WO2023213441A1 - Sensorelement, prüfvorrichtung und verfahren für die prüfung eines datenträgers mit spinresonanz-merkmal - Google Patents

Sensorelement, prüfvorrichtung und verfahren für die prüfung eines datenträgers mit spinresonanz-merkmal Download PDF

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WO2023213441A1
WO2023213441A1 PCT/EP2023/025212 EP2023025212W WO2023213441A1 WO 2023213441 A1 WO2023213441 A1 WO 2023213441A1 EP 2023025212 W EP2023025212 W EP 2023025212W WO 2023213441 A1 WO2023213441 A1 WO 2023213441A1
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WO
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sensor element
data carrier
stripline resonators
air gap
spin resonance
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PCT/EP2023/025212
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Stephan Huber
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Giesecke+Devrient Currency Technology Gmbh
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    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/04—Testing magnetic properties of the materials thereof, e.g. by detection of magnetic imprint

Definitions

  • the invention relates to a sensor element for checking the authenticity of a flat data carrier, in particular a banknote, with a spin resonance feature.
  • the invention also relates to a testing device with such a sensor element and a method for authenticity testing with such a sensor element or such a testing device.
  • Data carriers such as valuables or identification documents, but also other valuables, such as branded items, are often provided with security elements for security purposes, which allow the authenticity of the data carrier to be checked and which at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
  • security elements with spin resonance features to secure documents and other data carriers during automatic authenticity testing.
  • the security elements are provided with substances that have a spin resonance signature.
  • the spin resonance signatures that can be used for authenticity testing include, in particular, nuclear spin resonance effects (Nuclear Magnetic Resonance, NMR), electron spin resonance effects (ESR) and ferromagnetic resonance effects (FMR).
  • a quasi-static polarization field Bo which runs parallel to the axial direction (z-direction) of the air gap of a magnetic circuit.
  • a second magnetic field is formed by a modulation field Bmod, which also runs parallel to the z-axis and typically has a frequency f mod in the kHz range.
  • an excitation field Bi is provided, which is polarized perpendicular to the Bo direction.
  • the excitation field oscillates at the resonance frequency of the material, which is also referred to as the Larmor frequency and which is proportional to the polarization field Bo.
  • a magnetic circuit is often used, which directs the magnetic flux from permanent magnets and/or coils to an air gap in which the flat data carriers are tested.
  • a high-frequency resonator for example a stripline resonator, is used to generate the excitation field Bi.
  • This is a conductive structure with a characteristic length 1, which is arranged on a support. If, during the authenticity test, the wavelength Since the extent of a stripline resonator in the plane of the carrier is significantly larger than perpendicular to it, it is also referred to as the plane of the stripline resonator, which corresponds to the plane of the carrier.
  • a spin resonance spectrum of the spin resonance feature is often determined and compared with an expected spectrum using characteristic features.
  • spin resonance spectra are recorded using a time-consuming Bo-ramp process (also called Bo-sweep process).
  • Bo-sweep process also called Bo-sweep process.
  • the static polarization field Bo is slowly varied around the resonance field strength at a fixed frequency of the excitation field Bi, and thus the field strength of the polarization field Bo is passed through. Since the Larmor frequency of a spin resonance feature to be tested is proportional to the polarization field strength Bo, this effectively shifts the excitation frequency towards the Larmor frequency, which allows the recording of a frequency spectrum of the spin resonance feature.
  • Bo is also included in this application
  • the presence of a ramp field is referred to as a static magnetic field or static magnetic flux.
  • the invention is based on the object of specifying an improved device for testing data carriers with spin resonance characteristics, and in particular of providing a sensor element which allows a spectrally high-resolution and/or broadband measurement of the spin resonance of a data carrier to be tested in a short time.
  • the invention provides a sensor element for testing, in particular authenticity testing, of a flat data carrier with a spin resonance feature.
  • the flat data carrier can be, for example, a banknote.
  • the sensor element contains a magnetic core with an air gap into which the flat data carrier can be inserted for testing, a polarization device for generating a static magnetic flux in the air gap, and a resonator device for excitation the spin resonance feature of the data carrier to be tested in the air gap.
  • the spin resonance feature is preferably an ESR feature.
  • the resonator device contains at least two stripline resonators that are designed and set up for operation at different excitation frequencies.
  • the excitation frequencies of the at least two stripline resonators differ by at least 1%, preferably by at least 2%.
  • the arrangement of several stripline resonators which are operated at different excitation frequencies, enables the simultaneous measurement of the spin resonance at several different frequencies and thus allows a higher spectral resolution and/or shorter measurement times.
  • the requirements for a field ramp for measuring a spectral line are also significantly reduced.
  • stripline resonators used are fundamentally characterized by the fact that their sensitive area is very easily accessible and they have a very high fill factor for flat samples, such as those represented by the banknotes to be tested.
  • the stripline resonators are sometimes simply referred to as resonators below.
  • the stripline resonators of the resonator device are arranged in the form of a one-dimensional array.
  • the one-dimensional array is in particular parallel to a transport path of the data carrier, so that the stripline resonators are swept one after the other by the moving data carrier.
  • the stripline resonators of the resonator device form a multi-track arrangement with several parallel tracks, where each track is formed by a one-dimensional array of stripline resonators.
  • the resonator device can in particular contain two, three, four, five or six stripline resonators, although a larger number of stripline resonators, for example a multi-track arrangement with two or three tracks with five stripline resonators each, can also be advantageous.
  • Increasing the number of stripline resonators has the advantage of better spectral resolution or a shorter required measurement time.
  • the stripline resonators of the resonator device all have different resonance frequencies.
  • the resonance frequencies of two stripline resonators each differ by at least 1%, preferably by at least 2%.
  • several stripline resonators can also be provided at each of the frequencies ⁇ .
  • the stripline resonators are advantageously designed to be geometrically similar, i.e. they have the same shape but different sizes.
  • the stripline resonators can have different edge lengths, for example square stripline resonators with different edge lengths 1 can be provided, or rectangular stripline resonators with different edge lengths 1X / ly, but the same aspect ratio lx /ly, or rectangular stripline resonators with different edges but the same width.
  • the air gap mentioned is advantageously limited by two plane-parallel pole surfaces of the magnetic core.
  • the magnetic core preferably consists of a ferromagnetic material with a magnetic permeability g r »1, i.e.
  • the polarization device advantageously generates a static magnetic flux in the air gap, which is essentially the same strength at the location of each of the stripline resonators.
  • the static magnetic flux at the location of the stripline resonators has a maximum deviation of 2%.
  • the stripline resonators are advantageously designed to be flat with a main extension plane which is plane-parallel to at least one of the pole faces of the magnetic core delimiting the air gap.
  • the main extension plane is also advantageously perpendicular to the direction of the static magnetic flux generated by the polarization device. In the context of this description, the direction of the static magnetic flux is also referred to as the z-direction.
  • the main extension plane of the stripline resonators then extends in the xy plane perpendicular to the z direction.
  • the sensor element further has a modulation device for generating a time-varying magnetic modulation field in the air gap, the modulation frequency preferably being the same for all stripline resonators of the resonator device.
  • the modulation frequency at the location of two stripline resonators differs from each other by a maximum of 2%.
  • the modulation device is advantageously formed by an individual modulation coil, in particular an individual planar coil, arranged in the air gap.
  • the air gap advantageously has a height, i.e. a dimension in the z direction, of less than 10 mm, preferably less than 5 mm. This allows one generate a particularly strong polarization field, i.e. a strong static magnetic flux, in the air gap.
  • At least some of the stripline resonators mentioned, which are set up and designed to operate at different resonance frequencies, are each replaced by an NxM array of stripline resonators, where N and M are natural numbers and at least one of the values of N and M is greater than 1, the stripline resonators of the NxM array all being fed by the same signal source and being electrically connected in parallel and/or in series.
  • the sensor element further has a ramp coil for generating a ramp function of the static magnetic flux.
  • the resonator device is advantageously designed for the excitation of spin resonance signals with a frequency above 1 GHz, in particular between 1 GHz and 10 GHz. Compared to lower frequencies, this enables higher spectral resolution and a stronger measurement signal.
  • the resonator device is in particular also designed to detect spin resonance signals of the spin resonance feature.
  • the resonator device can in particular record a response signal of the spin resonance feature and output it to a detector.
  • the spin resonances can be determined, for example, using a continuous wave (CW) method, a pulsed method or a rapid scan method.
  • the stripline resonators can be operated in both reflection and transmission when testing the data carrier.
  • the latter has the advantage that...
  • Signal branch no element such as a circulator is required that separates the signals going forward and returning to the resonator.
  • the resonator device advantageously comprises a flat support on which the stripline resonators are applied.
  • the carrier is expediently formed by a circuit board, which allows reproducible and cost-effective production.
  • it is also advantageous, particularly to reduce dielectric losses in the carrier material, to use carriers based on ceramics, Teflon or hydrocarbons.
  • the invention also contains a testing device for testing a flat data carrier, in particular a banknote, with a spin resonance feature with a sensor element of the type described above.
  • the testing device contains either a plurality of signal sources with different excitation frequencies from which the stripline resonators the resonator device are fed, or a single signal source with an excitation signal with several different frequency components, from which the stripline resonators are fed.
  • the resonator device expediently has stripline resonators with different resonance frequencies, each of which corresponds to one of the frequency components of the excitation signal, so that each of the stripline resonators is excited by the excitation signal through the appropriate frequency component at its resonance frequency. This is explained in more detail in connection with FIG. 5 using an exemplary embodiment.
  • the testing device advantageously also contains a transport device which guides the flat data carriers to be tested along a transport path through the air gap of the magnetic core.
  • the transport device is designed and set up in particular for high-speed transport, for example between 1 m/s and 12 m/s, of the flat data carriers to be tested along the transport path.
  • the invention also contains a method for testing a flat data carrier, in particular a banknote, with a spin resonance feature by means of a sensor element of the type described or a testing device of the type described, wherein in the method a flat data carrier to be tested is moved along a transport path through the air gap of the Magnetic core of said sensor element is guided, with a plurality of stripline resonators of the resonator device lying one behind the other parallel to the transport path, with the polarization device a static magnetic flux and preferably with a modulation device a time-varying magnetic modulation field is generated in the air gap, and with the resonator device the spin resonance feature of the data carrier to be tested is excited.
  • the data carrier to be tested is guided past the stripline resonators lying one behind the other, and a time series of measurements of the response signal of the spin resonance feature generated after excitation is recorded by the stripline resonators, from the time series of measurements of the stripline -Resonators, measurement data belonging to the same measurement spot are identified, spectral information about the spin resonance feature is derived from the identified measurement data, and the data carrier is evaluated based on the derived spectral information, in particular for authenticity and / or membership of a data carrier class.
  • the measurement data are advantageously spatially resolved or spatially averaged.
  • a spatially homogeneous ramp field is superimposed on the static magnetic flux, so that the entire static magnetic flux in the air gap varies in time between a minimum value and a maximum value, the spectral information from the identified measurement data taking the field strength into account of the static magnetic flux at the respective measurement time is derived, and the authenticity of the tested data carrier and/or the affiliation of the tested data carrier to one of several data carrier classes with different spectral signatures is determined based on the derived spectral information.
  • the stripline resonators are arranged one behind the other along a transport direction of the data carrier. This has the advantage that all resonators measure the same track on the data carrier, i.e. the same measuring points with a certain time offset. This makes it easier to evaluate and check the data carrier.
  • a multi-track setup to generate a spatial resolution transverse to the transport direction is also advantageous.
  • several tracks are set up, each with a one-dimensional array of resonators for spectral resolution.
  • FIG. 1 shows schematically a testing device of a banknote processing system for measuring spin resonances of a banknote test specimen
  • FIG. 5 shows a circuit for connecting the resonator device of a sensor element according to the invention with only a single signal branch
  • Fig. 6 shows the spectrum of the spin resonance feature of a paper sample
  • Fig. 7 signal curves when measuring the spin resonance feature of Fig. 6 with a sensor element according to the invention.
  • FIG. 1 shows schematically a testing device 20 of a banknote processing system for measuring spin resonances of a banknote test specimen 10.
  • the banknote test specimen 10 has a spin resonance feature 12, the characteristic properties of which serve to prove the authenticity of the banknote.
  • the spin resonance feature can only be present in a partial area of the banknote or, as in the exemplary embodiment shown, can also extend over the entire surface of the banknote test specimen.
  • the testing device 20 contains a sensor element 30 with a magnetic core 35, which has an air gap 32 delimited by two pole surfaces 38, through which the banknote test item 10 is guided along a transport path 14 during the authenticity test.
  • the sensor element 30 To detect spin resonance signatures of the spin resonance feature 12, the sensor element 30 generates three different magnetic fields in a measuring area of the air gap 32.
  • a polarization device 34 generates a homogeneous, static magnetic flux parallel to the z-axis in the measuring area.
  • the height of the air gap in the z direction is advantageously less than 10 mm, in particular even less than 5 mm.
  • a modulation device 36 generates a time-varying magnetic modulation field in the air gap, which also runs parallel to the z-axis and has a modulation frequency fMod in the range between 1 kHz to 1 MHz.
  • a resonator device 40 arranged in the air gap 32 generates an excitation field Bi, which induces energy transitions between the spin energy levels in the spin resonance feature 12.
  • the resonator device 40 contains at least two stripline resonators that are operated at different excitation frequencies.
  • the testing device 20 contains one or more signal sources 22, the excitation signals of which are supplied to the resonator device 40, for example via a duplexer 24, and there are alternating magnetic fields with two or more different frequencies for the simultaneous measurement of the spin resonance feature 12 at different frequencies.
  • the testing device 20 can contain several signal sources with different excitation frequencies or just a single signal source 22 with an excitation signal with several different frequency components, which generates alternating magnetic fields with different frequencies due to the special design of the stripline resonators.
  • the excitation field typically has frequencies above 1 GHz and is polarized perpendicular to the z-direction.
  • the testing device 20 contains a detector diode 26 for measuring the high-frequency power reflected by the resonator device 40 and an evaluation unit 28 for evaluating and, if necessary, displaying the measurement result. If the spin resonance feature 12 resonates at a coupled frequency, the resonator quality changes and thus the power reflected by the stripline resonators. Due to the modulation of the static polarization field by the modulation device 36, the exact value of the Larmor frequency of the sample oscillates, so that the measurement signal obtained is amplitude modulated with the modulation frequency.
  • FIG second stripline resonator 46 arranged on the carrier and having a resonance frequency fß.
  • the polarization device 34 As indicated in the lower part of Fig. 2, the polarization device 34 generates a homogeneous polarization field Bo in the air gap 32, so that the field strength of the polarization field at the positions XA and XB of the two stripline resonators 44, 46 is essentially the same.
  • the two are in the exemplary embodiment Pole surfaces 38 of the magnetic core 35 are formed plane-parallel to one another and to the plane of the resonator device 40 and the field strength of the polarization field at the locations XA and XB differs by a maximum of 2%.
  • the two stripline resonators 44, 46 are arranged one behind the other in the transport direction 14 and are therefore swept over one after the other by the spin resonance feature 12 of the banknote 10 with a time offset.
  • the two stripline resonators 44, 46 both have a square shape, but have different resonance frequencies fA, h due to their different edge lengths.
  • the diagram 50 of FIG. 3 shows the simplified spectrum 52 of a spin resonance unit, in the present case for example the spin resonance line of the spin resonance feature 12 of the banknote 10 as a function of the excitation frequency f at a fixed value of the polarization field Bo .
  • Two characteristic spectral components 54A, 54B are shown in the curve 52 at the above-mentioned resonance frequencies fA and fß of the two resonators 44 and 46, respectively.
  • the stripline resonator 44 at position XA measures the spectral intensity Int(fA) of the spectral component 54A and the stripline resonator 46 at position
  • the static magnetic field Bo of the polarization device 34 is additionally varied around the resonance field strength and thus the field strength using a ramp coil of the polarization field Bo at a fixed frequency of the excitation field in order to allow the recording of a frequency spectrum of the resonance of the feature 12.
  • the advantage of designs according to the invention is explained in more detail with reference to the diagrams 60, 70 of FIG. 4 using the example of a spin resonance feature 12 with only one spin resonance line.
  • the spin resonance line 62 of feature 12 shown in simplified form in the figures, has, for example, a line width of 10 ml in the space of the polarization field strength, corresponding to the distance from minimum to maximum.
  • a field ramp 66 over a range of approximately is required for complete detection of the spectral signature at this line width 40 ml required, as illustrated in Figure 4(a).
  • the field ramp 66 can be drawn in the diagrams 60, 70, since due to the proportionality of the Larmor frequency of the spin resonance feature to the strength of the polarization field Bo, the frequency spectrum of the diagrams 60, 70 also corresponds to a spectrum in the space of the polarization field strength.
  • the Larmor frequency is proportional to the polarization field strength, at a high field strength the fixed excitation frequency is smaller than the Larmor frequency and at a low field strength the fixed excitation frequency is larger than the Larmor frequency.
  • the excitation frequency of 8.41 GHz corresponds precisely to the Larmor frequency of the spin resonance feature 12 to be tested.
  • FIG Field ramp 66 with an amplitude of -20 mT to +20 mT must be passed through in order to be able to completely measure the spin resonance line 62 with its line width of 10 mT at a fixed excitation frequency.
  • Such a field ramp involves long measurement times and high power requirements.
  • a resonator device with several stripline resonators of different resonance frequencies according to the present invention is used to record the spectrum, a significantly shorter measurement time and a significantly lower power requirement can be achieved.
  • the intensity at five different frequencies fA to fr can be measured simultaneously at a fixed value of the polarization field strength Bo.
  • the frequencies fA to fr are shown with dashed lines in Fig. 4(b).
  • an additional field ramp 78 is also required here.
  • a much smaller field ramp 78 with an amplitude of only approximately -3.5 mT to 3.5 mT is sufficient to fully capture the spectral signature of the spin resonance line 62, approximately a fifth of the amplitude of the conventionally required field ramp 66 of Fig. 4(a).
  • the polarization field strength Bo 300 mT is indicated on the upper axis of the diagram 70 at the resonance frequencies fA to fr.
  • the arrows of the field ramp 78 show the scanning of the shape of the Spectral line 62 through the field ramp 78 with a total amplitude of approximately 7 mT.
  • the resonator device contains only two stripline resonators for illustration purposes, but it is understood that a larger number of stripline resonators can also be used, in particular to achieve better spectral resolution, for example in the context explained with Fig. 4.
  • the stripline resonators serve to record the spectral components of a single spin resonance line. If the banknote 10 or, in general, a data carrier to be tested is equipped with a spin resonance feature that shows several spectral lines, the resonator device can easily be provided with additional stripline resonators that detect spectral components of the additional lines.
  • the individual stripline resonators of a resonator device according to the invention can be operated with the aid of independent signal sources.
  • this also requires that the resonators be connected to independent signal branches, which requires a lot of space for circuit implementation, especially with a large number of resonators.
  • Figure 5 shows an alternative circuit 80 for connecting a resonator device 40 of a sensor element 30 according to the invention with only a single signal branch. All stripline resonators 44, 46 of the resonator device 40 are connected to this signal branch, so that the required installation space is small. For the sake of simplicity, only two resonators 44, 46 are shown in circuit 80 of FIG. 5. By parallelizing additional excitation sources and receiving mixers, the number of resonators can easily be increased as desired.
  • the circuit 80 of FIG. 5 is divided into an excitation circuit 82 and a reception circuit 84.
  • the circuit is further divided into a digital part and an analog part. The separation occurs here with the digital-analog (D/A) or analog-digital (A/D) converters shown.
  • the digital part of the circuit can advantageously be implemented using an FPGA. This makes it easy to add additional signal sources and reception mixers.
  • a radio frequency source 86 which provides a signal at a carrier frequency which approximately corresponds to the resonant frequencies of the plurality of resonators. For example, it may correspond to the average of the resonant frequencies, or it may be slightly lower than the lowest resonant frequency.
  • the carrier frequency is in the GHz range.
  • hn FPGA there are several signal sources 22 which are operated in the baseband of the circuit 80, i.e. at low frequencies, for example in the range from a few kHz to 1 GHz.
  • the frequency of a signal source 22 preferably has a fixed frequency distance from the resonance frequency of the associated resonator. This frequency spacing is preferably the same for all pairs of signal sources and resonators and is defined by the carrier frequency.
  • the signal sources 22 are added, subjected to a D/A conversion and then mixed up with the high-frequency carrier 86. For better clarity, no filter banks are shown in the figure. After signal amplification, the bandpass signal thus obtained is fed to a circulator 88. If the frequencies of the individual signal sources 22 are coordinated with the carrier frequency and the respective resonance frequencies fA, fß, the individual spectral components of the Bandpass signal on the respective resonators 44, 46, since each resonator can only be effectively excited at its resonance frequency.
  • the two signal sources 22 located in the FPGA can be operated at 100 MHz or 700 MHz.
  • a subsequent mixture with a high-frequency carrier 86 with a frequency of 9.0 GHz allows the coupling of a 9.1 GHz and a 9.7 GHz resonator.
  • the signal reflected by the resonators 44, 46 is fed to a reception amplifier via the circulator 88, mixed down (phase shifters are not shown for the sake of simplicity) and subjected to A/D conversion. Further signal processing, for example lock-in detection of the field modulation, can then take place in the FPGA.
  • the figure shows an example of two evaluation units 90 for evaluating the response signals of the tested spin resonance feature obtained at the excitation frequencies fA, fß.
  • the stripline resonators 44, 46 are constructed on a pus plate 42 with a thickness of 1.5 mm, the dielectric constant of which is 3.66.
  • the resonators 44, 46 are at a distance of 15 mm along the banknote transport direction 14.
  • the two resonators 44, 46 are operated via circulators with independent 50 Q signal sources, which have the same power in continuous wave (CW) mode respective resonance frequency.
  • the impedance of the resonators is transformed to 50 Q using an X/4 transformer.
  • the resonator device 40 constructed in this way is installed in the air gap of a magnetic circuit in which a homogeneous polarization field with a strength of 300 mT is generated.
  • a paper sample with a length of 100 mm was then homogeneously loaded over its surface with a spin resonance feature, the spectrum 112 of which is shown in diagram 110 of FIG. 6.
  • the resonance frequencies fA and fß of the two resonators 44, 46 and the associated relative signal intensities Int(fA) and Int(fß) are also shown.
  • the paper sample with this spin resonance feature is transported via the resonator device 40 and the signal intensity of the spin resonance feature is recorded with the two resonators 44, 46.
  • the signal curves 122A (resonator 44) and 122B (resonator 46) obtained are shown in diagram 120 of FIG. 7, which shows the measured signal intensities as a function of location x.
  • the signal curves were normalized to the average signal intensity of the signal curve 122A.
  • the stripline resonators of the resonator device are designed so that their resonance frequency lies essentially within the line width of the spin resonance line to be measured.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensorelement (30) für die Prüfung eines flächigen Datenträgers (10), insbesondere einer Banknote, mit einem Spinresonanz-Merkmal (12). Das Sensorelement umfasst einen Magnetkern mit einem Luftspalt, in den der flächige Datenträger (10) zur Prüfung einbringbar ist, eine Polarisationseinrichtung (34) zur Erzeugung eines statischen magnetischen Flusses in dem Luftspalt, und eine Resonatoreinrichtung (40) zur Anregung des Spinresonanz-Merkmals des zu prüfenden Datenträgers in dem Luftspalt. Erfindungsgemäß enthält die Resonatoreinrichtung (40) zumindest zwei Streifenleitungs-Resonatoren (44, 46), die auf einen Betrieb bei verschiedenen Anregungsfrequenzen ausgelegt und eingerichtet sind.

Description

Sensorelement, Prüfvorrichtung und Verfahren für die Prüfung eines Datenträgers mit Spinresonanz-Merkmal
Die Erfindung betrifft ein Sensorelement für die Echtheitsprüfung eines flächigen Datenträgers, insbesondere einer Banknote, mit einem Spinresonanz-Merkmal. Die Erfindung betrifft auch eine Prüfvorrichtung mit einem solchen Sensorelement und ein Verfahren zur Echtheitsprüfung mit einem solchen Sensorelement oder einer solchen Prüfvorrichtung.
Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Es ist bekannt, bei der maschinellen Echtheitsprüfung Sicherheitselemente mit Spinresonanz-Merkmalen zur Absicherung von Dokumenten und anderen Datenträgern einzusetzen. Die Sicherheitselemente sind dazu mit Substanzen versehen, die eine Spinresonanz-Signatur aufweisen. Zu den für die Echtheitsprüfung einsetzbaren Spinresonanz-Signaturen gehören insbesondere Kernspin-Resonanz-Effekte (Nuclear Magnetic Resonance, NMR), Elektronspin-Resonanz-Effekte (ESR) und ferromagnetische Resonanz-Effekte (FMR).
Bei der Prüfung von Banknoten werden zur Detektion der Spinresonanz-Signaturen meist drei verschiedene Magnetfelder im Messbereich beispielsweise einer Banknotenbearbeitungsmaschine erzeugt. Dabei handelt es sich konkret um ein quasistatisches Polarisationsfeld Bo, das parallel zur Axialrichtung (z-Richtung) des Luftspalts eines magnetischen Kreises verläuft. Ein zweites Magnetfeld ist durch ein Modulationsfeld Bmod gebildet, welches ebenfalls parallel zur z- Achse verläuft und typischerweise eine Frequenz fmod im kHz-Bereich hat. Zur Anregung von Übergängen zwischen den aufge- spaltenen Spin-Energieniveaus der Spinresonanz-Signatur-Substanzen ist ein Anregefeld Bi vorgesehen, das senkrecht zur Bo-Richtung polarisiert ist. Das Anregefeld schwingt dabei mit der Resonanzfrequenz des Materials, die auch als Larmorfrequenz bezeichnet wird, und die proportional zum Polarisationsfeld Bo ist. Zur Erzeugung des Polarisationsfeldes Bo kommt häufig ein magnetischer Kreis zum Einsatz, der den magnetischen Fluss von Permanentmagneten und/ oder Spulen zu einem Luftspalt leitet, in dem die Prüfung der flächigen Datenträger stattfindet.
Für die Erzeugung des Anregefelds Bi wird ein Hochfrequenz-Resonator, beispielsweise ein Streifenleitungs-Resonator, verwendet. Dabei handelt es sich um eine leitende Struktur mit einer charakteristischen Länge 1, die auf einem Träger angeordnet ist. Passt bei der Echtheitsprüfung die Wellenlänge X des eingekoppelten Hochfrequenzsignals zu der Abmessung 1 der leitenden Struktur, so kann sich im Resonator eine stehende Welle ausbilden und der Streifenleitungs-Resonator ist zu der zur Wellenlänge X gehörenden Anregungsfrequenz in Resonanz. Da die Ausdehnung eines Streifenleitungs-Resonators in der Ebene des Trägers deutlich größer ist als senkrecht dazu, spricht man auch von der Ebene des Streifenleitungs-Resonators, die der Ebene des Trägers entspricht.
Bei der Prüfung eines Datenträgers, etwa im Rahmen einer Echtheitsprüfung, wird oft ein Spinresonanz-Spektrum des Spinresonanz-Merkmals bestimmt und anhand charakteristischer Kennzeichen mit einem erwarteten Spektrum verglichen. Typischerweise werden Spinresonanz-Spektren in einem zeitintensiven Bo-Ramp-Verfahren (auch Bo- Sweep-Verfahren genannt) auf gezeichnet. Dabei wird das statische Polarisationsfeld Bo bei fester Frequenz des Anregefelds Bi um die Resonanzfeldstärke herum langsam variiert, und damit die Feldstärke des Polarisationsfelds Bo durchfahren. Da die Larmorfre- quenz eines zu prüfenden Spinresonanz-Merkmals proportional zur Polarisationsfeldstärke Bo ist, wird dadurch effektiv die Anregefrequenz gegen die Larmorfrequenz verschoben, was die Aufnahme eines Frequenzspektrums des Spinresonanz-Merkmals erlaubt. Da die zeitliche Änderung der Feldstärke des Polarisationsfelds Bo beim Bo- Ramp-Verfahren sehr viel langsamer ist als die zeitliche Änderung des Modulationsfelds Bmod und des Anregefelds Bi, wird Bo im Rahmen dieser Anmeldung auch bei Vorliegen eines Rampfeldes als statisches Magnetfeld bzw. statischer magnetischer Fluss bezeichnet.
Insbesondere in schnell-laufenden Banknoten-Bearbeitungsmaschinen erfordert der Sensorbetrieb allerdings kurze Messzeiten, die nicht ausreichen, um mit einer Rampe (oft auch: sweep) das vollständige Spektrum eines Spinresonanz-Merkmals messen zu können. Frequenzspektren können dann nur mit wenigen Messpunkten, also mit geringer Auflösung oder über ein schmales Frequenzband, aufgenommen werden. Für viele Anwendung ist aber eine spektral hoch aufgelöste, breitbandige Messung wünschenswert, beispielsweise um Merkmalsstoffe mit verschiedenen Larmorfrequenzen unterscheiden zu können. Auch können bei hoher Spektralauflösung Spinresonanz-Merkmale mit spektralem Code, beispielsweise für verschiedene Währungen oder verschiedene Denominationen, verwendet werden.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung für die Prüfung von Datenträgern mit Spinresonanz-Merkmalen anzugeben, und insbesondere ein Sensorelement bereitzustellen, das in kurzer Zeit eine spektral hoch aufgelöste und/ oder breitbandige Messung der Spinresonanz eines zu prüfenden Datenträgers erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung stellt ein Sensorelement für die Prüfung, insbesondere Echtheitsprüfung, eines flächigen Datenträgers mit einem Spinresonanz-Merkmal bereit. Bei dem flächigen Datenträger kann es sich beispielsweise um eine Banknote handeln. Das Sensorelement enthält einen Magnetkern mit einem Luftspalt, in den der flächige Datenträger zur Prüfung einbringbar ist, eine Polarisationseinrichtung zu Erzeugung eines statischen magnetischen Flusses in dem Luftspalt, sowie eine Resonatoreinrichtung zur Anregung des Spinresonanz-Merkmals des zu prüfenden Datenträgers in dem Luftspalt. Bei dem Spinresonanz-Merkmal handelt es sich bevorzugt um ein ESR-Merkmal.
Die Resonatoreinrichtung enthält dabei zumindest zwei Streifenleitungs-Resonatoren, die auf einen Betrieb bei verschiedenen Anregungsfrequenzen ausgelegt und eingerichtet sind. Beispielsweise unterscheiden sich die Anregungsfrequenzen der zumindest zwei Streifenleitungsresonatoren um zumindest 1%, bevorzugt um zumindest 2% .
Wie nachfolgend genauer erläutert, ermöglicht die Anordnung von mehreren Streifenleitungs-Resonatoren, die bei unterschiedlichen Anregungsfrequenzen betrieben werden, die gleichzeitige Messung der Spinresonanz bei mehreren verschiedenen Frequenzen und erlaubt damit eine höhere Spektralauflösung und/ oder kürzere Messzeiten. Auch die Anforderungen an eine Feldrampe zur Vermessung einer Spektrallinie werden deutlich verringert.
Die eingesetzten Streifenleitungs-Resonatoren zeichnen sich grundsätzlich insbesondere dadurch aus, dass ihr sensitiver Bereich sehr gut zugänglich ist und sie für flächige Proben, wie sie die zu prüfenden Banknoten darstellen, einen sehr hohen Füllfaktor aufweisen. Die Streifenleitungs-Resonatoren werden nachfolgend teilweise auch nur kurz als Resonatoren bezeichnet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Streifenleitungs-Resonatoren der Resonatoreinrichtung in Form eines eindimensionalen Arrays angeordnet. In einer Prüfvorrichtung ist das eindimensionale Array dabei insbesondere parallel zu einem Transportpfad der Datenträger, so dass die Streifenleitungs-Resonatoren von dem bewegten Datenträger nacheinander überstrichen werden.
In einer anderen, ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung bilden die Streifenleitungs-Resonatoren der Resonatoreinrichtung eine Mehrspur-Anordnung mit mehreren parallelen Spuren, bei der jede Spur durch ein eindimensionales Array von Streifenleitungs-Resonatoren gebildet ist.
Die Resonatoreinrichtung kann insbesondere zwei, drei, vier, fünf oder sechs Streifenleitungs-Resonatoren enthalten, wobei auch eine größere Anzahl an Streifenleitungs- Resonatoren, beispielsweise eine Mehrspur- Anordnung mit zwei oder drei Spuren mit je fünf Streifenleitungs-Resonatoren, vorteilhaft sein kann. Eine Vergrößerung der Anzahl an Streifenleitungs-Resonatoren hat den Vorteil einer besseren spektralen Auflösung oder einer kürzeren erforderlichen Messzeit.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Streifenleitungs-Resonatoren der Resonatoreinrichtung alle unterschiedliche Resonanzfrequenzen auf. Die Resonanzfrequenzen können insbesondere äquidistant verteilt sein, so dass die Resonanzfrequenz bei einer Anzahl von N Resonatoren für den i-ten Resonator durch die Beziehung fi = fo + (i-l)*Af, mit i = 1, ..., N, mit einer Minimalfrequenz fo und einem konstanten Frequenzabstand Af gegeben ist. Der Resonator mit der höchsten Frequenz weist eine Resonanzfrequenz von fN = fo + (N-l)*Af auf. Beispielsweise unterscheiden sich die Resonanzfrequenzen von je zwei Streifenleitungs-Resonatoren um zumindest 1%, bevorzugt um zumindest 2% . Zur Erhöhung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses können auch jeweils mehrere Streifenleitungs-Resonatoren bei jeder der Frequenzen ß vorgesehen sein.
Die Streifenleitungs-Resonatoren sind vorteilhaft geometrisch ähnlich ausgebildet, weisen also gleiche Form aber unterschiedliche Größe auf. Insbesondere können die Streifenleitungs-Resonatoren unterschiedliche Kantenlängen aufweisen, beispielsweise können quadratische Streifenleitungs-Resonatoren unterschiedlicher Kantenlänge 1 vorgesehen sein oder rechteckige Streifenleitungs-Resonatoren mit unterschiedlichen Kantenlängen 1X/ ly, aber gleichem Seitenverhältnis lx/ly, oder rechteckige Streifenleitungs-Resonatoren mit unterschiedlicher Fänge aber gleicher Breite. Der genannte Luftspalt ist vorteilhaft durch zwei planparallele Polflächen des Magnetkerns begrenzt. An den Polflächen besteht der Magnetkern dabei bevorzugt aus einem ferromagnetischen Material mit einer magnetischen Permeabilität gr »1, also insbesondere |i i größer 1 X IO2, die Polflächen können aber auch von einem paramagnetischen Material mit gr « 1, also insbesondere gr höchstens 1+102, gebildet werden. Die Polarisationseinrichtung erzeugt mit Vorteil einen statischen magnetischen Fluss in dem Luftspalt, der am Ort jedes der Streifenleitungs-Resonatoren im Wesentlichen gleich stark ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass der statische magnetische Fluss am Ort der Streifenleitungs-Resonatoren eine maximale Abweichung von 2% aufweist.
Mit Vorteil sind die Streifenleitungs-Resonatoren flächig mit einer Haupterstreckungsebene ausgebildet, die planparallel zu zumindest einer der den Luftspalt begrenzenden Polflächen des Magnetkerns ist. Die Haupterstreckungsebene steht weiter mit Vorteil senkrecht auf der Richtung des von der Polarisationseinrichtung erzeugten statischen magnetischen Flusses. Im Rahmen dieser Beschreibung wird die Richtung des statischen magnetischen Flusses auch als z-Richtung bezeichnet. Die Haupterstreckungsebene der Streifenleitungs-Resonatoren erstreckt sich dann in der zur z-Richtung senkrechten x-y-Ebene.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Sensorelement weiter eine Modulationseinrichtung zur Erzeugung eines zeitlich variierenden magnetischen Modulationsfelds in dem Luftspalt auf, wobei bevorzugt die Modulationsfrequenz bei allen Streifenleitungs-Resonatoren der Resonatoreinrichtung gleich hoch ist. Beispielsweise weicht die Modulationsfrequenz am Ort von je zwei Streifenleitungs-Resonatoren um höchstens 2% voneinander ab. Die Modulationseinrichtung ist vorteilhaft durch eine im Luftspalt angeordnete Einzel-Modulationsspule, insbesondere eine Einzel-Planarspule, gebildet.
Der Luftspalt weist vorteilhaft eine Höhe, also eine Abmessung in z-Richtung, von weniger als 10 mm, vorzugsweise von weniger als 5 mm auf. Dadurch lässt sich ein besonders starkes Polarisationsfeld, also ein starker statischer magnetischer Fluss, im Luftspalt erzeugen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zur Erhöhung des Signal-zu- Rausch-Verhältnisses zumindest ein Teil der genannten, auf Betrieb bei verschiedenen Resonanzfrequenzen eingerichteten und ausgelegten Streifenleitungs-Resonatoren jeweils durch ein NxM- Array von Streifenleitungs-Resonatoren ersetzt, wobei N und M natürliche Zahlen sind und zumindest einer der Werte von N und M größer als 1 ist, wobei die Streifenleitungs-Resonatoren des NxM- Arrays jeweils alle von derselben Signalquelle gespeist sind und elektrisch parallel und/ oder in Reihe geschaltet sind.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist das Sensorelement weiter eine Rampspule zur Erzeugung einer Rampenfunktion des statischen magnetischen Flusses auf.
Die Resonatoreinrichtung ist mit Vorteil auf die Anregung von Spinresonanz-Signalen mit einer Frequenz oberhalb von 1 GHz, insbesondere zwischen 1 GHz und 10 GHz, ausgelegt. Gegenüber niedrigeren Frequenzen ermöglicht dies eine höhere spektrale Auflösung und ein stärkeres Messsignal.
Die Resonatoreinrichtung ist insbesondere auch zur Erfassung von Spinresonanz-Signalen des Spinresonanz-Merkmals ausgebildet. Die Resonatoreinrichtung kann insbesondere ein Antwortsignal des Spinresonanz-Merkmals aufnehmen und an einen Detektor ausgeben. Die Spinresonanzen können beispielsweise mit einem Dauerstrich (CW)- Verfahren, einem gepulsten Verfahren oder einem Rapid-Scan-Verfahren bestimmt werden.
Die Streifenleitungs-Resonatoren können bei der Prüfung des Datenträgers sowohl in Reflexion als auch in Transmission betrieben werden. Letzteres hat den Vorteil, dass im Signalzweig kein Element wie etwa ein Zirkulator benötigt wird, das die zum Resonator vor- und rücklaufenden Signale auftrennt.
Mit Vorteil umfasst die Resonatoreinrichtung einen flächigen Träger, auf dem die Streifenleitungs-Resonatoren aufgebracht sind. Der Träger ist zweckmäßig durch eine Leiterplatte gebildet, was eine reproduzierbare und kostengünstige Herstellung erlaubt. Es ist allerdings auch vorteilhaft, insbesondere zur Verringerung dielektrischer Verluste im Trägermaterial, Träger auf Basis von Keramik, Teflon oder Kohlenwasserstoffen einzusetzen.
Die Erfindung enthält auch eine Prüfvorrichtung für die Prüfung eines flächigen Datenträgers, insbesondere einer Banknote, mit einem Spinresonanz-Merkmal mit einem Sensorelement der oben beschriebenen Art. Darüber hinaus enthält die Prüfvorrichtung entweder eine Mehrzahl von Signalquellen mit verschiedenen Anregungsfrequenzen, aus denen die Streifenleitungs-Resonatoren der Resonatoreinrichtung gespeist sind, oder eine einzige Signalquelle mit einem Anregungssignal mit mehreren verschiedenen Frequenzkomponenten, aus der die Streifenleitungs-Resonatoren gespeist sind. Im letztgenannten Fall weist die Resonatoreinrichtung zweckmäßig Streifenleitungs-Resonatoren mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen auf, die jeweils einer der Frequenzkomponenten des Anregungssignals entsprechen, so dass jeder der Streifenleitungs-Resonatoren von dem Anregungssignal durch die passende Frequenzkomponente bei seiner Resonanzfrequenz angeregt wird. Dies ist im Zusammenhang mit Fig. 5 anhand eines Ausführungsbeispiels genauer erläutert.
Vorteilhaft enthält die Prüfvorrichtung weiter eine Transporteinrichtung, die die zu prüfenden flächigen Datenträger entlang eines Transportpfades durch den Luftspalt des Magnetkerns führt. Die Transporteinrichtung ist insbesondere auf einen schnelllaufenden Transport, beispielsweise zwischen 1 m/s und 12 m/s, der zu prüfenden flächigen Datenträger entlang des Transportpfades ausgelegt und eingerichtet. Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zur Prüfung eines flächigen Datenträgers, insbesondere einer Banknote, mit einem Spinresonanz-Merkmal mittels eines Sensorelements der beschriebenen Art oder einer Prüfvorrichtung der beschriebenen Art, wobei bei dem Verfahren ein zu prüfender flächiger Datenträger entlang eines Transportpfades durch den Luftspalt des Magnetkerns des genannten Sensorelements geführt wird, wobei eine Mehrzahl von Streifenleitungs-Resonatoren der Resonatoreinrichtung parallel zu dem Transportpfad hintereinander liegen, mit der Polarisationseinrichtung ein statischer magnetischer Fluss und vorzugsweise mit einer Modulationseinrichtung ein zeitlich variierendes magnetisches Modulationsfeld in dem Luftspalt erzeugt wird, und mit der Resonatoreinrichtung das Spinresonanz-Merkmal des zu prüfenden Datenträgers angeregt wird.
Bei einer vorteilhaften Verfahrensführung ist vorgesehen, dass der zu prüfende Datenträger an den hintereinander liegenden Streifenleitungs- Resonatoren vorbeigeführt wird, und von den Streifenleitungs-Resonatoren jeweils eine zeitliche Messreihe des nach Anregung erzeugten Antwortsignals des Spinresonanz-Merkmals aufgenommen wird, aus den zeitlichen Messreihen der Streifenleitungs-Resonatoren jeweils zum selben Messfleck gehörende Messdaten identifiziert werden, aus den identifizierten Messdaten eine spektrale Information über das Spinresonanz-Merkmal abgeleitet wird, und der Datenträger anhand der abgeleiteten spektralen Information bewertet wird, insbesondere auf Echtheit und/ oder Zugehörigkeit zu einer Datenträgerklasse. Die Messdaten werden dabei vorteilhaft räumlich aufgelöst oder räumlich gemittelt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass dem statischen magnetischen Fluss ein räumlich homogenes Rampfeld überlagert wird, so dass der gesamte statische magnetische Fluss im Luftspalt zeitlich zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert variiert, die spektrale Information aus den identifizierten Messdaten unter Berücksichtigung der Feldstärke des statischen magnetischen Flusses zum jeweiligen Messzeitpunkt abgeleitet wird, und anhand der abgeleiteten spektralen Information die Echtheit des geprüften Datenträgers und/ oder die Zugehörigkeit des geprüften Datenträgers zu einer von mehreren Datenträgerklassen mit unterschiedlichen Spektralsignaturen bestimmt wird.
Wie beschrieben, sind die Streifenleitungs-Resonatoren in einer bevorzugten Ausführung entlang einer Transportrichtung des Datenträgers hintereinander angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass alle Resonatoren dieselbe Spur auf dem Datenträger messen, also mit einem gewissen Zeitversatz dieselben Messpunkte. Dies erleichtert die Auswertung und die Prüfung des Datenträgers.
Auch ein Mehrspur-Aufbau zur Erzeugung einer Ortsauflösung quer zur Transportrichtung ist vorteilhaft. Dazu werden mehrere Spuren mit jeweils einem eindimensionalen Array von Resonatoren für die Spektralauflösung aufgebaut.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Prüfvorrichtung eines Banknotenbearbeitungssystems für die Messung von Spin-Resonanzen eines Banknotenprüflings,
Fig. 2 im oberen Teil schematisch in Aufsicht die Resonatoreinrichtung der Prüfvorrichtung der Fig. 1 und den zugeführten Banknotenprüfling und im unteren Teil schematisch den Verlauf des homogenen Polarisationsfelds,
Fig. 3 das vereinfachte Spektrum einer Spinresonanz-Einie als Funktion der Anregefrequenz bei festem Wert des Polarisationsfelds,
Fig. 4 Diagramme zur Illustration der Aufzeichnung des Spinresonanz-Spektrums der Spinresonanz-Linie der Fig. 3, in (a) mit einem herkömmlichen Sensorelement und in (b) mit einem erfindungsgemäßen Sensorelement,
Fig. 5 eine Schaltung für die Anbindung der Resonatoreinrichtung eines erfindungsgemäßen Sensorelements mit nur einem einzigen Signalzweig,
Fig. 6 das Spektrum des Spinresonanz-Merkmals einer Papierprobe, und
Fig. 7 Signalkurven bei der Messung des Spinresonanz-Merkmals der Fig. 6 mit einem erfindungsgemäßen Sensorelement.
Die Erfindung wird nun am Beispiel der Echtheitsprüfung von Banknoten erläutert. Figur 1 zeigt dazu schematisch eine Prüfvorrichtung 20 eines Banknotenbearbeitungssystems für die Messung von Spin-Resonanzen eines Banknotenprüflings 10. Der Banknotenprüfling 10 weist ein Spinresonanz-Merkmal 12 auf, dessen charakteristische Eigenschaften zum Nachweis der Echtheit der Banknote dienen. Das Spinresonanz-Merkmal kann nur in einem Teilbereich der Banknote vorliegen oder kann sich, wie im gezeigten Ausführungsbeispiel, auch über die gesamte Fläche des Banknotenprüflings erstrecken.
Die Prüfvorrichtung 20 enthält ein Sensorelement 30 mit einem Magnetkern 35, der einen durch zwei Polflächen 38 begrenzten Luftspalt 32 aufweist, durch den der Banknotenprüfling 10 bei der Echtheitsprüfung entlang eines Transportpfads 14 geführt wird.
Zur Detektion von Spinresonanz-Signaturen des Spinresonanz-Merkmals 12 erzeugt das Sensorelement 30 in einem Messbereich des Luftspalts 32 drei verschiedene Magnetfelder.
Zum einen wird durch eine Polarisationseinrichtung 34 ein homogener, statischer magnetischer Fluss parallel zur z- Achse im Messbereich erzeugt. Um ein starkes Polarisationsfeld zu erzeugen, beträgt die Höhe des Luftspalts in z-Richtung vorteilhaft weniger als 10 mm, insbesondere sogar weniger als 5 mm.
Zum zweiten erzeugt eine Modulationseinrichtung 36 ein zeitlich variierendes magnetisches Modulationsfeld in dem Luftspalt, das ebenfalls parallel zur z- Achse verläuft und eine Modulationsfrequenz fMod im Bereich zwischen 1 kHz bis 1 MHz aufweist. Schließlich erzeugt eine im Luftspalt 32 angeordnete Resonatoreinrichtung 40 ein Anregefeld Bi, das Energieübergänge zwischen den Spin-Energieniveaus im Spinresonanz-Merkmal 12 induziert. Die Resonatoreinrichtung 40 enthält dabei zumindest zwei Streifenleitungs-Resonatoren, die bei verschiedenen Anregungsfrequenzen betrieben werden.
Die Prüfvorrichtung 20 enthält hierzu eine oder mehrere Signalquellen 22, deren Anregungssignale beispielsweise über einen Duplexer 24 der Resonatoreinrichtung 40 zugeführt werden und dort magnetische Wechselfelder mit zwei oder mehr unterschiedlichen Frequenzen für die gleichzeitige Messung des Spinresonanz-Merkmals 12 bei verschiedenen Frequenzen erzeugen. Die Prüfvorrichtung 20 kann hierzu mehrere Signalquellen mit verschiedenen Anregungsfrequenzen enthalten oder auch nur eine einzige Signalquelle 22 mit einem Anregungssignal mit mehreren verschiedenen Frequenzkomponenten, das aufgrund der besonderen Ausbildung der Streifenleitungs-Resonatoren dort magnetische Wechselfelder mit unterschiedlichen Frequenzen erzeugt. Die Anregefeld hat typischerweise Frequenzen oberhalb von 1 GHz und ist senkrecht zur z-Richtung polarisiert.
Neben den genannten Elementen enthält die Prüfvorrichtung 20 eine Detektor-Diode 26 zur Messung der von der Resonatoreinrichtung 40 reflektierten Hochfrequenz-Leistung und eine Auswerteeinheit 28 zur Auswertung und gegebenenfalls Anzeige des Messergebnisses. Ist das Spinresonanz-Merkmal 12 bei einer eingekoppelten Frequenz in Resonanz, so ändert sich die Resonatorgüte und damit die von den Streifenleitungs-Resonatoren reflektierte Leistung. Aufgrund der Modulation des statischen Polarisationsfelds durch die Modulationseinrichtung 36 oszilliert der genaue Wert der Larmor-Frequenz der Probe, so dass das erhaltene Messsignal mit der Modulationsfrequenz amplitudenmoduliert ist.
Zur näheren Erläuterung der Besonderheiten der vorliegenden Erfindung zeigt Fig. 2 im oberen Teil der Figur in Aufsicht schematisch eine Resonatoreinrichtung 40 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Träger 42, mit einem auf dem Träger angeordneten ersten Streifenleitungs-Resonator 44 mit einer Resonanzfrequenz fA und einem auf dem Träger angeordneten zweiten Streifenleitungs-Resonator 46 mit einer Resonanzfrequenz fß.
Wie im unteren Teil der Fig. 2 angedeutet, erzeugt die Polarisationseinrichtung 34 ein homogenes Polarisationsfeld Bo im Luftspalt 32, so dass die Feldstärke des Polarisationsfelds an den Positionen XA bzw. XB der beiden Streifenleitungs-Resonatoren 44, 46 im Wesentlichen gleich hoch ist. Konkret sind im Ausführungsbeispiel die beiden Polflächen 38 des Magnetkerns 35 planparallel zueinander und zur Ebene der Resonatoreinrichtung 40 ausgebildet und die Feldstärke des Polarisationsfelds an den Orten XA bzw. XB unterscheidet sich um höchstens 2% .
Die beiden Streifenleitungs-Resonatoren 44, 46 sind in der Transportrichtung 14 hintereinander angeordnet und werden daher von dem Spinresonanz-Merkmal 12 der Banknote 10 mit einem Zeitversatz nacheinander überstrichen. Die beiden Streifenleitungs- Resonatoren 44, 46 haben beide quadratische Form, weisen aber aufgrund ihrer unterschiedlichen Kantenlängen unterschiedliche Resonanzfrequenzen fA, h auf.
Zur weiteren Erläuterung der Funktionsweise der vorliegenden Erfindung zeigt das Diagramm 50 der Fig. 3 das vereinfachte Spektrum 52 einer Spinresonanz-Einie, vorliegend beispielsweise der Spinresonanz-Linie des Spinresonanz-Merkmals 12 der Banknote 10 als Funktion der Anregefrequenz f bei festem Wert des Polarisationsfelds Bo. In den Kurvenverlauf 52 sind zwei charakteristische Spektralkomponenten 54A, 54B bei den oben angegebenen Resonanzfrequenzen fA bzw. fß der beiden Resonatoren 44 bzw. 46 eingezeichnet.
Wird Resonatoreinrichtung 40 der Fig. 2 bei der Polarisationsfeldstärke Bo von der Banknote 10 mit dem Spinresonanz-Merkmal 12 überstrichen, so detektiert jeder der beiden Streifenleitungs-Resonatoren 44, 46 die zu seiner Resonanzfrequenz fA bzw. fß gehörige Spektralkomponente 54A bzw. 54B des Spinresonanz-Merkmals 12. Konkret misst der Streifenleitungs-Resonator 44 an der Position XA die spektrale Intensität Int(fA) der Spektralkomponente 54A und der Streifenleitungs-Resonator 46 an der Position XB die spektrale Intensität Jnt(fß) der Spektralkomponente 54B.
Wie oben bereits grundsätzlich erläutert, wird bei einer realen Echtheitsprüfung das statische magnetische Feld Bo der Polarisationseinrichtung 34 mit Hilfe einer Ramp- spule zusätzlich um die Resonanzfeldstärke herum variiert und damit die Feldstärke des Polarisationsfelds Bo bei fester Frequenz des Anregefelds durchfahren, um die Aufnahme eines Frequenzspektrums der Resonanz des Merkmals 12 zu erlauben.
Der Vorteil erfindungsgemäßer Gestaltungen wird mit Bezug auf die Diagramme 60, 70 der Fig. 4 am Beispiel eines Spinresonanz-Merkmals 12 mit nur einer Spinresonanz-Linie näher erläutert. Die in den Figuren vereinfacht dargestellte Spinresonanz-Linie 62 des Merkmals 12 weist im Raum der Polarisationsfeldstärke beispielsweise eine Linienbreite, entsprechend dem Abstand von Minimum zu Maximum, von 10 ml auf.
Wird zur Aufzeichnung des Spinresonanz-Spektrums ein herkömmlicher Einzelresonator mit einer Resonanzfrequenz 64 von fo = 8,41 GHz eingesetzt, so ist bei einer Polarisationsfeldstärke Bo = 300 ml für eine vollständige Erfassung der spektralen Signatur bei dieser Linienbreite eine Feldrampe 66 über einem Bereich von etwa 40 ml erforderlich, wie in Fig. 4(a) illustriert. Die Feldrampe 66 kann in die Diagramme 60, 70 eingezeichnet werden, da aufgrund der Proportionalität der Larmorfrequenz des Spinresonanz-Merkmals zur Stärke des Polarisationsfelds Bo das Frequenzspektrum der Diagramme 60, 70 zugleich einem Spektrum im Raum der Polarisationsfeldstärke entspricht. Da die Larmorfrequenz proportional zur Polarisationsfeldstärke ist, ist bei einer hohen Feldstärke die feste Anregefrequenz kleiner als die Larmorfrequenz und bei einer niedrigen Feldstärke ist die die feste Anregefrequenz größer als die Larmorfrequenz. hn Ausführungsbeispiel der Fig. 4 entspricht beispielsweise bei einer Polarisationsfeldstärke von Bo = 300 mT die Anregefrequenz von 8,41 GHz gerade der Larmorfrequenz des zu prüfenden Spinresonanz-Merkmals 12. Wie aus Fig. 4(a) ersichtlich, muss um die Resonanzfeldstärke herum eine Feldrampe 66 mit einer Amplitude von -20 mT bis +20 mT durchfahren werden, um bei fester Anregefrequenz die Spinresonanz-Linie 62 mit ihrer Linienbreite von 10 mT vollständig vermessen zu können. Mit einer solchen Feldrampe sind lange Messzeiten und ein hoher Strombedarf verbunden. Wird dagegen zur Aufzeichnung des Spektrums eine Resonatoreinrichtung mit mehreren Streifenleitungs-Resonatoren unterschiedlicher Resonanzfrequenz nach der vorliegenden Erfindung eingesetzt, so kann eine wesentlich kürzere Messzeit und ein wesentlich geringerer Strombedarf erreicht werden.
Mit Bezug auf Fig. 4(b) enthält die Resonatoreinrichtung eines erfindungsgemäßen Sensorelements beispielsweise fünf in Transportrichtung beabstandet hintereinander angeordnete Streifenleitungs-Resonatoren mit den Resonanzfrequenzen fA = 7,96 GHz, fr = 8,18 GHz, fr = 8,41 GHz, fr> = 8,63 GHz und fr = 8,85 GHz. Die Resonanzfrequenz fr des mittleren Streifenleitungs-Resonators entspricht dabei der Resonanzfrequenz fr des Einzelresonators der Fig. 4(a) und gerade der zentralen Frequenz der Spinresonanz-Einie 62 bei der Polarisationsfeldstärke Bo = 300 mT.
Mit der Resonatoreinrichtung 40 kann somit bei einem festen Wert der Polarisationsfeldstärke Bo gleichzeitig die Intensität bei fünf verschiedenen Frequenzen fA bis fr gemessen werden. Die Frequenzen fA bis fr sind in Fig. 4(b) mit gestrichelten Linien eingezeichnet.
Um die Spinresonanz-Linie 62 mit ihrer Linienbreite von 10 mT vollständig vermessen zu können, ist auch hier eine zusätzliche Feldrampe 78 erforderlich. Allerdings genügt, wie aus Fig. 4(b) weiter ersichtlich, hier zur vollständigen Erfassung der spektralen Signatur der Spinresonanz-Linie 62 eine wesentlich kleinere Feldrampe 78 mit einer Amplitude von nur etwa -3,5 mT bis 3,5 mT, einsprechend etwa einem Fünftel der Amplitude der herkömmlich benötigten Feldrampe 66 der Fig. 4(a).
Da das Polarisationsfeld im Luftspalt homogen und die Polarisationsfeldstärke Bo daher für alle fünf Streifenleitungs-Resonatoren gleich ist, ist auf der oberen Achse des Diagramms 70 bei den Resonanzfrequenzen fA bis fr jeweils die Polarisationsfeldstärke Bo = 300 mT angegeben. Die Pfeile der Feldrampe 78 zeigen die Abtastung der Form der Spektrallinie 62 durch die Feldrampe 78 mit einer Gesamtamplitude von etwa 7 mT an. Durch die gleichzeitige Vermessung bei fünf Frequenzen kann die Spektrallinie 62 bei gleicher spektraler Auflösung mit deutlich verkürzter Messzeit und damit einem wesentlich geringeren Strombedarf vermessen werden.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel enthält die Resonatoreinrichtung zur Illustration lediglich zwei Streifenleitungs-Resonatoren, es versteht sich aber, dass auch eine größere Anzahl an Streifenleitungs-Resonatoren verwendet werden können, um insbesondere eine bessere spektrale Auflösung zu erreichen, wie beispielsweise im Zusammenhang mit Fig. 4 erläutert.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen dienen die Streifenleitungs-Resonatoren der Erfassung der spektralen Komponenten einer einzigen Spinresonanz-Linie. Ist die Banknote 10 bzw. allgemein ein zu prüfender Datenträger mit einem Spinresonanz-Merkmal ausgestattet, das mehrere spektrale Linien zeigt, kann die Resonatoreinrichtung ohne Weiteres mit zusätzlichen Streifenleitungs-Resonatoren versehen werden, die spektrale Komponenten der zusätzlichen Linien erfassen.
Die einzelnen Streifenleitungs-Resonatoren einer erfindungsgemäßen Resonatoreinrichtung können mit Hilfe unabhängiger Signalquellen betrieben werden. Dies erfordert allerdings auch, dass die Resonatoren an unabhängige Signalzweige angebunden sind, wofür, insbesondere bei einer großen Anzahl an Resonatoren, viel Bauraum zur Schaltungsimplementierung benötigt wird.
Figur 5 zeigt eine alternative Schaltung 80 für die Anbindung einer Resonatoreinrichtung 40 eines erfindungsgemäßen Sensorelements 30 mit nur einem einzigen Signalzweig. Alle Streifenleitungs-Resonatoren 44, 46 der Resonatoreinrichtung 40 sind mit diesem Signalzweig verbunden, so dass der benötige Bauraum gering ist. Der Einfachheit halber sind in der Schaltung 80 der Fig. 5 nur zwei Resonatoren 44, 46 gezeigt. Durch eine Parallelisierung weiterer Anregequellen und Empfangsmischer kann die Resonator-Anzahl aber ohne Weiteres nach Wunsch erhöht werden.
Die Schaltung 80 der Fig. 5 untergliedert sich in eine Anregeschaltung 82 und eine Empfangs Schaltung 84. Weiterhin untergliedert sich die Schaltung in einen digitalen Teil und in einen analogen Teil. Die Trennung erfolgt hier bei den gezeigten Digital- Analog (D/ A) bzw. Analog-Digital (A/D) Wandlern. Der Digitalteil der Schaltung kann vorteilhaft mit Hilfe eines FPGAs implementiert werden. So können auf einfache Art und Weise zusätzliche Signalquellen und Empfangsmischer hinzugefügt werden. hn analogen Teil der Schaltung befindet sich eine Hochfrequenz-Quelle 86, die ein Signal bei einer Trägerfrequenz liefert, die näherungsweise den Resonanzfrequenzen der mehreren Resonatoren entspricht. Beispielsweise kann sie dem Mittelwert der Resonanzfrequenzen entsprechen, oder sie kann etwas niedriger als die niedrigste Resonanzfrequenz sein. Insbesondere liegt die Trägerfrequenz im GHz-Bereich. hn FPGA befinden sich mehrere Signalquellen 22, die im Basisband der Schaltung 80, also bei niedrigen Frequenzen, beispielsweise im Bereich von einigen kHz bis 1 GHz, betrieben werden. Bevorzugt hat die Frequenz einer Signalquelle 22 einen festen Frequenzabstand zur Resonanzfrequenz des dazugehörigen Resonators. Dieser Frequenzabstand ist bevorzugt für alle Paare von Signalquellen und Resonatoren gleich und durch die Trägerfrequenz definiert.
Die Signalquellen 22 werden addiert, einer D/A Wandlung unterzogen und anschließend mit dem Hochfrequenzträger 86 aufwärtsgemischt. Zur besseren Anschaulichkeit sind in der Figur keine Filterbänke eingezeichnet. Nach einer Signalverstärkung wird das so erhaltene Bandpass-Signal einem Zirkulator 88 zugeführt. Sind die Frequenzen der einzelnen Signalquellen 22 mit der Trägerfrequenz und den jeweiligen Resonanzfrequenzen fA, fß abgestimmt, teilen sich die einzelnen Spektralkomponenten des Bandpass-Signals auf die jeweiligen Resonatoren 44, 46 auf, da jeder Resonator nur bei seiner Resonanzfrequenz effektiv angeregt werden kann.
Beispielsweise können die zwei im FPGA befindlichen Signalquellen 22 mit 100 MHz bzw. 700 MHz betrieben werden. Eine anschließende Mischung mit einem Hochfrequenzträger 86 der Frequenz 9,0 GHz erlaubt die Ankopplung eines 9,1-GHz- und eines 9,7-GHz-Resonators.
Das von den Resonatoren 44, 46 reflektierte Signal wird über den Zirkulator 88 einem Empfangsverstärker zugeführt, abwärtsgemischt (Phasenschieber sind der Einfachheit halber nicht gezeigt) und einer A/D-Wandlung unterzogen. Nachfolgend kann im FPGA eine weiterführende Signalverarbeitung, bspw. eine Lock-In Detektion der Feld- Modulation, erfolgen. Die Figur zeigt hierzu beispielhaft zwei Auswerteinheiten 90 für die Auswertung der bei den Anregefrequenzen fA, fß erhaltenen Antwortsignale des geprüften Spinresonanz-Merkmals.
Um die Funktionsweise der Erfindung zu demonstrieren, wurde das Verhalten eines Sensorelements mit einer Resonatoreinrichtung mit zwei quadratischen X/ 2-Streifenlei- tungs-Resonatoren nach Fig. 2 simuliert.
Die Streifenleitungs-Resonatoren 44, 46 sind dabei auf einer Eeiterplatte 42 der Stärke 1,5 mm aufgebaut, deren Dielektrizitätskonstante 3,66 beträgt. Die Resonatoren 44, 46 haben einen Abstand von 15 mm entlang der Banknoten-Transportrichtung 14. Die Kantenlänge des ersten Resonators 44 beträgt 8,1 mm, entsprechend einer Resonanzfrequenz von fA = 8,8 GHz, die Kantenlänge des zweiten Resonators beträgt 7,1 mm, entsprechend einer Resonanzfrequenz von fß = 9,8 GHz.
Die beiden Resonatoren 44, 46 werden über Zirkulatoren mit unabhängigen 50 Q-Sig- nalquellen betrieben, die mit gleicher Eeistung im Dauerstrich (CW)-Modus auf der jeweiligen Resonanzfrequenz laufen. Zur Ankopplung an die Signalquelle wird die Impedanz der Resonatoren mit Hilfe eines X/ 4-Transformators auf 50 Q transformiert.
Die so aufgebaute Resona toreinrichtung 40 wird in den Luftspalt eines magnetischen Kreises eingebaut, in dem ein homogenes Polarisationsfeld einer Stärke von 300 mT erzeugt wird.
Anschließend wurde eine Papierprobe der Länge 100 mm über ihre Fläche homogen mit einem Spinresonanz-Merkmal beladen, dessen Spektrum 112 im Diagramm 110 der Fig. 6 dargestellt ist. Die Resonanzfrequenzen fA und fß der beiden Resonatoren 44, 46 und die zugehörigen relativen Signalintensitäten Int(fA) und Int(fß) sind ebenfalls eingezeichnet.
Die Papierprobe mit diesem Spinresonanz-Merkmal wird über die Resonatoreinrichtung 40 transportiert und mit den beiden Resonatoren 44, 46 die Signalintensität des Spinresonanz-Merkmals aufgezeichnet. Die erhaltenen Signalkurven 122A (Resonator 44) und 122B (Resonator 46) sind im Diagramm 120 der Fig. 7 dargestellt, das die gemessenen Signalintensitäten in Abhängigkeit vom Ort x zeigt. Die Signalkurven wurden dabei auf die mittlere Signalintensität der Signalkurve 122A normiert.
Durch Mittelung der Signalintensität im Plateaubereich jeder Signalkurve 122A, 122B erhält man ein Verhältnis der Signalintensität des ersten Resonators 44 zu der Signalintensität des zweiten Resonators 46 von l,0/-0,85, was sehr gut mit dem aus dem Resonanzspektrum der Fig. 6 erwarteten Verhältnis Int(fA)/Int(fß) übereinstimmt.
Bei den bisher beschriebenen Anordnungen sind die Streifenleitungs-Resonatoren der Resonatoreinrichtung so ausgelegt, dass ihre Resonanzfrequenz im Wesentlichen innerhalb der Linienbreite der zu messenden Spinresonanz-Linie liegt. Es ist aber auch möglich, einen Streifenleitungs-Resonator in der Resonatoreinrichtung vorzusehen, dessen Resonanzfrequenz mit keiner der erwarteten Larmorfrequenzen übereinstimmt. Mit einem solchen Resonator kann dann ein Negativnachweis durchgeführt werden, das heißt, für eine echte Banknote wird für diesen Resonator kein
Spinresonanz-Signal erwartet.
Bezugszeichenliste
Banknotenprüfling
Spinresonanz-Merkmal
Transportpfad
Prüfvorrichtung
Signalquelle
Duplexer
Detektor-Diode
Auswerteeinheit
Sensorelement
Luftspalt
Polarisationseinrichtung
Magnetkern
Modulationseinrichtung
Polflächen
Resonatoreinrichtung
Träger , 46 Streifenleitungs-Resonatoren
Diagramm
Spektrum einer Spinresonanz-LinieA, 54B Spektralkomponenten
Diagramm
Spinresonanz-Linie
Resonanzfrequenz
Feldrampe
Diagramm
Feldrampe
Schaltung
Anregeschaltung 84 Empfangsschaltung
86 Hochfrequenzträger
88 Zirkulator
HO Diagramm 112 Spektrum des Spinresonanz-Merkmals
120 Diagramm
122A, 122B Signalkurven

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Sensorelement (30) für die Prüfung eines flächigen Datenträgers (10), insbesondere einer Banknote, mit einem Spinresonanz-Merkmal (12), mit einem Magnetkern mit einem Luftspalt (32), in den der flächige Datenträger (10) zur Prüfung einbringbar ist, einer Polarisationseinrichtung (34) zu Erzeugung eines statischen magnetischen Flusses in dem Luftspalt (32), und einer Resonatoreinrichtung (40) zur Anregung des Spinresonanz-Merkmals (12) des zu prüfenden Datenträgers in dem Luftspalt, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatoreinrichtung (40) zumindest zwei Streifenleitungs-Resonatoren (44, 46) enthält, die auf einen Betrieb bei verschiedenen Anregungsfrequenzen ausgelegt und eingerichtet sind.
2. Sensorelement (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifenleitungs-Resonatoren (44, 46) der Resonatoreinrichtung (40) in Form eines eindimensionalen Arrays angeordnet sind.
3. Sensorelement (30) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifenleitungs-Resonatoren (44, 46) der Resonatoreinrichtung (40) alle unterschiedliche Resonanzfrequenzen aufweisen.
4. Sensorelement (30) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifenleitungs-Resonatoren (44, 46) geometrisch ähnlich ausgebildet sind, also gleiche Form aber unterschiedliche Größe, insbesondere unterschiedliche Kantenlänge, aufweisen.
5. Sensorelement (30) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (32) durch zwei planparallele Polflächen (38) des Magnetkerns (35) begrenzt ist.
6. Sensorelement (30) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationseinrichtung (34) einen statischen magnetischen Fluss in dem Luftspalt erzeugt, der am Ort jedes der Streifenleitungs-Resonatoren im Wesentlichen gleich stark ist, insbesondere, dass der statische magnetische Fluss am Ort der Streifenleitungs-Resonatoren eine maximale Abweichung von 2% aufweist.
7. Sensorelement (30) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifenleitungs-Resonatoren (44, 46) flächig mit einer Haupterstreckungsebene ausgebildet sind, die planparallel zu zumindest einer der den Luftspalt begrenzenden Polflächen des Magnetkerns ist.
8. Sensorelement (30) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement eine Modulationseinrichtung (36) zur Erzeugung eines zeitlich variierenden magnetischen Modulationsfelds in dem Luftspalt aufweist, wobei bevorzugt die Modulationsfrequenz am Ort jedes der Streifenleitungs-Resonatoren der Resonatoreinrichtung gleich hoch ist.
9. Sensorelement (30) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationseinrichtung (36) durch eine im Luftspalt angeordnete Einzel-Modulationsspule, insbesondere eine Einzel-Planarspule, gebildet ist.
10. Sensorelement (30) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifenleitungs-Resonatoren (44, 46) flächig mit einer Haupterstreckungsebene ausgebildet sind, welche senkrecht auf der Richtung des von der Polarisationseinrichtung erzeugten statischen magnetischen Flusses steht.
11. Sensorelement (30) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (32) eine Höhe von weniger als 10 mm, vorzugsweise von weniger als 5 mm, aufweist.
12. Sensorelement (30) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement eine Rampspule zur Erzeugung einer Rampenfunktion des statischen magnetischen Flusses aufweist.
13. Sensorelement (30) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifenleitungs-Resonatoren der Resonatoreinrichtung eine Mehrspur- Anordnung mit mehreren parallelen Spuren bilden, bei der jede Spur durch ein eindimensionales Array von Streifenleitungs-Resonatoren gebildet ist.
14. Prüfvorrichtung (20) für die Prüfung eines flächigen Datenträgers, insbesondere einer Banknote, mit einem Spinresonanz-Merkmal, mit einem Sensorelement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, und entweder einer Mehrzahl von Signalquellen mit verschiedenen Anregungsfrequenzen, aus denen die Streifenleitungs-Resonatoren der Resonatoreinrichtung gespeist sind, oder einer einzigen Signalquelle (22) mit einem Anregungssignal mit mehreren verschiedenen Frequenzkomponenten, aus der die Streifenleitungs-Resonatoren gespeist sind.
15. Prüfvorrichtung (20) nach Anspruch 14, mit einer Transporteinrichtung, die die zu prüfenden flächigen Datenträger (10) entlang eines Transportpfades (14) durch den Luftspalt des Magnetkerns führt, wobei die Transporteinrichtung vorteilhaft auf einen schnell-laufenden Transport der zu prüfenden flächigen Datenträger entlang des Transportpfades (14) ausgelegt und eingerichtet ist.
16. Verfahren zur Prüfung eines flächigen Datenträgers (10), insbesondere einer Banknote, mit einem Spinresonanz-Merkmal (12) mittels eines Sensorelements (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder einer Prüfvorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei bei dem Verfahren ein zu prüfender flächiger Datenträger (10) entlang eines Transportpfades durch den Luftspalt des Magnetkerns des genannten Sensorelements (30) geführt wird, wobei eine Mehrzahl von Streifenleitungs-Resonatoren der Resonatoreinrichtung parallel zu dem Transportpfad hintereinander liegen, mit der Polarisationseinrichtung (34) ein statischer magnetischer Fluss und vorzugsweise mit einer Modulationseinrichtung (36) ein zeitlich variierendes magnetisches Modulationsfeld in dem Luftspalt erzeugt wird, und mit der Resonatoreinrichtung (40) das Spinresonanz-Merkmal (12) des zu prüfenden Datenträgers (10) angeregt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zu prüfende Datenträger (10) an den hintereinander liegenden Streifenleitungs-Resonatoren (44, 46) vorbeigeführt wird, und von den Streifenleitungs-Resonatoren jeweils eine zeitliche Messreihe des nach Anregung erzeugten Antwortsignals des Spinresonanz-Merkmals (12) aufgenommen wird, aus den zeitlichen Messreihen der Streifenleitungs-Resonatoren jeweils zum selben Messfleck gehörende Messdaten identifiziert werden, aus den identifizierten Messdaten eine spektrale Information über das Spinresonanz-Merkmal (12) abgeleitet wird, und der Datenträger (10) anhand der abgeleiteten spektralen Information bewertet wird, insbesondere auf Echtheit und/ oder Zugehörigkeit zu einer Datenträgerklasse.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten räumlich aufgelöst oder räumlich gemittelt werden.
19. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass dem statischen magnetischen Fluss ein räumlich homogenes Rampfeld überlagert wird, so dass der gesamte statische magnetische Fluss im Luftspalt (32) zeit- lieh zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert variiert, die spektrale Information aus den identifizierten Messdaten unter Berücksichtigung der Feldstärke des statischen magnetischen Flusses zum jeweiligen Messzeitpunkt abgeleitet wird, und anhand der abgeleiteten spektralen Information die Echtheit des geprüften Da- tenträgers (10) und/ oder die Zugehörigkeit des geprüften Datenträgers (10) zu einer von mehreren Datenträgerklassen mit unterschiedlichen Spektralsignaturen bestimmt wird.
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