KR100294937B1 - 전자식 물품 감시시스템에 사용되는 자기 기계적 마커 및 그 제조방법. - Google Patents

전자식 물품 감시시스템에 사용되는 자기 기계적 마커 및 그 제조방법. Download PDF

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Abstract

본 발명은 횡방향의 포화 자기장이 인가되는 동안에 열처리되는 비정질 자기합금의 리본형상 스트립을 제조하려는 것이다. 열처리된 스트립은 펄스-검색 전자식 물품 검색장치에 사용된다. 스트립으로서 바람직한 재료는 30 원자% 이상의 코발트, 붕소, 실리콘 및 철로 형성된다.

Description

전자식 물품 감시 시스템에 사용되는 자기 기계적 마커 및 그 제조방법
제1도는 본 발명에 따라서 제공된 자기 기계적 마커의 부품을 나타낸 등축도.
제2도는 어닐링 온도 범위에서 유도된 비등방성의 크기를 나타낸 그래프.
제3도는 종래의 자기변형 마커 및 본 발명에 따라서 제조된 마커의 각각의 히스테리시스 특성을 나타낸 그래프.
제4도는 어닐링 온도 범위에서 얻어진 각각의 링 다운(ring down) 특성을 나타낸 그래프.
제5도는 본 발명에 따라서 균등한 길이로 절단되고 어닐링된 샘플 그룹의 공진 주파수를 나타낸 히스토그램.
제6(a)도 및 제6(b)도는 종래의 마커 및 본 발명에 따른 마커의 단면을 개략적으로 나타낸 도면.
제7도는 제1도의 자기 기계적 마커를 사용하는 전자식 물품 감시 시스템의 개략적인 블록 다이어그램.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 마커 12 : 자기변형 스트립
14 : 하우징 16 : 바이어스 회로
18 : 리세스 200 : 동기회로
201 : 에너지 인가회로 202 : 수신 회로
203 : 지시계 206 : 질문 코일
207 : 수신 코일
본 발명은 전자식 물품 감시(EAS) 시스템에 사용되는 자기 기계적(magnetomechanical) 마커(marker) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
상점에서 상품이 도난되는 것을 방지하기 위하여 전자식 물품 감시 시스템을 제공하는 것은 널리 알려져 있다. 통상적인 시스템에 있어서, 매장 출구에 위치된 전자기장이나 자기장과 상호작용하도록 고안된 마커가 상점의 물품들에 부착된다. 만약, 마커가 전자기장이나 자기장 또는 "질문 영역(interrogation zone)"으로 진입하면, 마커의 존재가 검출되어 경보가 울리게 된다. 이러한 형태의 일부 마커들은 구입한 상품에 대한 가격 지불시에 계산대에서 제거되어 진다. 다른 형태의 마커들은 마커의 전자기 특성 또는 자기 특성을 변화시키는 비활성화 장치에 의해서 물건값 계산시에 비활성화 된다. 그리하여, 마커는 질문 영역에서 더이상 검출되지 않는다.
전자식 물품 감시(EAS) 장치의 한가지 형태는 고조파(harmonic) 시스템이다. 왜냐하면, 전자식 물품 감시 시스템은 선택된 주파수를 갖는 전자기장을 통과하는 자기 재료가 전자기장을 방해하고 선택된 주파수의 고조파 진동(purturbation)을 일으키는 원리에 기초하기 때문이다. 검출 시스템은 일정한 고조파를 인식하기 위해 동조되고, 그러한 주파수가 존재하면 경보를 울린다. 발생된 고조파들은 자기 재료의 히스테리시스 곡선의 비선형도의 함수이다.
또다른 형태의 전자식 물품 감시(EAS) 시스템은 자기변형 요소를 포함하는 자기 기계적 마커를 사용한다. 일예로서, 안데르손(Anderson) 등이 획득한 미합중국 특허 제 4,510,489호에 개시된 발명을 들 수 있는데, 이 발명은 바이어스 자기요소 근방의 길다란 하우징내에 포함된 자기변형 비정질 재료로 이루어진 리본 형상의 길이로 형성된 마커이다. 자기변형 요소는 바이어스 요소가 일정한 레벨로 자화될때, 소정의 주파수로 공진되도록 제조된다. 질문 영역에서, 적당한 발진기는 소정의 주파수에서 교번 자기장을 제공하며, 마커는 바이어스 요소가 일정한 레벨로 자화되는 경우 자기장에 노출시 상기 주파수에서 기계적으로 공진한다.
안데르손 특허에 개시된 한가지 기술에 따르면, 마커는 상기 공진 주파수 이외에 반공진(anti-resonant) 주파수를 갖는다. 반공진 주파수에서는 자기 기계적 결합에 기인한 저장된 기계적 에너지가 거의 제로가 된다. 질문 영역에서 자기장을 제공하는 질문 회로는 마커의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 포함하는 주파수 범위에서 스위핑된다. 공진 주파수에서 발생하는 피크 전송 에너지 레벨과 주파수에서 발생하는 곡저(valley) 레벨을 검출함으로써 마커의 특성 신호를 검출하기 위해 질문 영역에 수신회로가 제공된다.
안데르손 특허에서는, 또한 마커의 공진 주파수와 반공진 주파수 사이의 주파수 차에 관련된 자기 기계적 결합인자 k를 향상시키기 위해서, 자기변형 요소가 수백 에르스텟의 포화 횡자기장의 존재하에서 300 내지 450℃의 온도 범위에서 7분 내지 120분 동안에 걸쳐 어닐링되는 것을 개시하였다. 안데르손 특허에 따르면, 큰 결합인자 k는 마커의 특성 신호의 검출 가능성을 증가시킨다.
안데르손 특허에 개시된 또다른 감시 시스템에 있어서, 자기변형 마커는 스위핑되지 않고 공진 주파수로 유지되는 질문 주파수를 사용한다. 이러한 공진 주파수에서 질문 영역에는 펄스 또는 버스트가 제공된다. 이러한 질문 영역에 존재하는 마커는 각각의 버스트에 의해서 여기되고, 각각의 버스트의 종료후에, 마커는 댐핑된 기계적 진동을 하게 된다. 그로인해 마커에 의해 방사되는 신호는 질문 회로와 동기되고, 버스트 후에 정온 기간(quiet period) 동안에 활성화 되도록 배열되는 검출회로에 의해서 검출된다. 이러한 펄스-필드 형식의 EAS 시스템은 "Ultra Max"라는 상표명으로 본 출원의 양수인에 의해서 판매되고 폭넓게 사용되고 있다.
펄스 방식의 질문 시스템에 사용되는 마커들에 있어서, 각각의 여기 펄스의 말단 후를 나타내는 진동의 주기와 진폭은 매우 중요하다. 잔여 진동("링 다운"으로 알려짐)의 주기와 진폭이 커질수록, 질문 영역에서 정온 기간동안에 발생하는 신호는 더 유일하게(unique) 되며, 그러므로, 검출 회로에 의해서 마커가 검출되는 것이 용이해진다.
자기 기계적 마커의 비활성화는 통상적으로 바이어스 요소를 소자(degaussing)함으로써 수행되며, 따라서, 자기변형 요소는 기계적인 공진을 멈추거나 또는 공진 주파수가 변화된다. 그러나, 바이어스 요소가 소자되면, 비록 마커가 자기 기계적 감시 시스템에서 더이상 검출될 수 없다 하더라도, 자기변형 요소는 전자기장 질문 영역에 반응하여 고조파를 생성하는 비정질의 자기 요소로서 작용한다. 이것은 바람직스럽지 못하다. 왜냐하면, 자기 기계적 마커가 부착된 물품의 구매자가 계산대에서 마커를 소자시킨 후, 고조파 EAS 시스템이 사용되는 다른 상점으로 구매자가 들어갈 경우, 소자된 마커가 제2의 상점에서 발생하는 질문 신호에 반응하여 고조파를 발생하므로써 경보를 일으킬 수 있기 때문이다.
본 발명자는 펄스식 감시 시스템에 사용된 종래의 자기변형 재료들이 횡자기장의 존재하에서 어닐링될 때, 재료의 링 다운 특성이 반대로 영향을 받는다는 것을 발견하였다. 링 다운 시간은 상당히 줄어들어서 마커가 자기 기계적 마커로서 유일성을 갖지 않도록 한다.
마티스(Martis)가 획득한 미합중국 특허 제 5,252,144 호에는 링 다운 특성을 개선시키기 위해서 여러 가지의 자기변형 재료들을 어닐링시키는 것이 개시되어 있다. 그러나, 본 발명과는 다르게, 마티스 특허에서는 가열하는 동안에 자기장을 가하는 것에 대하여 설명하고 있지 않다.
본 발명의 주 목적은 펄스 방식의 EAS 질문 시스템에 사용하기에 적합한 자기 기계적 마커를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 비활성화되는 경우에 고조파 검출 EAS 시스템에 의한 질문신호에 반응하여 고조파 신호를 발생시키지 않는 마커를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 종래의 자기 기계적 마커 보다 제조가 더 용이한 자기 기계적 마커를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 종래의 자기 기계적 마커 보다 더 얇은 자기 기계적 마커를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 개선된 링 다운 특성을 갖는 자기 기계적 마커를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 비정질의 강자성 재료는 소정 길이의 스트립으로 절단된 후에 어닐링된다. 재료에 적용된 어닐링 공정은 재료로 형성된 리본 형상의 부재의 종축에 대하여 횡방향으로 포화 자기장을 인가하는 단계, 횡방향의 자기장을 유지하면서 재료를 가열하는 단계, 및 상기 재료를 비교적 느린 속도로 냉각시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 재료는 철, 코발트, 실리콘 및 붕소로 형성되며, 적어도 30원자%의 코발트를 포함한다.
본 발명의 또다른 실시 형태에 따르면, 어닐링 공정은 300 내지 540℃의 온도로 적어도 5분 동안 재료를 가열시키는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.
하기의 설명에 있어서, 용어 "자기변형 요소"는 적당하게 활성화되는 경우에 질문 신호에 반응하여 유일한 링 다운 신호를 생성할 수 있는 활성 자기 성분(제1도의 참조부호 12)을 의미한다. 용어 "바이어스 요소"는 자기 변형 요소의 보자력에 비해서 비교적 높은 보자력을 갖는 자기 재료로 이루어져 있고 자기변형 요소의 기계적인 공진 주파수를 제어하도록 자화되거나 감자(demagnetize)(즉, 바이어스되거나 비바이어스됨)될 수 있는 제어 요소(16)를 의미한다. 용어 "마커"(제1도의 참조부호 10)는 자기변형 요소(12)와 바이어스 요소(16)의 결합을 의미한다. 바이어스 요소는 일반적으로 하우징(14)내에 포함되고, 도둑으로부터 보호되도록 상품에 부착되거나 결합된다.
Metglas2826 MB(Fe40Ni38Mo4B18의 조성을 가짐)와 같은 종래에 사용된 재료는 어닐링되지 않고 마커에서 자기변형 요소로서 사용된다. 그와 같은 재료는 어닐링되면 링 다운 기간이 감소되는 경향이 있으며, 따라서 펄스방식의 자기 기계적 EAS 시스템에 사용하기에는 적합하지 않게 된다.
본 발명에 따르면, 코발트가 풍부한 재료는 균등한 고정길이를 갖는 스트립으로 절단된다. 이러한 스트립들은 펄스식 EAS 시스템에 대한 마커를 제조하는데 사용되는 자기변형 요소를 제공하기 위해 어닐링된다. 본 발명에 따른 바람직한 재료는 (Fe0.5Co0.5)79Si6B15와 (Fe0.5Co0.5)79Si2B19나 같은 철-코발트계 합금(Fe-Co base alloy)으로 이루어진 비정질의 리본이다. 적어도 30원자%의 코발트를 함유하는 철-코발트 합금은 만족할만한 결과를 가져올 것이다. 예를 들면, 적어도 70원자%의 철과 코발트의 총함량(코발트 함량은 적어도 30원자%)과 그 나머지의 실리콘과 붕소를 함유하는 합금이 적당한 것으로 여겨진다. 그와 같이 적당한 합금에 있어서, 철과 코발트의 총함량은 90원자%를 초과할 수 있으며, 철과 코발트의 최대 총함량은 합금이 비정질의 형태로 주조되기에 충분하게 실리콘과 붕소의 함량을 포함해야할 필요성에 의해서만 제한된다.
바람직한 실시예에 있어서, 재료는 0.5inch 폭의 리본형상으로서 주조될 수 있다. 리본은 종래의 직류 바이어스 자기장의 인가시에 58kHz의 공진 주파수(종래의 펄스식 검출 장치에 상응함)를 얻기 위하여 어닐링 전에 1.56inch(3.96cm))의 균등한 길이로 절단된다.
비록, 본 발명은 리본의 형태로 주조되는 재료에 적용하는 것이 바람직하지만, 예를 들어 와이어와 같은 다른 형태의 재료들에도 적용될 수 있다. 어닐링은 리본 스트립의 종축을 가로질러서 인가된 강한(포화) 직류 자기장을 이용하여 본 발명에 따라 수행된다. 이러한 자기장의 존재하에서, 리본 스트립은 5분 내지 60분 동안에 300 내지 540℃의 온도로 가열되고, 이어서 재료가 200℃ 이하로 냉각될 때까지 자기장을 유지하면서 실온으로 냉각될 수 있다. 냉각을 수행하는 방식은 냉각이 너무 급속도로 이루어지지 않는한 크게 중요하지 않다. 예를 들면, 2분 이하의 시간 동안에 실온으로 냉각되면 최적의 결과는 얻어지지 않는다. 그러므로, 냉각은 공기 중에 단순히 즉각적으로 노출시키는 것으로 수행하여서는 안된다. 바람직한 기술에 따르면, 재료는 적어도 2분 동안에 실온으로 냉각될 수 있도록 가열되지 않은 밀봉된 관을 통해 운반됨으로서 냉각된다.
제2도는 어닐링에 의해 유도된 비등방성의 정도가 어닐링 온도에 따라서 어떻게 변화하는지를 설명한다. 제2도에서 가로축은 어닐링 온도를 나타내며, 세로축은 비등방성을 극복하는데 요구되는 자기장의 세기를 나타내는 유도된 비등방성의 정도를 나타낸다. 본 발명을 충족시키는 바람직한 어닐링 온도는 300 내지 540℃이다. 바람직한 온도 범위는 390 내지 500℃이다. 약 7분 30초 동안에 인가된 450℃의 어닐링 온도와, 약 7분 30초 동안에 걸쳐 실온으로 냉각함으로써 만족할만한 결과가 얻어진다.
앞서 설명한 바와 같이, 횡방향의 포화 자기장은 가열과 냉각 기간 동안에 유지된다. 어닐링과 냉각 기간 동안에 인가된 횡방향 자기장의 최소 세기는 처리될 특정 재료에 의존한다. 자기장은 특정 재료에 대하여 포화될 정도로 충분히 강해야 한다. 위에서 언급한 대부분의 재료에 있어서, 최적의 자기장은 500 Oe를 초과하며, 종종 800 Oe 또는 그 이상의 자기장이 포화를 달성하기에 필수적인 경우도 있다. 포화에 필요한 것 이상의 자기장 세기의 증가는 본 발명에 의해서 고려되었으나, 별다른 영향을 끼치지 않는다.
최소 한도 이상의 결정화가 발생하도록 어닐링 온도는 높지도 않고 처리 기간도 그렇게 길지 않아야 한다. 그 이유는, 심각한(severe) 결정화는 링 다운에 해로운 영향을 끼치며, 바람직하지 않은 정도의 취성(brittleness)을 부여하기 때문이다.
본 발명에 따라서 형성된 자기변형 스트립은 종래의 자기 기계적 마커와 동일한 구성을 갖는 마커에 통합될 수 있다. 예를 들면, 제1도에 도시된 바와 같이, 마커(10)는 본 발명에 따라서, 위에서 언급한 바와 같이 제조되고 처리된 자기변형 스트립(12), 폴리에틸렌과 같은 중합체로 형성된 강체의 하우징(14) 및 바이어스 요소(16)으로부터 형성된다. 마커(10)를 구성하는 성분들은 자기변형 스트립(12)이 하우징(14)의 리세스(18)내에 놓이고 바이어스 요소(16)는 리세스(18)에 대한 덮개를 형성하기 위해서 하우징(14)내에 지지되도록 조립된다. 리세스(18)와 자기변형 스트립(12)은 적당한 자기장에의 노출로 인해 초래된 스트립(12)의 기계적인 공진이 하우징(14)이나 바이어스 요소(16)에 의하여 억제되거나 댐핑되지 않게 되도록 상대적인 크기를 갖는다.
절단되는 스트립의 길이는 종래의 바이어스 요소(16)를 이용하면서 종래의 자기 기계적 마커에 이용된 소정 레벨로 자화된 종래의 검출장치와의 호환성을 제공하고자, 58kHz에서 공진하는 마커를 만들어내기 위해 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따라서 선택된다.
본 발명에 따라 제조된 마커(10)는 바이어스 요소(16)를 소지함으로써 종래의 방법으로 비활성화될 수 있으며, 그로인해 마커(10)는 동조되지 않게되고(detune), 소정의 질문 주파수에 대하여 더이상 반응하지 않는다.
제3도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라서 형성되고 처리된 자기 변형 스트립을 포함하는 마커(10)는 제3도의 곡선 (b)로 표시되는 히스테리시스 특성을 갖는다. 이러한 특성은 비교적 작은 자기장(10 Oe 이하)에 대해 곡선(a)로 표시되는 특성 보다 훨씬 더 선형이고 덜 가파르다. 곡선 (a)는 알리드 코포레이션(Allied Corporation)에 의해서 시판된 합금 Metglas2826 MB로 형성된 처리되지 않은 스트립과 같은 종래의 자기변형 스트립들을 포함하는 마커를 나타낸다. 그 결과, 본 발명에 따라서 제조된 마커는, 소자에 의해서 자기 기계적 EAS 시스템에서 비활성화되는 경우, 종래의 고조파 검출 EAS 시스템에 의해 제공된 질문 영역에 반응하여 더 낮은 고조파 신호를 발생하며, 그러므로, 종래의 비활성화된 자기변형 형태의 마커보다 고조파 시스템에 의해서 경보를 덜 울리게 된다. 예를 들면, 본 발명에 따라서 준비된 소자된 마커는 질문 신호에 노출되는 경우, 상표명 "아이슬레키퍼(AisleKeeper)"로 본 발명의 양수인에 의해서 판매된 종래의 고조파 검출 EAS 시스템에 사용된 마커에 비하여, 고조파 발생에 있어서 적어도 약 60dB의 감소를 제공한다. 비록, 본 발명의 바람직한 실시가 고조파 발생에 있어서 60dB의 감소를 달성하였지만, 약 20dB의 고조파 발생에서의 감소는 비활성화된 자기 기계적 마커에 반응하여 고조파 검출 EAS 시스템에 의해서 발생되는 경보를 제거하기에 충분하다. 어닐링 공정은 비선형성을 감소시킴으로써 재료의 히스테리시스 특성을 매끄럽게 한다.
본 발명의 다른 장점은 여기에서 설명한 자기변형 요소 재료를 포함하는 마커가 주조형 Metglass 재료를 이용하는 종래의 마커보다 더 유리한 링 다운 특성을 제공한다는 것이다. 특히, 제4도는 어닐링 온도 범위를 이용하여 본 발명에 따라서 처리된 자기변형 스트립으로 구성된 마커에 의해서 구현되는 우수한 링 다운 진폭을 나타낸다. 제4도에 도시된 곡선 A0 여기 펄스의 말단후 바로 마커로부터 즉각적으로 얻어진 방사 신호의 진폭을 나타내고, 곡선 A1은 펄스의 말단후 1msec에 얻어진 진폭들을 나타내며, 곡선 A2는 펄스의 말단후 2msec에 얻어진 진폭을 나타낸다. 제4도에 도시된 결과는 30분 동안의 어닐링 시간을 반영한다. 질문 동안의 바이어스 자기장은 5 Oe이다. 제4도는 약 410 내지 510℃의 온도 범위에 걸쳐 높은 링 다운 진폭이 높은 어닐링 온도를 사용하여 얻어진다는 것을 나타낸다. 일반적으로, 이러한 진폭들은 자기변형 재료로서 주조형 Metglas를 이용하는 종래의 마커에 의해 제공된 진폭 보다 더 높다.
여기에 기술된 공정에 의해서 제공되는 또다른 장점은 자기변형 스트립의 공진 주파수 측면에 있어서 개선된 일관성(consistency)이다.
종래의 주조형 자기변형 재료의 변화때문에, 재료를 균등한 고정길이를 갖는 스트립으로 절단한다고 해서, 반드시 마커가 원하는 공진 주파수를 모두 갖게 되지는 않는다. 만약, 마커가 질문 영역의 주파수에 아주 가까운 공진 주파수를 갖지 않으면, 마커는 질문 영역에 의해서 적절히 여기되지 않는다. 종래의 자기변형 재료에서의 변화는 너무 크기 때문에, 한 공정에서 각 스트립의 공진 주파수를 측정할 필요가 있다. 만약 필요하다면, 묶음(batch) 중 세번째 스트립 후 각각의 스트립의 절단된 길이는 이전의 3개 스트립의 측정된 공진 주파수를 기초로 하여 조정된다. 절단된 길이는 매 스트립에 대하여 가끔, 일반적으로는 5개 또는 6개를 넘지 않는 스트립 이후에 조정되어야 한다. 그러므로, 종래의 주조 재료에서의 변화를 보상하기 위하여, 자기변형 요소들을 제조하기 위한 공정은 절단 스트립의 공진 주파수를 자주 테스트하고, 원하는 공진 주파수를 얻기 위해서 절단되어야 하는 스트립의 길이를 조정하는 단계를 포함한다.
그러나, 본 발명은 소정의 스트립 길이에 대하여 일정한 공진 주파수를 나타내는 자기변형 요소를 만들어낸다. 본 발명에 따른 어닐링 기술은 비등방성의 일관된 정도를 만들어내도록 조절될 수 있기 때문에 본 발명의 기술에 의하여 보다 증가된 일관성이 얻어진다. 반면에, 종래의 주조형 재료의 비등방성은 주조 공정으로부터 발생된 조성의 부산물이고 본래 변화되기 쉽다.
제5도에 도시된 바와 같이, 균등한 길이(1.56inch)로 모두 절단된 약 150개의 스트립 샘플이 본 발명에 따라서 열처리(포화 횡방향 직류 자기장에서 7.5분 동안 처리됨)되고, 5 Oe의 바이어스 자기장을 통과하며, 공진 주파수에 대한 테스트를 한다. 거의 모든 스트립들은 58kHz의 원하는 공진 주파수 주위에서 200Hz의 공진 주파수를 갖는다. 이와 같이 높은 정도의 일관성은 증가된 수율을 제공하며, 종래의 Metglas 재료가 사용되는 경우에 요구되는 바와 같이, 공진 주파수에서의 변화에 대해 테스트를 하거나 스트립의 길이를 주기적으로 조정함으로써 그와 같은 변화를 보상해야 할 필요가 없게 된다.
본 발명에 의해 제공되는 또다른 장점은 여기에 기술된 어닐링 공정이 종래의 주조형 자기변형 스트립에 비해서 비교적 편평한 자기변형 스트립을 만들어 낸다는 것이다. 예를들면, 제6(a)도에서 종래기술에 따른 마커(10')는 자기변형 스트립(12')을 포함한다. 제6(a)도에 개략적으로 도시된 바와 같이, 스트립(12')에는 잔여 응력으로 인하여 상당한 정도의 말림 현상(curling)이 존재하는 것으로 여겨진다. 그러므로, 종래의 마커(10')에 제공된 하우징(14')은 스트립의 원하는 자기 기계적인 공진을 방해하지 않으면서, 말려있는 스트립(12')을 수용하도록 비교적 큰 높이(H')를 가져야만 한다. 만일, 종래의 스트립이 응력을 경감시키기 위해 어닐링되면, 유일한 링 다운 신호는 실질적으로 감소될 것이다.
그러나, 제6(b)도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라서 준비된 스트립(12)은 편평하며, 단지 최소한으로 말린다. 그래서, 본 발명에 따라서 제공된 하우징(14)은 종래의 마커(10') 보다 낮은 프로파일 및 종래의 마커의 높이(H') 보다 낮은 높이(H)를 가질 수 있다. 예를 들면, H'=70 내지 110mi1s(0.070-0.110 inch)을 갖는 하우징(14')은 종래의 1mil 두께의 Metglas 스트립(12')을 수용할 필요가 있으나, 하우징(14)은 본 발명에 따라서 처리된 1mil 두께의 스트립(12)을 수용하기 위해, 5 내지 30mi1(0.005-0.030 inch)의 높이(H)를 갖는다. 이것은 상품에 더 편리하게 부착될 수 있는 얇은 마커를 제공한다. 얇거나 부피가 작은 마커들이 훨씬 더 바람직하다. 마커에 대한 하우징의 전체 두께는 하우징을 형성하는데 사용된 재료의 두께와 균등성에 의존한다.
여기에 기술된 어닐링 공정은 제6(b)도에 도시된 편평한 스트립 보다는 원하는 곡선 형상으로 자기변형 스트립을 형성하는데 사용될 수도 있다.
제7도에는 본 발명에 따라서 제조된 자기 기계적 마커를 사용하는 펄스식 질문 EAS 시스템이 도시되어 있다. 제7도에 도시된 시스템은 에너지 인가회로(201)와 수신회로(202)의 작동을 제어하는 동기회로(200)를 포함한다. 동기회로(200)는 동기 게이트 펄스를 에너지 인가회로(201)로 보내고, 동기 게이트 펄스는 에너지 인가회로(201)를 활성화시킨다. 활성화되면, 에너지 인가회로(201)는 동기 펄스의 주기 동안에 질문신호를 발생시켜서 질문 코일(206)로 보낸다. 질문신호에 반응하여, 질문코일(206)은 질문 자기장을 발생시키고, 마커(10)를 기계적인 공진으로 여기시킨다. 펄스식 질문 신호의 완료시에, 동기회로(200)는 게이트 펄스를 수신회로 (202)로 보내고, 게이트 펄스는 수신회로(202)를 활성화시킨다.
수신회로(202)가 활성화되는 기간 동안, 마커가 질문 자기장에 존재하면, 그와 같은 마커는 수신 코일(207)에서 마커의 기계적인 공진 주파수에서 신호를 발생한다. 이러한 신호는 수신회로(202)에 의해서 감지되는데, 수신회로는 경보 등을 발생하기 위해 신호를 지시계(203)로 발생시킴으로써 감지된 신호에 반응한다. 간단히 말하면, 수신회로(202)는 에너지 인가회로(201)와 동기되며, 수신회로(202)는 펄스식 질문 영역의 펄스들 사이에서 정온 기간 동안에 활성화된다.
상기한 마커들에서의 여러 가지 다른 변화와 상기한 실시에서의 변경들은 본 발명으로부터 벗어나지 않고 유도될 수 없다. 여기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 상기 실시예에 제한되지 않으며, 다음의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (51)

  1. 자기 기계적(magnetomechanical) 전자식 물품 감시 시스템에 사용되는 마커(marker)로서, 비정질의 자기변형(magnetostrictive) 스트립(strip)을 포함하며, 상기 비정질의 자기변형 스트립은 철과 코발트로 이루어진 합금으로 형성되며, 상기 코발트의 함량이 적어도 30원자%인 것을 특징으로 하는 마커.
  2. 제1항에 있어서, 상기 합금은 철과 코발트의 함량이 적어도 70원자%인 것을 특징으로 하는 마커.
  3. 제2항에 있어서, 상기 합금은 상기 합금을 비정질의 형태로 주조하기에 충분한 양의 실리콘과 붕소를 포함하는 것을 특징으로 하는 마커.
  4. 제3항에 있어서, 상기 합금에서 철과 코발트의 각각의 함량은 동일한 것을 특징으로 하는 마커.
  5. 제4항에 있어서, 상기 합금은 (Fe0.5Co0.5)79Si6B15와 (Fe0.5Co0.5)79Si2B19중 하나인 것을 특징으로 하는 마커.
  6. 제1항에 있어서, 상기 비정질 스트립은 리본 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 마커.
  7. 자기 기계적 전자식 물품 감시 시스템에 사용되는 마커의 제조 방법에 있어서, 코발트의 함량이 적어도 30원자%인, 코발트와 철로 이루어진 합금으로 형성된 비정질의 자기변형 요소를 제공하는 단계, 및 상기 자기변형 요소가 소정의 자기기계적(magnetomechanical) 공진 주파수를 가지도록 상기 자기변형 요소에 직류 자기 바이어스 자기장을 제공하는, 바이어스 요소 근처에 위치된 장착수단에 상기 자기변형 요소를 장착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마커 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 합금은 철과 코발트의 함량이 적어도 70원자%인 것을 특징으로 하는 마커 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 비정질 자기변형 요소는 리본 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 마커 제조 방법.
  10. 자기 기계적 전자식 물품 감시 시스템에 있어서, 질문 코일을 포함하며 질문 영역에서 선택된 주파수로 교번 전자기장을 발생시키기 위한 수단; 상기 질문 영역을 통과하도록 지정된 물품에 고정되어 있는 마커를 포함하는데, 상기 마커는 코발트의 함량이 적어도 30원자%인, 코발트와 철의 합금으로 형성된 비정질의 자기변형 요소와, 상기 자기변형 요소에 인접하여 위치된 바이어스 요소를 포함하며, 상기 바이어스 요소는 상기 교번 전자기장에 노출되는 경우에 상기 자기변형 요소가 기계적으로 공진하도록 자기적으로 바이어스되며; 및 상기 자기변형 요소의 기계적인 공진을 검출하기 위한 검출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 감시 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 합금은 철과 코발트의 함량이 적어도 70원자%인 것을 특징으로 하는 물품 감시 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 비정질의 자기변형 요소는 리본 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 물품 감시 시스템.
  13. 자기 기계적 전자식 물품 감시 시스템에 사용되는 마커의 제조 방법에 있어서, 비정질의 자기요소에 포화 자기장을 인가하는 단계; 상기 포화 자기장을 인가하는 동안에 상기 비정질의 자기요소를 460 내지 540℃의 온도로 적어도 5분 동안 가열하는 단계; 및 가열된 상기 비정질의 자기요소를 실온으로 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마커 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 비정질의 자기요소는 리본형상이고 종축을 가지며, 상기 포화 자기장은 상기 자기변형 요소의 상기 종축을 가로질러서 인가되는 것을 특징으로 하는 마커 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 자기변형 요소가 소정의 자기 기계적 공진 주파수를 가지도록 상기 자기변형 요소에 직류 바이어스 자기장을 제공하는, 자기요소 근처에 위치된 장착수단에 상기 어닐링되고 냉각된 자기요소를 장착시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마커 제조 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 비정질의 자기요소는 코발트의 함량이 적어도 30원자%인 코발트와 철의 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 마커 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 비정질의 자기요소는 (Fe0.5Co0.5)79Si6B15와 (Fe0.5Co0.5)79Si2B19중 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 마커 제조 방법.
  18. 자기 기계적 전자식 물품 감시 시스템에 사용되는 마커에 있어서, 460 내지 540℃의 온도 범위에서 적어도 5분 동안 비정질의 자기부재를 가열하는 동안에 상기 자기부재에 포화 자기장을 인가하여 상기 자기부재를 어닐링함으로써 형성된 자기변형 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 마커.
  19. 제18항에 있어서, 상기 비정질의 자기요소는 리본 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 마커.
  20. 제18항에 있어서, 상기 비정질의 자기요소는 코발트의 함량이 적어도 30원자%인 코발트와 철의 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 마커.
  21. 자기 기계적 전자식 물품 감시 시스템에 있어서, 질문 코일을 포함하며 질문 영역에서 선택된 주파수로 교번 전자기장을 발생시키기 위한 수단; 상기 질문 영역을 통과하도록 지정된 물품에 고정되어 있는 마커를 포함하는데, 상기 마커는 460 내지 540℃의 온도 범위에서 적어도 5분동안 비정질의 자기요소를 가열하는 동안에 상기 자기요소에 포화 자기장을 인가하여 상기 자기요소를 어닐링함으로써 형성된 자기변형 요소와, 상기 자기변형 요소에 인접하여 위치된 바이어스 요소를 포함하며, 상기 바이어스 요소는 상기 교번 전자기장에 노출되는 경우에 상기 자기변형 요소가 기계적으로 공진하도록 자기적으로 바이어스되며; 및 상기 자기요소의 기계적인 공진을 검출하기 위한 검출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 감시 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 비정질의 자기변형 요소는 리본 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 물품 감시 시스템.
  23. 제21항에 있어서, 상기 비정질의 자기변형 요소는 코발트의 함량이 적어도 30원자%인, 코발트와 철의 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 물품 감시 시스템.
  24. 자기 기계적 전자식 물품 감시 시스템에 사용되는 마커에 있어서, 비정질의 자기변형 요소 및 상기 자기변형 요소에 인접하여 배치된 바이어스 요소를 포함하며, 상기 자기변형 요소와 상기 바이어스 요소는 하우징내에 포함되어 있으며, 상기 하우징의 전체 두께는 0.005 내지 0.030 inch인 것을 특징으로 하는 마커.
  25. 제24항에 있어서, 상기 하우징의 전체 두께는 0.005 inch인 것을 특징으로 하는 마커.
  26. 제24항에 있어서, 상기 자기변형 요소는 코발트의 함량이 적어도 30원자%인, 코발트와 철의 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 마커.
  27. 자기 기계적 전자식 물품 감시 시스템에 사용되는 마커의 제조 방법에 있어서, 비정질의 자기변형 요소를 제조하는 단계; 및 0.005 내지 0.030 inch의 전체 두께를 갖는 하우징내에 상기 자기변형 요소와 바이어스 요소를 장착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마커 제조 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 하우징의 전체 두께는 0.005 inch인 것을 특징으로 하는 마커 제조 방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 자기변형 요소의 제조 단계는 비정질의 자기요소를 어닐링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마커 제조 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 자기변형 요소는 코발트의 함량이 적어도 30원자%인, 코발트와 철의 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 마커 제조 방법.
  31. 자기 기계적 전자식 물품 감시 시스템에 있어서, 질문 코일을 포함하며 질문 영역에서 선택된 주파수로 교번 전자기장을 발생시키기 위한 수단; 상기 질문 영역을 통과하도록 지정된 물품에 고정되어 있는 마커를 포함하는데, 상기 마커는 비정질의 자기변형 요소 및 상기 자기변형 요소에 인접하여 위치된 바이어스 요소를 포함하며, 상기 자기변형 요소와 상기 바이어스 요소는 0.005 내지 0.030 inch의 전체 두께를 갖는 하우징내에 포함되어 있고, 상기 바이어스 요소는 상기 교번 전자기장에 노출되는 경우에 상기 자기변형 요소가 기계적으로 공진하도록 자기적으로 바이어스되며; 및 상기 자기변형 요소의 기계적인 공진을 검출하기 위한 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 감시 시스템.
  32. 제31항에 있어서, 상기 하우징의 전체 두께는 0.005 inch인 것을 특징으로 하는 물품 감시 시스템.
  33. 제31항에 있어서, 상기 전자기장을 발생시키기 위한 수단은 펄스 방식으로 상기 전자기장을 발생시키도록 작동하며, 상기 자기변형 요소는 상기 교번 전자기장이 중단된 후 소정의 기간 동안에 상기 검출 수단에 의해서 검출될 수 있는 기계적인 진동을 일으키는 것을 특징으로 하는 물품 감시 시스템.
  34. 제31항에 있어서, 상기 자기변형 요소는 코발트의 함량이 적어도 30원자%인, 코발트와 철의 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 물품 감시 시스템.
  35. 자기 기계적 전자식 물품 감시 시스템에 사용되는 마커에 있어서, 비정질의 자기변형 요소 및 상기 자기변형 요소에 인접하여 배치된 바이어스 요소를 포함하며, 상기 자기변형 요소는 전자기장에 노출되는 경우에 검출가능한 고조파를 생성하지 않도록 히스테리시스 루프 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 마커.
  36. 제35항에 있어서, 상기 바이어스 요소는 선택된 주파수로 교번하는 펄스식 전자기장에 노출되는 경우에 상기 자기변형 요소가 기계적으로 공진하도록 자기적으로 바이어스되는 것을 특징으로 하는 마커.
  37. 제36항에 있어서, 상기 자기변형 요소는 기계적으로 공진하고, 상기 전자기장이 중단된 후 소정의 기간 동안에 상기 주파수에 동조되는 수신기에 의해서 검출될 수 있는 주파수에서 기계적인 진동을 일으키며, 상기 자기변형 요소는 상기 바이어스 요소가 소자된 상태하에서 상기 전자기장이 중단된 후 소정의 기간 동안에 상기 수신기에 의해서 검출가능한 상기 주파수에서 기계적인 진동을 일으키지 않는 것을 특징으로 하는 마커.
  38. 자기 기계적 전자식 물품 감시 시스템에 사용되는 마커의 제조 방법으로서, 비정질의 자기변형 요소를 제조하는 단계; 및 상기 자기변형 요소를 바이어스 요소에 인접하게 장착시키는 장착 단계를 포함하며, 상기 자기변형 요소는 교번 전자기장에 노출되는 경우에 검출가능한 고조파를 생성하지 않도록 히스테리시스 루프 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 마커 제조 방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 바이어스 요소는 상기 자기변형 요소가 선택된 주파수로 교번하는 펄스식 전자기장에 노출되는 경우에 기계적으로 공진하도록 자기적으로 바이어스되는 것을 특징으로 하는 마커 제조 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 자기변형 요소는 기계적으로 공진하고, 소정의 주파수에서 상기 교번 자기장이 중단된 후 소정의 기간 동안에 상기 주파수에 동조된 수신기에 의해 검출가능한 주파수에서 기계적인 진동을 일으키며, 상기 자기변형 요소는 상기 바이어스 요소가 소자된 상태하에서 상기 교번 전자기장이 중단된 후 소정의 기간 동안에 상기 수신기에 의해서 검출가능한 상기 주파수에서 기계적인 진동을 일으키지 않는 것을 특징으로 하는 마커 제조 방법.
  41. 자기 기계적 전자식 물품 감시 시스템에 있어서, 질문 코일을 포함하며 질문 영역에서 선택된 주파수로 교번 전자기장 발생시키기 위한 수단; 상기 질문 영역을 통과하도록 지정된 물품에 고정되어 있는 마커를 포함하는데, 상기 마커는 비정질의 자기변형 요소 및 상기 자기변형 요소에 인접하여 위치된 바이어스 요소를 포함하며, 상기 자기변형 요소는 상기 교번 전자기장에 노출되는 경우에 검출가능한 고조파를 생성하지 않도록 히스테리시스 루프 특성을 가지며, 상기 바이어스 요소는 상기 자기변형 요소가 선택된 주파수로 교번 전자기장에 노출되는 경우에 기계적으로 공진하도록 자기적으로 바이어스되며; 및 상기 자기변형 요소의 기계적인 공진을 검출하기 위한 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 감시 시스템.
  42. 제41항에 있어서, 상기 전자기장을 발생시키기 위한 수단은 펄스 방식으로 상기 소정의 주파수로 상기 교번 전자기장을 발생시키도록 작동하며, 상기 자기변형 요소는 상기 선택된 주파수로 교번하는 전자기장이 중단된 후 소정의 기간 동안에 상기 검출 수단에 의해서 검출될 수 있는 기계적인 진동을 일으키는 것을 특징으로 하는 물품 감시 시스템.
  43. 제42항에 있어서, 상기 자기변형 요소는 상기 바이어스 요소가 소자된 상태하에서 상기 소정의 주파수로 교번하는 상기 전자기장이 중단된 후 소정의 기간 동안에 상기 검출 수단에 의해서 검출가능한 기계적인 진동을 일으키지 않는 것을 특징으로 하는 물품 감시 시스템.
  44. 자기변형 요소의 제조 방법에 있어서, 비정질의 자기 재료를 제공하는 단계; 및 포화 자기장의 존재하에서 상기 재료의 히스테리시스 특성을 매끄럽게 하도록 상기 재료를 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기변형요소 제조 방법.
  45. 제44항에 있어서, 상기 비정질의 자기 재료는 종축을 갖는 리본 형상의 스트립으로서 제조되고, 상기 자기장은 상기 종축에 대하여 횡방향으로 상기 재료에 인가 되는 것을 특징으로 하는 자기변형요소 제조 방법.
  46. 제45항에 있어서, 가열되지 않은 밀봉된 영역을 통해서 상기 재료를 운반함으로써 상기 열처리 단계 후에 상기 재료를 냉각시키는 단계를 더 포함하며, 이에 의해 상기 재료는 적어도 2분 동안 실온으로 냉각되는 것을 특징으로 하는 자기 변형요소 제조 방법.
  47. 자기 기계적 전자식 물품 감시 시스템에서 마커로서 사용되는 자기변형 요소의 제조 방법에 있어서, 비정질의 자기 재료를 선택하는 단계; 원하는 주파수로 기계적으로 공진하는 스트립을 만들도록 상기 재료를 선택된 소정 길이의 스트립으로 절단하는 단계; 적어도 500 Oe의 세기를 갖는 횡방향 자기장에서 5분 내지 60분 동안 300 내지 540℃의 온도 범위에서 상기 스트립을 어닐링하는 단계; 및 적어도 500 Oe의 세기를 갖는 횡방향 자기장에서 적어도 2분동안 상기 스트립을 실온으로 냉각시키는 단계를 포함하며, 이에 의해 상기 스트립은 상기 원하는 기계적인 공진 주파수를 갖는 자기변형 특성을 나타내며, 링다운 기간 동안에 유일한 검출가능 신호를 가지는 것을 특징으로 하는 자기 변형요소 제조 방법.
  48. 제47항에 있어서, 상기 재료는 철, 코발트, 실리콘 및 붕소를 함유하는 조성물을 가지며, 상기 코발트의 함량은 적어도 30원자%인 것을 특징으로 하는 자기변형 요소 제조 방법.
  49. 제47항에 있어서, 상기 절단 단계는 상기 소정 길이로 절단된 상기 스트립의 묶음을 형성하도록 상기 재료를 절단함으로써 수행되고, 상기 묶음은 적어도 150개의 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기변형요소 제조 방법.
  50. 자기 기계적 전자식 물품 감시 시스템에 사용되는 마커에 있어서, 비정질의 자기 재료를 선택하고, 원하는 주파수로 기계적으로 공진하는 스트립을 만들도록 상기 재료를 선택된 소정 길이의 스트립으로 절단하고, 횡방향 자기장에서 5분 내지 60분 동안 300 내지 540℃의 온도 범위에서 상기 스트립을 어닐링하고, 및 적어도 500 Oe의 세기를 갖는 횡방향 자기장에서 적어도 2분동안 상기 스트립을 실온으로 냉각시킴으로써 제조된 자기변형요소를 포함하며, 상기 스트립은 상기 원하는 공진 주파수를 갖는 자기변형 특성을 나타내고, 링 다운 기간 동안에 유일한 검출가능 신호를 가지는 것을 특징으로 하는 마커.
  51. 자기 기계적 전자식 물품 감시 시스템에 사용되는 마커에 있어서, 질문 코일을 포함하며 질문 영역에서 소정의 주파수로 교번 전자기장을 발생시키기 위한 수단; 상기 질문 영역을 통과하도록 지정된 물품에 고정되어 있는 마커를 포함하는데, 상기 마커는 자기 변형 스트립으로 이루어져 있으며, 상기 자기변형 요소는 비정질의 자기재료를 선택하고, 원하는 주파수로 기계적으로 공진하는 스트립을 만들도록 상기 재료를 선택된 소정 길이의 스트립으로 절단하고, 적어도 500 Oe의 세기를 갖는 횡방향 자기장에서 5분 내지 60분 동안 300 내지 540℃의 온도 범위에서 상기 스트립을 어닐링하고, 및 적어도 500 Oe의 세기를 갖는 횡방향 자기장에서 적어도 2분동안에 상기 스트립을 실온으로 냉각시킴으로써 제조되며, 상기 마커는 상기 자기변형 스트립에 인접하게 위치된 바이어스 요소를 포함하며, 상기 바이어스 요소는 상기 자기변형 스트립이 상기 전자기장에 노출되는 경우에 기계적으로 공진하도록 자기적으로 바이어스되며, 상기 자기변형 스트립은 링다운 기간 동안에 유일한 신호를 가지며; 및 상기 자기변형 스트립의 유일한 신호를 검출하기 위한 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 감시 시스템.
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