JP2014526084A - 電子物品監視および検出システムにおける磁気機械センサエレメントおよびそのアプリケーション - Google Patents

Abstract

線状の表面パターンを有するアモルファス磁歪合金リボンに基づいて、促進された性能を有する磁気機械共鳴素子またはマーカストリップは電子物品監視マーカ又はセンサ素子に利用される。リボンの平面内でリボンの長さ方向から80と90度の間で磁気異方性の方向から離れる角度が、リボンの製造中に導入され、どのエレメントまたはマーカストリップ共振を複数利用するマーカやセンサエレメント内のより具体的、最小限の磁気機械的回路の損失、および、共振特性を向上させる。マーカまたはセンサエレメントは、共鳴要素または要素を利用して製造され、電子物品監視および識別システムで利用される。

Description

[0001] 本発明は強磁性アモルファス合金リボンに、そして、電子物品監視システムおよび電子物品識別システムに用いられる磁気機械的センサエレメント（別名マーカまたはタグ）に関する。そして、共鳴する周波数で機械的に交流磁場において振動するアモルファス磁気ひずみの材料を主成分とした一つまたは複数の矩形ストリップから成るセンサエレメントがマーカの磁気機械的効果が事実上利用されるそれによって印加静的磁場によって変化する。本発明はまた、この種のセンサを利用している電子物品監視システムおよび電子物品識別システムを目的とする。

[0002] 磁性材料の磁歪は、寸法変化が磁性材料に外部磁場の印加時に起こる現象である。寸法変化は、材料がその時には、磁化され伸びるようなものである場合には、材料は、「正の磁歪」と呼ばれる。材料が「負磁歪」である場合、材料は、その磁化の際に収縮する。このようにいずれにせよ、それが交流磁場にあるとき、磁性材料は振動する。静的磁場が交流磁場とともに適用されるとき、磁性材料の機械の振動の周波数は磁気ゴム継手による印加静的場によって変化する。これは一般的にΔE効果として公知である。そして、例えば、S. Chikazumiによる「Physics of Magnetism」(John Wiley & Sons, New York, 1964, page 435)に記載されている。ここで、E(H)はヤング率を表し、それは印加磁場Hの関数である。材料の振動または共鳴周波数frは、式を通じてE(H)に関係する：
f_r= (1/2ｌ)[E(H)/ρ]^1/2 （１）
ここで、ｌは、材料の長さであり、ρは材料の密度である。

[0003] 上記の磁気弾性又は磁気機械効果は、最初に米国特許第4510489号および第4510490号（以下、'489および’490特許という）に教示された電子物品監視システムで利用されている。それらが高い検出感度、高い操作の信頼性および低い運営経費の組合せを提供するという点で、この種の監視システムは有利である。

[0004] このようなシステムにおけるマーカは、（高い保磁力を持つ材料）磁気硬化強磁性体と一緒にパッケージ強磁性材料の既知の長さの１つまたは複数のストリップであり、磁気機械結合を確立するために、バイアスフィールドと呼ばれる静的場を提供する。磁気ひずみのアモルファス合金の磁気機械式継手の効率は非常に高いので、強磁性マーカ材料は好ましくは磁気ひずみのアモルファス合金リボンである。機械的共鳴周波数（fr）は、本質的に合金リボンおよびバイアスフィールドの強さの長さで測定される、上記式(1)として示される。

[0005] 共鳴周波数に同調するインタロゲーションしている信号が電子物品監視システムと遭遇するとき、システムのレシーバによって検出されるかなりの信号フィールドによって、マーカ材料は反応する。

[0006] いくつかのアモルファス強磁性材料は、‘489および‘490特許において上記した磁気機械的共鳴に基づいて電子物品監視システム用に考慮され、アモルファスFe-Ni-MO-B、Fe-Co-B-Si、Fe-B-Si-CおよびFe-B-Si合金を含む。合金の、市販のアモルファスのFe-Ni-MO-B系METGLAS（登録商標）2826MB合金は、磁気高調波生成/検出に基づいて、他のシステムの磁気機械的共鳴マーカによって、トリガ不慮まで広く使用されていた。使用する磁気機械的共鳴マーカがその時、時々非線形BH特徴を呈したので、これが生じ、励起場周波数のより高い高調波の生成に結果としてなる。この問題を回避するために、時々「汚染問題」システムと呼ばれ、新しいマーカーの一連の材料は発明され、その例は、米国特許第5495231号、米国特許第5539380号、米国特許第5628840号、米国特許第5650023号、米国特許第6093261号および米国特許第6187112号に開示されたた。新規なマーカ材料が通常、最初の’489および’490特許の監視システムで利用される材料よりよく実行するにもかかわらず、いくぶんより良い磁気機械的パフォーマンスは、例えば、米国特許第6,299,702号（以下に、’702特許）において開示されるマーカ材料で見つかった。例えば、’702特許において開示されるように、新規なマーカ材料は複雑な熱処理プロセスが所望の磁気機械的所有物を達成することを必要とする。明らかに、この種の複雑なポスト-リボン製作方法を必要とする新規な磁気機械的マーカ材料が必要ではなく、米国特許第7,205,893号（以下、「’893特許」）、7,320,433（以下に「’433特許」）および7,561,043（以下「’043特許」）の発明は、この種のマーカ材料に前述している“汚染問題”を引き起こすことのない高い磁気機械的パフォーマンスを提供した。米国特許第6,359,563号において開示されているように、’702特許によるマーカストリップは、２本のストリップを有するマーカのために広く使われている。それらの各々が正確に同じ方法で処理された時から、２本のストリップがストリップ幅方向に沿って同じ曲率半径を有するという事実のために、’702特許によれば、２本のストリップはストリップ面の多くの位置で、各々を触診する。そして、ストリップ上の磁気機械的振動を減衰させて、それゆえに、マーカの効果を減らす。この欠点は、’893、’433および’043特許によって改善された。’893、’433および’043特許に基づいて磁気機械的共鳴効果を最大にする際、効果を制御している新規な態様が発見され、それは本発明の基礎である。したがって、本発明は更に’893、’433および’043特許において利用される磁気機械的共鳴効果を強化する。さらに、この種のマーカを利用する効果的電子物品監視システムの必要性がある。

[0007] 本発明の実施形態によれば、軟磁性材料は、磁気機械的共鳴に基づいて電子物品監視および識別システムのマーカまたはセンサエレメントのために利用される。
[0008] 強化された全体的な磁気機械的共鳴特性を有するマーカ材料は、アモルファス合金リボンから加工品に仕上げられる。米国特許第4,142,571号（以下、「’571特許」という）において教示されように、磁気機械的共鳴能力を有するリボン形式の磁気マーカ材料は回動基板にキャストされる。キャスとされたままの（as-cast）リボン幅がマーカ材料のための予め定められた幅より広いときに、前記リボンは前記予め定められたスリットされる。このように準備されるリボンは、バイアス静電磁場を提供する少なくとも一つの半硬質の磁石ストリップを有する一つまたは複数の前記マーカストリップを使用している磁気機械的共鳴マーカを製作するために予め定められた長さを有する延性矩形アモルファス金属マーカストリップに切られる。

[0009] 電子物品監視システムは、本発明の実施形態に従ってマーカまたはセンサエレメントを利用する。システムは本発明の磁気機械的マーカまたはセンサエレメントがマーカ一ストリップの共鳴周波数で、インタロゲーションしている磁場に従属する物品インタロゲーションゾーンを有する。そして、一対のアンテナコイルを有するレシーバによって検出されている磁場励起に問い合わせることへの信号反応が物品インタロゲーションゾーンに位置している。マーカを識別する信号検出回路によって、受け取られる磁気機械的共鳴信号は、次いで処理される。

[0010] 本発明の実施形態による、磁気機械的共鳴する電子物品監視システムのセンサエレメントまたはマーカは、アモルファス強磁性合金リボンから切られた少なくとも１つの延性磁歪マーカストリップを有する。前記リボンが、リボンの長さ方向と、リボン平面と、線状表面パターンとを備え、前記表面パターンが表面線方向を備える。少なくとも１つのマーカストリップが、前記リボン平面で前記リボンの長さ方向から８０度と９０度の間の角度で離れた磁気異方性の方向を備える。前記表面線方向が、前記磁気異方性の方向と一致しする。前記磁気異方性の方向が、鋳造条件を調整することによりリボン鋳造中に導入される。少なくとも１つのマーカストリップが、静的バイアスフィールドで交流磁界励起下で磁気機械共鳴を示す。

[0011] 本発明の実施形態によれば、アモルファス強磁性合金リボンは、0.8テスラから1.0テスラまで変動している飽和誘導を有する。
[0012] 本発明の実施形態によれば、アモルファス強磁性合金リボンは、9ppmから14ppmまで変動している飽和磁気ひずみを有する。

[0013] 本発明の実施形態によれば、アモルファス強磁性合金リボンは、Fea-Nib-Moc-Bd（35≦a≦42, 38≦b≦45, 0≦c≦5, 11<d≦17およびa+b+c+d=100）に基づく化学組成を有し、Moの3原子%までがCo、Cr、Mnおよび／またはNbによって任意に置換され、Bの1.5原子%までが、Siおよび／またはCと任意に置換される。

[0014] 本発明の実施形態によれば、アモルファス強磁性合金リボンは、Fe_41.3 Ni_38.2Mo_3.6 B_16.3Si_0.6, Fe_37.6 Ni _44.9 Mo_4.4 B_11.5Si_1.35 Co_0.1 Cr_0.15, Fe_37.2 Ni _41.2Mo_3.6 B_16.1 Si_0.9 C_0.6Co_0.1Cr_0.3, Fe_37.1 Ni_42.2 Mo_3.7 B_16.3Si_0.7, Fe_36.9 Ni_42.0 Mo _3.9 B_16.2 Si_0.7 Co_0.1 Cr_0.2, Fe_36.4 Ni_42.6Mo_3.9 B_15.9 Si_0.9 Cr_0.3, Fe_36.0 Ni_42.3 Mo_3.9 B_16.6 Si_0.8 Co_0.1 Cr_0.3, および Fe_35.8 Ni_43.5 Mo_3.5 B_16.4 Si_0.6Co_0.1 Cr_0.1のうちの１つの構成を有する。

[0015] 本発明の実施形態によれば、少なくとも一つのマーカストリップは、個別の長さを有し、長さに関連する周波数で磁気機械共振を示すことを特徴とする。
[0016] 本発明の実施形態によれば、少なくとも１つのマーカストリップが、約35mmから約40mmの範囲の長さを有することを特徴とする。

[0017] 本発明の実施形態によれば、少なくとも１つのマーカストリップが、約5mmから約8mmの範囲のマーカストリップ幅を有することを特徴とする。
[0018] 本発明の実施形態によれば、複数のマーカストリップが、図１に示すようにスタックされ、または、横並びに配置されていることを特徴とする。

[0019] 本発明の実施形態によれば、少なくとも１つのマーカストリップが、約１ミリ秒乃至約２ミリ秒の範囲の磁気機械共鳴信号減衰の特性時定数を有することを特徴とする。

[0020] 本発明の実施形態によれば、少なくとも１つのマーカストリップが、その近くの最高観測共振周波数の最低共振周波数から1.9kHzを超えた共振周波数シフトを有することを特徴とする。

[0021] 本発明の実施形態によれば、少なくとも１つのマーカストリップの方向に沿って配置された少なくとも１つのバイアス磁石ストリップをさらに有することを特徴とする。

[0022] 本発明の実施形態によれば、少なくとも１つのマーカストリップが、バイアス磁石ストリップから分離されたキャビティ内に収容されることを特徴とする。
[0023] 本発明の他の実施形態によれば、電子物品監視システムはセンサエレメントまたはマーカの共鳴を検出する能力を有して、予め定められた監視磁場周波数に同調する監視システムを含み、監視システムはマーカから磁気機械的共鳴を検出することができる。センサエレメントまたはマーカは、あらかじめ選択された周波数で機械的共鳴に適合され、アモルファス強磁性合金リボンから切られた少なくとも１つの延性磁歪マーカストリップを有する。前記リボンが、リボンの長さ方向と、リボン平面と、線状表面パターンとを備え、前記表面パターンが表面線方向を備える。少なくとも１つのマーカストリップが、前記リボン平面で前記リボンの長さ方向から８０度と９０度の間の角度で離れた磁気異方性の方向を備える。前記表面線方向が、前記磁気異方性の方向と一致する。前記磁気異方性の方向が、鋳造条件を調整することによりリボン鋳造中に導入される。少なくとも１つのマーカストリップが、静的バイアスフィールドで交流磁界励起下で磁気機械共鳴を示す。

[0024] 本発明は、より十分に理解され、好ましい実施形態および添付図面を参照し以下の詳細な説明に言及すると、さらなる利点が明らかになるであろう。

図１は、表面パターンを有する２つの磁気機械共鳴ストリップを利用している本発明の実施形態に従って、電子物品監視マーカタグまたはセンサエレメントを示している斜視図である。 図２は、本発明の実施形態によるシングルストリップマーカーの磁気機械共振特性を示すグラフであり、曲線10により共振周波数を、曲線11により共鳴励起の終了のオンセットでの信号電圧を、曲線12により共鳴励起の終了後１ミリ秒での信号電圧を示す。 図３は、88度離れて、リボンの長さ方向となる直線ABにより磁気異方性の方向を示す、本発明の非晶質金属リボンのための液体金属の凝固面に対向リボン表面のレーザー顕微鏡画像、およびラインABである表面線方向と一致する。 図４は、図３がなされた本発明の実施形態に従って、シングルストリップマーカの磁気機械的な共鳴特性を示すグラフであり、バイアス磁場の関数として共振周波数を示す。 図５は、本発明の範囲外である非晶質金属リボンのための液体金属の凝固面に面するリボン表面のレーザー顕微鏡画像であり、ラインABはリボン長手方向から78度である磁気異方性方向であり、およびラインABは、表面線方向と一致している。 図６は、バイアス磁場の関数として共振周波数を示す、図５の単一のストリップマーカーの共振特性を示すグラフである。 図７は、本発明の実施形態のシングルストリップマーカの磁気機械的共鳴特性の実施形態を示すグラフである。 図８は、本発明の実施形態のシングルストリップマーカの磁気機械的共鳴特性の実施形態を示すグラフである。 図９は、本発明の実施形態の電子物品監視システムの概略図である。

[0025] 強化された全体的に磁気機械的共鳴特性を有するマーカ材料は、アモルファス合金リボンから製造される。‘571特許において教示されるように、磁気機械的共鳴能力を有するリボン形式の磁気マーカ材料は回転基板にキャストされる。キャスとしたままのリボン幅がマーカ材料のための予め定められた幅より広いとき、リボンは予め定められた幅にスリットされる。このようにして調製リボンは、一つ以上のバイアス静磁場を提供する少なくとも1つの半硬質磁石片と複数のストリップを使用して、磁気機械共鳴マーカーを作製するために所定の長さを有する延性の矩形状のアモルファス金属ストリップにカットされる。本発明の一実施形態に係る基本的な電子商品監視マーカータグを図１に示し、ここで、100及び101は外側カバーであり、110と111は示されるように積層されたキャビティ領域102に挿入される矩形状のアモルファス金属ストリップである。130は、長方形アモルファス金属ストリップ110上の線のような表面パターンである。金属ストリップ111は、その表面上に同様に線のようなパターンを有する。120は、このような方法で、キャビティ領域102内に挿入されるバイアス磁石片であるアモルファス金属ストリップであり、110および111は、物理的な制約から機械振動フリーにすることができる。本発明の実施形態において、マーカストリップのためのリボンを形成するために利用されるアモルファス強磁性合金は、Fe_a-Ni_b-Mo_c-B_d（35≦a≦42, 38≦b≦45, 0≦c≦5, 11<d≦17およびa+b+c+d=100）に基づいた組成物を有し、Moの3原子%までがCo、Cr、Mnおよび／またはNbによって任意に置換され、Bの1.5原子%までが、Siおよび／またはCと任意に置換される。

[0026] 本発明の特定の実施形態において、マーカストリップのためのリボンを形成するために利用されるアモルファス強磁性合金は、Fe_41.3 Ni_38.2Mo_3.6 B_16.3Si_0.6, Fe_37.6 Ni _44.9 Mo_4.4 B_11.5Si_1.35 Co_0.1 Cr_0.15, Fe_37.2 Ni _41.2Mo_3.6 B_16.1 Si_0.9 C_0.6Co_0.1Cr_0.3, Fe_37.1 Ni_42.2 Mo_3.7 B_16.3Si_0.7, Fe_36.9 Ni_42.0 Mo _3.9 B_16.2 Si_0.7 Co_0.1 Cr_0.2, Fe_36.4 Ni_42.6Mo_3.9 B_15.9 Si_0.9 Cr_0.3, Fe_36.0 Ni_42.3 Mo_3.9 B_16.6 Si_0.8 Co_0.1 Cr_0.3, および Fe_35.8 Ni_43.5 Mo_3.5 B_16.4 Si_0.6Co_0.1 Cr_0.1のうちの1つの構成を有する。このように、段落[0025]において定められる化学組成を有するアモルファス磁気ひずみ合金は、‘571特許に記載されている技術および方法に従って鋳造された。キャストリボンは約100mmの幅を有し、その厚みは約28のμmであった。リボンは、それから異なる幅を有するより狭いリボンにスリットされた。スリットリボンは、それから約35mmから約40mmまで変動する長さを有する長方形ストリップに切られた。切られたリボンストリップは、それから例１に記載されている方法によって特徴づけられた。

[0027] 図２は、本発明の実施形態の合金リボンの候補である典型的アモルファス合金ストリップの磁気機械的共鳴特性を示す。合金ストリップの磁気機械的共鳴周波数（fr）は、ストリップの長さ方向に沿って適用されるバイアス磁場の関数として、カーブ10によって示される。曲線11および12は、共鳴励起の終了の開始時に、それぞれ共鳴励起の終了後1ミリ秒で、例１に記載した方法により検出された信号電圧と一致する。それぞれ、位置AおよびBはカーブ11および12の最大の信号電圧と一致する。位置Cは共鳴周波数（fr）と一致し、それはカーブ10上の最小値である。図２の磁気機械的共鳴特性は、Fe_a-Ni_b-Mo_c-B_d（35≦a≦42, 38≦b≦45, 0≦c≦5, 11<d≦17およびa+b+c+d=100）の化学組成を有する本発明の実施形態の合金に関して測定され、Moの3原子%までがCo、Cr、Mnおよび／またはNbによって任意に置換され、Bの1.5原子%までが、Siおよび／またはCと任意に置換される。表1は、飽和磁気誘導の値を与え、本発明による合金の代表的なリストであり、例２に記載の方法によりB_sは求められる。図２は、表１の合金Ｄに関して得られる磁気機械的共鳴特性である。

表Ｉ

表Ｉに示すように、アモルファス合金は、約0.8テスラから約1.0テスラまでのレンジの飽和誘導を有する。
[0028] 表Ｉにリストされる合金から切られるリボンストリップの例１の方法によって特徴づけられる磁気機械的共鳴特性は、表IIに下でまとめられる。この表では、量、Ｈ_minのfrおよびＨ_minが図２の位置Ｃでそれぞれ共鳴周波数およびバイアス磁場と一致する。量FSは、位置Ｃから120A/mのバイアスフィールドへの共鳴周波数シフトである。Ho_maxはカーブ10がその最大値（Vo_max）であるバイアスフィールドである。そして、そのことは図２の位置Ａによって示した。H1_maxはカーブ11がその最大値（V1_max）であるバイアスフィールドである。そして、そのことは図２の位置Ｂによって示した。V1/Voの比率は、比率としてのリボンストリップの磁気機械的共鳴の効果が以下の関係になることを示す：
V(t)/Vo = exp (-t/Τ) (2)
ここで、tはAC場励起の終了後の測定時間であり、Τは共鳴信号減衰の特性の時定数であり、Voはt = 0で共振信号である。このように、上で定められる量V1は、t=１msで検出される信号電圧である。共鳴マーカストリップ幅は、表IIの最後のカラムで与えられる。また、‘702特許に記載されている熱処理方法によって準備した商品の共鳴特性が、この表に含まれる。

表II

[0029] 図２において表される共鳴特性は、非活性化能力を有する共鳴マーカを設計する際に重要である。それが与えられた周波数で磁気機械に共振するために、作動中の監視マーカタグは図１に示すようにバイアス磁石を有する。非活性化の間、マーカは共鳴周波数の変動に結果としてなっているバイアス分野変化に従属する。非活性化が効果的であるために、共鳴周波数シフトFSは上記記載の通り異なっていなければならない。これは、1.5 kHzを超える共振周波数シフトが十分であると考えられるが、しかし安全な不活性化のために必要な共振周波数シフトの下限が、本発明において1.9 kHzに設定される。上記の表IIの検査によって、周波数シフト≧1.9 kHzを満たすリボンストリップは、これらのリボンストリップが信頼性の高い電子物品監視に必要とされた共鳴信号の保持に有効であったことを示す１ミリ秒よりも大きな共振の減衰特性時間Τを示した。リボンストリップG-2およびG-3は本発明の実施形態の範囲内で化学組成を有し、化学組成だけが本発明の実施形態に従って製品を提供するのに十分でなかったことを示した。合金ストリップG-2とG-3の場合、FSは1.9 kHz未満であり、信号電圧V1_maxは、効果的な信号検出のためにあまりにも低い50mVを下回っていることに留意する。更なる実験は、下記のように本発明を完全に導いた。

[0030] '571特許の鋳造プロセスは、連続リボンにクエンチし、溶融金属溜まりが急速に基本的に熱伝導性の高い回転ホイールである溶融金属の凝固面上で冷却することを含む。これらの条件下で、溶融金属たまりが静止していなくて、ダイナミックであることは必然的である。そして、しばしば周期的な振動を伴う。これは、かすかに肉眼に見えるキャストリボン面上の周期的な線のような表面パターンを導く。図３は、そのような例を示す。例３に記載したようにレーザー顕微鏡下で肉眼で非常にかすかではあるが、明確な線状表面パターンは、回転冷却ホイール上に溶融金属の凝固面に対向するリボン表面上に観察された。表面の物理的な線の方向へはリボンの長さ方向から90度に近かった。この種類の表面パターンは、リボンの磁気特性に影響を及ぼすため磁性材料の科学および技術において公知である。本発明の実施形態によれば、効果は確かに表Iに合金Bと命名したこのリボンの磁気機械共鳴特性に反映されている。磁気機械合金Bリボンの特性は、以下の式を用いて特徴付けられ、その式は、P. T. Squireによる「Phenomemological Model for Magnetization, Magnetostriction and ΔE Effect in Field-Annealed Amorphous Ribbons」（Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 87, 299-310 (1990)）で発見された。

E/E_S=１／{１＋（9λ_s ² E_s/8K) F(h;θ,γ)} （３）
F(h;θ,γ)＝{sin² 2(θ-φ₁)}／{cos2φ₁＋h cos(θ-φ₁)＋2γcos2(θ-φ₁)}
ここで、Ｅは、上記式（1）のヤング率であり、Esは飽和弾性率であり、Kは磁気異方性エネルギーであり、hは（印加された磁場）／(2K/M_s)に等しく、M_sは飽和磁化であり、γ＝=3λ_sσ/4Kであり (σ: 内部ひずみ）、θは、リボンの長さ方向に対する磁気異方性方向の角度であり、φ1は、飽和磁化M_sと磁気異方性Kとの方向の間の角度である。図4に示すように、表IIの合金リボンストリップB-1としてリストされているリボン合金Bからストリップカットされた磁気機械共鳴データは、上記の式（3）に適合され、ここで、曲線41は、測定された曲線であり、曲線42は、式（3）を用いて算出された曲線である。この曲線のあてはめから、θ=88度と結果としてなり、それは線ABによって図3において示される。このように、図3の表面のパターンの表面の線方向は、リボンの磁気異方性の方向と一致する。類似した曲線のあてはめは表IIの合金リボンストリップG-2と表される表Iのリボン合金Gから、カットストリップのために実行され、図5の線のような表面パターンを示した。曲線のあてはめの結果は図6において与えられ、カーブ61は測定されたカーブであり、カーブ62は表面の線方向が図5の線ABによって示されるように、リボンの長さ方向から離れた78度であるリボンの磁気異方性の方向と一致することを示す式(3)を用いて算出されるカーブである。同じようなカーブフィッティングは、表IIのリボンストリップのG-1で実施され、結果を図7に示し、曲線71は、測定された曲線であり、曲線72は、式（3）を用いて計算された。この場合、磁気異方性の角度θは、リボン長方向から88度離れた。表IIのリボンストリップA-2に実行されるさらにもう一つの曲線のあてはめを図8に結果として示し、ここで、カーブ81は測定されたカーブであり、θ＝82度を示し、カーブ82は方程式(3)を用いて算出された。リボン鋳造時に導入された表面パターンは、鋳造リボンの磁気機械共鳴高レベルの性能を保証する。加えて、品質管理プロセスをより急速でより容易にすることのような、リボン上の表面のパターンは技術的ないくつかの効果を提供し、リボン生産産出高の相当な改良に結果としてなる。
例えば、比較すると、'433、'893および'043特許による製品は、特定の幅にリボンをスリット加工のステップに時間のかかる品質管理を必要とし、リボンが仕様を満たすかどうかを決定するために、所定の長さに切断し、磁気機械共鳴特性を測定する。'433、'893及び'043特許の製品のための品質管理プロセスにおけるこれらの余分なステップの全部又は一部は、本発明の実施形態に係る表面パターンを有するリボンを使用することによって排除することができる。

[0031] 磁気機械的共鳴曲線のあてはめは、段落[0025]において定められる化学組成を有する代表的なリボンのために実行された。表Iにリストされる代表的な合金のための曲線のあてはめの結果が、表IIIに与えられる：
表III

表IIIは、以下を示す。磁気異方性は、250J/m³から700J/m³まで変動し;飽和磁気ひずみλ_sは、9.5ppmから14.5ppmまで変動し;リボンの長さ方向に関する磁気異方性の方向θは78から90の程度までわたる。量E_sは、約1.5×10¹¹ N/m²であった。表IIおよび表IIIのデータの比較は、本発明者らのリボン長さ方向から離れた80度と90度との間のリボンの磁気異方性の方向の好ましい範囲が得られた。このようにリボンストリップG-2および表IIおよびIIIにおけるG3は、その化学組成が、段落[0025]で与えられた好ましい組成範囲内にあるものの、それらは、それぞれ37と34のV1_max値を示したため、本発明の実施形態による磁気機械共鳴素子として適していない。

[0032] 本発明の実施形態に従う磁気機械的共鳴要素の一態様において、磁気要素から放射している信号電圧は、元素の量と比例していた。表IIに示されるように、Vo_maxは6mmのストリップ幅に関して150mVと214 mVのレンジであったのに対し、例えば、7mmのストリップの幅に関して240mVと320 mVのレンジであった。このように、より大きい検出信号が必要な場合、7mmは磁気機械的要素の幅のために好まれる。

[0033] 産業において現在使用される実際の電子物品監視システムにおいて、単一または２つのストリップ構成が採用される。このように、2-ストリップマーカの磁気機械的特性は例１の作業検査を使用して評価され、結果は表IVにリストされる。Aのような第1の文字は、表1にリストされる合金と対応する。

表IV

信号V1が商用電子物品監視システムの追跡信号であるので、高いV1電圧振幅が好まれる。商品において、最大V1（V1_max）は、例１の信号検出回路の160から190mVまで変動した。表IVが指示するように、表Iの合金A、B、C、D、E、FおよびHから作られるストリップは160mVを上回っているV1_maxを示した。これらのリボンのストリップのすべては、1.9 kHzを上回るFSと、1.8ミリ秒を超える特徴的時定数Τを有し、これらのストリップが、商業電子物品監視システムにおける2つのストリップマーカで使用する能力があることを示す。図５のリボン表面パターンを有した2-リボンストリップマーカG-4は39mVのV1_maxを示し、それは商用システムの電子物品監視マーカとして使われるにはあまりに低かった。

[0034] また、センサ素子として知られている１つの矩形アモルファス磁歪合金ストリップまたは、図１に例示したような本発明の実施形態に従って調製された矩形のアモルファス磁歪合金ストリップの複数のマーカが、図９に示す電子物品監視システムにおいて利用される。図示のように、本発明の実施形態に係るマーカー901を有する物品902がAC磁場励磁コイル912を備えた一対のインタロゲーションゾーン903内に配置され、信号発生器913及びAC増幅器914から成る電子装置910によって駆動される。電子装置910は所定の時間まで本発明の実施形態のマーカ帯を励起するようにプログラムされ、その時に、励起は終了される。コイル912の励起の終了後、信号受信コイル911において検出される信号は信号検出回路ボックス916に供給され、それはインタロゲーションゾーン903のマーカの共鳴振動数に同調する。励起分野終了および信号検出の開始は、回路ボックス915によって制御される。信号判別部916は識別子917に接続し、それはインタロゲータにインタロゲーションの結果を伝える。物品901の実施形態の電子機器による秘密情報収集マーカを有する物品902がインタロゲーションゾーン903を出るときに、必要に応じて、マーカは消磁場によって停止する。

例１
[0035] 磁気機械性能は、静的バイアス磁界を供給して一対のコイルとバッキングコイルによって補償された信号検出コイルに現れる電圧をオシロスコープや電圧計で測定し、セットアップで決定された。測定された電圧は、したがって、検出コイルに依存しており、相対的な信号振幅を示す。励磁AC電界は、市販の関数発生器により供給された。関数発生器は、励起が終了した期間の後に3ミリ秒の間、本発明のマーカーストリップまたはストリップを励起するようにプログラムし、信号減衰を経時的に測定した。このようにとられるデータは、処理されて、市販のコンピュータ・ソフトウェアによって分析された。

例２
[0036] 市販のDC BHループ測定機器は、印加磁場Hの関数として磁気誘導Bを測定するために利用された。磁気誘導Bは、材料が磁気的に飽和されたことを示す、4000 A/mで近くの適用分野で不変となった。次いで、4000A/mの磁気誘導は、飽和磁気誘導（Bs）と確認された。

例３
[0037] 従来の光学顕微鏡は、肉眼でかすかに見えたリボン表面パターンの画像に十分なコントラストを生じなかった。しかし、市販のレーザー顕微鏡検査は、リボン表面イメージの改良に結果としてなった。例は、図3および5に示される。

[0038] 本発明の実施形態によれば、少なくとも一つのマーカストリップは、離散的な長さを有し、長さ関連の周波数で磁気機械的共鳴を示す。
[0039] 電子物品監視システムは、センサ素子またはマーカの共振を検出する能力を有しており、所定の監視磁場周波数に同調監視システムを含み、監視システムは、機械的に予め選択された周波数で共振するように適合されているマーカーを検出すし、80度から90度離れて、リボンの長さ方向から、リボンの平面内での角度で磁気異方性の方向を有する非晶質磁性合金リボンから少なくとも一つの延性磁歪マーカーストリップカットを有し、鋳造条件を調整することでリボン鋳造中に導入され、静的バイアスフィールドの交流磁場励起下で磁気機械共振を示す。

[0040] 本発明の実施形態によれば、アモルファス強磁性合金は、Fe_a-Ni_b-Mo_c-B_d（35≦a≦42, 38≦b≦45, 0≦c≦5, 11<d≦17およびa+b+c+d=100）の化学組成を有し、Moの3原子%までがCo、Cr、Mnおよび／またはNbによって任意に置換され、Bの1.5原子%までが、Siおよび／またはCと任意に置換される。

[0041] 本発明のいくつかの実施形態を示して説明してきたが、変更が本発明の範囲で定義されている特許請求の範囲およびその均等の範囲、原理および精神から逸脱することなく、これらの実施形態においてなされ得ることは、当業者によって理解される。

Claims (14)

1. 磁気機械共振電子物品監視システムのセンサエレメントであって、
   アモルファス強磁性合金リボンから切られた少なくとも１つの延性磁歪マーカストリップを有し、
   前記リボンが、リボンの長さ方向と、リボン平面と、線状表面パターンとを備え、前記表面パターンが表面線方向を備え、
   少なくとも１つのマーカストリップが、前記リボン平面で前記リボンの長さ方向から８０度と９０度の間の角度で離れた磁気異方性の方向を備え、
   前記表面線方向が、前記磁気異方性の方向と一致し、
   前記磁気異方性の方向が、鋳造条件を調整することによりリボン鋳造中に導入され、
   少なくとも１つのマーカストリップが、静的バイアスフィールドで交流磁界励起下で磁気機械共鳴を示す
   ことを特徴とするセンサエレメント。
2. アモルファス強磁性合金リボンが0.8テスラから1.0テスラまでのレンジの飽和誘導を有することを特徴とする請求項１に記載のセンサエレメント。
3. アモルファス強磁性合金リボンが９ｐｐｍ乃至１４ｐｐｍの範囲の飽和磁歪を有することを特徴とする請求項２に記載のセンサエレメント。
4. アモルファス強磁性合金リボンが、Fe_a-Ni_b-Mo_c-B_d（35≦a≦42, 38≦b≦45, 0≦c≦5, 11<d≦17およびa+b+c+d=100）に基づく化学組成を有し、Moの3原子%までがCo、Cr、Mnおよび／またはNbによって任意に置換され、Bの1.5原子%までが、Siおよび／またはCと任意に置換されることを特徴とする請求項２に記載のセンサエレメント。
5. アモルファス強磁性合金リボンが、Fe_41.3Ni_38.2Mo_3.6 B_16.3 Si_0.6, Fe_37.6Ni _44.9 Mo_4.4 B_11.5 Si_1.35 Co_0.1Cr_0.15, Fe_37.2 Ni _41.2 Mo_3.6 B_16.1Si_0.9 C_0.6Co_0.1 Cr_0.3, Fe_37.1Ni_42.2 Mo_3.7 B_16.3 Si_0.7, Fe_36.9 Ni_42.0 Mo _3.9 B_16.2 Si_0.7 Co_0.1 Cr_0.2, Fe_36.4 Ni_42.6Mo_3.9 B_15.9 Si_0.9 Cr_0.3, Fe_36.0 Ni_42.3 Mo_3.9 B_16.6 Si_0.8 Co_0.1 Cr_0.3, および Fe_35.8 Ni_43.5 Mo_3.5 B_16.4 Si_0.6Co_0.1 Cr_0.1のうちの１つの構成を有することを特徴とする請求項４に記載のセンサエレメント。
6. 少なくとも１つのマーカストリップが、個別の長さを有し、長さに関連する周波数で磁気機械共振を示すことを特徴とする請求項１に記載のセンサエレメント。
7. 少なくとも１つのマーカストリップが、約35mmから約40mmの範囲の長さを有することを特徴とする請求項６に記載のセンサエレメント。
8. 少なくとも１つのマーカストリップが、約5mmから約8mmの範囲のマーカストリップ幅を有することを特徴とする請求項７に記載のセンサエレメント。
9. 少なくとも１つのマーカストリップが、約１ミリ秒乃至約２ミリ秒の範囲の磁気機械共鳴信号減衰の特性時定数を有することを特徴とする請求項８に記載のセンサエレメント。
10. 少なくとも１つのマーカストリップが、その近くの最高観測共振周波数の最低共振周波数から1.9kHzを超えた共振周波数シフトを有することを特徴とする請求項９に記載のセンサエレメント。
11. ２つのマーカストリップが、スタックされ、または、横並びに配置されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサエレメント。
12. 少なくとも１つのマーカストリップの方向に沿って配置された少なくとも１つのバイアス磁石ストリップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載のセンサエレメント。
13. 少なくとも１つのマーカストリップが、バイアス磁石ストリップから分離されたキャビティ内に収容されることを特徴とする請求項１２に記載のセンサエレメント。
14. 電子物品監視システムであって、
    所定の監視磁場の周波数にチューニングされた監視システム
    を有し、
    前記監視システムが、センサエレメントからの磁気機械的共鳴を検出することが可能であり、
    前記センサエレメントが、あらかじめ選択された周波数で機械的共鳴に適合され、アモルファス強磁性合金リボンから切られた少なくとも１つの延性磁歪マーカストリップを有し、
    前記リボンが、リボンの長さ方向と、リボン平面と、線状表面パターンとを備え、前記表面パターンが表面線方向を備え、
    少なくとも１つのマーカストリップが、前記リボン平面で前記リボンの長さ方向から８０度と９０度の間の角度で離れた磁気異方性の方向を備え、
    前記表面線方向が、前記磁気異方性の方向と一致し、
    前記磁気異方性の方向が、鋳造条件を調整することによりリボン鋳造中に導入され、
    少なくとも１つのマーカストリップが、静的バイアスフィールドで交流磁界励起下で磁気機械共鳴を示す
    ことを特徴とする電子物品監視システム。