JP2001523030A - アモルファスリボンの焼鈍方法および電子商品監視用マーカ - Google Patents

アモルファスリボンの焼鈍方法および電子商品監視用マーカ

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Abstract

(57)【要約】 磁気機械式の電子商品監視システムのマーカに用いられる強磁性共振器は、磁区幅が約40μmよりも短いか、または当該共振器の厚みの約1.5倍よりも薄い微細磁区構造を持つように焼鈍することで、磁気共振性を高めおよび/またはうず電流損を減らしてきた。これは、マーカにも入っている磁気バイアス素子で当該共振器を磁気的に動作させる軸線にほぼ垂直な誘導磁化容易軸線を当該共振器内に生成する。このような特徴をもたらす焼鈍は、焼鈍される材料の平面に対して或る角度で向けられた少なくとも1,000Oeの磁界内で行って、この磁界が、この平面に垂直なかなり大きい成分、この材料の幅方向の少なくとも約20Oeの成分、この材料を焼鈍炉に通して送る方向に沿った最小成分を持つようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 技術分野 本発明は、磁気アモルファス合金と、磁界内でのこれらの合金の焼鈍方法とに
関する。本発明はまた、磁気機械式の電子商品監視システムに用いられるアモル
ファス磁気ひずみ合金にも関する。さらに、本発明は、アモルファス磁気ひずみ
合金を作る方法や上記マーカを製作する方法だけでなく、上記マーカを使用する
磁気機械式電子商品監視システムにも関する。
【0002】 背景技術 ほとんどの強磁性合金は、磁界内で熱処理されると、単軸異方性を呈し、それ
により、誘導磁化容易軸線が、この焼鈍磁界の方向に平行になるか、あるいはさ
らに一般的に言えば、焼鈍中、磁区の磁化に平行になることが、例えばチカズミ
による「磁気物理学」(Robert E.Krieger Publishi
ng Company,Malbar,Florida)第17章、359頁以
降(1964年)からよく知られている。前述のチカズミの論文は、誘導磁化容
易軸線に垂直な方向で測定されたパーマロイ(結晶質の鉄・ニッケル合金)の磁
化曲線について、一例を挙げている。チカズミは、このような場合に、各磁区の
回転により磁化が行われ、直線上昇磁化曲線を発生することに注目している。
【0003】 Luborskyらによる「アモルファス合金の磁気的焼鈍」(磁気学MAG
−11に関するIEEE会報、1644〜1649頁(1975年))は、アモ
ルファス合金の磁界中の焼鈍について、初期の一例を挙げている。彼らは、リボ
ンの幅方向に(即ち、リボン軸線に垂直に)に向けられ、かつリボンの平面内に
ある4kOeの磁界において、Fe40Ni40146のアモルファス合金の条板 を横方向の磁界中で焼鈍した。彼らは、例えば325°Cでの2時間の加熱処理
と、それに続く50度/分と0.1度/分の冷却の後で、印加磁界が、この誘導
異方性磁界に等しいか、またはこれを超えるときに、ほぼ残留磁気が消失し、磁
化と印加磁界との関係が強磁性飽和まで直線的に左右されるヒステリシスループ
を発見した。これらの著者は、以上の観測結果を、この磁界中の焼鈍が、リボン
の方向に直角な磁化容易軸線を誘導することと、磁界を印加するときに、磁化が
、この磁化容易軸からの回転で変化するという事実のためだと考えた。
【0004】 現に、アモルファス金属は、ガラスの非周期的構造の結果として磁気結晶異方
性がないために、特に磁界中の焼鈍に影響されやすい。アモルファス金属は、広
範な組成を与える溶解金属から急冷することで、薄状のリボンの形に作ることが
できる。実用できる合金は、基本的には、ガラス形成に必要な約15〜30原子
%のSiとBを添加したFe、Coおよび/またはNi(オーヌマらによる「ア
モルファスFe−Co−Ni系合金の弱い飽和保磁力とゼロの磁気ひずみ」Ph
ys.Status Solidi(a)第44巻、K151頁(1977年)
)から成っている。アモルファス状態の遷移金属の混和性がほぼ無制限であるこ
とから、多種多様な磁気的性質がもたらされる。Luborskyらによる「ア
モルファス合金での磁界中の焼鈍異方性」(磁気学MAG−13に関するIEE
E会報、953〜956頁(1977年))と、F.E.Luborsky(編
集長)の[アモルファス金属合金]誌、Butterworths、Londo
n、300〜316頁(1983年)のフジモリによる「磁気異方性」により、
2つ以上の金属種を持つ合金組成は、特に磁界中の焼鈍処理の影響を受けやすい
。従って、この誘導異方性Kuの大きさは、焼鈍温度と時間を適切に選択するこ とだけでなく、この合金組成を選択することによっても、数J/m3から約1k J/m3までの範囲で変えることができる。それゆえ、この異方性磁界は、Hk
2Ku/Js(Luborskyらによる「アモルファス合金の磁界中の焼鈍」(
磁気学MAG−11に関するIEEE会報、1644〜1649頁(1975年
)を参照、Jsは飽和磁化である)で与えられ、また横断方向に磁界中で焼鈍さ れた材料では、飽和に達する前に、磁化が、印加磁界と正比例の関係で変化する
磁界の上限を定めるものであって、1Oeよりも充分に低い値から、約Hk≒2
5Oeの値まで様々である。
【0005】 双方とも横方向の磁界中で焼鈍アモルファス合金と関係のあるヒステリシスル
ープと低いうず電流損の直線特性は、例えば変圧器鉄心等の様々な用途で有用で
ある(ヘルツァらによる「軟磁性体の最近の情勢」、Physica Scri
pta、第T24巻、22〜28頁(1988年)を参照)。横方向に焼鈍され
たアモルファス合金が特に有用である別の適用分野は、以下でさらに詳しく説明
する磁気弾性特性を利用している。
【0006】 ベッカーらによる「強磁性」(Springer、Berlin)第5章、3
36頁(1939年)、またはBozorthによる「強磁性」(d.van
Nostrand Company、Princeton、New Jerse
y)第13章、684頁以降(1951年)は、その教本において、磁化ベクト
ルの回転と関係のある磁気ひずみが、強磁性体において、ヤング率がこの印加磁
界とともに変化するという事実(通常、ΔE効果と呼ばれる)に基づくと説明し
ている。
【0007】 その結果、米国特許第5,820,040号と、ベリーらによる「アモルファ
ス強磁性合金の磁界焼鈍と方向配列」(Physical Reviews L
etters、第34巻、1022〜1025頁(1975年))から、アモル
ファスFe系合金は、横断方向の磁界中で焼鈍されたときに、結晶質の鉄のもの
よりも二桁大きいΔE効果を示すことがわかった。彼らは、このように著しい差
を、アモルファス合金に磁気結晶異方性がなく、そのことから、磁化回転により
、印加ストレスに対する応答がさらに大きくなるためだと考えた。彼らはまた、
この状態では、これらの磁区の向きが、ストレス誘導の回転の影響を受けにくい
から、長手方向の磁界での焼鈍は、主としてΔE効果を抑制することも実証した
。1974年のベリーらの論文において、アモルファス金属でΔE効果が向上す
れば、印加磁界の助けを借りて電子機械式の発振器の振動数を制御するのに役立
つ手段を準備できることがわかる。
【0008】 この振動数を印加磁界で制御できることは、電子商品監視(EAS)で用いら
れるマーカに対して、特に有用であることが判明した(欧州特許出願第0 09
3 281号)。この目的の磁界は、磁化された強磁性条板(バイアス磁石)を
磁気弾性共振器の付近に設け、かつこの条板とこの共振器とをマーカまたはタグ
のハウジングに入れた状態で発生させる。この共振周波数で、マーカの実効透磁
率が変化すると、マーカに、信号IDが供給される。この信号IDは、印加磁界
を用いて、共振周波数を変えれば除去できる。従って、例えば、マーカは、バイ
アス磁石を消磁させて、印加磁界を除去させ、従って、共振周波数を幾分、変化
させれば、停止することができる。このようなシステムは、当初「製造されたま
まの」状態のアモルファスリボンでできたマーカを使用した(欧州出願第0 0
93 281号と出願PCT WO90/03652号明細書参照)が、このリ
ボンも、製造に固有の機械的ストレスと関係のある単軸異方性のために、幾分か
のΔE効果を示す場合がある。
【0009】 米国特許第5,469,140号は、横方向の磁界中で焼鈍されたアモルファ
ス磁気機械式素子を電子商品監視システム内に用いると、製造されたままのアモ
ルファス材料を使用する従来技術のマーカにかかわる欠陥がいくつか除去される
ことを開示している。一例において、この特許は、少なくとも約10Oeの印加
磁界まで、ヒステリシスループの直線動作を表している。横方向の磁界中での焼
鈍と関係のあるこの直線動作により、他のタイプのEASシステム(即ち、調波
システム)に望ましくない警報を発生させかねない調波が生じなくなる。調波シ
ステムへのこのような干渉は、現に、アモルファス合金の製造されたままの状態
と関係のある典型的な非直線ヒステリシスループのために、従来技術の前記磁気
弾性マーカの厄介な問題である。なぜなら、この非直線動作が、困ったことに調
波EASシステム内の警報器をトリガしてしまうからである。さらに、この特許
は、磁界内での熱処理が、磁気ひずみ条板の共振周波数に関して、その一致度を
大幅に向上させることも教示している。上記の焼鈍された共振器のさらなる利点
は、それらの共振器がさらに大きい共振振幅を持つことである。さらにこの特許
は、好ましい材料は、少なくとも約30原子%のCoを含むFe−Co合金であ
るが、前述のPCT特許出願WO90/03652号明細書に開示されたFe40 Ni38Mo318等の従来技術の初期材料は、このような材料の焼鈍を行うと、 この信号のリングダウン期間があいにく減らされるから、パルス磁界形の磁気機
械式EASシステムには不適当であると述べている。ドイツ実用新案G9412
456.6号明細書において、本発明者は、比較的に高い誘導磁気異方性を示す
合金組成を選択すれば、長期のリングダウン時間を達成できることと、それゆえ
このような合金が、商品監視システム内の磁気弾性マーカに特に適することとを
認識した。ヘルツァは、Fe−Co系の合金から始まって、Feおよび/または
Coの約50%までを、Niで置換することにより、約12原子%の下限までの
、さらに低いCo含有率にて、所望の高リングダウン時間も達成できることを開
示している。このような磁気弾性マーカに対してCo含有率を減らすために、N
iを合金化する利点と、比較的に高い異方性を持つ直線ループの必要性が、後で
、米国特許第5,628,840号明細書の開示により再確認された。
【0010】 前述の例における磁界中の焼鈍は、リボンの幅方向、即ち磁界の方向をリボン
軸線に垂直に向いた、しかもリボン表面の平面内で行われた。この技法は、ここ
に示され、横方向の磁界中での焼鈍として、当業界で知られている。この磁界強
度は、リボンの幅方向に、リボン全体を強磁性的に飽和させるくらい充分に強く
なければならない。これは、数百Oe程度の磁界において達成できる。上記の横
方向の磁界中での焼鈍は、例えば環状巻き鉄心上か、あらかじめ切断された直線
リボン条板上のいずれかで、バッチ式に行うことができる。別法として、米国特
許第5,469,140号明細書で詳細に開示されている通り、焼鈍は、横方向
の飽和磁界を合金リボンに印加する炉を通して、合金リボンをリールからリール
へと移送することで、連続方式で実行できる。
【0011】 回転による磁化の変化と、関連磁気弾性特性は、一次的には単軸異方性軸線が
、この印加された使用磁界に垂直であるという事実に関係がある。この異方性軸
線は、横方向の磁界中で焼鈍されたサンプルの場合のように、リボンの平面内に
必ずしもある必要はない。即ち単軸異方性はまた、磁界中での焼鈍以外のメカニ
ズムでも生じることがある。例えば、代表的な状況では、異方性が、リボンの平
面に対し垂直であり得る。このような異方性は、磁界中での焼鈍から生じること
があるが、ただし、1978年に「金属ガラス」の中でGyorgyにより、1
976年9月開催ASM(米国金属学会、Metals Park、Ohio)
セミナーの報告、第11章、275〜303頁により、米国特許第4,268,
325号明細書により、グリムらによる1985年の「磁界中での熱処理による
金属ガラス中のうず電流損の最小化」、ブラックプール(フルフサン磁気技術セ
ンター、カーディフ)でのSMM7会議の議事録、332〜336頁により、デ
ウィットらによる1985年の「アモルファス金属リボンの磁区パターンと高周
波の磁気的性質」J.Appl.Phys.第57巻、3560〜3562頁(
1985年)により、さらに、リビングストンらによる「アモルファス金属リボ
ンの磁区」J.Appl.Phys.第57巻、3555〜3559頁(198
5年)により教示される通り、今度は、リボンの平面に直角に向けられた強い磁
界で生じる(これを、以後、垂直磁界中での焼鈍と呼ぶ)。このような垂直異方
性の他の原因は、製造プロセスと関係のある内部機械的応力(前述のリビングス
トンらによる「アモルファス金属リボンの磁区」の論文と、F.E.Lubor
sky(編集長)所属のフジモリによる前述の章を参照)、あるいは例えば、そ
の表面の部分結晶化により起こされる内部機械的応力(ヘルツァG.による「鉄
の含有量の多いアモルファス合金の表面結晶化と磁気的性質」J.Magn.M
agn.Mat.第62巻、143〜151頁(1986年))との磁気ひずみ
結合から生じることもある。
【0012】 磁化容易軸線がリボン平面に垂直であるとき、このような大きい減磁率は、静
磁気漂遊磁界エネルギーを減らすために、非常に細かい磁区構造を必要とする(
ランドーらによる「連続媒体の電気力学」Pergamon,Oxford,E
ngland、第7章(1981年)を参照)。観測される磁区の幅は、一般に
10μm以下であり、また可視磁区は、一般に還流磁区(closure do
mein)であるが、一方リボンの幅方向に異方性を持つリボンは、幅広い(一
般に、幅約100μm)横方向のスラブ磁区を示す(前述のGyorgyの論文
や前述のデウィットらの論文、および、Mermelsteinの「磁気弾性金
属ガラス型低周波磁力計」磁気学に関するIEEE会報、第28巻、36〜56
頁(1992年)に開示のとおり)。
【0013】 垂直磁界中での焼鈍の第1の例の1つは、Gyorgyによる前述の論文で与
えられた。この論文では、Co系のアモルファス合金について、焼鈍処理後の磁
区構造を、それぞれ、横方向の磁界中での焼鈍処理と長手方向の磁界中での焼鈍
処理の後で得られる磁区構造と比較した。Gyorgyは、磁化容易軸線が表面
に対し直角である単軸材料では、垂直に焼鈍されたサンプルの磁区構造が典型的
であると述べている。
【0014】 後者の調査結果は、前述のデウィットらの論文で確かめられた。この論文では
、ゼロに近い磁気ひずみのCo系アモルファス合金の2つのサンプルを比較し、
その一方が、0.9kOeの磁界において、横方向の磁界中で焼鈍され、また他
方が、15kOeの磁界において、垂直の磁界中で焼鈍されている。デウィット
らは、上述の通り、双方の場合に、磁化プロセスが回転により制御され、その結
果、印加磁界に伴ない磁化がほぼ直線的に行われることを発見した。 前述のM ermelsteinの論文は、8.8kOeの磁界内で、それぞれ、横方向の
磁界中で焼鈍され、また垂直の磁界中で焼鈍された高磁気ひずみのFe系アモル
ファスリボンに対しても、同様な結論に達した。Mermelsteinは、双
方の場合に、磁化プロセスが、印加磁界に向けて、磁化ベクトルを回転させるこ
とで制御されると仮定し、従って、双方の場合に、うず電流の効果だけでなく、
磁気的性質や磁気弾性特性も表すために、単一モデルを使用することで充分であ
ると結論を下した。Mermelsteinの調査は、これらのサンプルを用い
て磁気弾性磁界センサに向けられ、彼は、双方のタイプの磁区構造が名目上、等
価なノイズベースラインを示すことと、このセンサの感度のいかなる差も、熱処
理の相違点と関係のある、異なる異方性磁界にのみ帰せられることと結論を下し
た。
【0015】 それでも、上記の通り、デウィットらは、垂直に焼鈍されたサンプルのヒステ
リシスループが、本質的には直線であるものの、横方向に焼鈍されたサンプルと
異なり、うず電流損の増大とともに、その中心領域に非直線の開口を示すことを
認めた。この発見は、リボン表面に直角に向けられた9kOeの磁界内で焼鈍す
ることで、FeCo系とFeNi系のアモルファス合金に、垂直な異方性が生じ
たという前述のグリムらの論文で確認されている。グリムらは、この非直線性を
、還流磁区の切換過程によるものだと考えた。このサンプルが最大の磁気ひずみ
(λs≒22ppm)を呈した場合にのみ、彼らは、ヒステリシスが無視でき、 かつうず電流損が大幅に低減したほぼ直線の磁気ループを見つけた。彼らは、こ
の場合に、磁気ひずみの相互作用が、印加磁界に垂直に向けられた還流磁区に有
利に働き、その結果、この還流磁区内の磁化プロセスが複雑でなくなることを認
めた。これと対照的に、還流磁区のストライプは、磁気ひずみ定数がさらに小さ
い(即ち、一例において約9ppm)サンプル、またはゼロに近い磁気ひずみの
サンプルでは、印加磁界に平行に向けられ、その結果、ヒステリシスループの中
心領域に、前述の非直線性が生じる。
【0016】 さらに、匹敵する結果が、前述の米国特許第4,268,325号明細書にも
開示されており、ここでは、2kOeの垂直磁界と1Oeの周磁界において、2
cm幅のFe40Ni4020のガラス状アモルファスリボンの型抜き部分から組立
てられ焼鈍されたリング積層型の環状鉄心が述べられている。この特許に従い、
焼鈍中に、このような垂直磁界を印加した結果、薄板が、その薄板平面にほぼ直
角な磁化容易軸線を持つことになる。この結果は、比較的直線性の磁化ループで
あったが、この場合も、その中心領域に非直線の開口が生じ、かつAC損失が向
上した。さらに、前述の米国特許第4,268,325号明細書は、ACヒステ
リシス損失を最小限に抑えるために、第1の磁界の方向に直角な磁界を、第2の
焼鈍段階で印加することは好都合であると述べている。実際、この引用されたサ
ンプルの損失は、周磁界での以後の焼鈍により、改善されよう。この第2の焼鈍
段階において、この残留磁気が、従ってまた非直線性が増大し、このヒステリシ
スループがほぼ非直線である約3.5kGの増大残留磁気にて最小値に至った。
【0017】 以上の全ての観測結果は、真の利益は、横方向の磁界中での焼鈍以上に、垂直
の磁界中での焼鈍により生ずることはないと教えている。実際、どんな用途でも
、直線性のヒステリシスループと、低いうず電流損とが求められる場合には、横
方向の磁界中での焼鈍が、明らかに好都合であるように見える。さらに、横方向
の磁界中での焼鈍は、実験的に垂直の磁界中での焼鈍よりもさらに行い易い。そ
の理由の一部は、それぞれの場合に強磁性的にリボンを飽和させ、一様な異方性
を得るための磁界強度が必要となるからである。それらの磁気的な軟らかさのた
めに、アモルファスリボンは、一般に、数百Oeの内部磁界で、強磁性的に飽和
させることができる。とはいえ、有限の寸法を持つサンプルでの内部磁界は、外
部印加磁界と、外部印加磁界に対抗して作用する減磁界から成っている。リボン
の幅方向の減磁界は比較的小さいが、リボン平面に直角な減磁界はかなり大きく
、単一リボンでは、リボン平面に直角な飽和磁界の成分にほぼ等しい。それゆえ
に、前述の米国特許第4,268,325号明細書では、垂直に印加された磁界
の強度は、好ましくは、焼鈍温度での飽和磁気誘導の少なくとも約1.1倍であ
るべきと教示している。これは、一般に、垂直の磁界中での焼鈍に関して、前述
の論文に報じられているとおり、約10kOe以上の磁界強度をともなう。これ
に比べ、横方向の磁界中での焼鈍は、数百Oeしか超えないかなり下げた磁界で
は、うまくいく。例えば、欧州特許出願第0 737 986号明細書だけでな
く、前述の米国特許第5,469,140号明細書も、横方向の磁界中での焼鈍
では、500Oeまたは800Oeを超える磁界強度が、飽和を達成するのに充
分であると述べている。もちろん、このような中位の磁界は、垂直の焼鈍に必要
な高磁界よりも容易、かつ経済的な方法で実現できる。従って、磁界を下げると
、磁石のギャップを広くすることができ、それにより、このギャップ内に収容さ
れる炉を構築し易くなる。さらに、この磁界を電磁石で発生する場合には、電力
消費量を減らせる。永久磁石から作ったヨークでは、さらに小さい磁界強度は、
さらに小さなおよび/または安価な磁石で実現できる。
【0018】 発明の要約 上述の従来技術によれば、横方向の磁界中での焼鈍法は、様々な理由で、垂直
の磁界中での焼鈍法よりもさらに好ましいように思われる。しかしながら、本発
明者は、焼鈍中に印加する磁界がリボン平面外に実質的な成分を持つ焼鈍法を適
正に行うときは、従来技術に示された方法によるよりも、さらに優れた磁気的性
質と磁気弾性特性をもたらすことを認めた。
【0019】 本発明の目的は、動作の際に、静的な磁気バイアス磁界で磁化される強磁性リ
ボンのうず電流損を減らす方法を提供することにある。
【0020】 さらに具体的には、本発明の目的は、磁気機械式の電子商品監視システムへの
使用にふさわしい性質を有し、かつ従来の共振器よりも性能の良い共振器を製造
するための、磁気ひずみ合金と、この合金の焼鈍方法とを提供することにある。
【0021】 本発明の他の目的は、切断して、長方形で延性の磁気ひずみ条板にすることが
でき、予磁化磁界Hを印加または除去することで、その条板を起動、停止でき、
さらに起動状態において、その条板を交番磁界で励振すれば、共振周波数frに て長手方向の機械的共振振動(この振動は、励振後は信号振幅が大きくなる)を
呈するようにすることのできる、磁気機械式監視システムのマーカに組み込まれ
る上記の磁気ひずみアモルファス金属合金を提供することにある。
【0022】 本発明のさらに他の目的は、磁化の磁界強度が変化しても、共振周波数frが ほんの僅かしか変化しない合金を提供することにある。
【0023】 さらなる目的は、マーカ共振器が起動状態から停止状態に切換えられると、共
振周波数frが著しく変化する合金を提供することにある。
【0024】 本発明のさらに他の目的は、磁気機械式監視システム用のマーカに組込まれる
ときに、調波監視システム内の警報器をトリガしない合金を提供することにある
【0025】 さらに、本発明の他の目的は、磁気機械式の監視システムへの使用に好適な、
上記共振器を織り込んだマーカと、マーカの製作方法を提供することにある。
【0026】 本発明の他の目的は、上記のアモルファス磁気ひずみ合金から成る共振器を持
つマーカで作動される磁気機械式の電子商品監視システムを提供することにある
【0027】 上記の目的は、共振器、このような共振器を織り込んだマーカおよびこのよう
なマーカを用いる磁気機械式の電子商品監視システムにおいて達成され、このシ
ステムでは、共振器はアモルファス磁気ひずみ合金であり、またこの生のアモル
ファス磁気ひずみ合金は、約40μmよりも短い磁区の幅で微細磁区構造を形成
する方法で、そしてリボン軸線に垂直で、かつリボン平面に対して5〜90°の
角度でリボン平面外に向くような異方性が生じる方法で焼鈍される。この異方性
角度の下限は、うず電流損を減らすのに必要な磁区構造の所望の細分化を達成す
るのに必要であり、従って、その信号振幅を改善し、それゆえ、このようなマー
カを用いる電子商品監視システムの性能を向上させる。
【0028】 これは、例えば、本発明の実施例において達成され、この実施例では、結晶質
を、リボンまたは条板の上面および下面から、それぞれ条板またはリボンの各表
面での厚みの約10%の深さまで導き、その結果、異方性がリボン軸線に垂直で
、かつリボン平面に垂直になる。従って、ここで言う「アモルファス」(共振器
に関係するとき)とは、共振器を断面で見て最低約80%のアモルファスを意味
する。別の実施例において、飽和磁界を、リボン平面に垂直に印加し、焼鈍中、
磁化を、この飽和磁界に平行に揃えるようにしている。双方の処理の結果、微細
磁区構造、リボン平面に垂直な異方性、ほぼ直線のヒステリシスループが得られ
る。ここで使用する「ほぼ直線」なる語はは、ヒステリシスループが、なおも、
その中心に、非直線の小さい開口を呈する可能性を含んでいる。このような僅か
に非直線のループは、従来のマーカと比較して、調波システムにおいて、誤り警
報を発動する回数は少ないが、残りの非直線性を事実上除去することが望ましい
【0029】 それゆえ、焼鈍は、好ましくはこの誘導異方性軸線を、リボン平面に対して9
0°よりも小さい角度にして、ほぼ完全に直線のループがもたらされるような方
法で行われる。このような「斜角」異方性は、磁気焼鈍磁界が、リボンの幅方向
に付加成分を持つときに実現される。
【0030】 かくして、上記の目的は、好ましくはリボン平面に対して或る角度で向けられ
た少なくとも1,000Oeの磁界内で、アモルファス強磁性金属合金を焼鈍し
、この磁界が、リボン平面に垂直なかなり大きい1成分、このリボンの幅方向の
少なくとも約20Oeの1成分、リボン軸線に沿った名目上無視できる1成分を
有し、このリボン軸線に垂直に向けられた磁化容易軸線(ただし、リボン平面外
に1成分を持つ)を誘導することで達成される。
【0031】 この斜角磁化容易軸線は、例えば磁化を、その方向に沿って、またリボンの幅
方向の1直線に対して約10°〜80°の角度で向けられるくらい大きい磁界強
度を持つ磁界中で焼鈍することで得られる。しかしながらこれは、一般に約10
kOeかそれよりもかなり大きい、極めて大きい磁界強度を必要とし、そのため
に、実現が厄介で、かつ費用がかかる。
【0032】 それゆえ、上記の目的を達成するための好適な方法は、磁界強度(Oeで表す
)が、焼鈍温度にて、アモルファス合金の飽和磁気誘導(ガウスで表す)よりも
小さい焼鈍磁界を印加することを含む。一般に、強さが2Oe〜3kOeのこの
磁界は、リボンの幅方向の1直線に対して約60°〜89°の角度で印加される
。この磁界は、磁化容易異方性軸線を誘導し、この軸線は、焼鈍中に磁化方向に
平行であり(一般に、このような中位の磁界強度では、その磁界の方向とは一致
しない)、また最終的に、リボン平面外で、少なくとも約5°〜10°の角度で
向けられ、同時に、リボンの軸線に垂直である。
【0033】 その方向のほかに、前述の斜角異方性は、他と関係なく、その大きさを特徴と
し、またその大きさは、その異方性磁界強度Hkを特徴としている。先に記述し た通り、方向は、主として焼鈍中の磁界の向きと強度により設定される。異方性
磁界強度(大きさ)は、焼鈍温度・時間グラフと合金成分とを組合わせることに
よって設定され、異方性の大きさの程度が、主として合金成分で変えられ(調節
され)、次に、平均(公称)の大きさからの変動が、焼鈍温度および/または時
間を変える(調節する)ことで、公称値の約+/−40%以内に達成できる。
【0034】 上述の通りに焼鈍されるときに、磁気機械式電子商品監視システムまたは識別
システム内のマーカへの使用にふさわしい性質を持つ共振器を生み出す合金組成
の一般式は、以下のとおりである: FeaCobNicSixyz
【0035】 ここで、a、b、c、x、y、zは原子%で表す値であり、またMは、C、P
、Ge、Nb、Ta、および/または、Mo等の1つ以上のガラス形成促進元素
および/またはCrおよび/またはMnの1つ以上の遷移金属であり、さらに、
15<a<75 0<b<40 0≦c<50 15<x+y+z<25 0≦z<4であって、 しかも、a+b+c+x+y+z=100を満たす。
【0036】 この詳細な組成は、当該監視システムの個々の要件に合わせて調整する必要が
ある。特に適した組成は、一般に、焼鈍温度および/または約350°C〜約4
50°Cの範囲のキュリー温度Tcにおいて、好ましくは約1T(=10kG) よりも低いでの飽和磁化Jsを示す。これらの限度を前提とすると、例えばオー ヌマらによる「 Fe−Co−Ni系アモルファス合金の低飽和保磁力とゼロ磁 化」Phys.Status Solidi(a)第44巻、K151頁(19
77年)で与えられたデータから、さらに適切なFe、Co、Niの含有率を選
択できる。そうする際、x+y+zの合計を増加または減少することで、Jsと Tcを、それぞれ増加または減少できることを念頭に置くべきである。好ましく は、これらの組成を、一般に選択すべきである。さらに、それらの組成は、磁界
内で焼なまされるときには、約13Oeよりも小さい異方性磁界を持つ。
【0037】 市販されている1つの主要な電子商品監視システムでは、本発明の所望の目的
は、上記の式に、以下の範囲を適用すれば、特に好都合な方法で実現できる: 15<a<30 10<b<30 20<c<50 15<x+y+z<25 0≦z<4 さらに好ましくは 15<a<27 10<b<20 30<c<50 15<x+y+z<20 0<x<6 10<y<20 0≦z<3
【0038】 このEASシステム向けに、このように特に適した合金の例は、例えばFe24 Co18Ni40Si216、Fe24Co16Ni43Si116またはFe23Co15Ni 45 Si116等の組成、約5〜約15ppmの飽和磁気ひずみを持ちおよび/ま たは上述の通りに焼鈍されたときに、約8〜12Oeの異方性磁界を持つ。これ
らの例は、特に磁化磁界強度が変化した場合の共振周波数frの比較的僅かな変 化、即ち│dfr/dHb│<700Hz/Oeを示すにすぎないが、マーカ共振
器が起動状態から停止状態に切換わると、共振周波数frは、少なくとも約1. 4kHzだけ、かなり大きく変化する。好適な実施例では、このような共振器リ
ボンは、厚みが約30μmよりも薄く、長さが約35〜40mmであり、幅が約
13mmよりも短く、好ましくは約4〜8mm、即ち例えば6mmである。
【0039】 電子同定システムまたは磁界センサ等の他の用途は、むしろバイアス磁界に対
する共振周波数の高い感受率を必要とする。即ち、このような場合、│df/d
H│>1000Hz/Oeという大きい値が求められる。この場合に、特に適し
た組成の例は、例えばFe62Ni20Si216、Fe40Co2Ni40Si513、 Fe37Co5Ni40Si216またはFe32Co10Ni40Si116等の組成、約 15ppmよりも大きい飽和磁気ひずみおよび/または、上述のとおりに焼鈍さ
れたときに、約2〜8Oeの範囲の異方性磁界を持つ。
【0040】 さらに、ここに記述する熱処理を用いてうず電流損を減らすことは、非磁気弾
性用途にも有益であり、またゼロに近い磁気ひずみのCo系合金を、例えば直流
電流で発生する予磁化で動作させる環状巻き鉄心に使用するときには、その合金
の性能を向上させることができる。
【0041】 発明を実施するための最良の形態 図1aと図1bは、リボンの幅方向の飽和磁界内で、従来技術により焼鈍され
たアモルファスリボンの代表的な磁区構造の比較例を示す。図1aは、この磁区
構造の略見取図であり、また、図1bは、約2kOeの横方向の磁界内で、35
0°Cにて約6秒間焼鈍されたFe24Co18Ni40Si218のアモルファス合 金について、この磁区構造の実験例である。
【0042】 図2aと図2bは、リボン平面に垂直な飽和磁界内で、従来技術により焼鈍さ
れたアモルファスリボンの代表的な磁区構造の比較例を示す。図2aは、この磁
区構造の略見取図であり、また図2bは、約10kOeの垂直の磁界内で、35
0°Cにて約6秒間焼鈍されたFe24Co18Ni40Si218のアモルファス合 金について、この磁区構造の実験例である。
【0043】 図3aと図3bは、(a)約2kOeの磁界内で、横方向磁界中の焼鈍を行っ
た後で、また(b)約15kOeの磁界内で、垂直磁界中の焼鈍を行った後で、
それぞれ得られた代表的なヒステリシスループを示している。双方のループは、
長さ38mm、幅6mm、厚み約25μmのサンプルで記録された。それぞれの
場合の破線は、理想化された直線ループであって、その直線性と、異方性磁界H k の定義を実証するのに役立つ。この図に示される特定のサンプルは、それぞれ の場合に、350°Cにて、約6秒間、焼鈍されたFe24Co18Ni40Si21 8 のアモルファス合金である。
【0044】 図4は、リボンの幅方向の飽和磁界内で焼鈍されたアモルファス磁気ひずみリ
ボンにおける、静磁気バイアス磁界Hの関数としての共振周波数frと共振振幅 A1の代表的な動きについての、従来技術による比較例である。ここに示す特定
の例は、約2kOeの横方向の磁界内で、350°Cにて約6秒間、焼鈍された
Fe24Co18Ni40Si218のアモルファス合金の長さ38mm、幅6mm、 厚み約25μmの条板に相当する。
【0045】 図5は、従来技術の熱処理中に、リボン平面に垂直な飽和磁界を印加すること
で、この熱処理を用いるアモルファス磁気ひずみリボンの場合に、静磁気バイア
ス磁界Hの関数として、共振周波数frと共振振幅A1との代表的な動きについ ての、この発明の例である。ここに示す特定の例は、約15kOeの垂直の磁界
内で、350°Cにて約6秒間焼鈍されたFe24Co18Ni40Si218のアモ ルファス合金から切取られた長さ38mm、幅6mm、厚み約25μmの条板に
相当する。
【0046】 図6aと図6bは、本発明による磁界焼鈍技法の原理を示す。図6aは、リボ
ンの断面(リボンの幅方向)の略見取図であり、焼鈍中の磁界ベクトルの向きと
磁化を示す。図6bは、印加された焼鈍磁界の強度と向きの関数として、焼鈍中
の磁化ベクトルの理論上算定された角度βを示す。磁界強度Hは、この焼鈍温度
での飽和磁化Js(Ta)に正規化される。
【0047】 図7は、Fe24Co18Ni40Si218のアモルファス合金の飽和磁化Jsの温
度依存性を示す。
【0048】 図8aと図8bは、リボン軸線に垂直に、かつリボン平面の法線に斜めに向け
られた単軸異方性をもたらす、本発明により磁界中で焼鈍されたアモルファスリ
ボンの磁区構造の一例を示す。図8aは、この磁区構造の概略見取図である。図
8bは、リボン平面に対して約88°の角度で向けられ、同時にリボン軸線に垂
直に向けられた約3kOeの強度の磁界内で、350°Cにて約6秒間、焼鈍さ
れたFe24Co18Ni40Si218のアモルファス合金についての、上記の磁区 構造の実験例である。
【0049】 図9aと図9bは、本発明の原理により焼鈍した場合の磁気ひずみアモルファ
ス合金の、(a)磁気的性質と、(b)磁気共振性の測定例を示す。図9aは、
ほぼHkでの飽和まで直線であるヒステリシスループを示す。図9bは、静磁気 バイアス磁界Hの関数として、共振周波数frと共振振幅A1を示す。ここに示 す特定の例は、リボン平面に対して約85°の角度で向けられ、同時にリボン軸
線に垂直に向けられた約2kOeの強度の磁界内で、360°Cにて約6秒間、
焼鈍されたFe24Co18Ni40Si218のアモルファス合金から切取られた長 さ38mm、幅6mm、厚み約25μmの条板である。
【0050】 図10は、従来技術による磁界中での焼鈍方法と、本発明による磁界焼鈍方法
とで得られた、静磁気バイアス磁界の関数としての各減衰率Q-1の代表的な動き
を比較する。この特定の例は、磁界内で、350〜360°Cにて約6秒間、連
続方式で焼鈍したFe24Co18Ni40Si218のアモルファス合金である。
【0051】 図11a、11b、11cは、焼鈍中に印加される磁界強度Hの強さの、(a
)共振信号振幅、(b)磁区構造、(c)異方性磁界Hkに対する影響を実証す る。この焼鈍磁界は、リボン平面にほとんど直角に、即ち約85°〜90°の角
度で作用していた。ただし、H=0にて与えられたデータポイントは除く。そこ
では、リボンの幅方向に2kOeの磁界を印加した。図11aは、最大の共振信
号振幅と、共振周波数frが最小値を示すバイアス磁界での共振信号振幅を示す 。図11bは、磁区サイズと、リボン平面に対する磁化容易軸線の算定角度を示
す。図11cは、異方性磁界を示す。領域IIは、本発明の好適な一実施例を表す
。この図に示される個々の結果は、350°Cにて約6秒間、焼鈍されたFe24 Co18Ni40Si218のアモルファス合金に対して得られたものである。
【0052】 図12aと図12bは、磁界がリボン平面にほとんど直角に、即ち約85°〜
90°の角度で作用した場合に、ヒステリシスループの直線性に対する焼鈍磁界
強度Hの役割を示す。ただし、H=0にて与えられたデータポイントは除く。そ
こでは、リボンの幅方向に2kOeの磁界を印加した。図12aは、この焼鈍温
度にて、飽和磁化よりも大きい強度と小さい強度の「垂直」磁界内で焼鈍したと
きに、それぞれ、その中心部におけるヒステリシスループの代表的な外観を示す
。図12bは、焼鈍したリボンの飽和保磁力Hcに関して、印加焼鈍磁界強度を 用いたヒステリシスループの直線性の評価を示す。この結果は、350°Cにて
約6秒間焼鈍したFe24Co18Ni40Si218のアモルファス合金で得られた ものである。
【0053】 図13aと図13bは、共振信号振幅に対する焼鈍磁界の強度と向きの影響を
実証する。図13aは最大の共振信号振幅を示し、図13bは共振周波数frが 最小値を示すバイアス磁界での共振信号振幅を示す。個々の結果は、図に示すと
おりの向きと強度の磁界内で、350°Cにて約6秒間、連続方式で焼鈍したF
24Co18Ni40Si218のアモルファス合金にて得られたものである。
【0054】 図14は、飽和保磁力Hcに関して、ヒステリシスループの直線性に対する焼 鈍磁界の強度と向きの影響を示す。個々の結果は、図示のとおりの向きと強度の
磁界内で、350°Cにて約6秒間、連続方式で焼鈍したFe24Co18Ni40
218のアモルファス合金において得られたものである。
【0055】 図15aと図15bは、誘導異方性がリボン軸線に沿った成分を持つ場合にお
ける、ヒステリシスループの直線性と磁気共振性との劣化の一例を示す。図15
aは、ヒステリシスループと有効な磁化プロセスを示す。図15bは、静磁気バ
イアス磁界Hの関数として、共振周波数frと共振振幅A1を示す。示す特定の 例は、感知されるほどの横方向の磁界成分がないようにリボン平面に対して「理
想的に」垂直に向けられた約2kOeの強度の磁界内で、360°Cにて約6秒
間、焼鈍したFe24Co18Ni40Si218のアモルファス合金から切取った長 さ38mm、幅6mm、厚み約25μmの条板である。
【0056】 図16aと図16bは、このリボンを案内して炉に通す本発明の方法に基づく
焼鈍治具の断面を示す。図16aは、この装置の穴がリボンの厚みよりも著しく
広い場合に、磁界内でリボンを向ける方法を実証する。図16bは、厳密な幾何
学的意味において、リボンが印加焼鈍磁界に完全に垂直に向けられる形態を示す
【0057】 図17a、図17b、図17c、図17dはそれぞれ、本発明の方法において
使用する焼鈍治具のいくつかの代表的な製作品の異なる断面を示す。
【0058】 図18は、ヨークと、本発明の方法において、図示の磁力線を発生させる、永
久磁石により形成された磁石システムの図である。
【0059】 図19aと図19bは、本発明の原理により、まっすぐなリボンを連続的に焼
鈍するための一例を示す。図19aは、炉を挟む磁石システムの断面を示し、そ
こでは、リボンは、焼鈍治具5により、磁界方向に対して所望の角度で移送され
る。図19bは、磁石システムと、磁石内部の炉の縦断面を示す。リボンは、リ
ールから供給され、モータで駆動されるローラにより炉を通って移送され、最後
に、磁界内のリボンの向きが、焼鈍治具により維持された状態で、別のリールに
巻付けられる。
【0060】 図20aと図20bは、本発明による多レーン式の焼鈍治具の原理を示す。
【0061】 図21は、本発明による焼鈍処理のフィードバック制御の原理を示す。
【0062】 図22aと図22bは、リボンに直角に向けられた磁界(従来技術)内で、ま
たはこの磁界の方向と、リボンの幅方向の直線との間の約85°の角度で向けら
れた本発明による磁界内で焼鈍した後における、Fe24Co18Ni40Si218 のアモルファス合金の共振信号振幅を比較する。この磁界強度は、それぞれの場
合に2kOeであった。またリボンは、約300〜420°Cの焼鈍温度にて、
約6秒間、連続方式で焼鈍された。図22aは最大振幅A1を示し、また図22
bは、その共振周波数が最小値を持つバイアス磁界での振幅を示す。
【0063】 図23は、リボンに直角に向けられた磁界(従来技術)内で、またはこの磁界
の方向と、リボンの幅方向の直線との間の約85°の角度で向けられた磁界(本
発明)内で、焼鈍した後、Fe24Co18Ni40Si218のアモルファス合金の 共振信号振幅の別の比較である。最大振幅は、その最大値が現れるバイアスでの
勾配│dfr/dH│に対して、プロットされている。磁界強度は、それぞれの 場合に2kOeであった。またリボンは、約300〜420°Cの焼鈍温度にて
、約6〜12秒間、連続方式で焼鈍された。
【0064】 図24は、異なる磁区幅について、信号振幅A1とバイアス磁界を図式的に描
いたものであり、本発明のいくつかの基本的な面を要約している。従来技術によ
り横方向の磁界中で焼鈍されたサンプルでは、約100μmの磁区幅の曲線が典
型的なものであり、また、本発明による焼鈍方法では、約5μmと15μmの磁
区幅に関して示された曲線が代表的なものである。
【0065】 好適実施例の説明 合金の準備 Fe−Co−Ni−Si−B系の範囲内のアモルファス金属合金は、溶解金属
から急冷することで、代表的には厚み25μmの薄いリボンとして作られた。表
1は、調査した組成と、それらの組成の基本材料パラメータの代表的な例をリス
トしたものである。あらゆる鋳型は、市販の原料を用いて、少なくとも3kgの
インゴットから作られた。これらの実験に用いられるリボンは、幅6mmであり
、それらの最終幅に直接に鋳造されるか、あるいはそれよりも幅広いリボンから
細断された。これらのリボンは強く、堅く、延性があり、また光沢のある上面と
、やや光沢のない下面を示した。
【0066】
【表1】 上記の表Iは調査した合金組成と、それらの組成の磁気的性質の例を示し、Js は飽和磁化であり、λsは飽和磁気ひずみ定数であり、またTcはキュリー温度で
ある。合金8と9のキュリー温度は、これらのサンプルの結晶温度(≒440°
C)よりも高く、従って、測定不能である。
【0067】 焼鈍 これらのリボンは、少なくとも500Oeの磁界をリボンに印加する炉を通っ
て、リールからリールあるいは、フロアへと合金リボンを移送することで、連続
方式で焼鈍した。磁界の方向は、リボンの長軸線につねに垂直であり、またその
磁界の方向とリボン平面とが成す角度は、約0°(横方向の磁界中での焼鈍)、
即ちリボンの幅方向から、約90°(垂直の磁界中での焼鈍)、即ちリボン平面
にほぼ直角までの範囲で変化した。焼鈍は、外部雰囲気で行った。
【0068】 焼鈍温度を、約300〜420°Cの範囲で変化した。焼鈍温度の下限は約2
50°Cであり、これは、製造に固有の応力の一部を除去するために、また磁気
異方性を誘導するべく充分な熱エネルギーを準備するために必要である。キュリ
ー温度と結晶温度から、焼鈍温度の上限が得られる。リボンが、熱処理後に、短
い条板にカットされる程度に延性を持つという必要条件から、焼鈍温度の別の上
限が定まる。最高の焼鈍温度は、好ましくは前記材料の特性温度の最低値よりも
低くなければならない。従って、焼鈍温度の上限は、一般に約420°Cである
【0069】 リボンをこれらの温度に曝す時間を、焼鈍速度を変えることにより、数秒から
約2分の1分までの範囲で変化させた。焼鈍速度は、この実験において約0.5
〜2m/分の範囲であり、この実験では、約10〜20cmのホットゾーンを持
つ比較的に短寸の炉を使用した。しかしながら焼鈍速度は、炉の長さを、例えば
1〜2mの長さにすれば、少なくとも20m/分まで著しく速められる。
【0070】 リボンは、炉を通って、一直線に移送され、また磁界によりリボン上に及ぼさ
れる力やトルクのために、リボンが曲ったり、捻じられたりすることがないよう
に、長形の焼鈍治具で支えられた。
【0071】 ある実験設備においては、焼鈍用の磁界を発生させるために、電磁石を使用し
た。これらの磁極片は、直径100mmであって、約45mmの間隔を置いた。
このようにすれば、約70mmの長さにおいて、約15kOeまでの均一な磁界
を発生することができる。この炉は、長方形の形状を持つ(長さ230mm、幅
45mm、高さ70mm)。リボン軸線に沿った加熱電流で磁界が発生しないよ
うに、電熱線は、二本線で巻いた。この円筒形の焼鈍治具(長さ300mm、直
径15mm)は、ステンレス鋼でできており、リボンを案内するために、長方形
の穴(6×7mm)を備えていた。均一の温度ゾーンは約100mmであった。
この炉は、磁石の中に適正に位置付けられて、印加磁界が、焼鈍治具の長軸線に
垂直になるようにし、またリボンが、印加磁界がなお存在している間も冷却され
るようにした。焼鈍治具を、その長軸線を中心として回転させることで、リボン
平面は、リボン軸線に垂直の印加磁界に対して、いかなる角度でも位置付けでき
た。この実験設備を用いて、磁気的性質と磁気弾性特性に対する印加焼鈍磁界の
強度と角度の影響を調査した。
【0072】 第2の実験設備において、磁界は、FeNdB磁石と磁性鋼鉄でできたヨーク
で発生させた。このヨークは、長さ約400mmであって、約100mmのエア
ギャップを備えていた。ヨークの中心に発生する磁界は、約2kOeであった。
今回、この炉は、円筒形のもの(直径110mm、長さ400mm)であった。
電熱線として鉱物絶縁線を使用したことから、この加熱電流では、感知されるほ
どの磁界は発生しないことも保証された。この電熱線は、長さ300mmで巻付
けられて、約200mmの均一なホットゾーンを形成した。今回、この焼鈍治具
は、長方形のものであった。また、炉は、磁石の中に適正に位置付けられて、印
加磁界が、焼鈍治具の長軸線に垂直になるようにし、またリボンが、高温である
間、印加磁界を受けるようにした。この場合も、リボンを、リボン軸線に垂直で
ある印加磁界に対して、任意の角度で位置付けるために、焼鈍治具を、その長軸
線を中心として回転可能とした。この第2の実験設備は、電磁石構造よりも製造
にふさわしいものである。特に、均一な磁界ゾーンは、適宜長くした磁石のヨー
クを用いて一層長くすることができ、またそのゾーンは、数メートル迄となし得
ることから、さらに長い炉を使用し、もって焼鈍処理の速度を大幅に速くできる
【0073】 テスト 焼鈍されたリボンを、代表的に長さ38mmの短い細片にカットした。これら
のサンプルを、ヒステリシスループと磁気弾性特性を測定するために使用した。
【0074】 このヒステリシスループは、約30Oeピーク振幅の正弦波磁界内で、60H
zの周波数で測定した。この異方性磁界は、磁化がその飽和値に達した磁界Hk として定義されるものである(図3a参照)。リボンの幅方向の磁化容易軸線で
は、横断方向の異方性磁界は、次の式により、異方性定数Kuと関連付けられる 。 Hk=2Ku/Js ここでJsは飽和磁化、Kuは磁化容易軸に平行な方向から磁化容易軸に垂直な方
向に磁化ベクトルを回転させるために必要な、体積単位当りのエネルギーである
【0075】 共振周波数frや共振振幅A1等の磁気共振特性は、ピーク振幅が約18mO eの共振周波数で振動する小さい交番磁界のトーンバーストにより、長手方向の
共振振動を励振することで、リボン軸線に沿った重畳dcバイアス磁界の関数と
して決定された。バーストのオンタイムは約1.6msであり、バースト間には
約18msのポーズがあった。
【0076】 長形の条板の長手方向の機械的振動の共振周波数は、次式で与えられる。 fr=1/2L・(EH/ρ)1/2 ここで、Lはサンプルの長さ、EHはバイアス磁界Hでのヤング率、ρは質量密 度である。長さ38mmのサンプルでは、共振周波数は、一般に、バイアス磁界
強度に応じて、約50kHz〜60kHzであった。
【0077】 機械的振動と関係のある機械的応力は、磁気弾性相互作用を通じ、バイアス磁
界Hで決定された平均値JHを中心として、磁化Jの周期的変化を発生させる。 この関連する磁束変化は、電磁力(emf)を誘導する。この電磁力は、リボン
を囲む約100の巻数を持つ密結合ピックアップ・コイルで測定された。
【0078】 EASシステムでは、マーカの磁気共振応答が、トーンバーストの間で検出さ
れることから、ノイズレベルが減らされ、従って、例えばゲートを広げることが
できるように配慮される。この信号は、励振後、即ちトーンバーストの終了時に
、指数関数的に減衰する。この減衰時間は、合金の組成と熱処理によって決まり
、約数百マイクロ秒から、数ミリ秒までの範囲である。少なくとも約1msとい
う充分に長い減衰時間が、トーンバーストの間に充分な信号IDを準備するのに
重要である。
【0079】 それゆえ、励振から約1ms後に、誘導共振信号振幅が測定された。この共振
信号振幅は、以後、それぞれA1またはAと呼ぶ。従って、ここで測定された大
きいA1振幅は、良好な磁気共振応答を示すと同時に、小さい信号減衰を示すも
のでもある。
【0080】 いくつかの特性サンプルでは、磁区構造はまた、画像処理装置を装備したカー
顕微鏡と、観測用の開口の付いたソレノイドを用いて調査された。該してこれら
の磁区は、リボンの、光沢のある上面で観測された。
【0081】 物理的背景 図1aと図1bは、リボンの幅方向の単軸異方性をもたらす、横方向の磁界中
での焼鈍後に得られた、代表的なスラブ磁区構造を示している。図2aと図2b
は、リボン平面に垂直な単軸異方性をもたらす15kOeの垂直磁界内で、同一
サンプルを焼鈍した後の還流磁区を持つストライプ磁区構造を示している。
【0082】 これらの磁区は、サンプルの表面の磁極から生じる静磁気漂遊磁界エネルギー
(magnetic stray field energy)を減らすために
形成される。アモルファスリボンの厚みは、一般に約20〜30μmであり、そ
れゆえ、一般に数ミリメートル以上であるリボン幅よりもさらに小さい。よって
、リボン平面に垂直な減磁率は、リボンの幅方向のものよりもさらに大きい。そ
の結果として、磁化容易軸線がリボン平面に垂直であるときには、この大きい方
の減磁率は、リボンの幅方向の磁化容易軸線と比較して、静磁気漂遊磁界エネル
ギーを減らすために、さらに細かい磁区構造を必要とする。従って、垂直な異方
性の場合の磁区幅は、一般に約100μmである横方向の異方性の磁区幅と比較
して、一般に10μm以下とさらに短い。
【0083】 これらの例における磁区幅は、次式で合理的に、うまく表すことができる(ラ
ンドーらによる「連続媒体の電気力学」Pergamon,Oxford,En
gland第7章(1981年)を参照)。 w=(2γwD/Ku1/2 (1) ここで、γwは磁区壁エネルギーであり、Ku=Hks/2は異方性定数であり、
Dは磁化容易軸線が向けられるサンプルの寸法である。即ち、Dは、平面内の横
方向異方性ではリボン幅に等しいが、他方リボン平面に直角な磁化容易軸線では
、Dはリボンの厚みに一致する。
【0084】 図3aと図3bは、図1aと図1bおよび図2aと図2bに示される、磁区構
造と関係のあるヒステリシスループを比較している。横方向の磁界中での焼鈍後
に得られたループは図3aに示されており、磁界Hkまで直線の動きを示し、磁 界Hkではサンプルが強磁性的に飽和される。垂直磁界での焼鈍後に得られたル ープは、図3bに示されており、さらに、ほぼ直線の動きも示している。それで
も、H=0のときに、中心部の開口には、僅かな非直線性がなおも存在している
ことが明白である。この非直線性は、製造されたままの状態で、EAS用途に用
いられる従来技術の材料よりも、それほど顕著ではない。にもかかわらず、この
ループは、交流磁界で励振されると、なおも調波を発生させ、従って他のタイプ
のEASシステムに、好ましくない警報をもたらす場合がある。
【0085】 2つの磁化容易軸線の異なる向きのために、磁区サイズが異なることは最も明
白であり、このことは、さきに記述した多数の実験において、独立的に確認され
てきた。さらに、磁区の細分により、うず電流損を減らせることもよく知られて
いる。それでも、従来では、磁化プロセスが磁区壁の移動に左右される場合にの
み、磁区の細分によるうず電流損の減少が適用されるものと考えられてきた。し
かしながら、この事例において、磁化は、主としてリボン軸線に沿って印加され
た磁界に向けて、磁化ベクトルを回転させることで制御される。従って、うず電
流損に直接関係のある基本的メカニズムから、これらの2つの事例は、前述のM
ermelsteinの論文で証明される通り、等価なものと見なされてきた。
しかしながら、実際には、垂直の磁界中で焼鈍されたサンプルの損失は、横方向
の磁界中で焼鈍されたサンプルの損失よりも大きいとしばしば報じられ、このこ
とは、ヒステリシスループの中心部の非直線開口による付加的なヒステリシス損
と関連付けられる。後者は、例えば不規則な「ラビリンス」磁区パターンと関係
のある還流磁区内の不可逆な磁化プロセスにかかわる。
【0086】 これと対照的に、本発明は、前述の一般に認知された意見、即ち垂直の磁界中
で焼鈍されたサンプルで示される細分磁区構造が、損失を少なくすることと、磁
気共振動作を改善することに関して好都合であるという認識から出発している。
このことが特に当てはまるのは、条板が、リボン方向に沿って交流磁界で励振さ
れているときに、同一方向に沿って静磁界がその条板にバイアスをかけるような
状況を考慮に入れる場合である。これは、まさに、EASシステムに用いられる
起動磁気弾性マーカあるいは、例えばISDN用途でのインバータ変圧器におけ
る状況である。
【0087】 この改良のための物理的メカニズムは、横方向の磁界中で焼鈍されたサンプル
に対して、本発明者が行った初期観測から得ることができる(ヘルツァG.によ
る「単軸異方性を持つアモルファスリボンの磁気機械的減衰」Material
s Science and Engineering第A226〜288巻、
631〜635頁(1997年))。従って、異方性が横断方向に誘導されるア
モルファスリボンのうず電流損は、一般に、これまで考えられてきた通りの次の
古典的な式
【数1】 には従わず、それに代えて、次式で表す必要がある。
【数2】 ここに、tはリボンの厚みを示し、fは周波数であり、Bは交流誘導振幅、ρel は電気抵抗率であり、Jxは静磁気バイアス磁界によるリボン軸線に沿った磁 化ベクトルの成分であり、Jsは飽和磁化である。
【0088】 ゼロでないバイアス磁界(即ち、Jx>0)では、式(2b)の分母は1より も小さいから、特にリボン方向に沿った磁化が飽和に近づく(即ち、Jx≒Js
ときに、この式で表される損失は、古典的なうず電流損Pe classよりも大きい。
通常、損失測定が行われているゼロの静磁界でのみ、双方のモデルが同一の結果
をもたらす。後者は、横方向の異方性に関連する不都合な過剰うず電流が、これ
まで認識されなかった理由であろう。
【0089】 式(2b)の分母は、印加磁界の方向に垂直な単軸異方性を持つ材料において
、磁化プロセスが、この磁化ベクトルの回転に左右されるという事実に関係があ
る。従って、磁区内では、リボン方向に沿った磁化変化には、必然的に、この方
向に垂直な磁化変化をともなう。後者は、過剰なうず電流損を発生させ、このう
ず電流損は、大きくなればなるほど、静磁気バイアス磁界により、磁化ベクトル
の平衡位置を、それだけ大きくリボン軸線の方へ傾ける
【0090】 前述のヘルツァの論文に記述される通り、これらの過剰損失の1つの結果は、
その磁気機械的減衰が、従来の理論で予想されるものよりも著しく大きいことで
ある(Bozorthによる「強磁性」(d.van Nostrand Co
mpany、Princeton、New Jersey)第13章、684頁
以降(1951年)を参照)。これらの結果は、図4に示されており、この図で
は、リボンの幅方向の、横断方向の磁界内で従来技術により焼鈍されたアモルフ
ァス条板の共振周波数frと、共振信号振幅A1とが示されている。印加磁界が異
方性磁界Hkの約半分を超えると、この共振信号振幅は著しく小さくなり、また 共振周波数が最小値を通過する所では、感知されるほどの信号は残ってなく、異
方性磁界に近いバイアス磁界の場合は事実そのとおりである。
【0091】 結論として、横断方向の異方性に関係する過剰なうず電流は、仮想的な等方性
材料で得られるはずの実効共振感受率を厳しく制限することに注目すべきである
【0092】 本発明の物理的原理および実例 本発明者は、前述の減衰メカニズムを正確に述べるために、磁区サイズがリボ
ンの厚みよりもさらに大きいと仮定する必要のあることを認識しており、明らか
に、横方向の磁界中で焼鈍されたサンプルの場合は事実そのとおりである。
【0093】 この仮定を受け付けなかった場合、発明者は、任意の磁区サイズの場合に、う
ず電流損をさらに正確に表わすと次式のようになることを発見した。
【数3】 ただし、
【数4】 ここで、Pe classは、式(2a)で定義される古典的なうず電流損、wは磁区幅
、tはリボンの厚み、βは磁化容易軸線とリボン平面との成す角度、即ち横方向
の異方性の場合、β=0そして垂直の異方性の場合、β=90°である。
【0094】 β=0およびw>>tの場合、即ち横断方向の異方性の場合、ε=1を得る。
結局、式2bの増大したうず電流損が得られる。
【0095】 しかしながら、非常に小さい磁区、即ちw<<tの場合にはε≒0である。従
って、この場合、損失は古典的なうず電流損の式(式(2a))で表され、それ
ゆえ、バイアス磁界の存在のもとでは、横方向の磁界中で焼鈍されたサンプルの
損失よりもさらに小さくなろう。
【0096】 垂直な異方性 これらの新たな驚くべき理論上の結果により、さらに細かい磁区構造を持ち垂
直の磁界中で焼鈍された材料は、より少ないうず電流の減衰そしてそれゆえより
高い共振感受率を示し、磁気弾性用途に一層に魅力的であるように思われる。
【0097】 この理論に従い、サンプルを適宜に焼鈍し、その磁気弾性特性を調査した。図
5は、このように垂直の磁界中で焼鈍した試験片の共振周波数と共振振幅との代
表的な結果である。図示の結果は、同一合金(Fe24Co18Ni40Si216) を用い、また図4に示す例で用いたものと同じ熱条件、即ち、焼鈍時間6秒、焼
鈍温度350°Cを用いて得られた。約2kOeの通常の横方向磁界ではなく、
リボン平面に垂直に向けた約15kOeという強い焼鈍磁界を用いた。
【0098】 図4と図5の比較により、双方のサンプルの共振周波数frは、最も比較可能 な方法で動作するが、垂直方向に焼鈍されたサンプルは、広範囲のバイアス磁界
にわたって、横方向に焼鈍されたサンプルよりもさらに大きい振幅を示すことが
明らかである。特に、この信号振幅は、frが最小値であるバイアス磁界にて、 なお、最大値に近い。後者は、共振周波数がマーカのフィンガプリントであるか
ら、EASシステム用のマーカへの応用に対して、重要な一面である。この共振
周波数は、通常、地磁気と関係のあるバイアス磁界Hの変化によりおよび/また
はバイアス磁石条板の特性の分布により変化する。frが最小値を示す磁界の付 近に動作バイアスを選択する場合には、frで表すこれらの偏差が最小限に抑え られることが明らかである。この利点とは別に、EASシステム内のマーカのピ
ックアップ(検出)率を向上させるために、垂直に焼鈍されたサンプルの信号振
幅を総じて大きくすることが有益であることも明らかになっている。
【0099】 磁気共振性の向上は、主として、垂直な異方性に関係があり、必ずしもこの異
方性を達成した技法には関係がないことに注目すべきである。このような異方性
を発生させる別の方法は、例えば、表面の部分結晶化である(ヘルツァらによる
「鉄の含有量の多いアモルファス合金の表面結晶化と磁気的性質」J.Magn
.Magn.Mat.第62巻、143〜151頁(1986年)を参照)。従
って、本発明の第1の実施例は、横方向の異方性でなく、垂直の異方性を設定す
ることにより、うず電流損および/または磁気共振性を向上させることにかかわ
る。このような垂直異方性の1つの重要な特性は、磁気的性質と磁気弾性特性が
リボン平面内で等方性であると認識することもなお大切である。従って、横方向
の異方性成分を持つマーカまたはセンサとは異なって、「純粋な」垂直の異方性
を持つサンプルを用いるマーカまたはセンサ(円形に近い形状か、または方形の
形状のもの)の性能は、印加磁界に対する向きには左右されなくなる。それゆえ
、垂直の異方性を持つアモルファス条板でできた上記の新型の「円形」マーカを
組込んだ商品監視システムは、さらに高い検出感度を示すことになる。にもかか
わらず、以下では、長軸線に沿って動作させる長形の条板を具体的に考察する。
垂直の磁界中で焼鈍されたサンプルのヒステリシスループは、ほぼ直線の特性を
示し、従って、交流磁界で励振されると、製造されたままの状態向けの非直線ヒ
ステリシスループ特性よりも小さい調波を発生させる。とはいえ、上述の通り、
不規則な「ラビリンス」磁区パターンと関係のあるループの中心部に、僅かな非
直線性がなおもあり、これは、調波EASシステムとの干渉無しが厳密な必要条
件となる場合には、不利になる場合がある。垂直の異方性が、表面の前述の結晶
化により設定される場合も、この非直線性が欠陥となる。
【0100】 この残りの欠陥を克服するためには、この非直線性が、垂直に焼鈍されたサン
プルに対して見出された不規則な磁区パターンにかかわることを想起することで
ある。従って、グリムらによる「磁界熱処理による金属ガラス中のうず電流損の
最小化」、ブラックプール(フルフサン磁気技術センター、カーディフ)でのS
MM7会議の議事録、332〜336頁(1985年)は、この非直線性を除去
する1つの方法が、大きい磁気ひずみを持つサンプルを選択することであると教
えている。ヒューバートらは、磁気ひずみ相互作用が、印加磁界に垂直に向けら
れた還流磁区に有利に働いて、その結果、この還流磁区内の磁化プロセスが複雑
でなくなり、それゆえ、非直線中心領域なしのヒステリシスループが得られるこ
とを認めた。実際、このように報告された実験を、飽和磁気ひずみが約λs≒2
9ppm(即ち、Fe24Co18Ni40Si216の合金のもの(λs≒12pp m)よりもかなり大きい)であったFe53Ni30Si116のアモルファス合金 を用いて行うと、ヒステリシスループの非直線部分が除去できよう。しかしなが
ら、Fe53Ni30Si116の合金は、印加バイアス磁界の関数として、共振周 波数の依存性を、Fe24Co18Ni40Si216の合金よりもさらに敏感に示し たが、その誘導異方性磁界は、ほぼ同一であった。従って、例えば6Oeのバイ
アス磁界では、共振周波数の勾配│dfr/dH│は、Fe53Ni30Si116
合金では約1700Hz/Oeであったが、Fe24Co18Ni40Si216の合 金は、僅かに約600Hz/Oeの勾配を示した。このバイアスでの共振周波数
の高い感受率は、この性質を利用するように設計された監視システムには好都合
であるが、これは、所与のバイアスにて共振周波数の正確な値を用いてマーカに
IDを準備する市販の公知システムには、明らかに不都合である。従って、大き
い磁気ひずみの合金を選択することにより、ループを直線化する提案された方法
は、後者の種類のEASシステムには適さなくなる。
【0101】 これに伴ない、ヒステリシスループの前述の非直線性を除去し、同時に細分磁
区構造に関係する、向上した磁気共振感受率を維持するさらに適切な方法につい
て、調査を行った。第1に、この目的は、なおもリボン軸線に垂直に、ただしリ
ボン平面に斜めに(即ち、0°(横方向)と90°(垂直方向)の間の角度で)
向けられた磁化容易軸線を設定することで達成できると認識された。第2に、こ
のような斜角異方性を達成する磁界中焼鈍方法を案出しなければならなかった。
この目的に関して、該当する方向にサンプルを強磁性的に飽和させる程度に強い
磁界を、焼鈍中にリボンの幅方向か、リボン平面に直角の方向のいずれかに印加
するように教示する従来技術の方式を放棄することが必要となった。
【0102】 斜角異方性 図6aと図6bは、本発明による磁界中焼鈍方法の基本的原理を示している。
図6aはリボンの断面の略図であり、焼鈍中に印加される磁界の向きと、その結
果得られる焼鈍中の磁化ベクトルの向きを示している。
【0103】 従来技術の教えるところとは異なり、印加磁界を、必ずしもその方向に沿って
磁化ベクトルを向けるくらい強くしようと試みる必要はなく、焼鈍中に、磁界ベ
クトルと磁化ベクトルを、異なる方向に沿ってそれぞれ異なる個所に印加した。
【0104】 磁化ベクトルの向きは、印加磁界の強度と向きによって決まる。この向きは、
主として磁化を印加磁界に平行に揃える場合に得られる静磁気エネルギーと、平
面に直角な大きい減磁率によってこの磁化を平面外に向けるのに必要な静磁気エ
ネルギー漂遊磁界とのバランスにより、決定される。単位体積当りの総エネルギ
ーは、次式として表すことができる。
【数5】 ここで、Hは焼鈍中に印加される磁界の強度、αはその平面外角度で、Js(Ts )は焼鈍温度Taでの自発磁化、βは磁化ベクトルの平面外角度、μ0は真空透 磁率、Nzzはリボン平面に直角な減磁率、Nyyはリボンの幅方向の減磁率である
。角度αとβは、それぞれリボンの幅方向の1直線に対して、また磁界と磁化の
方向、即ち、異方性の方向に平行な1直線に対して測定される。αとβに対して
与えられる数値は、前記方向間の最小角度をさす。即ち、例えば以下の角度は、
即ち95°(180°−95°)および/または355°は85°と等価である
。さらに、磁界および/または磁化は、名目上、リボン軸線に沿って、感知され
るほどのベクトル成分を持たないものとする。リボンまたは条板の軸線とは、こ
れらの性質が測定される方向、即ちバイアス磁界または励振交流磁界が事実上作
用している方向をさす。これは、好ましくは条板の長い方の軸線である。従って
、リボンの幅方向は、リボン軸線に垂直な方向をさす。主として長形の条板は、
さらに幅の広いリボンから当該条板を細断するか、または打ち抜くことで作るこ
ともでき、ここでは、条板の長軸線は、最初の鋳造方向で定められた軸線に対し
て、任意の方向である。後者の場合、「リボン軸線」は、条板の長軸線をさし、
必ずしも鋳造方向(即ち、この幅広いリボンの軸線)を指さない。本発明におい
て、条板またはリボンの軸線は鋳造方向に平行であるが、前述の変形例や、これ
に類する変形例は、当業者には明らかであろう。
【0105】 磁化ベクトルが位置付けられる角度βは、βに関して、このようなエネルギー
の表現を最小にすることで得られる。数字で表す方法で得られた結果は、厚み2
5μmのアモルファスリボンについて、図6bに示されている。磁界が垂直に印
加されている場合には、その結果は、Nyy<<Nzz≒1であることを認識して、
解析的に次式として表現できる。
【数6】
【0106】 内部の異方性により、例えば内部の機械的応力との磁気ひずみ的な相互作用に
より、このモデルには、僅かな補正が必要であることに注目すべきである。それ
でも、これらの本来的な異方性を克服するのに必要な内部磁界は、図6bに描か
れた状況において優勢である減磁効果よりもさらに小さい。
【0107】 この薄いアモルファスリボンでは、リボンの幅方向の減磁率は約Nyy≒0.0
04にすぎない(オズボーンによる「一般楕円体の減磁率」、Physical
Review B67(1945年)351(1945年)を参照)。即ち、
リボンの幅方向の減磁界は、リボンをこの方向に完全に磁化したときでも、この
飽和磁化(ガウスで表す)のほんの0.004倍にすぎない。よって、例えば1
テスラ(10kG)の飽和磁化を持つ合金は、この外部印加磁界が約40Oeを
超える場合に、リボンの幅方向に均一に磁化される。しかしながら、リボンに垂
直な減磁率は1に近く、即ち非常に優れた近似では、Nzz=1と表現できる。
即ちリボン平面に垂直に磁化するとき、この方向での減磁界は、飽和磁化(ガウ
スで表す)にほぼ等しい。よって、例えば飽和磁化が1テスラ(10kG)であ
る場合、リボン平面に垂直に磁化を向けるには約10kOeの磁界が必要である
【0108】 図6bは、印加された焼鈍磁界の強度と向きの関数として、焼鈍中の磁化ベク
トルの計算された角度を示している。磁界強度Hは、焼鈍温度での飽和磁界Js (Ts)に正規化される。図7は、一例として調査したFe24Co18Ni40Si216の合金について、飽和磁化の温度依存性を示している。Js=0.95Tの 室温値と比較して、この磁化は、約350°の焼鈍温度では、例えばJs≒0. 6Tまで減らされる。後者の値は、結局焼鈍中の前述の減磁界に相応する。
【0109】 ここで、焼鈍中に誘導された磁化容易軸線は、印加磁界には平行でないが、焼
鈍中の磁化ベクトルの方向に平行であることに注目する必要がある。即ち、図6
に示す磁化角度βは、焼鈍後の誘導による異方性軸線の角度に一致する。
【0110】 図8は、このような斜角の異方性軸線に対して得られた磁区構造を示す。図8
aは、微小磁気の考察から予想される略見取図である。垂直な異方性の場合と同
様に、還流磁区は、磁化ベクトルの垂直成分から発生する静磁気エネルギーを減
らすように形成されている。小さい平面外角度では、還流磁区はないが、いかな
る場合にも、静磁気漂遊磁界エネルギーを減らすために、磁区幅を短くする。
【0111】 図8bに示す特定の例は、リボン平面に対しα=約88°に向けた3kOeの
磁界内で、350°Cの温度で約6秒間焼鈍したFe24Co18Ni40Si216 の合金用のものである。幅が約12μmという非常に細かい磁区、即ち横方向の
磁界中で焼鈍したサンプルのスラブ磁区(図1を参照)よりもかなり小さい磁区
が観測されている。図6bに見られる光磁気コントラストは、それぞれ図8aの
還流磁区AおよびBに対応する。15kOeの垂直磁界(図2を参照)内で焼鈍
したサンプルに対して観測された「ラビリンス」磁区パターンとは対照的に、こ
れらの磁区は、ここでは、リボンの幅方向に規則的に向けられている。
【0112】 3kOeの印加磁界強度は、焼鈍温度Taにおけるガウスで表わした磁化の約 半分、即ちJs(360°C)≒約0.6テスラ=6kG、即ち、μ0H/Js( Ta)≒0.5である。よって(図6bを参照)、誘導異方性の平面外角度は、 約30°であると算定できる。
【0113】 図9は、同様に焼鈍されたサンプルの磁気共振動作とヒステリシスループとを
示す。図9aからわかるように、中心部の非直線開口は、垂直の異方性の場合(
図3bを参照)には存在したが、ここでは消滅しており、またヒステリシスルー
プは、横方向の磁界中で焼鈍されたサンプルの場合(図3aを参照)と同程度に
直線である。この共振信号振幅は、垂直の場合(図5を参照)よりも幾分小さい
が、広範囲のバイアス磁界において、横方向の磁界中で焼鈍されたサンプルの場
合(図4を参照)よりも大きいことが明らかである。
【0114】 図10は、異なる磁界中で焼鈍したサンプルの磁気−機械減衰率Q-1を比較し
て示す。図10は、斜角の異方性が、その細かい磁区構造のために、かつ垂直の
異方性に似て、横方向の異方性の場合よりも著しく低い磁気−機械的減衰が起こ
ることを明示している。このような観測結果は、その信号振幅についての調査結
果と合致する。
【0115】 焼鈍磁界強度の影響 この調査結果をさらに詳しく検証するために、第1の一組の実験で、焼鈍磁界
強度の影響を調査した。この焼鈍磁界は、リボン平面にほぼ垂直に、即ち、90
°に近い角度に向けられた(以下の段落も参照のこと)。その結果を、図11a
、図11b、図11c、図12a、図12bに示す。
【0116】 図11aは、共振振幅に対する焼鈍磁界強度の影響を示す。図11bは、磁区
サイズと、リボン平面に対する異方性角度βの対応する変化を示す。
【0117】 垂直焼鈍磁界強度が、約1.0kOe、即ち焼鈍温度での飽和磁化の約6分の
1を超えて大きくなると、磁区サイズは、横方向に焼鈍されたサンプルに対して
の約100μm(H=0にて示される)から、リボン厚み程度の値まで急減する
。興味深いことに、このような磁区サイズの減少には、磁化容易軸線の比較的小
さな平面外成分のみが必要である。すでに述べた通り、この磁区細分の結果とし
て、磁化容易軸線に沿って進む磁化ベクトルの、平面外成分により誘導される静
磁気漂遊磁界エネルギーが減らされる。
【0118】 静磁気漂遊磁界エネルギーの減少は、磁区壁を形成し、最後には還流磁区を形
成するのに必要なエネルギーで埋め合わされる。このようなエネルギー寄与の釣
合いを取れば(キットルC.による「強磁性磁区の物理理論」Rev.Mod.
Phys.第21巻、541〜583頁(1949年)を参照)、本発明の材料
の磁区壁幅wを、次式として算定することができる。
【数7】 ここで、γwは磁区壁エネルギー、tはリボンの厚み、Ku=Hks/2は異方性
定数、βは磁化ベクトルの平面外角度、Nzzはリボン平面に直角な減磁率、さら
にNyyはリボンの幅方向の減磁率である。図11bの実線は、この式を用いて計
算したもので、光磁気的な調査により決定された実験磁区サイズを充分に再現し
ている(図11bの四角記号)。
【0119】 図11a、11b、11cに、3つの領域を、ローマ数字I、II、III(IとII の境界線は、厳密に定められていない。即ち、これら2つのレンジは、約0.5
kOeだけ重複する場合がある)で示してある。
【0120】 領域Iにおいて、この垂直焼鈍磁界は、図1に示すものに匹敵する比較的に広 いスラブ磁区を得るための、平面外異方性の感知されるほどの成分を誘導するに
は明らかに弱すぎる。領域Iはまた、H=0でプロットした、横方向の磁界中で の従来技術の焼鈍方法も含む。これらの小さい磁界強度での垂直の磁界焼鈍は、
横方向の磁界中での焼鈍と比較して、共振信号振幅を著しく向上させることはな
い。この磁区幅は、一般に、領域Iでは、約40〜100μm以上にまたがり、 比較的大きい分散を受ける。従って、横方向に焼鈍されたサンプルでは、この磁
区幅は、現にサンプルの磁気的な前履歴に応じて、約100μm(リボン軸線に
沿った50Hzの減磁後に)と、数百μm(例えば、焼鈍されたままの状態であ
るいはリボン方向に垂直な減磁後に)の間で、様々である。約1kOe以下のさ
らに垂直に向けられた磁界に対しても、これらの「不安定な」磁区幅が観測され
る。図11bに示される磁区幅は、現に50Hzの周波数を用い、リボン軸線に
沿ってサンプルを減磁した後に得られたものである。それと対照的に、領域Iと 領域IIで、即ちさらに大きい垂直焼鈍磁界で観測された細かい方の磁区構造用の
磁区幅はさらに安定し、サンプルの磁気的な履歴には左右されなくなる。
【0121】 領域IIは、約1kOeよりも大きい焼鈍磁界に対応するが、約6kOeよりも
小さく、即ち焼鈍温度での飽和磁化よりも小さい。この結果、少なくとも約10
°という感知可能な平面外異方性角度が得られ、また例えば図8に例示する通り
のさらに細かい規則的磁区構造が得られる。この焼鈍領域での代表的な磁区サイ
ズは、約10〜30μmである。約1.5kOe、(即ち焼鈍温度での飽和磁気
誘導の約4分の1を超える焼鈍磁界強度に対しては、共振振幅の著しい向上が認
められ、そこでは、磁区幅が、約25μmのリボン厚みに匹敵するか、またはそ
れよりも小さくなり、従って前述の過剰うず電流損が効果的に減らされる。磁界
領域IIは、現に、本発明の好適な一実施例を表す。
【0122】 最後に領域IIIでは、即ち焼鈍温度での飽和磁化よりも大きい磁界強度で焼鈍 した後、さらに不規則な「ラビリンス」磁区パターンが観測されるが、この磁区
パターンは、図2に例示する通りの垂直異方性の特徴を示す。それでも、この磁
区幅は焼鈍磁界強度に全く無関係で、この領域では最も短いもの、即ち約6μm
となる。この特定の細かい磁区構造の結果、過剰うず電流損の最も効果的な減少
により、磁気共振振幅が特に大きくなる。適宜にアモルファスリボンを焼鈍する
ことで磁気弾性共振器の信号を向上させることが、本発明の別の実施例に相当す
る。
【0123】 図11cは、異方性磁界Hkの動きを示す。興味深いことに、垂直に焼鈍した リボンの異方性磁界は、横方向に磁界焼鈍したリボンの1つよりも約10%小さ
い。この差を、多数の比較実験で確かめた。この結果の最も考えられる原因は、
磁化容易軸線がリボン平面外に向きがちであるときに形成されようとする還流磁
区にかかわる。これらの還流磁区は、平行か、逆平行のいずれかのリボン軸線に
沿った磁化成分を示す。リボン軸線に沿った磁界を用いてリボンを磁化するとき
には、この磁界にさらに平行に向けられた磁区は、サイズが容易に大きくなり、
またこの磁界に逆平行の磁区は、縮小する。従って、バルク磁区を、それらの磁
化容易方向から転向するのに必要なエネルギーは、リボン軸線に垂直な磁化成分
に対する、リボン軸線に平行な磁化成分の割合だけ減らされる。よって、小さい
方の磁界強度Hkが、リボンを強磁性的に飽和させるのに必要である。従って、 定量的に、この実効異方性磁界が、次式で表現できる。
【数8】 ここで、Kuは誘導異方性定数、Jsは飽和磁化、wはストライプ磁区の磁区幅 、tはリボン厚み、βは磁化容易軸線の平面外角度である。Kuは、β=0の場 合に、横方向に焼鈍されたサンプルの実効異方性磁界Hk transを測定すれば、実
験的に得ることができる。即ちKu=Hk transs/2である。リボン厚みtは、
例えばゲージまたは他の適切な方法により測定できる。また磁区幅wは、光磁気
的な調査から得られる。従って、斜角異方性を持つリボンが与えられると、異方
性角度βは、リボンのHkを測定し、かつ以下の式を用いて決定できる。
【数9】 ここで、Hk transは、リボンの幅方向の横方向磁界内で、同一熱条件のもとに焼
鈍されたサンプルの異方性磁界である。図11bの三角記号は、こうして決定さ
れた異方性角度を表し、この異方性角度は、式(5)を用いて計算された予想異
方性角度に完全に一致している。この場合の結果を、図11bに破線で示す。
【0124】 図12aと図12bは、ヒステリシスループの直線性に対する焼鈍磁界パラメ
ータの影響を要約している。図12aは、ループの中心部分の拡大図であり、横
方向異方性、斜角異方性、純粋垂直異方性に対し、それぞれ代表的なループ特性
を示している。図12bは、サンプルの飽和保磁力に関して、直線性を定量化し
ている。ほぼ「完全に」直線の動きは、これらの例において、約80mOeより
も小さい飽和保磁力に対応する。
【0125】 従って、ほぼ完全に直線のループは、任意の充分な磁界強度において、横方向
の磁界中での焼鈍によるかあるいは少なくとも約1kOe(ただし、焼鈍温度で
の飽和磁化よりも幾分か下、即ちこの例では、約6kOeよりも下)のほぼ垂直
な磁界を印加することにより得られる。
【0126】 焼鈍角度の影響 別の組の実験において、焼鈍磁界の角度の影響を調査した。図6に示すとおり
、焼鈍中の磁界は、リボンの幅方向の一直線と、この磁界の方向との成す測定さ
れた角度αで印加した。名目上、リボン軸線に沿った磁界成分はない。これらの
焼鈍実験の結果は、図13と図14および表IIに要約されている。
【表2】
【0127】 磁界方向と、リボンの幅方向の1直線とが成す磁界焼鈍角度αの、リボン平面
に対する異方性軸線の角度β、異方性磁界Hk、バイアス磁界HAmaxでの最大共 振振幅A1max、および磁区構造への影響。磁区タイプIは、図1に例示する横方
向のスラブ磁区をさし、磁区タイプIIは、図8の還流磁区構造をさす。この磁区
幅は、焼鈍したままの状態で、また50Hzの周波数を用いてリボンの長手方向
にサンプルを減磁した後に決定した。これらの例は、3kOeの強度の磁界内で
、約6秒間、350°Cにて、連続方式で焼鈍したFe24Co18Ni40Si21 6 のアモルファス合金をさす。
【0128】 図13aと図13bは、様々な焼鈍磁界強度用の共振信号振幅に対する焼鈍磁
界角度αの影響を実証している。約1.5kOeを超える磁界強度では、共振感
受率は、焼鈍磁界角度αが約40°を超えると著しく向上し、またこの磁界がリ
ボン平面にほとんど垂直であるとき、即ち、αが90°に近づくとき、この共振
感受率は最大値に近づく。
【0129】 図13aと図13bはまた、従来技術による横方向(0°)の磁界焼鈍処理を
用いたときに、磁気共振性に対する焼鈍磁界強度の著しい影響はほぼないことを
実証している。
【0130】 図14は、ヒステリシスループの直線性を明らかにするために、同一の一組の
パラメータに対して、保磁力Hcを示している。また、直線の動きは、これらの 例において約80mOeよりも小さい保磁力に対応する。10kOeと15kO
eにて、即ち、焼鈍温度での磁化よりも大きい磁界内で垂直に焼鈍されたサンプ
ルでも、やはり、完全に直線の動きからの実質的な偏差しか認められない。それ
でも、これらの大きい焼鈍磁界での直線性は、焼鈍磁界角度が約70〜80°よ
りも小さい場合には、容易に向上する。
【0131】 斜めに向けられた(α≒30〜70°)、大きい(10〜15kOe)磁界内
で焼鈍されたリボンには、直線ループと同時に最大の信号振幅が認められる。こ
れは本発明の他の実施例である。
【0132】 約1.5kOeから、焼鈍温度での飽和磁化の値、即ちこれらの例では約6k
Oeまでの範囲の中位の磁界では、この磁界がほぼ垂直に向けられる(これは、
約60°から約90°までの焼鈍の角度をさす)場合に、最適な信号振幅が得ら
れ、これは本発明の好適な実施例である。
【0133】 ここでも、この共振振幅は、磁区構造と密接な関係を示した。表IIに示す例は
、中位の磁界強度では、焼鈍の角度が60°を超えると、磁区構造が広いストラ
イプ磁区から狭い還流磁区に変化して、共振信号振幅の著しい増大を伴なうこと
を実証している。
【0134】 ここで、「ほぼ垂直」、または「90°に近い」が意味するところを、それぞ
れさらに厳密に定義することが重要である。この用語は、焼鈍角度が、90°に
近い、即ち約80°〜89°であるが、完全に90°ではないことを意味してい
る。本発明者が現在、了解していることは、厳密な数学的意味において、焼鈍磁
界をリボン平面に完全に垂直に向けないようにすべき点である。これは、焼鈍磁
界が、焼鈍温度での磁化よりも小さい場合、即ち焼鈍中にこの磁化が完全にはリ
ボン平面に直角に向けられないときに重要な点となる。以下で説明するように、
物理的な背景を理解できる。
【0135】 1ベクトル成分をリボン平面に垂直にし、かつ1ベクトル成分をリボンの幅方
向にした斜角異方性軸線が必要である。よって、この磁化は、焼鈍処理の間同一
の方法で向きを定めなければならない。
【0136】 第1に、磁界は、リボン平面に完全に垂直に印加されるが、この磁化ベクトル
を完全にリボン平面外に転向するほどには強くないと仮定する。そのとき、この
磁化の平面内の成分は、リボン軸線に垂直でなくて、リボン軸線に沿った向きに
なりがちである。一つの理由は、この連続するリボンに沿った減磁率が、リボン
の幅方向の減磁率よりも少なくとも1桁小さいことである。別の理由は、焼鈍中
に炉を通ってリボンを移送するのに必要な引張り応力が、正の磁気ひずみのため
リボン軸線に沿った磁化容易軸線をもたらすことである。最終的な結論として、
この誘導された磁化容易軸線は、リボン軸線に沿って斜めに向けられ、即ち所望
の通り、一方のベクトル成分をリボン平面に垂直にし、ただし、他方のベクトル
成分を、リボンの幅方向でなく、リボン軸線に沿って向ける。この長手方向の異
方性成分は、リボン軸線に沿って、これらの磁区を揃えて、磁区壁の移動の寄与
を高めようとする。この結果、非直線ループと、減少した磁気弾性応答が生じる
【0137】 本発明者は、リボン平面が焼鈍磁界に「完全に」垂直に向けられることを特に
強調した中位の焼鈍磁界での実験から、このメカニズムに気づいた。その結果は
、図15aと図15bに示され、この実験で得られた不十分な磁気共振応答と、
非直線のヒステリシスループを示している。磁区構造の調査から、リボンのかな
りの部分が、リボン軸線に沿って向けられた磁区を示し、それが、非直線のヒス
テリシスループと、減少した共振応答を招いた原因であることが明らかになった
【0138】 従って、必要とされるのは、焼鈍中に磁化の平面内成分をリボンの幅方向に向
ける駆動力である。これを達成する最も簡単でありかつ最も効果的な方法は、リ
ボン平面の法線を、その磁界方向から少し転向することである。これは、その磁
界の横方向の平面内成分Hyを発生させ、この成分は、次式で与えられる。 Hy min =Hcosα (8)
【0139】 この横方向の磁界成分Hyは、焼鈍温度にて減磁界と磁気弾性異方性磁界を克 服するくらい強くなければならない。即ち、リボンの幅方向の最小磁界Hy min
、少なくとも次式でなければならない。
【数10】 よって、焼鈍磁界の角度は、次式でなければならない。
【数11】
【0140】 式(8)〜(10)において、Hは磁界強度、またαは焼鈍中に印加された磁
界の平面外の角度、Js(Ta)は焼鈍温度Taでの自発磁化、λs(Ta)は焼鈍 温度Taでの磁気ひずみ定数、μ0は真空透磁率、Nyyはリボンの幅方向の減磁 率そしてσはリボンの引張り応力である。
【0141】 これらの実験での代表的なパラメータは、Ta≒350°C、Nyy=0.00 4、Js(Ta)≒0.6T、λs(Ta)≒5ppm、σ≒100MPaである。
これは、横方向に、克服されるべき約Hmin y≒55Oeの最小磁界をもたらす。
それゆえ、全焼鈍磁界強度が2kOeであれば、これは、焼鈍角度を、約88.
5°よりも小さくすべきことを意味するであろう。
【0142】 現に、実験設備の「不備」で、例えば磁界の不均一、即ち磁石の不完全な調整
のために、このように90°からの僅かな偏差が、多かれ少なかれ自動的に発生
することが多い。
【0143】 さらに、磁界は、リボン平面を磁界の線に平行な位置に向けさせようとするか
ら、当然、このように90°の角度からの僅かな偏差が発生する場合がある。図
16aと図16bが、図解例を与えている。図16aと図16bは、炉内でリボ
ン2の向きを定めるのに役立つ機械的な焼鈍治具1の断面を示している。この治
具1の穴3がリボンの厚みよりも大きい場合には、リボン2は、他のすべてのも
のが完全に調整されても、磁界のトルクにより自動的に傾けられる。この結果、
得られるリボン平面と磁界との成す角度αは、穴の幅hと、リボンの幅bにより
決定される。即ち、次式となる。 α≒arccos h/b (11)
【0144】 h≒0.2mmという比較的狭い穴幅でも、結果として得られる角度は、幅6
mmのリボンでα≒88°となろう。90°からのこのような偏差は、磁化の平
面内成分をリボンの幅方向に向けるくらい大きい横方向の磁界を発生させるに足
るものである。焼鈍治具1の穴3の幅hは、リボン幅の約半分を超えてはならな
い。好ましくは、この穴は、リボン幅の約5分の1を超えてはならない。リボン
が、この穴を自由に通過できるようにするために、幅hは、好ましくは平均リボ
ン厚みの少なくとも約1.5倍でなければならない。
【0145】 従って、「ほぼ」垂直であることは、90°に非常に近いものの、上で説明し
たように充分に大きい横方向の磁界を発生させるため、数度だけ離れた向きをさ
している。これはまた、時おり、「垂直な」という語が、それ自体、本発明の記
述に関連して用いられるときに意味するものである。これは、焼鈍温度での飽和
磁化に関して、特に以下の磁界強度にあてはまる。従って、例えば図16bに示
す焼鈍装置の構成は、その印加磁界がリボン平面に完全に垂直である場合には、
適さなくなる。
【0146】 ここまで考察した例の大部分において、リボン平面は、焼鈍治具の構造のため
に、多かれ少なかれ自動的に、完全な90°の向きから傾けられた。
【0147】 上述の焼鈍治具は、リボンを案内して炉に通すときに必要である。この焼鈍治
具は、特にリボン平面が磁界の線に平行に向けられないようにしていることから
、横方向の磁界中での焼鈍処理が行われることになる。それでも、焼鈍治具のさ
らなる目的は、リボンの幅方向にリボンをカールさせることである。欧州特許出
願第0737986号明細書に開示されている通り、このような横方向のカール
は、共振器とバイアス磁石の引力による磁気機械的な減衰を避けるために重要で
ある。このような型の焼鈍治具を、図17cと図17dに図式的に示す。上記の
焼鈍治具において、リボンが磁界のトルクで転向される可能性はほぼない。その
結果として、そのようなカール焼鈍治具を使用するときは、リボン平面の法線が
磁界方向から数度離れるように、焼鈍磁界を適正に向けることが不可欠である。
【0148】 中位の磁界強度であれば、ほぼ垂直な磁界を焼鈍中に印加するのが、実用てき
である。もし磁気共振応答が不十分であるか、または損失が大きすぎる場合には
、磁界とリボン法線との間の向きを数度変えることだけが必要である。このルー
ルは簡単であるが、最も重要であり、本発明の他の好適な実施例に相当する。
【0149】 焼鈍機器の例 実際には、比較的大規模に、最大の磁界を定立するには、技術的な問題と費用
を伴なう。従って、容易に利用でき、同時に性質を著しく向上させる磁界強度で
の垂直の磁界焼鈍法を実行することが好ましい。
【0150】 本発明の重要なファクタは、これまで考えられてきた通りのものとは異なり、
この磁化を磁界の方向に平行に揃える磁界強度は必要ではないが、中位の磁界は
非常に効率的で、かつさらに適切である点である。
【0151】 磁石システム内での約8kOeまでの磁界強度は、大きな技術的な問題なしに
達成できる。このような大きさの磁界の磁石ヨークは、炉を問題なく挿入できる
程度に広い約6cm迄のギャップ幅を持ち、かつ事実上どんな長さにでも作れる。
【0152】 このように大きい磁界強度は、望ましいものの必ずしも必要ではない。上述の
実験から、リボン平面にほぼ垂直に向けられた約2〜3kOeの磁界の印加は、
好ましく性質を向上させるに余りあることが証明されている。このような磁石シ
ステムは、幅が約15cm以下のさらに広いギャップを有し、かつ安価な費用で
作れるという利点がある。
【0153】 このような磁石システムを用いて焼鈍機器を構築する方法を述べた後で、2k
Oeという比較的中位の「垂直な」磁界を用いて行った実験の他の例を述べる。
【0154】 図18は、一般に永久磁石7と鉄ヨーク8を含む磁石システムの3次元の図で
ある。磁石間のギャップ18の磁界は、破線に沿った方向を呈し、また少なくと
も約2kOeの磁界強度を持つ。これらの磁石は、好ましくはFeNdBタイプ
の合金でできており、この合金は、例えば商品名“VACODYM”で市販され
ている。このような磁石は、特に強力であることが知られており、所要の磁界強
度を発生するのに好都合である。
【0155】 図19aは、炉6を挟んだ上記の磁石システム7、8の断面を示しており、こ
の炉内では、リボン4が、焼鈍治具5の助けを借りて、磁界の方向に対して所望
の角度で移送される。炉6の外囲は、外部温度が約80〜100°Cを超えない
ように、断熱されるべきである。
【0156】 図19bは、磁石システム7、8と、磁石内部の炉6との縦断面を示している
。リボン4は、リール1から供給され、モータで駆動されるローラ3により炉を
通って移送され、最後にリール2に巻付けられる。焼鈍治具5により、リボンを
、炉を通して、できるだけまっすぐに移送することが保証され、即ち焼鈍により
発生し、そして所望の性質を劣化させるリボンの偶然または不均一の曲げや捻じ
りを発生しないことが保証される。
【0157】 リボンは、高温である限り、磁界を受けるはずである。それゆえ、磁石システ
ム7、8は、炉6とほぼ同じ、好ましくは、それよりも長くなければならない。
焼鈍治具5は、磁界によりリボンに及ぼされる力やトルクから発生する前述の曲
げや捻じりによる性質の劣化を避けるために、磁石および/または炉と少なくと
もほぼ同じくらいの長さ、好ましくはそれ以上の長さでなければならない。さら
に、リボン軸線に沿った機械的引張り応力は、炉を通ってリボンを一直線に移送
するのに役立つ。この引張り応力は、少なくとも約10Mpa、好ましくはそれ
よりも大きく、即ち約50〜200MPaでなければならない。しかしながら、
応力レベルが大きすぎると、僅かな機械的な欠陥が原因となってリボンが切れる
可能性が増すから、引張り応力は、約500MPaを超えてはならない。焼鈍中
に印加される引張り応力も、合金の組成に応じて、応力軸線に平行か、あるいは
応力軸線に垂直に、僅かな磁気異方性を誘導する。この僅かな異方性は、磁界誘
導異方性を増し、従って、磁気的性質と磁気弾性特性に影響を及ぼす。それゆえ
、この引張り応力は、約+/−20MPaの範囲内の被制御レベルにとどめてお
かなければならない。
【0158】 前述の焼鈍治具はまた、磁界に対して所望の角度でリボンを支えるのに重要で
ある。リボン平面が磁界の線に平行になるように、強磁性リボン自体、揃えられ
る傾向がある。リボンが支えられないとすると、磁界のトルクが、リボン平面を
、磁界の線に平行に転向し、その結果、従来の横方向の磁界での焼鈍処理が行わ
れることになる。
【0159】 図17a〜17dは、前記焼鈍治具の断面がどのような形に見えるか、さらに
詳細に図示している。この焼鈍治具は、好ましくはリボンを挟む別々の上部と下
部(後で、これら2つの部分が合わされる)によって形成される。図17aと図
17bに示される例は、リボンを案内して炉に通すことだけを目的としている。
前記の通り、さらに焼鈍治具を使用すれば、図17cと図17dにそれぞれ示す
通り、リボンを幅方向にカールさせることができる。これらの焼鈍治具は、本発
明による焼鈍法に同等に適する。後者のタイプの焼鈍治具では、リボンは、磁界
のトルクで転向される可能性はほぼない。その結果として、そのようなカール焼
鈍治具を使用する場合には、リボン平面の法線が磁界方向から数度離れるように
、焼鈍磁界を適正に向けることが重要となり、これは、前述の通り、中位の焼鈍
磁界強度では、特に重要である。
【0160】 図17a〜17dによるいくつかの焼鈍治具は、テストされて、充分実用に適
することがわかった。磁界により及ぼされる機械的なトルクや力のために、捻じ
られたり、曲ったりすることがないよう、焼鈍治具は、炉6と少なくとも同じく
らいの長さ、好ましくは磁石7、8よりも長くすることが肝要である。
【0161】 テストした焼鈍治具は、セラミックスまたはステンレス鋼製である。いずれの
材料も、最適であることがわかった。双方の材料は、強磁性動作を全く示さない
か、あるいは僅かしか示さない。従って、これらの材料は、磁界の領域内で取扱
いやすい。即ち、焼鈍治具は、その場で容易に組立てたり、分解したりすること
ができ、このような作業は、リボンが切れる場合あるいは新しいリボンを装填す
るときに必要である。しかしながら、これは、強磁性体が焼鈍治具の構造に適し
ていることを除外しない。このような強磁性装置は、リボンに印加される磁界の
強度を大きくするために、ある種のヨークの働きをし、このことは、磁石の費用
を減らすのに好都合となろう。
【0162】 簡単化のため、図19aと図19bは、炉6を通って移送されるただ一本のリ
ボンしか示していない。しかしながら、好適な実施例では、焼鈍治具システムは
、対応する繰出リールと巻上リールを持つ少なくとも第2のレーンを持つべきで
ある。このレーンにおいて、第2のリボンが、別に炉6を通って移送されるが、
第1のレーンと同じ方法で移送される。図20aと図20bは、このような2レ
ーン式システムを図式的に示す。このような2レーン式または多レーン式のシス
テムは、焼鈍能力を高める。好ましくは、個々のレーンは、1つまたは複数の他
のレーンが作動している間も、当該システムにリボンを装填できる程度のスペー
スがあるように構成・配置されなければならない。これは、特に焼鈍中に1つの
レーンのリボンが切れた場合にも、能力を発揮する。その場合、他のレーンが引
続き作動している間に、この切れた個所を直すことができる。
【0163】 多レーン式の炉では、個々のレーンをすべて同一炉に入れるか、あるいは直径
の小さい炉を個々のレーンに使用できる。異なるレーンのリボンが、異なる焼鈍
温度を必要とする場合には、後者のものが好都合である。
【0164】 例えば最大共振振幅に対する共振周波数またはバイアス磁界のような磁気的特
性は、合金組成や熱処理パラメータに左右される。また一方では、磁気的性質は
、例えば異方性磁界または透磁率のようなヒステリシスループの性質と密接に相
関する。従って、さらなる改良は、焼鈍中に磁気的性質のオンライン制御を準備
することであり、これを図21に略図で示す。これは、焼鈍したリボン4を案内
し、ソレノイドとセンス・コイル20に通してから、リボンを巻上げることによ
り実現できる。ソレノイドでテスト磁界を発生させ、その材料の応答を、センス
コイルで記録する。そのような方法で、磁気的性質を焼鈍中に測定でき、かつ制
御装置21を用いて所望の値に補正できることから、焼鈍速度、焼鈍温度および
/またはリボンに沿った引張り応力を適宜に調整できる。リボンの性質を測定す
る部分では、引張り応力が、磁気ひずみを通じて記録される磁気的性質に影響を
及ぼすから、できる限り小さい引張り応力をリボンに加えることに注意を払わな
ければならない。これは、リボンがソレノイドとセンスコイル20に入る前に、
「デッドループ」で達成できる。よって、多レーン式炉には、そのようなソレノ
イドとセンス・コイル20をいくつか設け、個々のレーンの焼鈍パラメータを、
他と無関係に調整できるようにする。
【0165】 上記の焼鈍システムの好適な実施例において、磁界は、約2〜3kOeであっ
て、リボン平面に対して約60°〜89°で向けられる。好ましくは、磁石シス
テム7、8と炉6とは、長さが少なくとも約1m、好ましくは、1m以上である
ことから、約5〜50m/分の高速の焼鈍速度が可能となる。
【0166】 さらなる例 さらなる一組の実験が、本発明の好適な一実施例を用いて、さらに詳しくテス
トされた。この好適な一実施例は、比較中位の強度、即ち、焼鈍温度での材料の
飽和磁化よりも下で、かつ、リボン平面に垂直に、さらに正確に言えば、リボン
の軸方向の1直線に対して約60°〜89°の角度で向けられた磁界内で、リボ
ンを焼鈍することである。
【0167】 以下で考察する個々の例では、前述の通り、永久磁石システムで発生する約2
kOeの磁界強度を使用した。この磁界は、リボン平面に対して約85°で向け
られた結果、斜角異方性、即ち、リボン軸線に垂直であるが、リボン平面から約
10〜30°だけ傾けられた磁化容易軸線が得られた。磁気共振応答を高めた直
線ヒステリシスループが、このような方法で得られた。これらの結果を、同様に
直線ヒステリシスループをもたらす従来技術の1方法により、リボンの幅方向、
即ち横方向の磁界内で焼鈍したときに得られた結果と比較する。
【0168】 この実験は、上述の通り、比較的短い炉の中で行われた。焼鈍速度は、約2m
/分であった。この速度は、この炉の場合、約6秒の実効焼鈍時間に対応する。
とりわけ、この磁気的性質と磁気共振性は、焼鈍速度で調整できる焼鈍時間で決
定される。さらに長い炉でも同一の結果が達成されたが、例えば20m/分とい
う幾分速い焼鈍速度を用いて達成された。
【0169】 焼鈍温度と焼鈍時間の影響 第1の組の上記実験において、Fe24Co18Ni40Si216のアモルファス 合金を、焼鈍温度と焼鈍時間の影響に関して、詳細に調査した。これらの結果を
表IIIにリストし、また図22a、22bおよび23に示す。これらすべての例 における共振周波数は、Hmaxでは約57kHzを中心とする周波数に、Hmin
は約55kHzを中心とする周波数に位置付けられた。表IIIのすべての例では 、リボンは、焼鈍処理後に延性を示した。
【0170】 測定された結果の代表的なさらに詳細な例は、すでに図9に示したものであり
、表IIIにリストした例4に相当する。
【表3】
【0171】 リボン平面を横切る軸線に対し、それぞれ約85°(本発明)と0°(従来技
術)で向けられた約2kOeの強度の磁界内で、ほぼ指示時間taで、指示焼鈍 温度Taにて、連続方式で焼鈍されたFe24Co18Ni40Si216のアモルファ
ス合金の磁気共振性。Hkは異方性磁界、Hmaxは共振振幅A1が最大であるバイ アス磁界、Amaxは前記最大信号、│df/dH│はHmaxでの共振周波数frの 勾配、Hfminは、共振周波数が最小値を取るバイアス磁界、Afminは前記最小値
での信号そしてΔfrは、それぞれ2Oeと6.5Oeのバイアスでの共振周波 数の差である。
【0172】 図22aと図22bは、本発明の焼鈍方法により、あらゆる焼鈍温度と焼鈍時
間において、従来の横方向の磁界中での焼鈍と比較して、著しく大きい磁気共振
信号振幅が得られることを実証している。前述の通り、本発明の方法により、さ
らに直線のヒステリシスループも得られ、このことは、誘導異方性がリボン平面
に垂直である従来技術の別の焼鈍技法と比較して、好都合である。
【0173】 焼鈍温度および焼鈍時間に応じた振幅の変化は、図22aと図22bの共振周
波数−バイアス磁界の曲線の対応する変化と相関する。後者は、共振周波数fr が、バイアス磁界Hの変化、即ち、勾配│dfr/dH│の影響を受けやすいこ とを、最も特徴としている。表IIIは、共振振幅が最大値を取るHmaxでの上記勾
配をリストしている。共振周波数が最小値を取るHfminでは、この勾配は、ほぼ
ゼロ、即ち、│dfr/dH│=0である。
【0174】 ある主要な市販のEASシステム用のマーカでは、バイアス磁界は、アモルフ
ァス共振器の近くに置かれた強磁性条板で発生する。マーカのIDは、この与え
られたバイアス磁界において、例えば58kHzの場合もあり、また当該共振器
に適切な長さを与えて調整される所定の値にできる限り近づけるべき共振周波数
である。しかしながら、実際には、このバイアス磁界は、地磁気のためおよび/
またはバイアス磁石材料の特性分布のために、約±0.5Oeの変化を受けるこ
とがある。従って、この動作バイアスでの勾配│dfr/dH│は、マーカの信 号IDを保つために、できる限り小さくなければならない。このことは、マーカ
用の監視システムのピックアップ(検出)率を向上させる。これを実現する1つ
の方法は、バイアス条板の寸法を適正に決めて、そのバイアス条板が、共振周波
数が最小値となる、即ち、│dfr/dH│≒0の磁界を発生させるようにする ことである。とはいえ、このようなマーカの検出率は、共振器の共振信号振幅に
よっても決まる。従って、バイアス磁界を共振信号が最大値を取るHmaxに近づ けるように、共振器材料および/またはバアイス磁石を調整することが、さらに
好都合である場合がある。しかしながら、│dfr/dH│の値は、なお、でき る限り小さくしなければならない。バイアス磁界の偶然の変動による周波数変化
は、共振曲線の帯域幅の約半分よりも小さくなければならない。従って、例えば
約1.6msのトーンバーストでは、この動作バイアスでの勾配は、ほぼ│df
/dH│<700Hz/Oeでなければならない。
【0175】 図23は、Hmaxでの勾配│df/dH│の関数として、Hmaxでの最大共振振
幅を示す。図23はまた、本発明の焼鈍処理により達成された磁気共振信号振幅
が、従来の横方向の磁界中での焼鈍後の磁気共振信号振幅よりも著しく大きいこ
とを示している。特に、大きい方の振幅A1は、同一の勾配(│df/dH│)
と、それよりも小さい勾配(双方とも、好都合である)の双方で達成できる。
【0176】 最大振幅が位置付けられている磁界Hmaxは、一般に約5〜8Oeである。こ れは、一般に前述のマーカで用いるバイアス磁界に相当する。バイアス磁石で発
生するバイアス磁界は、好ましくはバイアス磁石と共振マーカとの間の磁気吸引
力による磁気クランピングを避けるために、さらに大きくしてはならない。さら
に、バイアス磁界は、地磁気内のマーカの異なる向きによる相対的な変化を少な
くするほど小さくしてはならない。
【0177】 共振周波数は、バイアス磁界に左右されないことが好ましいが、バイアス磁石
を減磁してマーカを停止させるときに、共振周波数が大きく変化することも望ま
しい。従って、停止時の共振周波数の変化は、共振曲線の少なくともほぼ帯域幅
、即ち前述のトーンバースト励振モードでは約1.4kHzより大でなければな
らない。表IIIはバイアス磁界が約6.5Oeから2Oeに変るときの周波数変 化Δfr(停止時の周波数変化の測度)をリストしたものである。従って、表III
のあらゆる例は、前記市販EASシステムのマーカの代表的な停止要件を満たす
【0178】 合金組成Fe24Co18Ni40Si216は、前記EASシステムに特に適した 一例である。本発明の焼鈍方法は、この合金または他の合金を横方向に焼鈍する
ことで達成できる勾配よりもさらに小さい勾配で、著しく高い磁気共振信号振幅
を、前述の特定の合金組成に準備する。
【0179】 組成の影響 第2の組の実験において、本発明の焼鈍方法を、様々な異なる合金組成に用い
た。いくつかの代表的な例を、表Iにリストした。表IVは、上述の通りに本発明 の方法を用いて焼鈍したときの磁気共振性をリストしたものである。比較のため
、表IVは、従来技術により、リボンの幅方向の磁界内で焼鈍したときに得られた
結果もリストしている。表Vは、本発明による焼鈍法の性能指数をリストしたも のである。表IIIのあらゆる例において、リボンは、焼鈍処理後に延性があった 。38mmのリボンの共振周波数は、代表的には、バイアス磁界Hと合金組成に
応じて、約50〜60kHzであった。
【表4】
【0180】 約6秒の焼鈍時間に対応する速度を用いて、指示焼鈍温度Taにて、本発明の 原理(2kOeの85°平面外磁界)により、また従来技術の原理(2kOeの
横方向の磁界)により連続方式で焼鈍した、表Iにリストしたアモルファス合金 の例。Hkは異方性磁界、Hmaxは共振振幅A1が最大であるバイアス磁界、Amax は前記最大信号、│df/dH│はHmaxでの共振周波数frの勾配、Hfminは共
振周波数が最小値を取るバイアス磁界、Afminは前記最小値での信号、Δfrは それぞれ2Oeと6.5Oeのバイアスでの共振周波数の差である。
【表5】
【0181】 表IVにリストした例の性能指数。この性能指数は、本発明の原理による磁界焼
鈍後に得られた共振振幅の、従来技術による磁界焼鈍後に得られた対応値に対す
る率として定義される。Amaxの標記入りの列は、最大信号振幅での利得をさし 、またAfminの標記入りの列は、共振周波数が最小値を取るバイアスでの信号振
幅をさす。
【0182】 合金組成番号1〜7は、本発明の焼鈍法による影響を特に受けやすく、従来の
方法で横方向の磁界で焼鈍するときよりもかなり大きい磁気共振信号振幅を示す
。合金番号1〜4は、大きい信号振幅と小さい勾配│df/dH│を同時に合わ
せ持つから、さらに好ましい。この群内の合金番号2〜4は、それらの性質が、
例1の場合よりも著しく低いCo含有率で実現されることにより、原料コストが
下げられるから、さらに好ましい。
【0183】 最大共振振幅の向上はごく僅かにすぎず、かつ実験的分散の範囲内にあるから
、合金組成番号8と9は、本発明の焼鈍条件には不適切である。さらに、合金番
号9は、かなり高いCo含有率を持ち、これは、高い原料コストに結びつく。
【0184】 合金番号8と9が、以上の実験で行われる本発明の焼鈍処理の影響を受けにく
かった1つの理由は、それらの合金の高い飽和磁化と、高いキュリー温度に関係
がある。これら特性の双方の結果、焼鈍温度にて、かなり高い飽和磁化が得られ
る。即ち、焼鈍温度での減磁界はさらに大きく、これにより、さらに大きい焼鈍
磁界が求められる。明らかに、この組の実験において印加された2kOeの磁界
強度は、あまり大きくはなかった。実際、約5kOeというさらに高い磁界で垂
直に(85°で)焼鈍したときだけ、合金番号8は、やはり本発明の焼鈍法の影
響を受けやすく、最大信号振幅は10%増大した。明確に調査しなかったものの
、同じことが、合金9についても予想された。とはいえ、さらに小さい焼鈍磁界
強度にて、良好な応答を持つことは明らかに好都合であり、このことは、合金番
号1〜7が本発明の好適な実施例である1つの理由である。
【0185】 合金組成の選択のための指導原理 アモルファス金属は、広範囲の性質を持つ、多数の種類の組成で作ることがで
きる。本発明の一面は、磁気弾性用途において特に適切なこのような様々な種類
の合金範囲から合金を選ぶ方法について、いくつかの指導原理を得ることである
【0186】 このような用途において必要とされるのは、バイアス磁界に応じた共振周波数
の或る変化と、優れた磁気弾性感受率、即ち大きい磁気共振信号振幅である。
【0187】 ルビングストンによる「アモルファス金属の磁気機械的性質」、phys.s
tat.sol.(a)第70巻、591〜596頁(1982年)により、H
<Hkの場合に、横方向に焼鈍されたアモルファスリボン用の共振周波数は、次 式により、バイアス磁界の関数として、かなり妥当に表現できる。
【数12】 ここで、λsは飽和磁気ひずみ定数、Jsは飽和磁化、Esは強磁性的に飽和した 状態でのヤング率、Hkは異方性磁界そしてHは印加バイアス磁界である。
【0188】 この関係はまた、本発明の原理による焼鈍方法にも適用される。この信号振幅
は、図24に示す通りに動き、このことから、異方性磁界Hkに正規化されたバ イアス磁界の関数として、共振周波数frと振幅が示される。この信号振幅は、 ここに述べる焼鈍方法を用いて磁区細分を達成することで著しく向上する。この
ような向上は、約0.4よりも大きい磁界Hを用いてサンプルを予磁化するとき
に、特に効率的となる。図24に実証される通り、これは、従来技術により横方
向の磁界で焼鈍したときに得られる振幅よりも著しく大きい振幅を、著しく広い
バイアス磁界範囲にもたらす。
【0189】 大部分の用途では、リボンに異方性磁界を持たせ、この用途において印加され
たバイアス磁界が、その異方性磁界の約0.3倍〜約0.95倍となるようにす
るために、合金組成と焼鈍処理を選択することは好都合である。異方性磁界Hk はまた、リボン軸線に沿ったサンプルの減磁界も含むから、合金組成も熱処理も
、共振器条板の長さ、幅、厚みに合わせなければならない。以上の原理に従い、
かつ本発明の焼鈍法を用いれば、広範囲のバイアス磁界において、大きい共振信
号振幅を実現できる。
【0190】 これらの用途に用いるバイアス磁界の実際の選択は、様々なファクタによって
決まる。一般に、約8Oeよりも小さいバイアス磁界が好ましい。なぜなら、こ
れは、バイアス磁界が界磁コイルを流れる電流で発生する場合に、エネルギー消
費を減らすからである。バイアス磁界が、共振器の近くの磁気条板で発生する場
合には、少量の材料を用いてバイアス磁石を作るために、経済的な要件からだけ
でなく、共振器とバイアス磁石の低磁気クランピングの要件からも、小さいバイ
アス磁界が必要になってくる。
【0191】 表Iの合金番号1〜7は、表IVの例により、一般に約6〜11Oeの低異方性 磁界を持ち、従って、一般に約15Oeという高異方性磁界を示す合金番号8お
よび9よりも小さいバイアス磁界にて最適に動作できる。これは、合金番号1〜
7が好ましい別の理由である。
【0192】 共振器の長さを適切に選ぶことにより、共振周波数の或るレベルの要求値を容
易に調整できる。別の適用要件は、バイアス磁界に対する共振周波数の明確に定
義された感受率である。この感受率は、勾配│dfr/dH│に一致する。この 勾配は、式(12)から、次式として導き出すことができる:
【数13】
【0193】 バイアス磁界範囲H、従ってHkが既に選択されているときには、所望の周波 数勾配│dfr/dH│は、主として、飽和磁気ひずみλs(これは、残りの自由
パラメータのうち、合金組成に関して最大の変化を示している)により決定され
る。それゆえ、バイアス磁界に対する共振周波数の所望の感受率は、飽和磁気ひ
ずみの適切な値を持つ合金組成を選択することで調整でき、また式(13)から
算定できる。
【0194】 主要な市販のEASシステムに用いられるマーカでは、上で詳しく述べた通り
、小さい勾配│dfr/dH│が要求される。同時に、適度に小さいバイアス磁 界にてマーカが最適に動作するように、中位の異方性磁界が要求される。従って
、約15ppmよりも小さい磁気ひずみを持つ合金組成を選択することが好都合
である。これは、合金番号1〜4が、この用途に特にふさわしい別の理由である
。この磁気ひずみは、ともかく磁気弾性応答を保証するために、少なくとも数p
pmでなければならない。さらに、マーカを停止させるときに、充分な周波数変
化を保証するために、約5ppmよりも大きい磁気ひずみが要求される。
【0195】 Fe含有率が約30原子%よりも少ないが、少なくとも約15原子%である合
金を選択し、同時に少なくとも約50原子%のNiとCoの組み合わせ成分を追
加することで、小さいが、有限の値の磁気ひずみを得ることができる。
【0196】 電子同定システムまたは磁界センサ等の他の用途は、端的に言えば、バイアス
磁界に対する共振周波数の高い感受率を要求し、このような場合には、│dfr /dH│>1000Hz/Oeという大きい値が求められる。よって、表Iの合 金番号5〜7で例示する通り、約15ppmよりも大きい磁気ひずみを持つ合金
を選択することが好都合である。同時にこの合金は、充分小さい異方性磁界を持
たねばならず、これもバイアス磁界に対するfrの高い感受率には必要である。
【0197】 いかなる場合にも、共振器は、本発明の原理により焼鈍したとき、従来技術の
共振器よりも広い磁界範囲にわたり、さらに高い共振信号振幅を示す利点がある
【0198】 当業者により、変形や変更が示唆されることもあろうが、本発明者の意図は、
妥当で、かつ適正に、この技術への本発明者の貢献の範囲に入るものとして、あ
らゆる変形や変更を、ここに保証された特許の範囲内で実施することにある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 aはリボンの横方向の飽和磁界内でのアモルファスリボンの磁区構造の略見
取図、bは約2kOeの横方向の磁界内で、350°Cにて約6秒間、焼鈍した
Fe24Co18Ni40Si218のアモルファス合金について、この磁区構造の実 験例である。
【図2】 aはリボン平面に垂直な飽和磁界内でのアモルファスリボンの磁区構造の略
見取図、bは約10kOeの垂直の磁界内で、350°Cにて約6秒間、焼鈍し
たFe24Co18Ni40Si218のアモルファス合金について、この磁区構造の 実験例である。
【図3】 aは約2kOeの磁界内で横方向の磁界焼鈍を行った後で、bは約15kO
eの磁界内で、垂直の磁界焼鈍を行った後で、それぞれ得られた代表的なヒステ
リシスループを示す。
【図4】 静磁気バイアス磁界Hの関数として、共振周波数frと共振振幅A1の代表 的な動きについての従来技術による比較例である。
【図5】 静磁気バイアス磁界Hの関数として、共振周波数frと共振振幅A1の代表 的な動きについてのこの発明による例である。
【図6】 aはリボンの断面(リボンの幅方向)の略見取図であり、焼鈍中の磁界ベク
トルの向きと磁化を示し、bは印加された焼鈍磁界の強度と向きの関数として、
焼鈍中の磁化ベクトルの理論上定された角度βを示す。
【図7】 Fe24Co18Ni40Si218のアモルファス合金の飽和磁化Jsの温度依存
性を示す。
【図8】 aは本発明の方法により磁界中で焼鈍されたアモルファスリボンの磁区構造
の略見取図、bはaと異なる条件で焼鈍されたFe24Co18Ni40Si218の アモルファス合金についての磁区構造の実験例である。
【図9】 aはほぼHkでの飽和まで直線であるヒステリシスループを示し、bは静磁
気バイアス磁界Hの関数として、共振周波数frと共振振幅A1を示す。
【図10】 従来技術による磁界焼鈍技法と本発明による磁界焼鈍技法で得られた静磁気
バイアス磁界の関数として、それぞれ減衰率Q-1の代表的な動きを比較例である
【図11】 aは最大の共振信号振幅と、共振周波数frが最小値を示すバイアス磁界で の共振信号振幅を示し、bは磁区サイズと、リボン平面に対する磁化容易軸線の
算定角度を示し、cは異方性磁界を示す。
【図12】 aはこの焼鈍温度にて、飽和磁化よりも大きい強度と小さい強度の「垂直」
磁界内で焼鈍されたときに、それぞれ、その中心部におけるヒステリシスループ
の代表的な外観を示し、bは焼鈍されたリボンの飽和保磁力Hcに関して、印加 焼鈍磁界強度を用いてのヒステリシスループの直線性の評価を示す。
【図13】 aは最大の共振信号振幅を示し、bは共振周波数frが最小値を示すバイア ス磁界での共振信号振幅を示す。
【図14】 飽和保磁力Hcに関して、ヒステリシスループの直線性に対する焼鈍磁界の 強度と向きの影響を図示する。
【図15】 aはヒステリシスループと有効な磁化プロセスを示し、bは静磁気バイアス
磁界Hの関数として、共振周波数frと共振振幅A1を示す。
【図16】 aは焼鈍治具の穴が、リボンの厚みよりも著しく広い場合に、磁界内でリボ
ンを向ける方法を示し、bは厳密な幾何学的意味において、リボンが印加焼鈍磁
界に完全に垂直に向けられる形態を示す。
【図17】 aないしdはそれぞれ焼鈍治具のいくつかの代表的な製作品の異なる断面を
示す。
【図18】 磁力線を発生させるヨークと永久磁石によって形成された磁石システムの図
である。
【図19】 aは炉を挟む磁石システムの断面を示し、bは磁石システムと、磁石内部の
炉の縦断面を示す。
【図20】 aおよびbはそれぞれ本発明による多レーン式の焼鈍治具の原理を示す。
【図21】 本発明による焼鈍処理のフィードバック制御の原理を示す。
【図22】 aはリボンに直角に向けられた磁界(従来技術)内で、またはこの磁界の方
向と、リボンの幅方向の1直線との間の約85°の角度で向けられた磁界(本発
明)内で、焼鈍した後のFe24Co18Ni40Si218のアモルファス合金の共 振信号の最大振幅A1を示し、bはその共振周波数が最小値を持つバイアス磁界
での振幅を示す。
【図23】 リボンに直角に向けられた磁界(従来技術)内で、またはこの磁界の方向と
、リボンの幅方向の1直線との間の約85°の角度で向けられた磁界(本発明)
内で、焼鈍した後における、Fe24Co18Ni40Si218のアモルファス合金 の共振信号振幅の別の比較である。
【図24】 異なる磁区幅について、信号振幅A1とバイアス磁界を図式的に描いたもの
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C084 AA03 AA09 AA13 AA19 BB31 CC36 DD21 EE07 FF02 FF27 GG71 5E041 AA06 AA19 BD03 CA10 HB11 NN01 NN15 NN17

Claims (58)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁気機械式の電子商品監視システムにおいて、バイアス磁界
    を発生させるバイアス要素の入ったマーカに用いられる共振器を製作する方法で
    あって、 平板状の強磁性リボンの長手方向に延びているリボン軸線と厚みとを持つ強磁
    性リボンを準備する工程と、 強磁性リボンを焼鈍して、40μmと前記厚みの1.5倍とから成る群から選
    択された最大幅を持つ微細磁区構造および前記リボン軸線にほぼ垂直な誘導磁化
    容易軸線を、前記焼鈍により強磁性リボンに生成する工程と、 強磁性リボンの一細片を切取って共振器を形成する工程と、 を含むことを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 焼鈍工程が、平板状の強磁性リボンを含む平面に対して直角
    な成分を持つ磁界内で強磁性リボンを焼鈍する工程を含むことを特徴とする請求
    項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 強磁性リボンの焼鈍工程に、平板状の強磁性リボンを含む平
    面に対して直角な前記の成分のほかに、リボン軸線に直角な、強磁性リボンを含
    む平面内の1成分と、要素リボンに沿った最小成分とを有して、微細磁区構造を
    規則的に要素リボンに直角に向けさせる磁界内で、強磁性リボンを焼鈍する工程
    を含むことを特徴とする請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 焼鈍工程に、強磁性リボンを強磁性的に飽和させる磁界にほ
    ぼ等しい磁界まで直線であるヒステリシスループを特徴とした磁気的動作を強磁
    性リボンに与えるために、強磁性リボンを焼鈍する工程を含むことを特徴とする
    請求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】 平板状の強磁性リボンを準備する工程に、組成FeaCob
    cSixyz(ここで、a、b、c、x、y、zは原子%で表し、またMは、
    C、P、Ge、Nb、TaおよびMoから成る群から選択された少なくとも1つ
    のガラス形成促進元素および/またはCrとMnから成る群から選択された少な
    くとも1つの遷移金属であり、さらに、 15<a<75 0<b<40 0≦c<50 15<x+y+z<25 0≦z<4であって、 しかも、a+b+c+x+y+z=100を満たす)を持つ平板状のアモルファ
    スリボンを準備する工程を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
  6. 【請求項6】 平板状の強磁性リボンを準備する工程に、組成FeaCob
    cSixyz(ここで、a、b、c、x、y、zは原子%で表し、またMは、
    C、P、Ge、Nb、TaおよびMoから成る群から選択された少なくとも1つ
    のガラス形成促進元素および/またはCrとMnから成る群から選択された少な
    くとも1つの遷移金属であり、さらに、 15<a<30 10<b<30 20<c<50 15<x+y+z<25 0≦z<4であって、 しかも、a+b+c+x+y+z=100を満たす)を持つ平板状のアモルファ
    スリボンを準備する工程を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
  7. 【請求項7】 平板状の強磁性リボンを準備する工程に、組成FeaCob
    cSixyz(ここで、a、b、c、x、y、zは原子%で表し、またMは、
    C、P、Ge、Nb、TaおよびMoから成る群から選択された少なくとも1つ
    のガラス形成促進元素および/またはCrとMnから成る群から選択された少な
    くとも1つの遷移金属であり、さらに、 15<a<27 10<b<20 30<c<50 15<x+y+z<20 0<x<6 10<y<20 0≦z<3であって、 しかも、a+b+c+x+y+z=100を満たす)を持つ平板状のアモルファ
    スリボンを準備する工程を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
  8. 【請求項8】 平板状の強磁性要素を準備する工程に、組成Fe24Co18
    40Si216を持つ平板状のアモルファスリボンを準備する工程を含むことを 特徴とする請求項1記載の方法。
  9. 【請求項9】 平板状の強磁性要素を準備する工程に、組成Fe24Co16
    43Si116を持つ平板状のアモルファスリボンを準備する工程を含むことを 特徴とする請求項1記載の方法。
  10. 【請求項10】 平板状の強磁性要素を準備する工程に、組成Fe23Co15 Ni45Si116を持つ平板状のアモルファスリボンを準備する工程を含むこと を特徴とする請求項1記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記強磁性リボンから細片を切取って共振器を形成する工
    程に、前記強磁性リボンから条板を切取って共振器を形成する工程を含むことを
    特徴とする請求項1記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記強磁性要素から細片を切取って共振器を形成する工程
    に、前記強磁性リボンから円形細片を切取って共振器を形成する工程を含むこと
    を特徴とする請求項1記載の方法。
  13. 【請求項13】 磁気機械式の電子商品監視システムにおいて、バイアス磁
    界を発生させるバイアス要素が入っているマーカに用いられる共振器を製作する
    方法であって、 平板状の強磁性リボンの長手方向に延びているリボン軸線と厚みを持つ前記強
    磁性リボンを準備する工程と、 焼鈍中、前記平板状の強磁性リボンを含む平面に対して或る角度で向けられた
    少なくとも1,000Oeの磁界内で、前記強磁性リボンを焼鈍して、前記磁界
    が、前記平面に垂直なかなり大きい成分、前記強磁性リボンの幅方向の少なくと
    も約20Oeの成分および前記リボン軸線に沿った最小の成分を有して、前記リ
    ボン軸線に垂直に向けられ、かつ前記平面外に1成分を持つ前記強磁性リボン内
    の磁化容易軸線を誘導するようにする工程と、 前記強磁性リボンの細片を切取って共振器を形成する工程と、 を含むことを特徴とする方法。
  14. 【請求項14】 焼鈍工程に、強磁性リボンを焼鈍し、40μmと前記厚み
    の1.5倍とから成る群から選択された最大幅を持つ微細磁区構造を強磁性リボ
    ン中に生成する工程を含むことを特徴とする請求項13記載の方法。
  15. 【請求項15】 焼鈍工程に、磁界強度(Oeで表す)が、焼鈍温度にて、
    強磁性リボンの飽和磁気誘導(ガウスで表す)よりも小さい磁界を用いて、前記
    磁界内で、前記焼鈍温度にて強磁性リボンを焼鈍する工程を含むことを特徴とす
    る請求項13記載の方法。
  16. 【請求項16】 焼鈍工程に、平板状の強磁性要素の幅方向の直線に対して
    約60°〜約89°の角度で磁界を向ける工程を含むことを特徴とする請求項1
    5記載の方法。
  17. 【請求項17】 焼鈍工程に、前記強磁性リボンを焼鈍し、約10°〜約8
    0°の範囲で、前記平面外にある磁化容易軸線の前記成分を生成する工程を含む
    ことを特徴とする請求項15記載の方法。
  18. 【請求項18】 焼鈍工程に、磁界強度(Oeで表す)が、焼鈍温度にて、
    前記強磁性リボンの飽和磁気誘導(ガウスで表す)よりも大きい前記磁界を用い
    て、前記磁界内で、前記焼鈍温度にて強磁性リボンを焼鈍する工程を含むことを
    特徴とする請求項13記載の方法。
  19. 【請求項19】 焼鈍工程に、前記幅方向の直線に対して約30°〜約80
    °の角度で前記磁界を向ける工程を含むことを特徴とする請求項18記載の方法
  20. 【請求項20】 焼鈍工程に、リボンを、少なくとも1m/分の速度で、前
    記磁界内の炉を連続的に通過させる工程を含むことを特徴とする請求項13記載
    の方法。
  21. 【請求項21】 平板状の強磁性リボンを準備する工程に、組成FeaCob NicSixyz(ここで、a、b、c、x、y、zは原子%で表し、またMは
    、C、P、Ge、Nb、TaおよびMoから成る群から選択された少なくとも1
    つのガラス形成促進元素および/またはCrとMnから成る群から選択された少
    なくとも1つの遷移金属であり、さらに、 15<a<75 0<b<40 0≦c<50 15<x+y+z<25 0≦z<4であって、 しかも、a+b+c+x+y+z=100を満たす)を持つ平板状のアモルファ
    スリボンを準備する工程を含むことを特徴とする請求項13記載の方法。
  22. 【請求項22】 平板状の強磁性リボンを準備する工程に、組成FeaCob NicSixyz(ここで、a、b、c、x、y、zは原子%で表し、またMは
    、C、P、Ge、Nb、TaおよびMoから成る群から選択された少なくとも1
    つのガラス形成促進元素および/またはCrとMnから成る群から選択された少
    なくとも1つの遷移金属であり、さらに、 15<a<30 10<b<30 20<c<50 15<x+y+z<25 0≦z<4であって、 しかも、a+b+c+x+y+z=100を満たす)を持つ平板状のアモルファ
    スリボンを準備する工程を含むことを特徴とする請求項13記載の方法。
  23. 【請求項23】 平板状の強磁性リボンを準備する工程に、組成FeaCob NicSixyz(ここで、a、b、c、x、y、zは原子%で表し、またMは
    、C、P、Ge、Nb、TaおよびMoから成る群から選択された少なくとも1
    つのガラス形成促進元素および/またはCrとMnから成る群から選択された少
    なくとも1つの遷移金属であり、さらに、 15<a<27 10<b<20 30<c<50 15<x+y+z<20 0<x<6 10<y<20 0≦z<3であって、 しかも、a+b+c+x+y+z=100を満たす)を持つ平板状のアモルファ
    スリボンを準備する工程を含むことを特徴とする請求項13記載の方法。
  24. 【請求項24】 平板状の強磁性リボンを準備する工程に、組成Fe24Co 18 Ni40Si216を持つ平板状のアモルファスリボンを準備する工程を含むこ とを特徴とする請求項13記載の方法。
  25. 【請求項25】 平板状の強磁性リボンを準備する工程に、組成Fe24Co 16 Ni43Si116を持つ平板状のアモルファスリボンを準備する工程を含むこ とを特徴とする請求項13記載の方法。
  26. 【請求項26】 平板状の強磁性リボンを準備する工程に、組成Fe23Co 15 Ni45Si116を持つ平板状のアモルファスリボンを準備する工程を含むこ とを特徴とする請求項13記載の方法。
  27. 【請求項27】 強磁性リボンから細片を切取って共振器を形成する工程に
    、強磁性リボンから条板を切取って共振器を形成する工程を含むことを特徴とす
    る請求項13記載の方法。
  28. 【請求項28】 強磁性リボンから細片を切取って共振器を形成する工程に
    、前記強磁性リボンから円形細片を切取って共振器を形成する工程を含むことを
    特徴とする請求項13記載の方法。
  29. 【請求項29】 磁気機械式の電子商品監視システムのマーカに用いられる
    共振器であって、 厚みと要素軸線とを持ち、また40μmと前記厚みの1.5倍とから成る群か
    ら選択された最大幅を持つ微細磁区構造と、要素軸線にほぼ垂直な誘導磁化容易
    軸線とを持つ平板状の強磁性要素、 を備えることを特徴とする共振器。
  30. 【請求項30】 共振器が、強磁性要素を強磁性的に飽和させる磁界にほぼ
    等しい磁界まで直線であるヒステリシスループを特徴とした磁気的動作を呈する
    ことを特徴とする請求項29記載の共振器。
  31. 【請求項31】 組成FeaCobNicSixyz(ここで、a、b、c、
    x、y、zは原子%で表し、またMは、C、P、Ge、Nb、TaおよびMoか
    ら成る群から選択された少なくとも1つのガラス形成促進元素および/またはC
    rとMnから成る群から選択された少なくとも1つの遷移金属であり、さらに、
    15<a<75 0<b<40 0≦c<50 15<x+y+z<25 0≦z<4であって、 しかも、a+b+c+x+y+z=100を満たす)を持つ平板状のアモルファ
    ス要素を備えることを特徴とする請求項29記載の共振器。
  32. 【請求項32】 組成FeaCobNicSixyz(ここで、a、b、c、
    y、x、zは原子%で表し、またMは、C、P、Ge、Nb、TaおよびMoか
    ら成る群から選択された少なくとも1つのガラス形成促進元素および/またはC
    rとMnから成る群から選択された少なくとも1つの遷移金属であり、さらに、
    15<a<30 10<b<30 20<c<50 15<x+y+z<25 0≦z<4であって、 しかも、a+b+c+x+y+z=100を満たす)を持つ平板状のアモルファ
    ス要素を備えることを特徴とする請求項29記載の共振器。
  33. 【請求項33】 組成FeaCobNicSixyz(ここで、a、b、c、
    x、y、zは原子%で表し、またMは、C、P、Ge、Nb、TaおよびMoか
    ら成る群から選択された少なくとも1つのガラス形成促進元素および/またはC
    rとMnから成る群から選択された少なくとも1つの遷移金属であり、さらに、
    15<a<27 10<b<20 30<c<50 15<x+y+z<20 0<x<6 10<y<20 0≦z<3であって、 しかも、a+b+c+x+y+z=100を満たす)を持つ平板状のアモルファ
    ス要素を備えることを特徴とする請求項29記載の共振器。
  34. 【請求項34】 強磁性要素に、組成Fe24Co18Ni40Si216を持つ 平板状のアモルファス要素を備えることを特徴とする請求項29記載の共振器。
  35. 【請求項35】 強磁性要素に、組成Fe24Co16Ni43Si116を持つ 平板状のアモルファス要素を備えることを特徴とする請求項29記載の共振器。
  36. 【請求項36】 強磁性要素に、組成Fe23Co15Ni45Si116を持つ 平板状のアモルファス要素を備えることを特徴とする請求項29記載の共振器。
  37. 【請求項37】 強磁性要素が条板を備えることを特徴とする請求項29記
    載の共振器。
  38. 【請求項38】 強磁性要素が円形要素を備えることを特徴とする請求項2
    9記載の共振器。
  39. 【請求項39】 磁気機械式の電子商品監視システムに用いられるマーカで
    あって、 1Oe〜10Oeの範囲の磁界強度を持つバイアス磁界を発生させるバイアス
    要素と、 厚みと、バイアス磁界を共振器に作用させる要素軸線とを持ち、また40μm
    と厚みの1.5倍とから成る群から選択された最大幅を持つ微細磁区構造と、要
    素軸線にほぼ垂直な誘導磁化容易軸線とを持つ平板状の強磁性要素を備える共振
    器と、 バイアス要素と共振器を包封するハウジングと、 を備えることを特徴とするマーカ。
  40. 【請求項40】 強磁性要素を強磁性的に飽和させる磁界にほぼ等しい磁界
    まで直線であるヒステリシスループを特徴とした磁気的動作が共振器により呈さ
    れることを特徴とする請求項39記載のマーカ。
  41. 【請求項41】 組成FeaCobNicSixyz(ここで、a、b、c、
    x、y、zは原子%で表し、またMは、C、P、Ge、Nb、TaおよびMoか
    ら成る群から選択された少なくとも1つのガラス形成促進元素および/またはC
    rとMnから成る群から選択された少なくとも1つまたは複数の遷移金属であり
    、さらに、 15<a<75 0<b<40 0≦c<50 15<x+y+z<25 0≦z<4であって、 しかも、a+b+c+x+y+z=100を満たす)を持つ平板状のアモルファ
    ス要素を備えることを特徴とする請求項39記載のマーカ。
  42. 【請求項42】 組成FeaCobNicSixyz(ここで、a、b、c、
    x、y、zは原子%で表し、またMは、C、P、Ge、Nb、TaおよびMoか
    ら成る群から選択された少なくとも1つのガラス形成促進元素および/またはC
    rとMnから成る群から選択された少なくとも1つの遷移金属であり、さらに、
    15<a<35 0<b<30 20<c<50 15<x+y+z<25 0≦z<4であって、 しかも、a+b+c+x+y+z=100を満たす)を持つ平板状のアモルファ
    ス要素を備えることを特徴とする請求項39記載のマーカ。
  43. 【請求項43】 組成FeaCobNicSixyz(ここで、a、b、c、
    x、y、zは原子%で表し、またMは、C、P、Ge、Nb、TaおよびMoか
    ら成る群から選択された少なくとも1つのガラス形成促進元素および/またはC
    rとMnから成る群から選択された少なくとも1つの遷移金属であり、さらに、
    15<a<27 10<b<20 30<c<50 15<x+y+z<20 0<x<6 10<y<20 0≦z<3であって、 しかも、a+b+c+x+y+z=100を満たす)を持つ平板状のアモルファ
    ス要素を備えることを特徴とする請求項39記載のマーカ。
  44. 【請求項44】 強磁性要素に、組成Fe24Co18Ni40Si216を持つ 平板状のアモルファス要素を備えることを特徴とする請求項39記載のマーカ。
  45. 【請求項45】 強磁性要素に、組成Fe24Co16Ni43Si116を持つ 平板状のアモルファス要素を備えることを特徴とする請求項39記載のマーカ。
  46. 【請求項46】 強磁性要素に、組成Fe23Co15Ni45Si116を持つ 平板状のアモルファス要素を備えることを特徴とする請求項39記載のマーカ。
  47. 【請求項47】 強磁性要素が条板を備えることを特徴とする請求項39記
    載のマーカ。
  48. 【請求項48】 強磁性要素が円形要素を備えることを特徴とする請求項3
    9記載のマーカ。
  49. 【請求項49】 1Oe〜10Oeの範囲の磁界強度を持つバイアス磁界を
    発生させるバイアス素子と、 厚みと、バイアス磁界を共振器に作用させる要素軸線とを持ち、また40μm
    と厚みの1.5倍とから成る群から選択された最大幅を持つ微細磁区構造と、要
    素軸線にほぼ垂直な誘導磁化容易軸線とを持つ平板状の強磁性要素を備える、或
    る共振周波数を持つ共振器と、 バイアス要素と共振器を包封するハウジングと、 マーカを励振して、共振器を機械的に共振させ、また共振周波数の信号を送出
    させる送信手段と、 共振周波数にて、共振器から前記信号を受取る受信手段と、 受信手段を起動して、送信手段がマーカを励振してから或るときに、共振周波
    数の信号を検出するために、送信手段と受信手段に接続された同期手段と、 共振器からの共振周波数の信号が、受信手段により検出される場合に警報器を
    トリガさせる手段が受信手段に含まれている警報器と、 を備えることを特徴とする磁気機械式の電子商品監視システム。
  50. 【請求項50】 強磁性要素を強磁性的に飽和させる磁界にほぼ等しい磁界
    まで直線であるヒステリシスループを特徴とした磁気的動作が共振器により呈さ
    れることを特徴とする請求項49記載のマーカ。
  51. 【請求項51】 強磁性要素が、組成FeaCobNicSixyz(ここで
    、a、b、c、x、y、zは原子%で表し、またMは、C、P、Ge、Nb、T
    aおよびMoから成る群から選択された少なくとも1つのガラス形成促進元素お
    よび/またはCrとMnから成る群から選択された少なくとも1つまたは複数の
    遷移金属であり、さらに、 15<a<75 0<b<40 0≦c<50 15<x+y+z<25 0≦z<4であって、 しかも、a+b+c+x+y+z=100を満たす)を持つ平板状のアモルファ
    ス要素を備えることを特徴とする請求項49記載のマーカ。
  52. 【請求項52】 前記強磁性要素が、組成FeaCobNicSixyz(こ
    こで、a、b、c、x、y、zは原子%で表し、またMは、C、P、Ge、Nb
    、TaおよびMoから成る群から選択された少なくとも1つのガラス形成促進元
    素および/またはCrとMnから成る群から選択された少なくとも1つの遷移金
    属であり、さらに、 15<a<30 10<b<30 20<c<50 15<x+y+z<25 0≦z<4であって、 しかも、a+b+c+x+y+z=100を満たす)を持つ平板状のアモルファ
    ス要素を備えることを特徴とする請求項49記載のマーカ。
  53. 【請求項53】 強磁性要素が、組成FeaCobNicSixyz(ここで
    、a、b、c、x、y、zは原子%で表し、またMは、C、P、Ge、Nb、T
    aおよびMoから成る群から選択された少なくとも1つのガラス形成促進元素お
    よび/またはCrとMnから成る群から選択された少なくとも1つの遷移金属で
    あり、さらに、 15<a<27 10<b<20 30<c<50 15<x+y+z<20 0<x<6 10<y<20 0≦z<3であって、 しかも、a+b+c+x+y+z=100を満たす)を持つ平板状のアモルファ
    ス要素を備えることを特徴とする請求項49記載のマーカ。
  54. 【請求項54】 強磁性要素に、組成Fe24Co18Ni40Si216を持つ 平板状のアモルファス要素を備えることを特徴とする請求項49記載のマーカ。
  55. 【請求項55】 強磁性要素に、組成Fe24Co16Ni43Si116を持つ 平板状のアモルファス要素を備えることを特徴とする請求項49記載のマーカ。
  56. 【請求項56】 強磁性要素に、組成Fe23Co15Ni45Si116を持つ 平板状のアモルファス要素を備えることを特徴とする請求項49記載のマーカ。
  57. 【請求項57】 強磁性要素が条板を備えることを特徴とする請求項49記
    載のマーカ。
  58. 【請求項58】 強磁性要素が円形要素を備えることを特徴とする請求項4
    9記載のマーカ。
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