇₈Nb₅B₁₇ und Fe₇₃Nb₁₀B₁₇. Es sei angemerkt, daß für den gewünschten Magnetisierungswert die Kurven 42 und 44 auf einem niedrigeren Magnetostriktionswert liegen als die FeNiB-Kurve 38. Punkt 6 auf der FeNbB-Kurve 44 liefert im wesentlichen die gleichen Magnetostriktions-Magnetisierungs-Charakteristiken wie die Legierung Fe₃₂Co₁₈Ni₃₂B₁₃Si₅, die zum Herstellen der im Querfeld geglühten aktiven Elemente gemäß den Lehren des oben angeführten '125er Patents hergestellt werden.
Es ist außerdem wünschenswert, zusätzlich zu dem Bor etwas Silizium bereitzustellen, um die Qualität des amorphen wie gegossenen Bands zu verbessern.
Ein bevorzugter Bereich von Zusammensetzungen mit den gewünschten Charakteristiken einschließlich eines Kopplungsfaktors k in dem oder in der Nähe des Bereichs von etwa 0,3 bis 0,4 bei einem Vormagnetisierungsfeldwert, der einem Minimum der Resonanzfrequenzcharakteristikkurve entspricht, ist gegeben durch die Formel Fe_aNi_bCo_cCr_dNb_eB_fSi_g, wobei 69≤a+b+c≤75; 26≤a≤45; 0≤b≤23; 17≤c≤40; 2≤d+e≤8; 0≤d; 0≤e; 20≤f+g≤23; f≥4g. Die in diesem Bereich fallenden Beispiele i-vi sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1 enthält auch Werte der Magnetisierung und Magnetostriktion, die aus den in 7 gezeigten Daten interpoliert sind, und einen Kopplungsfaktor k, der auf der Basis der angegebenen Magnetisierung und Magnetostriktion unter Annahme eines Werts von H_a = 7,5 Oe berechnet ist.
TABELLE 1 Zusammensetzung (Atom%)
8 ist ein ternäres Diagramm für Legierungen, bei dem der kombinierte Anteil an Eisen, Nickel und Kobalt etwa 77% beträgt, vorbehaltlich einer Reduzierung um einige wenige Prozent, und den Zusatz von einigen wenigen Prozent Chrom und/oder Niob zu berücksichtigen. Das schräg schraffierte Gebiet 46 in 8 entspricht Zusammensetzungen mit bis zu 3 oder 4% Niob und/oder Chrom und mit Magnetisierungs- und Magnetostriktionscharakteristiken, von denen erwartet wird, daß sie im bevorzugten Gebiet 36 der 6 und 7 liegen. Es sein angemerkt, daß die Beispiele i-iii von Tabelle 1 in das Gebiet 46 fallen. Ein benachbartes, horizontal schraffiertes Gebiet 48 entspricht Zusammensetzungen mit 5–8% Chrom, von denen ebenfalls erwartet wird, daß sie im bevorzugten Gebiet 36 liegen.
Eine aus dem bevorzugten Bereich ausgewählte Zusammensetzung soll im Querfeld geglüht werden, um eine Queranisotropie mit einem gewünschten Anisotropiefeld H_a im Bereich von etwa 6 Oe bis 8 Oe zu erzeugen. Das Anisotropiefeld H_a entspricht im wesentlichen dem „Knieabschnitt" der M-H-Schleife, wie in 9 gezeigt.
Die Glühtemperatur und -zeit können so gewählt werden, daß man das gewünschte Anisotropiefeld H_a entsprechend den Charakteristiken des gewählten Materials erhält. Für jedes Material gibt es eine Curie-Temperatur T_c derart, daß Glühen bei dieser Temperatur oder darüber keine magnetfeldinduzierte Anisotropie erzeugt. Die gewählte Glühtemperatur T_a muß deshalb für das gewählte Material unter T_c liegen. Die Zusammensetzung des Materials kann gemäß bekannten Techniken so verstellt werden, daß die Curie-Temperatur T_c auf einen entsprechenden Punkt eingestellt ist. Bevorzugt liegt T_c im Bereich 380°C–480°C. Ein bevorzugter Wert von T_c ist 450°C. Es wird bevorzugt, daß das Glühen bei einer Temperatur von 10°C bis 100°C unter T_c über eine Zeit im Bereich von 10 Sekunden bis 10 Minuten je nach der gewählten Glühtemperatur durchgeführt wird.
10 veranschaulicht, wie das resultierende Anisotropiefeld H_a mit der Glühtemperatur und der Glühzeit variiert. Bei einer gegebenen Glühtemperatur wird ein höherer Wert von H_a erreicht, wenn die Glühzeit erhöht wird, und zwar bis zu einer durch Linie 50 in 10 angedeuteten Grenze. Der Höchstwert von H_a, der für eine gewählte Glühtemperatur erreicht werden kann, nimmt im allgemeinen mit der Differenz zwischen der Glühtemperatur und der Curie-Temperatur T_c zu. Wenn jedoch die ausgewählte Glühtemperatur zu niedrig liegt, um einen ausreichenden Grad an atomarer Relaxation in angemessener Zeit zu liefern, dann erreicht das Anisotropiefeld H_a nicht seine durch Linie 50 angedeutete Gleichgewichtsstärke.
Für einen gegebenen gewünschten Wert H_a gibt es zwei verschiedene Glühtemperaturen, die für eine gegebene Glühzeit gewählt werden können, wie bei den Punkten 52 und 54 angedeutet, entsprechend den Glühtemperaturen T_a1 bzw. T_a2, die beide gewählt werden können, um den durch die Linie 56 angedeuteten H_a-Wert für die durch Kurve 58 angedeutete Glühzeit zu erzeugen. Längere Glühzeiten, die durch die Kurven 60 und 62 dargestellt sind, würden höhere Werte von H_a erzeugen, wenn die Temperatur T_a1 gewählt würde, aber nicht, wenn die Temperatur T_a2 gewählt würde. Eine durch Kurve 64 angedeutete kürzere Glühzeit würde fast den durch Linie 56 angedeuteten Wert H_a erzeugen, wenn die Glühtemperatur T_a2 wäre, würde aber absolut keine Feldinduzierte Anisotropie erzeugen, wenn die Temperatur T_a1 gewählt würde.
Es liegt innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung, Praktiken des Stromglühens und andere Wärmebehandlungspraktiken in Verbindung mit den hier offenbarten neuartigen Zusammensetzungen zusätzlich zu dem oder anstelle des unmittelbar davor beschriebenen Querfeldglühens einzusetzen.
Es wird in Betracht gezogen, daß die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten aktiven Elemente in magnetomechanischen Marken integriert werden können, die mit herkömmlichen Gehäusestrukturen ausgebildet sind und herkömmliche Vormagnetisierungselemente enthalten. Alternativ können die Vormagnetisierungselemente aus einem Material mit niedriger Koerzitivfeldstärke wie etwa solchen hergestellt werden, die in dem am 17. März 1998 veröffentlichten US-Patent Nr. 5,729,200 beschrieben sind (das gemeinsame Erfinder und einen gemeinsamen Rechtsnachfolger mit der vorliegenden Erfindung aufweist). Ein derartiges Material mit niedriger Koerzitivfeldstärke hat die Bezeichnung „MagnaDur 20-4", im Handel erhältlich von der Firma Carpenter Technology Corporation, Reading, Pennsylvania, USA. Es ist besonders vorteilhaft, aktive Elemente, die gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden, mit einem Vormagnetisierungselement mit niedriger Koerzitivfeldstärke zu verwenden, weil solche Vormagnetisierungselemente anfälliger sind als herkömmliche Vormagnetisierungsmaterialien, eine kleine Verringerung bei der Magnetisierung zu erleiden, wenn sie magnetischen Wechselfeldern mit einem relativ niedrigen Wert ausgesetzt werden. Obwohl die Vormagnetisierungselemente mit niedriger Koerzitivfeldstärke deshalb mit einiger Wahrscheinlichkeit auf geringe Weise hinsichtlich des von dem Vormagnetisierungselement bereitgestellten tatsächlichen Vormagnetisierungsfeld variieren, verschieben solche geringfügigen Schwankungen die Resonanzfrequenz der gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellten aktiven Elemente nicht signifikant.
Als weitere alternative Technik zum Bereitstellen des Vormagnetisierungsfelds wird in Betracht gezogen, eine Erfindung anzuwenden, die in dem am 20. Oktober 1998 veröffentlichten US-Patent Nr. 5,825,290 beschrieben wird mit dem Titel „Active Element for Magnetomechanical EAS Marker Incorporating Particles of Bias Material", die gleiche Erfinder mit der vorliegenden Anmeldung aufweist. Gemäß dem US-Patent 5,825,290 werden Kristalle aus halbhartmagnetischem oder hartmagnetischem Material innerhalb des Volumens eines amorphen, magnetisch weichen aktiven Elements ausgebildet, und die Kristalle werden magnetisiert, damit man ein geeignetes Vormagnetisierungsfeld erhält. Bei einem derartigen aktiven Element wäre kein separates Vormagnetisierungselement erforderlich.
Verschiedene Änderungen an den oben offengelegten Ausführungsformen und Praktiken können eingeführt werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Die besonders bevorzugten Ausführungsformen und Praktiken der Erfindung sind somit in einem veranschaulichenden und nicht einschränkenden Sinne gedacht. Der Schutzbereich der Erfindung ist in den folgenden Ansprüchen dargelegt.

Claims

Magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke, die folgendes umfaßt: ein magnetostriktives Element zur Verwendung als ein aktives Element in der Marke; wobei das Element ein Streifen aus amorpher Metallegierung ist, wobei das Element geglüht worden ist, um Spannung in dem Element zu entlasten, wobei das Element eine Resonanzfrequenz aufweist, die entsprechend einen Wert eines an das Element angelegten Vormagnetisierungsfelds aufweist und eine vom Vormagnetisierungsfeld abhängige Resonanzfrequenzcharakteristik aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des Elements um insgesamt nicht mehr als 800 Hz variiert, wenn das an das Element angelegte Vormagnetisierungsfeld im Bereich zwischen 4 Oe und 8 Oe variiert.
Magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Vormagnetisierungsfeld abhängige Resonanzfrequenzcharakteristik des Elements derart ist, daß die Resonanzfrequenz des Elements um insgesamt nicht mehr als 200 Hz variiert, wenn das an das Element angelegte Vormagnetisierungsfeld im Bereich zwischen 4 und 8 Oe variiert.
Magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des Elements sich um mindestens 1,5 kHz verschiebt, wenn das an das Element angelegte Vormagnetisierungsfeld von 2 Oe auf einen Wert in dem Bereich zwischen 4 und 8 Oe reduziert wird.
Magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Anlegen einer Vormagnetisierung mit einem Wert H_B an das aktive Element, und wobei das aktive Element eine vom Vormagnetisierungsfeld abhängige Resonanzfrequenzcharakteristik derart aufweist, daß die Resonanzfrequenz des aktiven Elements um insgesamt nicht mehr als 600 Hz variiert, wenn das an das aktive Element angelegte Vormagnetisierungsfeld im Bereich von H_B –1,5 Oe und H_B +1,05 Oe variiert.
Magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Vormagnetisierungsfeld abhängige Resonanzfrequenzcharakteristik des aktiven Elements derart ist, daß die Resonanzfrequenz des aktiven Elements um insgesamt nicht mehr als 200 Hz variiert, wenn das an das aktive Element angelegte Vormagnetisierungsfeld im Bereich von H_B –1,05 Oe und H_B +1,5 Oe variiert.
Magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des aktiven Elements sich um mindestens 1,5 kHz verschiebt, wenn das an das aktive Element angelegte Vormagnetisierungsfeld auf 2 Oe von H_B reduziert wird.
Magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Vormagnetisierungsfeld abhängige Resonanzfrequenzcharakteristik an einem Punkt im Bereich von Vormagnetisierungsfeldwerten, definiert als 3 Oe bis 9 Oe, eine Steigung von im wesentlichen Null aufweist.
Magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des aktiven Elements an einem Punkt im Bereich von Vormagnetisierungsfeldwerten, definiert als H_B –1,5 Oe bis H_B +1,5 Oe, einen Mindestwert aufweist.
Magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung eine Zusammensetzung aufweist, die im wesentlichen aus Fe_aNi_bCo_cB_dSi_e besteht, mit 30≤a≤80,0≤b≤40,0≤c≤40, 10≤d+e≤25.
Magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung im wesentlichen die Zusammensetzung Fe_37,85Ni_30,29Co_15,16B_15,31Si_1,39 aufweist.
Magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung eine Zusammensetzung im wesentlichen von Fe_aNi_bCo_cCr_dNb_eB_fSi_g aufweist und das aktive Element geglüht worden ist, um Spannung darin zu entlasten, und einen magnetomechanischen Kopplungsfaktor k aufweist derart, daß bei dem angelegten Vormagnetisierungswert H_B 0,28≤k≤0,4; mit 69≤a+b+c≤75; 26≤a≤45; 0≤b≤23; 17≤c≤40; 2≤d+e≤8; 0≤d; 0≤e; 20≤f+g≤23; f≤4g.
Magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung eine Zusammensetzung aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Fe₃₅Co₃₄Ni₆Cr₂B₂₀Si₃; Fe₃₁Co₃₀Ni₁₅Cr₂B₁₉Si₃; Fe₃₁Co₃₀Ni₁₅Nb₂B₁₉Si₃; Fe₃₈Co₂₇Ni₇Cr₆B₁₉Si₃; Fe₃₃Co₂₁Ni₁₇Cr₆B₂₀Si₃; und Fe₄₀Co₁₈Ni₁₄Cr₆B₁₉Si₃.
Magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß 6,5 Oe≤Ha≤7,5 Oe.
Magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung Eisen, Bor und höchstens 40% Kobalt enthält.
Magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung mindestens Chrom oder Niob enthält.
Magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung einen kombinierten Gesamtanteil an Chrom und/oder Niob von zwischen 2 und 8% aufweist.
Magnetomechanische elektronische Artikelüberwachungsmarke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung Nickel enthält.
Verfahren zum Ausbilden eines magnetostriktiven Elements zur Verwendung in einer magnetomechanischen elektronischen Artikelüberwachungsmarke, mit den folgenden Schritten: Glühen eines amorphen Metallegierungsstreifens während des Anlegens eines Magnetfelds, das quer zu einer Längsachse des Streifens gerichtet ist; und nach dem Glühschritt Anlegen eines elektrischen Stroms entlang der Längsachse des Streifens; dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetfeld während des Stromanlegungsschritts entlang der Längsachse des Streifens angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromanlegungsschritt 10 Minuten lang ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß während des Stromanlegungsschritts Spannung entlang der Längsachse des Streifens ausgeübt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18–20, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung eine Zusammensetzung aufweist, die im wesentlichen aus Fe_aNi_bCo_cB_dSi_e besteht, mit 30≤a≤80,0≤b≤40,0≤c≤40, 10≤d+e≤25.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung im wesentlichen die Zusammensetzung Fe_37,85Ni_30,29Co_15,16B_15,31Si_1,39 aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18–22, dadurch gekennzeichnet, daß das Glühen 3 Minuten lang bei einer Temperatur von 340°C durchgeführt wird und der elektrische Strom eine Amplitude von 2 Ampere aufweist.