KR100576075B1

KR100576075B1 - 기계적 공진마커 감시시스템을 위한 금속유리합금

Info

Publication number: KR100576075B1
Application number: KR1020007003274A
Authority: KR
Inventors: 하세가와류스케; 마티스로날드
Original assignee: 센소매틱 일렉트로닉스 코포레이션
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 2006-05-03
Also published as: KR20010030740A; CA2304474A1; CA2304474C; EP1018125B1; DE69809783T2; EP1018125A1; WO1999016088A1; DE69809783D1; JP2002505374A; US6187112B1

Abstract

유리질 금속합금은 본질적으로 식 Fe_aCo_bNi_cM_dB_eSi_fC_g로 구성되고, 여기서 "M"은 몰리브덴, 크롬 및 망간으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 한 멤버이고, "a∼g"는 원자퍼센트이며, "a"는 약 19 내지 약 29의 범위이고, "b"는 약 16 내지 약 42의 범위이고, "c"는 약 20 내지 약 40의 범위이고, "d"는 약 0 내지 약 3의 범위이고, "e"는 약 10 내지 약 20의 범위이고, "f"는 약 0 내지 약 9의 범위이고, "g"는 약 0 내지 약 3의 범위이다. 합금은 신속한 고화에 의해 리본으로 주조될수 있고, 자기적 성질을 향상시키기위해 어닐링될수 있고, 자기-기계적으로 구동된 물품 감시시스템에의 사용을 위해 특히 적합한 마커로 형성될수 있다. 유리하게는, 마커는 조화파 마커시스템이 자기적으로 작동하는 진동수 시스템에 있어서 인가된 자장에 실질적으로 선형 자화 반응을 특징으로 한다. 마커에 대해 검출된 전압진폭은 높으며, 기계적인 공진을 기초로한 감시시스템과 조화파 재방사간의 간섭이 궁극적으로 제거된다.

기계적 공진, 마커, 감시시스템, 유리질, 금속합금, 조화파

Description

기계적 공진마커 감시시스템을 위한 금속유리합금{METALLIC GLASS ALLOYS FOR MECHANICALLY RESONANT MARKER SURVEILLANCE SYSTEMS}

관련출원에 대한 참조

이 출원은 1996년 6월 27일 출원한 미국 출원일련번호 08/671,441 의 일부 계속출원이며, 그것은 또 1995년 6월 6일 출원한 미국 출원일련번호 08/465,051 의 일부 계속출원이며, 그것은 또 기계적 공진마커 감시시스템을 위한 금속유리합금이라는 명칭의 1995년 4월 13일 출원된 일련번호 08/421,094의 일부 계속출원이다.

본발명은 금속유리합금에 관한 것이며, 더 구체적으로는, 물품감시시스템의 기계적 공진마커에 사용하기에 적합한 금속유리합금에 관한 것이다.

여러 가지 생물성 및 무생물성 물체를 확인 및/또는 지키는데 도움을 주기위해 수많은 물품감시시스템이 오늘날 시판되고 있다. 제한된 영역에 제한된 접근을 위한 직원의 신분확인과 좀도둑질에 대해 상인의 물품을 안전하게 지키는 것이 이러한 시스템이 사용되는 목적의 예이다.

모든 감시시스템의 필수적 구성요소는 검출할 대상에 부착되어 있는 감지장치 또는 "마커(marker)"이다. 시스템의 다른 구성요소들은 "검색(interrogation)" 지역에 알맞게 배치되어 있는 송신기 및 수신기를 포함한다. 마커를 지니는 대상이 검색지역에 들어올 때, 마커의 기능성 부품이 송신기로부터의 신호에 반응하고 이 반응이 수신기에서 검출된다. 그 다음, 반응신호에 들어있는 정보가 용도에 적당한 작용, 즉 접근거부, 경보유발 등을 위해 처리된다. 몇가지 다른 유형의 마커가 개시되어 있고 사용중이다. 한가지 유형에는 마커의 기능성 부분이 안테나 및 다이오드로 구성되거나 아니면 안테나 및 공진회로를 형성하는 커패시터로 구성되어 있다. 검색장치에 의해 송신된 전자기장에 놓을 때 안테나-다이오드 마커는 수신 안테나에서 검색진동수의 조화파(harmonics)를 발생한다. 조화파 또는 신호 레벨 변화의 검출은 마커의 존재를 가리킨다. 그러나, 이 유형의 시스템으로는 간단한 공진회로의 넓은 대역폭으로 인해 마커 확인의 신뢰성이 비교적 낮다. 더욱이 마커는 확인후 제거되어야 하고, 이것은 도둑방지시스템으로서는 어떤 경우에든 바람직하지 않다.

두 번째 유형의 마커는 고자기투과성 강자성 물질의 제1의 긴 요소로 구성되고 이것은 적어도, 제1의 요소보다 더 높은 보자력을 갖는 강자성 물질의 제2의 요소에 인접해 배치되어 있다. 전자기 방사의 검색진동수에 종속시킬 때, 마커는 마커의 비선형 특징으로 인해 검색진동수의 조화파를 발생시킨다. 수신코일에서 이러한 조화파의 검출은 마커의 존재를 가리킨다. 마커의 비활성화는 제2의 요소의 자화의 상태를 변화시킴으로써 달성되는데, 이것은 예를들면, 마커를 dc자장을 통과시킴으로써 쉽게 달성될수 있다. 조화파 마커시스템은 마커확인의 개선된 신뢰성과 더 간단한 비활성화 방법으로 인해 전술한 라디오 진동수 공진시스템보다 우수하다.

그러나, 두가지 주된 문제점들이 이 유형의 시스템에 존재하는데, 그중 하나는 원거리에서 마커신호를 검출하는 것이 어렵다는 것이다. 마커에 의해 발생된 조화파의 진폭은 검색신호의 진폭보다 훨씬 더 작아서 검출 아일폭을 약 3피트 미만으로 제한한다. 또다른 문제는 벨트버클, 펜, 클립등과 같은 다른 강자성 물체에 의해 발생된 허위 신호로부터 마커신호를 구별하는 것이 어렵다는 것이다.

마커물질의 기본적인 기계적 공진진동수를 포함하는 검출 방식을 사용하는 감시시스템은 그것들이 높은 검출감도, 높은 작동신뢰성, 및 낮은 작동비용을 조합하여 제공한다는 점에서 특히 유리한 시스템이다. 이러한 시스템의 예들이 미국특허 제4,510,489호 및 제4,510,490호 (이후, '489 및 '490 특허라 함)에 개시되어 있다.

이러한 시스템에서 마커는 피크 자기-기계적 커플링을 확립하기 위한 바이어스 자장을 제공하는 자기적으로 더 단단한 강자성체(높은 보자력의 물질)와 함께 포장된 기지길이의 강자성 물질의 스트립 또는 다수의 스트립이다. 강자성 마커물질은 바람직하게는 금속유리합금리본인데, 이들 합금내에서 자기-기계적 커플링의 효율이 매우 높기 때문이다. 마커물질의 기계적 공진진동수는 본질적으로 합금리본의 길이와 바이어스 자장강도에 의해 지시를 받는다. 이 공진진동수에 맞춰진 검색신호에 직면할 때, 마커물질은 수신기에 의해 검출되는 큰 신호 자장으로 반응한다. 큰 신호 자장은 부분적으로는 공진진동수에서 마커물질의 향상된 자기투과력에 기인한다. 상기 원리를 이용하는 검색 및 검출용의 여러 가지 마커구조 및 시스템은 '489 및 '490 특허에 교시되었다.

한가지 특히 유용한 시스템에는 마커물질이 송신기에 의해 발생된 그것의 공진진동수에서 신호의 펄스 또는 폭발(bursts)에 의해 여기되어 진동(oscillations)한다. 여기 펄스가 끝나면, 마커물질은 그것의 공진진동수에서 감쇠된 진동을 당할 것이다. 즉, 마커물질은 여기 펄스의 종결후 "벨이 울린다(rings down)". 수신기는 이 벨이 울리는 기간동안 반응신호를 "듣게된다(listens)". 이런 배치하에 감시시스템은 여러 가지 방사된 또는 전력선 공급원으로 부터의 간섭에 비교적 면역이 되어있고, 따라서 허위 경보에 대한 가능성이 본질적으로 제거된다.

광범위한 합금들이 개시된 여러 검출시스템에 대해 마커물질에 적합한 것으로서 '489 및 '490특허에 특허청구되었다. 높은 투과력을 지니는 다른 금속유리합금들이 미국특허 제4,152,144호에 개시되어 있다.

전자물품감시시스템의 사용에 있어서 주된 문제는 기계적 공진을 기초로 한 감시시스템의 마커가 상기한 조화파 마커시스템과 같이, 교대기술에 기초한 검출시스템을 우발적으로 유발시키는 경향이다. 즉, 마커의 비선형 자기반응은 교대시스템에서 조화파를 발생시키기에 충분히 강하여 우발적으로 허위반응 또는 "허위"경보를 일으킨다. 다른 감시시스템들 간의 간섭 또는 "공해(pollution)"를 회피하는 것의 중요성이 곧 명백하다. 결국, 조화파 재방사와 같은 교대기술에 기초한 시스템들을 공해 유발하지 않고 고도로 신뢰성 있는 방법으로 검출될 수 있는 공진마커에 대한 필요가 본 기술분야에서 존재한다.

또한, 고수율의 양으로 신뢰성 있게 주조될 수 있고, 저가인 원료로 구성되며, 상기에 명시한 검출감도와 비-공해 기준을 충족하는 공진마커에 대한 필요가 본 기술분야에서 존재한다.

발명의 개요

본발명은 진동수 시스템에 있어서 실질적으로 선형의 자기반응을 특징으로 하고, 조화파 마커시스템이 자기적으로 작동하는 자기적 성질을 향상시키기 위해 어닐링되어 있는 적어도 70% 유리질인 자기합금을 제공한다. 이러한 합금은 신속한 고화를 사용하여 리본으로 주조될 수 있고, 또는 달리 마커의 자기-기계적 가동을 기초로 한 감시시스템에서 사용하기에 특히 적합한 자기 및 기계적 특징을 갖는 마커로 형성될 수 있다. 일반적으로 언급된 본발명의 유리질 금속합금은 본질적으로 식 Fe_aCo_bNi_cM_dB_eSi_fC_g로 구성되고, 여기서 "M"은 몰리브덴, 크롬 및 망간으로부터 선택되며 "a", "b", "c", "d", "e", "f" 및 "g"는 원자퍼센트이며, "a"는 약 19 내지 약 29의 범위이고, "b"는 약 16 내지 약 42의 범위이고, "c"는 약 20 내지 약 40의 범위이고, "d"는 약 0 내지 약 3의 범위이고, "e"는 약 10 내지 약 20의 범위이고, "f"는 약 0 내지 약 9의 범위이고, "g"는 약 0 내지 약 3의 범위인 조성을 갖는다.

예를 들어서, 약 38mm의 길이를 갖는 이들 합금의 리본은 약 48 내지 약 66 kHz 범위의 진동수에서 기계적으로 공진시, 종래의 기계-공진 마커에 의해 나타나는 6 Oe에서의 바이어스자장에 대한 약 400 Hz/Oe의 수준에 가깝거나 또는 초과하는 공진진동수의 기울기 뿐만 아니라, 8 Oe이상의 인가자장까지 실질적으로 선형의 자화작용을 명백히 나타낸다. 더욱이, 본발명의 합금으로 만든 마커에 대한 전형적인 공진-마커시스템의 수신코일에서 검출된 전압진폭은 현존하는 공진마커의 전압진폭보다 비교할만하거나 더 높다. 이들 특징은 기계적 공진과 조화파 재방사에 기초한 시스템들 간의 간섭이 회피됨을 보장한다.

본발명의 금속유리는 상기한 자기-기계적 공진의 여기 및 검출을 사용하는 물품감시시스템과 관련된 마커에서 활성요소로서의 사용에 특히 적합하다. 다른 용도들이 자기-기계적 가동 및 그것의 관련효과를 이용하는 센서에서와 고자기투과력을 요하는 자기 구성요소들에서 찾을수 있다.

다음의 본발명의 바람직한 구체예의 상세한 설명과 첨부도면을 참고할 때 본발명은 더 충분히 이해될 것이며 더 이상의 이점들이 명백해질 것이다.

도 1a는 종래의 공진마커의 길이를 따라 취한 자화곡선인데, 여기서 B는 자기유도이고 H는 인가된 자장이다.

도 1b는 본발명의 공진마커의 길이를 따라 취한 자화곡선인데, 여기서 H_a는 그 이상에서 B가 포화하는 자장이다.

도 2는 기계적 공진여기, 시간 t₀ 에서 여기의 종결 및 후속 벨울림을 묘사하는 수신 코일에서 검출된 신호프로파일인데, 여기서 V₀ 및 V₁은 각각 t=t₀ 및 t=t₁ (t₀ 후 1 msec)에서 수신코일에서의 신호진폭이다.

도 3은 바이어스자장, H_b 의 함수로서 기계적 공진진동수 f_r 와 여기 ac자장의 종결후 1 msec에서 수신코일에서 검출된 반응신호 V₁ 인데, 여기서 H_b1 및 H_b2는 각각 V₁이 최대이고, f_r이 최소인 바이어스자장이다.

바람직한 구체예의 설명

본발명에 따르면, 조화파 마커시스템이 기계적으로 작동하는 진동수영역에서 실질적으로 선형의 자기반응을 특징으로 하는 자기금속 유리합금을 제공한다. 이러한 합금은 자기-기계적 가동을 기초로 한 감시시스템을 위한 마커의 요구조건을 충족하기 위하여 필요한 모든 특징들을 명백히 나타낸다.

일반적으로 언급된 본발명의 유리질 금속합금은 본질적으로 식 Fe_aCo_bNi_cM_dB_eSi_fC_g로 구성되고, 여기서 "M"은 몰리브덴, 크롬 및 망간으로부터 선택되며 "a", "b", "c", "d", "e", "f" 및 "g"는 원자퍼센트이며, "a"는 약 19 내지 약 29의 범위이고, "b"는 약 16 내지 약 42의 범위이고, "c"는 약 20 내지 약 40의 범위이고, "d"는 약 0 내지 약 3의 범위이고, "e"는 약 10 내지 약 20의 범위이고, "f"는 약 0 내지 약 9의 범위이고, "g"는 약 0 내지 약 3의 범위인 조성을 갖는다. 상기 조성의 순도는 보통의 시판 관행에서 발견되는 순도이다. 이들 합금의 리본을 주어진 기간동안 합금의 결정화온도 아래의 고온에서 리본의 폭을 가로질러 인가된 자장으로 어닐링한다. 어닐링동안의 자장강도는 리본이 자장방향을 따라 자기적으로 포화하도록하는 정도이다. 어닐링시간은 어닐링온도에 따르며 전형적으로 약 2∼3분 내지 약 2∼3시간 범위이다. 상업적 제조를 위해, 연속식 릴-대-릴 어닐링 노가 바람직하다. 이러한 경우에 약 2m의 길이의 노를 가지고, 리본이동속도는 분당 약 0.5 내지 약 12미터로 설정될 수 있다. 예를 들면 약 38mm의 길이를 갖는 어닐링된 리본은 마커길이방향에 평행하게 인가된 8 Oe이상 까지의 자장에 대해 실질적으로 선형의 자기반응을 나타내고 약 48 kHz 내지 약 66 kHz의 진동수 범위에서 기계적 공진을 나타낸다. 8 Oe의 레벨까지 연장되는 선형자기반응영역은 조화파 마커시스템의 어떤 것을 유발시키는 것을 회피하기에 충분하다. 더 엄격한 경우에 대해서는 선형자기반응영역은 본발명의 합금의 화학적 조성을 변화시킴으로써 8 Oe을 넘어 연장된다. 38 mm보다 더 짧거나 더 긴 길이에서 어닐링된 리본은 48- 66 kHz 범위보다 더 높거나 더 낮은 기계적 공진을 나타낸다. 어닐링된 리본은 연성이어서 어닐링후 커팅 및 취급이 마커제조에 있어서 문제를 야기하지 않는다.

다른 시스템들간의 간섭의 회피와는 별도로, 본발명의 합금으로 만든 마커는 종래의 기계적 공진마커보다 수신코일에서 더 높은 신호진폭을 발생시킨다. 이것은 마커의 크기를 감소시키거나 검출 아일 폭을 증가시키는 것을 가능하게 하며, 이것들은 둘다 물품감시시스템의 바람직한 특징이다.

본발명의 금속유리합금의 예들은;

를 포함한다.

B-H곡선을 특징으로 하는 자화작용은 종래의 기계적 공진마커에 대해 도 1a에 나타내었다. 여기서, B는 자기유도이고 H는 인가된 자장이다. 전체 B-H곡선은 낮은 자장영역에서 존재하는 비선형 히스테리시스 루프로 변형된다. 마커의 이 비선형 특징은 더 높은 조화파 발생을 가져오고 이것은 일부 조화파 마커시스템들을 유발시키고 따라서 다른 물품감시시스템들간에 간섭을 일으킨다.

선형 자기반응의 정의는 도 1b에 제공하였다. 마커가 외부자장, H에 의해 길이방향을 따라 자화됨에 따라, 자기유도, B를 마커에 가져온다. 자기반응은 실질적으로 H_a까지 선형이고, 그 밖에서는 마커는 자기적으로 포화한다. 양 H_a는 마커의 물리적 치수와 그것의 자기 이방성 자장에 따른다. 공진마커가 조화파 재방사에 기초한 감시시스템을 우발적으로 유발시키는 것을 방지하기 위해 H_a는 조화파마커시스템의 작동자장강도영역보다 위에 있어야 한다.

마커물질은 마커물질의 기계적 공진의 진동수에 맞춰진 여기펄스라고 하는 일정진폭의 여기신호의 폭발에 노출된다. 마커물질은 여기펄스에 반응하고 도 2에서 V₀로 인도되는 곡선을 따라 수신코일에서 출력신호를 발생한다. 시간 t₀에서, 여기가 종결되고 마커는 벨을 울리기 시작하고 기간에 걸쳐 V₀에서 제로로 감소되는 출력신호에서 반향된다. 여기 종결후 1 msec인 시간 t₁에서 출력신호가 측정되고 양 V₁으로 표시된다. 따라서 V₁/V₀는 벨울림의 척도이다. 감시시스템의 작동원리가 여기 펄스로 이루어지는 파의 형태에 의존하지는 않으나, 이 신호의 파형은 보통 사인파이다. 마커물질은 이 여기 하에서 공진한다.

이 공진을 지배하는 물리적인 원리는 다음과 같이 요약할수 있다: 강자성물질을 자화하는 자장에 종속시킬 때, 그것은 길이의 변화를 경험한다. 원래 길이보다 물질의 길이의 분율 변화는 자기변형(magnetostriction)이라하고 기호 λ로 표시한다. 길이가 자화하는 자장에 평행하게 일어나면 λ에 정의(positive) 부호를 붙인다. 양 λ가 자화하는 자장으로 증가하고 포화자기변형, λ_s라하는 최대값에 이른다.

양의 자기변형을 한 물질의 리본을 그것의 길이를 따라 인가된 사인파로 변화하는 외부자장을 받게할 때, 리본은 길이의 주기적 변화를 당할 것이다. 즉 리본이 진동을 일으킬 것이다. 예를들면, 사인파로 변화하는 전류를 지니는 솔레노이드에 의해 외부자장이 발생될수 있다. 리본의 진동파의 반파(half-wave)길이가 리본의 길이에 들어맞을 때, 기계적 공진을 가져온다. 공진진동수 f_r은 다음 관계식으로 주어진다.

f_r= (1/2L)(E/D)^0.5

상기식에서 L은 리본길이이고, E는 리본의 영률(Young's modulus)이며, D는 리본의 밀도이다.

자기변형 효과는 물질의 자화가 자화회전을 통해서 진행할때만 강자성 물질에서 관찰된다. 자화진행이 자기도메인 벽운동을 통해서 일때는 자기변형이 관찰되지 않는다. 본발명 합금의 마커의 자기 이방성은 자장-어닐링에 의해 마커폭방향으로 가로지르도록 유발되기 때문에, 마커길이방향을 따라 인가된 바이어스자장이라고 하는 dc자장은 마커물질로부터의 자기-기계적 반응의 효율을 개선시킨다. 또한, 바이어스자장이 강자성 물질에서 E, 영률에 대한 유효치를 변화시키는 역할을하여 물질의 기계적 공진진동수를 바이어스자장 강도의 적당한 선택에 의해 변경시킬수 있다는 것은 본 분야에서 잘 이해되고 있다. 도 3의 개략적 표현은 상황을 더욱 설명한다: 공진진동수, f_r은 바이어스자장, H_b가 증가함에 따라 감소하여 H_b2에서 최소치 (f_r)_min에 이른다. 양 H_b2는 마커의 자기이방성에 관련되며 도 1b에 정의된 양 H_a에 직접 관련된다. 수신코일에서 말하자면 t = t₁에서 검출된 신호반응 V₁은 H_b에 따라 증가하고 H_b1에서 최대치 V_m에 이른다. 작동하는 바이어스자장 근처에서 기울기 df_r/dH_b 는 중요한 양인데, 그것이 감시시스템의 감도에 관련되기 때문이다.

상기한 바를 요약하면, 정의 자기변형성 강자성 물질의 리본은 dc 바이어스 자장의 존재하에 구동하는 ac 자장에 노출될 때 구동하는 ac자장의 진동수에서 진동할 것이며, 이 진동수가 물질의 기계적 공진진동수, f_r과 일치할 때 리본이 공진하게되고 증가된 반응신호진폭을 제공한다. 실제로, 바이어스자장은 "마커패키지"에 존재하는 마커물질보다 더 높은 보자력을 갖는 강자성체에 의해 제공된다.

표 1은 유리질 Fe₄₀Ni₃₈Mo₄B₁₈기재의 종래의 기계적 공진마커에 대한 V_m, H_b1, (f_r)_min및H_b2의 전형적인 값들을 열거한다. H_b2아래의 비선형 B-H작용의 존재와 연관하여 H_b2의 낮은 값은 이 합금기재의 마커가 일부 조화파 마커시스템을 우발적으로 유발시키는 경향이 있고 기계적 공진 및 조화파 재방사에 기초한 물품감시시스템간에 간섭을 가져온다.

유리질 Fe₄₀Ni₃₈Mo₄B₁₈기재의 종래의 기계적 공진마커에 대한 V_m, H_b1, (f_r)_min및H_b2의 전형적인 값. 약 38.1mm × 12.7mm×20μm의 치수를 갖는 이 리본은 약 57 내지 60 kHz 범위의 공진진동수를 갖는다.

V_m(mV)	H_b1(Oe)	(f_r)_min(kHz)	H_b2(Oe)
150-250	4-6	57-58	5-7

표 2는 이 특허의 범위밖의 합금에 대한 H_a, V_m, H_b1, (f_r) _min,H_b2 및 df_r/dH_b 의 전형적인 값들을 열거한다. 자장-어닐링은 12.7mm폭 리본에서 연속식 릴-대-릴 노에서 수행하였다. 이때 리본속도는 약 0.6m/min 내지 약 1.2m/min이었다. 리본 형태의 마커의 치수는 약 38.1mm × 12.7mm×20μm이었다.

이 특허의 범위밖의 합금에 대한 H_b = 6 Oe에서 취한 H_a, V_m, H_b1, (f_r)_min,H_b2 및 df_r/dH_b의 값. 자장-어닐링은 연속식 릴-대-릴 노에서 수행하였다. 이때 리본속도는 약 0.6m/min 내지 약 1.2m/min이었고, 약 1.4kOe 의 자장이 리본길이방향에 수직으로 인가되었다.

합금 A와 B는 낮은 H_b1값과 높은 df_r/dH_b 값을 갖고, 이들의 조합은 공진 마커시스템 작동의 관점에서 바람직하지 않다.

실시예 1: Fe-Co-Ni-B-Si 금속유리

1. 샘플제조

Fe-Co-Ni-B-Si 시스템에서 유리질 금속합금을 미국특허 제4,142,571호의 Narasimhan에 의해 교시된 기술을 따라 멜트로부터 신속히 퀀칭시켰다. 상기 명세서는 여기에 참고로 포함된다. 모든 주조물을 100g 멜트를 사용하여 비활성 기체에서 만들었다. 전형적으로 25μm두께이고, 약 12.7mm폭인 결과된 리본들은 Cu-Kα방사를 사용하는 X-선 회절법 및 시차주사열량법에 의해 결정질이 많지 않다는 것으로 측정되었다. 합금의 각각은 적어도 70% 유리질이었고, 많은 경우에 합금은 90% 이상 유리질이었다. 이들 유리질 금속합금의 리본은 강하고, 빛이나며, 단단하고 연성이었다.

자기-기계적 공진특성화를 위한 리본을 약 38mm의 길이로 절단하고 리본의 폭을 가로 질러 인가된 자장으로 열처리하였다. 자장의 강도는 1.4 kOe이었고 그것의 방향은 리본 길이방향에 대해 약 90°이었다. 릴-대-릴 어닐링 노에서 리본의 속도는 분당 약 0.5미터에서 분당 약 12미터로 변화되었다. 노의 길이는 약 2m이었다.

2. 자기적 성질의 특성화

약 38.1mm × 12.7mm × 25μm 치수를 갖는 각 마커물질을 종래의 B-H 루프 트레이서에 의해 시험하여 도 1b에 정의된 것과 같은 H_a의 양을 측정하였다. 결과를 표 3에 열거한다.

약 7 m/분의 리본속도로 연속식 릴-대-릴 노에서 360℃에서 열처리된 본발명의 합금에 대한 H_a의 값들. 어닐링 자장은 리본길이방향에 수직하게 인가된 약 1.4 kOe이었다. 리본형태의 마커의 치수는 약 38mm × 12.7mm × 25μm 이었다. 별표는 리본속도가 약 6 m/분이었을 때 얻어진 결과를 가리킨다.

표 3에서 열거된 모든 합금은 8 Oe을 초과하는 H_a값들을 나타내는데, 이 값들은 상기 언급한 간섭의 문제를 회피하는 것을 가능하게 한다.

본 발명 마커의 자기기계적 성질들을 0 내지 약 15 Oe로 변하는 dc바이어스 자장으로 각 합금 마커의 길이방향을 따라 인가된 ac자장을 인가함으로써 시험하였다. 감지코일은 ac여기에 대한 합금 마커의 자기기계적 반응을 검출하였다. 이들 마커물질은 약 48 내지 66 kHz에서 기계적으로 공진한다. 자기기계적 반응을 특징짓는 양들을 측정하고 표 4에 열거한다.

약 7 m/분의 리본속도로 연속식 릴-대-릴 노에서 360℃에서 열처리된 본발명의 합금에 대한 H_b= 6 Oe에서 취한 V_m, H_b1, (f_r)_min,H_b2, 및 df_r/dH_b 의값들. 어닐링 자장은 리본길이방향에 수직하게 인가된 약 1.4 kOe이었다. 리본형태의 마커의 치수는 약 38mm × 12.7mm × 25μm 이었다.

양호한 감도 (df_r/dH_b) 및 큰 반응신호(V_m)는 공진마커시스템에 대한 소형마커들을 가져온다.

본발명을 이와같이 충분히 상세히 기술하였으나, 이러한 상세한 것들이 엄격히 고수되는 것이 필요하지 않으며, 더 이상의 변화와 변경이 당업자들에게 제안되며, 모두 첨부 청구범위에 정의되는 본발명의 범위에 속하는 것임이 이해될 것이다.

Claims

70% 내지 100% 유리질이고, 자기적 성질을 향상시키기 위해 어닐링되었고, 본질적으로 식 Fe_aCo_bNi_cB_eSi_f로 구성되고, 여기서 "a", "b", "c", "e" 및 "f"는 원자퍼센트이며, "a"는 19 내지 29의 범위, "b"는 16 내지 42의 범위, "c"는 20 내지 40의 범위, "e"는 10 내지 20의 범위, "f"는 0 초과 9 이하의 범위인 조성을 가지는,

기계적 공진을 나타내고 8 Oe의 최소 인가자장까지 선형 자화작용을 가지는 스트립의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 자기금속 유리합금.
70% 내지 100% 유리질이고, 자기적 성질을 향상시키기 위해 어닐링되었고, 본질적으로 식 Fe_aCo_bNi_cM_dB_eSi_f로 구성되고, 여기서 "M"은 몰리브덴, 크롬 및 망간으로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 멤버이고, "a", "b", "c", "d", "e" 및 "f"는 원자퍼센트이며, "a"는 19 내지 29의 범위, "b"는 16 내지 42의 범위, "c"는 20 내지 40의 범위, "d"는 0 초과 3 이하의 범위, "e"는 10 내지 20의 범위, "f"는 0 초과 9 이하의 범위인 조성을 가지는,

기계적 공진을 나타내고 8 Oe의 최소 인가자장까지 선형 자화작용을 가지는 스트립의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 자기금속 유리합금.
70% 내지 100% 유리질이고, 자기적 성질을 향상시키기 위해 어닐링되었고, 본질적으로 식 Fe_aCo_bNi_cB_eSi_fC_g로 구성되고, 여기서 "a", "b", "c", "e", "f" 및 "g"는 원자퍼센트이며, "a"는 19 내지 29의 범위, "b"는 16 내지 42의 범위, "c"는 20 내지 40의 범위, "e"는 10 내지 20의 범위, "f"는 0 초과 9 이하의 범위, "g"는 0 초과 3 이하인 조성을 가지는,

기계적 공진을 나타내고 8 Oe의 최소 인가자장까지 선형 자화작용을 가지는 스트립의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 자기금속 유리합금.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 분리된 길이를 가지며, 길이에 의해 결정된 진동수의 범위에서 기계적 공진을 나타내는 연성의 열처리된 스트립조각의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 합금.
제 4 항에 있어서, 상기 스트립은 38mm의 길이를 가지며, 상기 기계적 공진은 48 kHz 내지 66 kHz의 진동범위를 갖는 것을 특징으로 하는 합금.
제 4 항에 있어서, 6 Oe에서의 바이어스자장에 대한 기계적 공진진동수의 기울기는 400 Hz/Oe 이상인 것을 특징으로 하는 합금.
제 4 항에 있어서, 기계적 공진진동수가 최소를 취하는 바이어스자장은 8 Oe이상인 것을 특징으로 하는 합금.
제 4 항에 있어서, M은 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 합금.
제 4 항에 있어서, M은 크롬인 것을 특징으로 하는 합금.
제 4 항에 있어서, M은 망간인 것을 특징으로 하는 합금.
제 1 항에 있어서, Fe₁₉Co₄₂Ni₂₁B₁₃Si₅, Fe₂₁Co₄₀Ni₂₁B₁₃Si₅, Fe₂₂Co₃₀Ni₃₁B₁₄Si₃, Fe₂₂Co₃₀Ni₃₀B₁₃Si₅, Fe₂₂Co₂₅Ni₃₅B₁₃Si₅, Fe₂₃Co₃₈Ni₂₃B₁₄Si₂, Fe₂₃Co₃₀Ni₂₉B₁₃Si₅, Fe₂₃Co₃₀Ni₂₉B₁₆Si₂, Fe₂₃Co₂₃Ni₃₇B₁₄Si₃, Fe₂₃Co₂₀Ni₃₉B₁₃Si₅, Fe₂₄Co₃₀Ni₂₈B₁₃Si₅, Fe₂₄Co₂₆Ni₃₃B₁₄Si₃, Fe₂₄Co₂₂Ni₃₆B₁₃Si₅, Fe₂₆Co₃₀Ni₂₆B₁₃Si₅, Fe₂₆Co₁₈Ni₃₈B₁₃Si₅, Fe₂₉Co₂₀Ni₃₄B₁₄Si₃, 및 Fe₂₉Co₁₆Ni₃₇B₁₃Si₅, 여기서 아래첨자는 원자퍼센트임

로 구성되는 군으로부터 선택된 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 합금.
제 2 항에 있어서, Fe₂₄Co₂₂Ni₃₅Cr₁B₁₃Si₅, Fe₂₇Co₂₃Ni₃₂Mo₂B₁₃Si₅, 및 Fe₂₅Co₂₃Ni₃₃Mn₁B₁₃Si₅, 여기서 아래첨자는 원자퍼센트임, 로 구성되는 군으로부터 선택된 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 합금.
제 3 항에 있어서, Fe₂₁Co₄₀Ni₂₂B₁₃Si₂C₂ 및 Fe₂₉Co₂₃Ni₃₀B₁₃Si₃C₂, 여기서 아래첨자는 원자퍼센트임, 로 구성되는 군으로부터 선택된 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 합금.
인가자장 내의 마커의 기계적 공진에 의해 일어난 신호를 검출하도록 적합시킨 물품감시장치에 있어서,

상기 마커는, 70% 내지 100% 유리질이고, 자기적 성질을 향상시키기 위해 어닐링되었고, 본질적으로 식 Fe_aCo_bNi_cB_eSi_f로 구성되고, 여기서 "a", "b", "c", "e" 및 "f"는 원자퍼센트이며, "a"는 19 내지 29의 범위, "b"는 16 내지 42의 범위, "c"는 20 내지 40의 범위, "e"는 10 내지 20의 범위, "f"는 0 초과 9 이하의 범위인 조성을 가지는, 강자성 물질의 하나 이상의 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품감시장치.
인가자장 내의 마커의 기계적 공진에 의해 일어난 신호를 검출하도록 적합시킨 물품감시장치에 있어서,

상기 마커는, 70% 내지 100% 유리질이고, 자기적 성질을 향상시키기 위해 어닐링되었고, 본질적으로 식 Fe_aCo_bNi_cM_dB_eSi_f로 구성되고, 여기서 "M"은 몰리브덴, 크롬 및 망간으로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 멤버이고, "a", "b", "c", "d", "e" 및 "f"는 원자퍼센트이며, "a"는 19 내지 29의 범위, "b"는 16 내지 42의 범위, "c"는 20 내지 40의 범위, "d"는 0 초과 3 이하의 범위, "e"는 10 내지 20의 범위, "f"는 0 초과 9 이하의 범위인 조성을 가지는, 강자성 물질의 하나 이상의 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품감시장치.
인가자장 내의 마커의 기계적 공진에 의해 일어난 신호를 검출하도록 적합시킨 물품감시장치에 있어서,

상기 마커는, 70% 내지 100% 유리질이고, 자기적 성질을 향상시키기 위해 어닐링되었고, 본질적으로 식 Fe_aCo_bNi_cB_eSi_fC_g로 구성되고, 여기서 "a", "b", "c", "e", "f" 및 "g"는 원자퍼센트이며, "a"는 19 내지 29의 범위, "b"는 16 내지 42의 범위, "c"는 20 내지 40의 범위, "e"는 10 내지 20의 범위, "f"는 0 초과 9 이하의 범위, "g"는 0 초과 3 이하의 범위인 조성을 가지는, 강자성 물질의 하나 이상의 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품감시장치.
제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스트립은 리본, 와이어 및 시트로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물품감시장치.
제 17 항에 있어서, 상기 스트립은 리본인 것을 특징으로 하는 물품감시장치.
제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스트립은 그것의 길이에 의해 결정된 진동수의 범위에서 기계적 공진을 나타내는 연성의 열처리된 스트립조각의 형태를 가지며, 8 Oe 이상의 바이어스자장까지 선형 자화작용을 갖는 것을 특징으로 하는 물품감시장치.
제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스트립은 38mm의 길이를 가지며, 48kHz 내지 66 kHz의 진동수 범위의 기계적 공진을 나타내는 것을 특징으로 물품감시장치.
제 20 항에 있어서, 6 Oe의 바이어스자장에서 상기 스트립에 대한 바이어스자장에 대한 기계적 공진진동수의 기울기는 400 Hz/Oe 이상인 것을 특징으로 물품감시장치.
제 20 항에 있어서, 상기 스트립의 기계적 공진진동수가 최소를 취하는 바이어스 자장은 8 Oe 이상인 것을 특징으로 물품감시장치.
제 15 항에 있어서, M이 몰리브덴인 것을 특징으로 물품감시장치.
제 15 항에 있어서, M이 원소크롬인 것을 특징으로 물품감시장치.
제 15 항에 있어서, M이 원소망간인 것을 특징으로 물품감시장치.
제 14 항에 있어서, 상기 스트립은 Fe₁₉Co₄₂Ni₂₁B₁₃Si₅, Fe₂₁Co₄₀Ni₂₁B₁₃Si₅, Fe₂₂Co₃₀Ni₃₁B₁₄Si₃, Fe₂₂Co₃₀Ni₃₀B₁₃Si₅, Fe₂₂Co₂₅Ni₃₅B₁₃Si₅, Fe₂₃Co₃₈Ni₂₃B₁₄Si₂, Fe₂₃Co₃₀Ni₂₉B₁₃Si₅, Fe₂₃Co₃₀Ni₂₉B₁₆Si₂, Fe₂₃Co₂₃Ni₃₇B₁₄Si₃, Fe₂₃Co₂₀Ni₃₉B₁₃Si₅, Fe₂₄Co₃₀Ni₂₈B₁₃Si₅, Fe₂₄Co₂₆Ni₃₃B₁₄Si₃, Fe₂₄Co₂₂Ni₃₆B₁₃Si₅, Fe₂₆Co₃₀Ni₂₆B₁₃Si₅, Fe₂₆Co₁₈Ni₃₈B₁₃Si₅, Fe₂₉Co₂₀Ni₃₄B₁₄Si₃, 및 Fe₂₉Co₁₆Ni₃₇B₁₃Si₅, 여기서 아래첨자는 원자퍼센트임, 로 구성되는 군으로부터 선택된 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 물품감시장치.
제 15 항에 있어서, 상기 스트립은 Fe₂₄Co₂₂Ni₃₅Cr₁B₁₃Si₅, Fe₂₇Co₂₃Ni₃₂Mo₂B₁₃Si₅, 및 Fe₂₅Co₂₃Ni₃₃Mn₁B₁₃Si₅, 여기서 아래첨자는 원자퍼센트임, 로 구성되는 군으로부터 선택된 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 물품감시장치.
제 16 항에 있어서, 상기 스트립은 Fe₂₁Co₄₀Ni₂₂B₁₃Si₂C₂ 및 Fe₂₉Co₂₃Ni₃₀B₁₃Si₃C₂, 여기서 아래첨자는 원자퍼센트임, 로 구성되는 군으로부터 선택된 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 물품감시장치.
제 4 항에 있어서, 자장으로 열처리된 것을 특징으로 하는 합금.
제 29 항에 있어서, 상기 자장은 상기 스트립이 자장방향을 따라 자기적으로 포화하도록 하는 자장강도로 인가되는 것을 특징으로 하는 합금.
제 30 항에 있어서, 상기 스트립은 길이방향과 폭방향을 가지며 상기 자장은 상기 폭방향을 가로지르는 리본의 평면에 인가되고, 상기 자장의 방향은 길이방향에 대해 90°인 것을 특징으로 하는 합금.
제 29 항에 있어서, 상기 자장은 1 내지 1.5 kOe 범위의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 합금.
제 29 항에 있어서, 상기 열처리 단계는 2∼3분 내지 2∼3시간 범위의 기간동안 수행되는 것을 특징으로 하는 합금.
제 4 항에 있어서, 상기 열처리는 연속식 릴-대-릴 노에서 수행되며, 상기 자장은 상기 스트립 길이방향에 대해 90°의 각을 만드는 상기 스트립 폭방향을 가로질러 인가된 1 내지 1.5 kOe 범위의 크기를 가지며, 노의 길이가 2m일 때 상기 스트립은 1mm 내지 15mm 범위의 폭과 0.5m/min 내지 12m/min 범위의 속도를 갖는 것을 특징으로 하는 합금.