(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飽和磁場の存在下において鉄及び５乃至４５原子百分率比率範囲のコバルトを含む非晶質金属合金のストリップを第１焼鈍し、該ストリップが該第１焼鈍完了のすぐ後で該ストリップにバイアス磁場が適用されると同時に共振周波数において交流磁場にさらされることに応答して該共振周波数で機械的に共振する特性を有し、該共振周波数が該バイアス磁場の変化に依存して変化するようにし；該第１焼鈍に次いで飽和磁場の不存在下で該ストリップを第２焼鈍して該バイアス磁場の変化に依存して該共振周波数が変化する割合が低減するように該ストリップを磁歪要素として形成する方法。
【請求項２】
該飽和磁場が横断磁場である、請求項１の方法。
【請求項３】
該第２焼鈍が長手磁場の存在下で行われる、請求項２の方法。
【請求項４】
該長手磁場が０乃至５エルステッドの範囲である、請求項３の方法。
【請求項５】
該第２焼鈍が２５０℃乃至４５０℃の範囲の温度で、０.０５乃至５分間に亘って行われる、請求項４の方法。
【請求項６】
コバルトの該比率が１２乃至４１原子百分率である、請求項１、４又は５の方法。
【請求項７】
コバルトの該比率が１０乃至２５原子百分率である、請求項１又は５の方法。
【請求項８】
コバルトの該比率が１２乃至１８原子百分率である、請求項１又は５の方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１つに記載の方法により形成された前記磁歪要素を含んで成る磁気機械電子部品監視マーカ。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１つに記載の方法により前記ストリップから形成された非晶質の前記磁歪要素を含んで成る磁気機械電子部品監視システム用のマーカ。
【請求項１１】
尋問区域内で選択された周波数で交番する電磁界を発生させる発生装置と；
請求項１０に記載の前記マーカと；
前記マーカの前記磁歪要素の機械的共振を検出する検出装置と；
を含んで成る磁気機械電子部品監視システム。
【発明の詳細な説明】
関連出願引照
本出願は、１９９５年７月２８日に出願された共出願中の先願第０８／５０８，５８０号の一部継続出願である。共出願中の先願第０８／５０８，５８０号は、１９９４年６月３０日に出願された先願第０８／２６９，６５１（現在米国特許第５，４６９，１４０号特許として１９９５年１１月２１日に発行済）の一部継続出願であり、同様に１９９５年２月２２日に出願された共出願中の先願第０８／３２９，０７０の一部継続出願でもあり、さらに１９９５年４月１２日に出願された共出願中の先願第０８／４２０，７５７の一部継続出願でもある。これらの先願はすべて本出願と共通の発明者及び譲受人を有する。
発明の分野
本発明は回転磁気（「磁気機械」の意、以下同じ）物品監視システムに関し、特にこのようなシステムで用いられる非結晶質（無定型）金属合金磁歪要素に関する。
発明の背景
アンダーソン他に付与された米国特許第４，５１０，４８９号は、回転磁気電子物品監視（ＥＡＳ）システムを開示する。そこでは能動的（作動し得る）磁歪要素を内蔵するマーカ（位置標識）が、盗難から保護すべき物品に固定される。能動要素は柔軟な磁気材料から形成され、マーカは制御要素をも含む。制御要素は所定の程度までバイアスされるか若しくは磁化されてバイアス場を提供するようにされ、バイアス場では能動要素が所定の周波数で機械的に共振するようにされる。マーカは尋問信号発生器によって検出され、そこでは所定の共振周波数で交流磁場が発生され、機械的共振の結果生じる信号が受信装置で検出される。
アンダーソン他の特許で開示される実施形態によると、尋問信号はオン及びオフにされるか若しくはパルス状にされ、各尋問信号パルス終了後能動要素によって発生される「リングダウン」信号、即ち、「余韻」信号が検出される。
概して、回転磁気マーカは制御要素を消磁することによって非能動化（不作動化）され、バイアス場が能動要素から除去され、それによって能動要素の共振周波数に実質的な偏移が生じるようにされる。
アンダーソン他の特許は、能動要素に用い得る多くの材料を開示すると共に同材料の処理に用いられる技術についても記載している。その中には飽和磁場内で非結晶材料を熱処理（焼鈍）することが含まれる。アンダーソン他の特許は、参照によりこれを援用する。
マーティスに付与された米国特許第５，２５２，１４４号は、回転磁気ＥＡＳマーカの能動要素として用いるのに適したさらなる材料及び同材料に適用される焼鈍処理（磁場の適用、即ち、印加なしに）を開示する。
上記共出願中の６５１出願は、非結晶質金属合金の予備切断ストリップバッチが飽和横断磁場の存在下で焼鈍される手順を開示する。結果的に生じる焼鈍されたストリップは、回転磁気マーカで能動要素として用いるのに適すると共にパルス状回転磁気ＥＡＳシステムの性能を向上させる改良されたリングダウン特性を有する。さらに、結果的に生じる能動要素のヒステリシスループ特性は、調波ＥＡＳシステムにさらすことによって生じ得る誤警報を消去若しくは低減させるようなものである。さらに、６５１出願で開示される手順は、長手断面で比較的平坦な能動要素を生成し、このような能動要素を内蔵する極めて薄いマーカの製造を可能にする。上記出願第０８／２６９，６５１号は参照によりこれを援用する。
共出願中の上記７５７出願は、６５１出願の技術改変につき開示し、そこでは横断磁場焼鈍が行われる炉を通して非結晶質金属合金の連続リボンをリールからリールへ移送する連続工程が用いられる。次いで焼鈍後連続リボンは個々のストリップに切断される。この連続焼鈍工程で炉に対して予備切断ストリップを出し入れする不便が避けられる。
共出願中の６５１及び７５７出願で開示される技術は、これまで知られている技術を凌駕するものである。しかし、これらの２つの共出願の技術を改変（変更）し、バイアス磁場の変化に対して比較的鈍感な共振周波数を有するＥＡＳマーカ用能動要素を提供するようにすることは望ましいであろう。
発明の概要
本発明によれば回転磁気物品監視マーカで用いられる磁歪要素が与えられる。同マーカは、コバルト比率が原子百分率で約５乃至４５の範囲にある鉄及びコバルト非結晶質金属合金が飽和磁場存在下で第１焼鈍され、次いで飽和磁場なしで第２焼鈍されることによって形成される。
さらに、本発明は回転磁気物品監視システムで用いられるマーカを与える。同システムは、コバルトが比原子百分率で約５乃至４５の範囲にある鉄及びコバルト非結晶質金属合金が飽和磁場存在下で第１焼鈍され、次いで飽和磁場なしで第２焼鈍されることによって形成される非結晶質磁歪ストリップを含む。
なおさらに、本発明は回転磁気物品監視システムを与える。同システムは、尋問区域内で選択される周波数で交番する回転磁場を発生させる発生装置と、コバルトが比原子百分率で約５乃至４５の範囲にある鉄及びコバルト非結晶質金属合金が飽和磁場存在下で第１焼鈍され、次いで飽和磁場なしで第２焼鈍されることによって形成される非結晶質磁歪ストリップ及び交番磁場にさらされると磁歪ストリップを機械的に共振させるバイアス要素を含むマーカと、磁歪ストリップの機械的共振を検出する検出装置とから成る。
本発明は、調波ＥＡＳシステムで誤警報を生じる傾向がなくかつ平坦な断面を有するＥＡＳマーカ能動要素を与える。本発明のマーカは、バイアス磁場の変化と比較してこのような能動要素共振周波数の増大した安定性を示す。
本発明の一面によると、電子物品監視システムで用いられるマーカを製造する方法が与えられる。同方法は、磁歪材料ストリップの長手軸に対して横方向に向けられた磁場を印加しつつストリップの第１焼鈍を行い、第１焼鈍完了時にストリップにバイアス磁場を印加するとき共振周波数において交番磁場にさらされることに応じて同周波数でストリップが共振するような特性を有し、同共振周波数がバイアス磁場の変化に依存して変化するようにされ、第１焼鈍に次いでストリップの第２焼鈍を行い、バイアス磁場の変化に依存して共振周波数が変化する割合が低減するようにされることから成る。
本発明の別な面によると、電子物品監視システムで用いられるマーカを製造する方法が与えられる。同方法は、飽和磁場を適用しつつ磁歪材料ストリップの第１焼鈍を行い、第１焼鈍に次いで飽和磁場を適用することなくストリップの第２焼鈍を行うことから成る。
本発明のさらに別の面によると、回転磁気電子物品監視マーカで用いられる磁歪要素を形成する方法が与えられる。同方法は、非結晶質金属合金の連続ストリップを与え、リボンを焼鈍するために熱及び飽和磁場が適用される焼鈍領域を通して連続非結晶質ストリップを移送させ、飽和磁場なしで連続非結晶質ストリップをさらに焼鈍し、移送及び焼鈍段階後に焼鈍されたストリップを各々が所定の長さを有する個々のストリップに切断することから成る。
本発明のさらなる面によると、回転磁気電子物品監視マーカで用いられる磁歪要素を形成する方法が与えられる。同方法は、非結晶質金属合金の連続ストリップを与え、リボンを焼鈍するために熱及び飽和磁場が適用される焼鈍領域を通して連続非結晶質ストリップを移送させ、移送段階後に焼鈍されたストリップを各々が所定の長さを有する個々のストリップに切断し、飽和磁場なしで個々のストリップをさらに焼鈍することから成る。
本発明のさらに別な面によると、非結晶質金属合金の連続ストリップを焼鈍する装置が与えられる。同装置は、炉と、炉の第１領域のほぼすべてに存在する磁場を形成させる磁場形成要素であって、炉の第２領域では磁場がほぼ存在しないようにされる磁場形成要素と、炉の第１及び第２領域を通して連続ストリップを移送させる移送機構とから成る。
本発明の後者の面によると、移送機構は第２領域に向かう方向で第１領域を通して連続ストリップを移送させる。
さらに本発明のこの面によると、同装置は炉の一方側に配置される供給リールであって、連続ストリップが供給リールからほどかれて炉に供給される供給リールと、供給リールと反対側に配置される巻取りリールであって、炉を通過した後連続ストリップが巻き取られる巻取りリールを含み得る。
さらに、移送機構は共に炉と巻取りリール間に配置されるキャプスタン及びローラを含み、連続ストリップがキャプスタン及びローラ間に係合され、キャプスタンによって供給リールから巻取りリールに向かう方向に駆動されるようにされ得る。さらに、磁場要素が炉を通る経路に対して横方向に磁場を形成し、磁場は少なくとも８００Ｏｅの炉内強度で形成される。なおさらに、連続ストリップが連続リボン形状をなし、同装置が炉内に配置されるジグをさらに含み、同ジグを通してリボンが引抜き加工されてリボンに所望の断面形状を与えるようにすることが可能である。リボンに曲線状断面形状を与えるためにジグはカールした表面を含み得る。その代わりに、リボンに平坦な断面形状を与えるためにジグは平坦な案内面を含み得る。
本発明のさらに別の面によると、非結晶金属合金の連続ストリップを焼鈍する装置が与えられる。同装置は、第１加熱領域を形成する要素と、第１加熱領域のほぼ全体に存在する磁場を形成する磁場要素と、磁場がほぼ存在しない第２加熱領域を形成する要素と、第１及び第２領域を通る経路に沿って連続ストリップを移送させる移送機構とから成る。第１加熱領域を形成する要素が第１炉でありかつ第２加熱領域を形成する要素が第１炉とは異なる第２炉であり得る。その代わりに、第１及び第２加熱領域を形成する両要素を単一炉で構成することができる。
本発明のさらなる面によると、回転磁気電子物品監視マーカで用いられる磁歪要素が与えられる。同磁歪要素は、飽和磁場存在下で非結晶質金属合金の第１焼鈍を行い、次いで飽和磁場なしで同非結晶質金属合金の第２焼鈍を行うことによって形成される。第２焼鈍は、約４５０℃未満の温度で５分を越えない時間に亘って行い得る。
本発明のなおさらなる面によると、回転磁気電子物品監視マーカで用いられる磁歪要素が与えられる。同磁歪要素は、飽和磁場存在下で非結晶質金属合金連続ストリップの第１焼鈍を行い、次いで飽和磁場なしで同非結晶質金属合金連続ストリップの第２焼鈍を行い、その後２度焼鈍された連続ストリップを個々のストリップに切断することによって形成される。
本発明のなおさらなる面によると、回転磁気電子物品監視システムで用いられるマーカが与えられる。同マーカは、飽和磁場存在下で非結晶質金属合金の第１焼鈍を行い、次いで飽和磁場なしで同非結晶質金属合金の第２焼鈍を行い、その後２度焼鈍された連続ストリップを個々のストリップに切断することによって形成される個々の非結晶質磁歪ストリップを含む。
本発明のなおさらなる面によると、回転磁気電子物品監視システムで用いられるマーカが与えられる。同マーカは、飽和磁場存在下で非結晶質金属合金の第１焼鈍を行い、次いで飽和磁場なしで同非結晶質金属合金の第２焼鈍を行うことによって形成される個々の非結晶質磁歪ストリップを含む。
本発明のさらなる面によると回転磁気電子物品監視システムが与えられる。同システムは、尋問区域において選択される周波数で交番する電磁場を発生させる、尋問コイルを含む発生回路要素と、尋問区域を通して通過すべき物品に固定されるマーカであって、飽和磁場存在下で非結晶質金属合金の第１焼鈍を行い次いで飽和磁場なしで同非結晶質金属合金の第２焼鈍を行うことによって形成される非結晶質磁要素及び磁歪要素と隣接して配置される、交流磁場にさらされると磁歪要素を機械的に共振させるように磁気バイアスされるバイアス要素を含むマーカと、磁歪要素の機械共振を検出する検出装置とから成る。
本発明のなおさらなる面によると、回転磁気電子物品監視システムが与えられる。同システムは、尋問区域において選択される周波数で交番する電磁場を発生させる、尋問コイルを含む発生回路要素と、尋問区域を通して通過すべき物品に固定されるマーカであって、飽和磁場存在下で非結晶質金属合金連続ストリップの第１焼鈍を行い、次いで飽和磁場なしで同連続ストリップの第２焼鈍を行い、その後２度焼鈍された連続ストリップを個々のストリップに切断することによって形成される非結晶質磁歪要素及び磁歪要素と隣接して配置される、交流磁場にさらされると磁歪要素を機械的に共振させるように磁気バイアスされるバイアス要素を含むマーカとから成る。同システムは、磁歪要素の機械共振を検出する検出装置をも含む。
本発明のなおさらなる面によると、回転磁気物品監視システムで用いられるマーカが与えられる。同マーカは、非結晶質磁歪要素及び磁歪要素と隣接して配置されるバイアス要素とから成り、同磁歪要素が、交流電磁場内にあると実質的に検出可能な調波周波数を生成せずかつ５乃至７Ｏｅの範囲のバイアス場内では約７００Ｈｚ／Ｏｅ未満の共振周波数対バイアス場勾配特性を有するようなヒステリシスループ特性を有する。同発明のさらなる面によると、同磁歪要素の共振周波数対バイアス場勾配特性は、５乃至７Ｏｅの範囲のバイアス場内では５００Ｈｚ／Ｏｅ未満であり得る。
本発明のなおさらなる面によると、回転磁気物品監視システムで用いられるマーカが与えられる。同マーカは、５乃至７Ｏｅの範囲のバイアス場内では７００Ｈｚ／Ｏｅ未満の共振周波数対バイアス場勾配特性及び０.０６５インチ未満の総合的厚さを有する磁歪要素を含む。
さらに本発明の後者の面によると、磁歪要素の共振周波数対バイアス場勾配特性は５乃至７Ｏｅの範囲のバイアス場内では５００Ｈｚ／Ｏｅ未満でありかつマーカの総合的厚さは０.０３０インチ未満で、約０.００５インチであり得る。
本発明の他の目的、利点、用途は、以下に示す本発明の望ましい実施形態の詳細な説明により明らかにされるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明により与えられる処理装置の側面図である。
図２は、図１の装置の上面図である。
図３は、図１及び２の装置で用いられるカール形成ジグの透視図である。図３Ａは処理装置で処理される金属リボンに平坦な断面外形を与えるために用いられる代替ジグの透視図である。
図４は、単一焼鈍のみにさらされる非結晶質金属合金に加えられるバイアス場の変化によって結果的に生じる共振周波数及び出力信号振幅の変化を表すグラフである。
図５は、本発明のより２回焼鈍される非結晶質金属合金ストリップに加えられるバイアス場の変化によって結果的に生じる共振周波数及び出力信号振幅の変化を表すグラフである。
図６は、本発明の他の処理例により形成される非結晶質金属合金ストリップに加えられるバイアス場の変化によって結果的に生じる共振周波数及び出力信号振幅の変化を表すグラフである。
図７は、２段階焼鈍処理の第２段階間に非結晶質金属合金に加えられる温度変化によって結果的に生じる共振周波数及び出力信号振幅の変化を表すグラフである。
図８は、２段階焼鈍処理の第２段階間に非結晶質金属合金に加えられる温度変化によって結果的に生じる、バイアス場に対する共振周波数感度の変化及び合計共振周波数偏移を表すグラフである。
図９は、本発明の他の処理例により形成される非結晶質金属合金ストリップに加えられるバイアス場の変化によって結果的に生じる共振周波数及び出力信号振幅の変化を表すグラフである。
図１０は、本発明の後者の処理例により形成される非結晶質金属合金ストリップのＭ−Ｈループ特性を例示する。
図１１は、本発明により形成される能動要素を内蔵する回転磁気マーカを用いる電子物品監視システムの構成図である。
図１２は、例５の合金につきバイアス掃引曲線を表すグラフである。
図１３は、例５の合金につき共振周波数勾配及び共振周波数偏移に対する第２段階焼鈍温度を表すグラフである。
図１４は、例５の合金につき時間Ａ１における振幅に対する第２段階焼鈍温度を表すグラフである。
図１５は、例５の合金につき共振周波数勾配及び共振周波数偏移に対する長手方向磁場を表すグラフである。
図１６は、例５の合金につき時間Ａ１における振幅に対する長手方向磁場を表すグラフである。
図１７は、例６の合金につき共振周波数勾配及び共振周波数偏移に対する第２段階焼鈍温度を表すグラフである。
図１８は、例６の合金につき時間Ａ１における振幅に対する第２段階焼鈍温度を表すグラフである。
図１９は、例６の合金につき共振周波数勾配及び共振周波数偏移に対する長手方向磁場を表すグラフである。
図２０は、例６の合金につき時間Ａ１における振幅に対する長手方向磁場を表すグラフである。
図２１は、例７の合金につき共振周波数勾配及び共振周波数偏移に対する第２段階焼鈍温度を表すグラフである。
図２２は、例７の合金につき時間Ａ１における振幅に対する第２段階焼鈍温度を表すグラフである。
図２３は、例８の合金につき共振周波数勾配及び共振周波数偏移に対する第２段階焼鈍温度を表すグラフである。
図２４は、例８の合金につき時間Ａ１における振幅に対する第２段階焼鈍温度を表すグラフである。
図２５は、例８の合金につき共振周波数勾配及び共振周波数偏移に対する長手方向磁場を表すグラフである。
図２６は、例８の合金につき時間Ａ１における振幅に対する長手方向磁場を表すグラフである。
図２７は、例９の合金につき共振周波数勾配及び共振周波数偏移に対する第２段階焼鈍温度を表すグラフである。
図２８は、例９の合金につき時間Ａ１における振幅に対する第２段階焼鈍温度を表すグラフである。
図２９は、例９の合金につき共振周波数勾配及び共振周波数偏移に対する長手方向磁場を表すグラフである。
図３０は、例９の合金につき時間Ａ１における振幅に対する長手方向磁場を表すグラフである。
望ましい実施形態の説明
まず図１及び２を参照して本発明による２段階焼鈍処理を用いた回転磁気ＥＡＳマーカの能動要素を形成する方法及び装置につき説明する。２段階焼鈍処理は、適用（印加）されるバイアス場の変化に比較的鈍感な共振周波数を有する能動要素を与える。図１が装置の側面図で、図２が装置の上面図であることに注意すべきである。
参照番号２０は、概して処理装置を示す。処理装置は、炉２２と、炉の両側に設けられる供給及び巻取りリール２４、２６とを含む。非結晶質金属の連続リボン２８が供給リール２４からほどかれ、炉２２を通る経路Ｐに沿って移送され、その後巻取りリール２６に巻き取られる。リボン２８は、炉２２及び巻取りリール２６間に配置されるキャプスタン３０及ピンチローラ３２間にかみ合わ（係合）される。キャプスタン３０はピンチローラ３２と協同して炉２２を通る経路Ｐに沿ってリボン２８を引き出す。
リボン２８の長手軸に対して横方向の磁場を２２内に発生させるために、永久磁石列３３が炉２２の横側に並べて設けられる。永久磁石列３３が炉２２の全長に沿って伸びていないことが認められるであろう。それどころか、磁場は炉２２内の第１区域Ａのほぼ全体に存在するように磁石列３３が与えられるが、列３３によって発生される磁場が実質的に炉２２内の第２区域Ｂには存在しないように設けられる。即ち、区域Ｂは進行経路Ｐに沿って区域Ａの下流になる。
炉２２に対する磁石列３３の上記配列ではリボン２８が２段階焼鈍処理を受けることに帰着することを理解すべきである。そこでは、第１段階の間は横断磁場存在下でリボンが焼鈍されるのに、第２段階においてはリボン２８は磁場なしでさらに焼鈍される。
磁石列３３によって発生される場は十分強く、区域Ａ内に形成される磁場がリボン２８を構成する材料に対して飽和されるようにすべきである。用いられる材料に依存して、最適場は８００Ｏｅを越え、飽和させるためには１０００Ｏｅ程度の強さの場が必要になり得る。
炉２２は従来型のものでよく、区域Ａ及びＢ内で異なった温度を維持できる能力を有するのが望ましい。区域Ａにおける進行経路の長さと比較して区域Ｂにおけるリボン２８の進行経路の長さは、第１焼鈍段階の持続時間と比較して第２焼鈍段階が行われる所望の長さの時間により決定される。各焼鈍段階の持続時間は、２つのパラメータ、即ち、それぞれの区域を通した進行経路の長さと、炉２２を通してリボン２８が移送される速度との積である。装置２０の望ましい配置によると炉２２を通した進行経路の全長は約２３１.１ｃｍである。単一炉内に区域Ａ（横断場焼鈍）及びＢ（第２段階焼鈍、印加場なし）の双方を与えるのが望ましいが、区域Ａを第１炉内に設け、区域Ｂを第１炉から離れたその下流に設けることも考えられる。
リボン２８に横方向のカールを与える目的で、炉２２内にカール形成ジグ３４が任意選択的に与えられる。図３で最も良く見られるように、ジグ３４はカール面３６を有し、それはリボン２８の長手軸に対し横方向に進み、上昇してから下降する。もしジグ３４が存在するなら、それは炉２２の区域Ａ内に配置され、区域Ａの長さに沿ってほぼ半分に亘り伸びるようにされ得る。その代わりに、ジグ３４は区域Ｂに配置されるか若しくは区域Ａ及びＢの双方内に延在し得る。リボン２８は、ジグ３４を通して長手方向に引抜かれ、その間にリボン２８が加熱され、それによってリボン２８に横方向カールが与えられる。処理の結果としてリボン２８から生成される切断されたストリップは、カール面３６と一致してストリップの長手軸を横断するカーブを有する。横断カーブ式能動要素は、さもなければ能動要素が磁気バイアス要素に近接してＥＡＳマーカに取り付けられる時に起こり得るクランプ（締付け）効果を低減若しくは回避するために与えられる。
もし用いられるなら、カール面３６はリボン２８にカーブを与えるように輪郭付けられ、カーブはその頂部においてリボン２８の横方向縁から上方に約０.０１２７乃至０.０２５４ｃｍの高さを有するのが望ましい。
図３のジグ３４の代わりに、曲面に代えて平坦案内面３７を有するジグ３４′（図３Ａに示される）が与えられ、リボン２８から切断されるほぼ平坦な断面の能動要素を生成するようにされ得る。先に言及した６５１出願に示されるように、平坦面上で材料を焼鈍することは、能動要素の長手方向カールを除去し易くしてＥＡＳマーカの総合高さを低減させることができる。
リールモータ（図示せず）が供給リール２４及び巻取りリール２６の各々に与えられる。巻取りリールモータは、リボン２８がキャプスタン３０及ピンチローラ３２から現れると同時に、僅かの緩み又は緩みなしで適度の緊張を持たせてそれが巻き取られるように作動される。同様に供給リールモータは、リボン２８が炉２２を通過するときその緩み及び緊張が最小になるように作動される。リールモータの作動速度は、操作員によって制御される得るか若しくは自動制御システムが与えられ得る。
図１及び２に例示する２段階焼鈍処理の完了と同時に、２度焼鈍された連続リボンが従来技術によりストリップに切断される。しかし、本発明による焼鈍処理によって与えられる磁気特性は従来の鋳造された非結晶質リボンによって示されるものよりもより一様なので、材料の磁気特性測定は不要となり、鋳造非結晶質リボンを切断するときに必要とされる程頻繁にストリップの切断長さを調節する必要もない。
本発明の２段階焼鈍処理の特殊な適用例に言及する前に、発明によるものは連続処理する必要がないことに注目すべきである。即ち、第２焼鈍段階又は第１及び第２段階の双方が、連続リボンよりはむしろ予備切断された個々のストリップに適用される得る。
以下本発明による処理の特殊な例につき述べる。
例１
組成Ｆｅ32Ｃｏ18Ｎｉ32Ｂ13Ｓｉ5（原子百分率）を有する連続非結晶質リボンが飽和横断場で２２秒間４００℃で焼鈍された。リボンの幅及び厚さは、それぞれ約１２.７ｍｍ及び０.０２５ｍｍであった。第１焼鈍段階（横断場）後リボンは長さ３７.７５ｍｍのストリップに切断され、次いで別個の炉内の固定位置に維持されながら１分間３４０℃でさらに焼鈍された。第２焼鈍段階の間飽和磁場は除かれたが、地球磁場のためにストリップの長手方向に約０.７Ｏｅの環境場が存在した。
図４は、第２焼鈍段階を適用する前に第１焼鈍段階（横断場）で生成される切断されたストリップの、バイアス場の変化による回転磁気特性を例示する。図５は、全２段階処理によって生成されるストリップのバイアス場に依存する回転磁気特性を例示する。図４及び５の双方において以下が適用される。
実線曲線は、印加されるバイアス場の変化に伴う共振周波数の変化を例示する。
ダッシュ曲線は、尋問信号パルス終了直後におけるバイアス場の変化による出力信号の大きさを例示する。
点線曲線は、尋問場パルス終了１ミリセカンド後のバイアス場の変化による出力信号振幅を例示する。
点・ダッシュ曲線は、尋問場パルス終了２ミリセカンド後のバイアス場の変化による出力信号振幅を例示する。
（尋問信号パルスの終り又はその後に示される出力信号振幅は「リングダウン」、即ち、「余韻」振幅と呼ばれることがある。）
図４に示される通り、横断場のみで焼鈍される切断・ストリップに対しては、共振周波数対バイアス場曲線（実線曲線）の勾配は、５Ｏｅ及び７Ｏｅ点間で約７００Ｈｚ／Ｏｅの勾配を示す。この勾配は、バイアス場の変化に対する共振周波数の過度の感度を示す。この程度の感度は、単一段階・焼鈍能動要素を用いるマーカの性能が信頼できないことに帰着する傾向がある。特に、マーカの方位の変化は、有効印加バイアス場の変化に帰着する。その理由は地球磁場の効果がマーカの方位と共に変化し、ある場合においてはこれらの変化が、回転ＥＡＳ検出装置が作動する所定の周波数から共振周波数を偏移させるのに十分であるためである。
１回焼鈍される切断ストリップは、バイアス場が６Ｏｅから１Ｏｅに低減され、６Ｏｅの印加バイアス場で約３１０ｍＶの尋問信号パルス後１ミリセカンドにおけるリングダウン振幅の場合、約２.３ｋＨの周波数偏移を与えることに注目すべきである。１回焼鈍された切断ストリップの周波数偏移及び出力振幅は良好であり、かつ共振周波数対バイアス場曲線勾配は上記６５１出願記載のコバルトに富んだ材料（Ｆｅ39.5Ｃｏ39.5Ｓｉ2Ｂ19）によって示されるものよりさらに望ましいが、それでもなおバイアス場変化に対する共振周波数感度が信頼できる作動に対して大きすぎる。しかし、図５に示される通り、２回焼鈍される切断ストリップは、周波数偏移及び出力振幅特性の受容できる低下を犠牲にしてかなり低下された共振周波数対バイアス場曲線の勾配を与える。特に、２回焼鈍される切断ストリップでは、５Ｏｅ及び７Ｏｅ点間の勾配は約４２０Ｈｚ／Ｏｅに低減される。バイアス場が６Ｏｅから１Ｏｅまで低下された直後の周波数偏移は約２.０ｋＨｚであり、１ミリセカンドでのリングダウン振幅は６Ｏｅバイアス場で２７５ｍＶである。
最小磁場のみの存在下において第２焼鈍段階は、横断場焼鈍段階により生成されるかなりうまく定められた磁気領域境界を幾分分散させるのに役立ち、それによってバイアス場の変化に対する材料の共振周波数感度を低下させる。その結果、パルス状回転磁気ＥＡＳマーカ内で能動要素として内臓されると、有効な印加バイアス場の避けられない変化にもかかわらず、２回焼鈍材料は受容できる程度の信頼性を示す。
例２
第２焼鈍段階の持続時間が１分よりはむしろ２分であることを除けば、例１のものと同一の材料に同一の処理が適用された。図６は、２段階焼鈍される切断ストリップから結果的に得られる回転磁気特性を例示する。図６の４つの各曲線はそれぞれ図５のものと同一のものを例示する。この例における第２焼鈍段階の増加された持続時間が、共振周波数対バイアス場曲線のよりなだらかな勾配、即ち、５Ｏｅ及び７Ｏｅ点間の約３５０Ｈｚ／Ｏｅの勾配を生成していることに注目すべきである。６Ｏｅから１Ｏｅまでのバイアス場低下に対して１.７ｋＨｚへの周波数偏移は適度になされ、６Ｏｅバイアス場での１ミリセカンドでのリングダウン振幅は実質的に変わらず２８０ｍＶであった。
例３
例１と関連して既に述べた同一の組成及び寸法を有する連続リボンが、図１及び２と関連して述べた上記連続処理装置を用いて２段階焼鈍された。地区Ａ（横断焼鈍区域）内での連続リボン２８の進行経路は１５２.４ｃｍで、地区Ｂ（第２焼鈍、場印加なし）内での進行経路は７８.７ｃｍであった。連続リボン２８は毎秒約７ｃｍの速度で移送され、第１焼鈍段階（横断場）及び第２段階（場なし）に対してもたらされた持続時間はそれぞれ２１秒及び１１であった。進行経路Ｐは実質的に東西方向に整列され、長手環境場が実質的に区域Ｂ内に存在しないようにされた。区域Ａ内の温度が３８０℃に固定されたが、区域Ｂ内の温度は３２０°乃至４００℃の範囲内で変えられ、それぞれ多くのサンプルが得られるようにされた。連続ストリップは、２段階連続焼鈍された後個々のストリップ（長さ３７.７５ｍｍ）に切断された。
図７では、陰影付き円は第２段階焼鈍温度の各々につき得られる共振周波数値を示し、むくの正方形は色々な第２段階焼鈍温度で得られる１ミリセカンドでのリングダウン振幅（５.５Ｏｅバイアス場における）を示す。図８では色々な第２段階焼鈍温度で得られる情報を示す。即ち、陰影付き円は共振周波数対バイアス場依存特性（即ち、勾配）を示し、むくの正方形は共振周波数偏移（６Ｏｅから１Ｏｅへのバイアス場低下直後）を示す。
図７で示されるように、５.５Ｏｅにおける共振周波数は３４０℃を越える第２段階焼鈍温度につき低下し、１ミリセカンドでのリングダウン振幅（同様に５.５Ｏｅバイアス場における）は３６０℃を越える温度につき低下する。図８は、共振周波数・バイアス場勾配（５及び７Ｏｅ点間）及び全周波数偏移（６から１Ｏｅへ）が第２段階焼鈍温度に依存してどの様に変わるかを例示する。概して、第２段階焼鈍温度が３２０°から４００℃に増加するにつれて、勾配が約６１０−６５０Ｈｚ／Ｏｅから約２３０Ｈｚ／Ｏｅに低下する。第２段階焼鈍温度が３６０℃より高い場合には、周波数偏移は最初増加し、次いで減少する。共振周波数・バイアス場勾配対全周波数偏移の満足すべき兼合いは、以下の特性を与える３８０℃の第２段階焼鈍温度で得られる。即ち、１ミリセカンドでのリングダウンが２６３ｍＶ、共振周波数・バイアス場勾配が４８８Ｈｚ／Ｏｅ、周波数偏移が１.９７０ｋＨｚである。
例４
例３と同一の材料及び同一の２段階連続焼鈍装置が用いられた。合金リボン移送速度は約２つの要因によって低下され、以下の焼鈍パラメータが用いられた。即ち、第１段階（横断場）が３８０℃で４３秒、第２段階（場不存在）が３６０℃で２２秒であった。先の例と同様に２段階焼鈍される連続ストリップを個々のストリップに切断後図９に示される特性が得られた。図９の４つの曲線はそれぞれ上記図５及び６と共に論じたものと同一特性のものである。共振周波数・バイアス場曲線の勾配は５及び７Ｏｅ点間で約４３０Ｈｚ／Ｏｅであることに注目されたい。１ミリセカンドリングダウン振幅は６Ｏｅバイアス場で２９０ｍＶである。バイアス場が６Ｏｅから１Ｏｅに低下されると周波数偏移は１.８３０ｋＨｚである。結果的に得られる２段階焼鈍される切断ストリップ材料のＭ−Ｈループ特性は図１０に示される。
Ｍ−Ｈループが原点近くで幾分開いていることが認められる。これは処理される材料が調波ＥＡＳシステムにおいて幾分誤警報が発生されやすいことを示すが、鋳造（即ち、非焼鈍）された能動要素を用いる従来の回転磁気マーカよりは鈍感、即ち、発生されやすくない。
上記各例では同一組成を有する材料が用いられた。しかし、他の組成、即ち、原子百分率で５乃至４５％の範囲のコバルト比率を有するものも、材料が実質的な比率のニッケルをも含むことを前提とすれば満足すべき結果が得られると考えられる。
また、第２焼鈍段階間では地球磁場によって与えられる環境磁場以外の場が与えられないことが望ましいが、第２焼鈍段階間に連続ストリップ又は個々のストリップの長手方向に５Ｏｅ未満の磁場を与えることによっても同様に満足な結果が得られると考えられる。
同様に、もし第２焼鈍段階が（場不存在）が４５０℃を越える温度若しくは５分未満の持続時間で行われるなら、満足な結果が得られないと考えられる。
既に言及した通り、初期の飽和横断・場焼鈍段階後に実質的に磁場なしで行われる、本明細書で開示される２段階焼鈍処理、特に、第２焼鈍段階を与えることは、バイアス場の小変化に過度に敏感にならない共振周波数を有する回転磁気ＥＡＳマーカ用の能動要素の製造を可能にする。同時に、この様に生産される能動要素は、総合周波数偏移及びリングダウン信号振幅の点で満足な特性を示す。また、能動要素は平坦な断面を持つようにされると共に調波ＥＡＳシステムで誤警報の生じやすさを低減させ得る。
図１１は、本発明により生産される能動要素を内蔵する回転磁気マーカを用いるパルス状・尋問ＥＡＳシステムを例示する。図１１のシステムは、印加回路２０１及び受信回路２０２の作動を制御する同期回路２００を含む。同期回路２００は、印加回路２０１に同期ゲートパルスを送り、同期ゲートパルスが印加回路２０１を作動させる。作動されると同時に印加回路２０１は、同期パルスの持続時間に亘って尋問コイル２０６に尋問信号を発生させて送る。尋問信号に応答して尋問コイル２０６が尋問磁場を発生させ、それがまたマーカ１００に機械共振を起こさせる。
尋問信号パルス終了と同時に同期回路２００が受信回路２０２にゲートパルスを送り、このゲートパルスが回路２０２を作動させる。もし尋問磁場にマーカが存在するなら、受信回路２０２が印加される一定時間に亘ってこの様なマーカが受信コイル２０７内にマーカの機械共振周波数において信号を発生させる。この信号が受信回路２０２によって検知され、そこで表示器２０３への信号を発生させることによって検知信号に応答して警報又は同種のものを発生させるようにされる。要するに、受信回路２０２が印加回路２０１と同期され、受信回路２０２がパルス状尋問場のパルス間の静期間の間だけ能動的になるようにされる。
例５：  Ｆｅ32.91Ｎｉ31.46Ｃｏ17.98Ｂ12.67Ｓｉ4.98、ここで下付き文字は原子百分率である。
上記百分率組成を有する、幅約１２.７ｍｍ及び厚さ約２５ミクロンの連続非結晶質リボンがすでに述べたリール対リール方法で焼鈍（第１段階焼鈍）された。焼鈍条件は、リボン幅方向に沿って印加される１２００エルステッドの磁場下で３９０℃で７.５秒、次いで２００℃で５秒間であった。リボンは約３７.７５ｍｍの長さのサンプルストリップに切断された。サンプルの回転磁気反応を測定するために送信及び受信コイルを備える装置が用いられた。図１２は、サンプル長さに沿って印加されるバイアス場エルステッドの関数として共振周波数（Ｆｒ）ｋＨｚ及び信号振幅ｍＶを示す。信号振幅は、送信コイルをオフにした後０ミリセカンド（Ａ０）、１ミリセカンド（Ａ１）及び２ミリセカンド（Ａ２）において測定された。以下の結果が得られた。即ち、それぞれ６.５Ｏｅのバイアス場における振幅Ａ１が４０３ｍＶ、６.５Ｏｅのバイアス場における共振周波数対バイアス場勾配が７５９Ｈｚ／Ｏｅ、バイアス場６.５Ｏｅから２Ｏｅへの共振周波数偏移は２.４０９ｋＨｚであった。
長さが約３７.７５ｍｍの追加のサンプルストリップがこの例５の第１段階焼鈍リボンから切断され、さらに焼鈍、即ち、バッチ炉内で第２段階焼鈍された。しかし、第２段階焼鈍がリール対リール処理でも可能でありかつバッチ炉は単に試験を容易にするために行なわれたことは理解すべきである。図１３は、第２段階焼鈍温度℃に関して６.５Ｏｅにおける共振周波数勾配Ｈｚ／Ｏｅと、６.５Ｏｅから２Ｏｅへの共振周波数偏移との関係を示す。磁場が０エルステッドで焼鈍時間が１分であった。図１３から、焼鈍温度が増加するにつれて共振周波数勾配が減少し、３２０℃で最小になることが理解できる。共振周波数偏移が３２０℃で最小になるまで第２段階焼鈍温度の増加と共に減少することから、それは類似の傾向を示す。図１４は、６.５Ｏｅにおいて送信コイルがオフにされた後１ミリセカンドにおけるサンプルの振幅Ａ１ｍＶを第２段階焼鈍温度℃の関数として例示する。
この例５の同一第１段階焼鈍材料が長さが約３７.７５ｍｍのサンプルストリップに切断された。これらのストリップが、サンプル長さに沿って印加される色々な長手方向磁場強度で３６０℃において１分間焼鈍された。図１５は、共振周波数（Ｆｒ）勾配Ｈｚ／Ｏｅと、印加される場Ｏｅに対する共振周波数偏移ｋＨｚとの関係を示す。図１５から、長手方向磁場が０から１.２エルステッドの範囲で増加するにつれて共振周波数勾配及び共振周波数偏移の双方が減少することが理解できる。図１６は試験結果を示し、そこでは振幅Ａ１、即ち、送信コイルオフ後１ミリセカンドでは０から１.２エルステッドの磁場範囲内で意味のある変化は示さないことを例示する。
例６：  Ｆｅ40.87Ｃｏ40.61Ｂ13.40Ｓｉ5.12、ここで下付き文字は原子百分率である。
上記組成を有し、幅約１０ｍｍで厚さが２５ミクロンの寸法の連続非結晶質リボンが、リボンの幅方向に印加された磁場で例５に記載した方法により焼鈍された。第１段階焼鈍条件は３８０℃で７.５秒、次いで２００℃で５秒間であった。次いでリボンは３７.７５ｍｍのサンプルストリップに切断され、リボンの長さに沿って印加される０.８エルステッドの磁場下で３００℃乃至４００℃の温度範囲において１分間焼鈍された。例５で記載したものと同一の装置でサンプルの回転磁気応答が測定された。図１７は、６.５Ｏｅにおける共振周波数勾配Ｈｚ／Ｏｅと、６.５から２Ｏｅまでの共振周波数偏移との第２段階焼鈍温度℃に対する依存性を例示する。図１７から、第２段階焼鈍温度が増加して３８０℃において最小になるにつれて共振周波数及び共振周波数偏移の勾配が減少することが理解できる。図１８は、６.５エルステッドにおいて送信コイルがオフにされた１ミリセカンド後でのサンプルの振幅を第２段階焼鈍温度の関数として例示する。
例６と同一の第１段階焼鈍材料が長さ３７.７５ｍｍのサンプルストリップに切断された。これらのストリップは、サンプル長さに沿って印加される色々な強度の長手磁場と共に３６０℃において１分間焼鈍された。図１９は、６.５エルステッドにおける共振周波数勾配Ｈｚ／Ｏｅ及び６.５から２エルステッドまでの共振周波数偏移ｋＨｚの印加場Ｏｅに対する関係を示す。図２０は、振幅Ａ１、即、送信コイルがオフにされてしまった１ミリセカンド後の６.５Ｏｅにおける振幅対し、０乃至１エルステッドの範囲に亘る印加場Ｏｅの関数として試験結果を示す。
例７：  Ｆｅ37.85Ｎｉ30.29Ｃｏ15.16Ｂ15.31Ｓｉ1.39、ここで下付き文字は原子百分率である。
上記組成を有しかつ幅が約６ｍｍで厚さが約２５ミクロンの寸法を有する連続非結晶質リボンが、例５記載の方法によりリボン幅に印加される磁場と共に焼鈍された。焼鈍条件は、４０５℃における７.５秒間とそれに続く２００℃における７.５秒間であった。リボンはその後長さ約３７.７５ｍｍのサンプルストリップに切断された。これらのストリップは、リボン長さに沿って印加される０.８エルステッドの磁場下で３００℃乃至４００℃範囲の温度において１分間焼鈍された。サンプルの回転磁気応答を測定するために例５に記載と同一の装置が用いられた。図２１は、６.５エルステッドにおける共振周波数勾配Ｈｚ／Ｏｅ及び６.５から２エルステッドまでの共振周波数偏移ｋＨｚの第２段階焼鈍温度℃に対する関係を示す。図２２は、６.５Ｏｅにおいて送信コイルがオフにされた１ミリセカンド後におけるサンプルの振幅Ａ１を、第２段階焼鈍温度℃の関数として例示する。
例８：  Ｆｅ38.38Ｎｉ29.06Ｃｏ16.10Ｂ14.89Ｓｉ1.57、ここで下付き文字は原子百分率である。
上記組成を有しかつ幅が約６ｍｍで厚さが約２５ミクロンの寸法を有する連続非結晶質リボンが、例５記載のものと類似の方法でリボン幅に印加される磁場と共に焼鈍された。焼鈍条件は、４００℃における７.５秒間とそれに続く２００℃における５秒間であった。リボンはその後長さ約３７.７５ｍｍのサンプルストリップに切断された。これらのストリップは、リボン長さに沿って印加される１エルステッドの磁場下で３００℃乃至４００℃の範囲の温度において１分間焼鈍された。サンプルの回転磁気応答を測定するために例５に記載と同一の装置が用いられた。図２３は、６.５エルステッドにおける共振周波数勾配Ｈｚ／Ｏｅと、６.５から２エルステッドまでの共振周波数偏移ｋＨｚとの第２段階焼鈍温度℃に対する依存性を示す。図２４は、６.５エルステッドにおいて送信コイルがオフにされた１ミリセカンド後におけるサンプルの振幅Ａ１を、第２段階焼鈍温度℃の関数として例示する。
この例８の横断磁場焼鈍されたものと同一の材料が、色々の強度の長手磁場と共に３６０℃において１分間焼鈍された。図２５は、６.５エルステッドにおける共振周波数勾配Ｈｚ／Ｏｅと、６.５から２エルステッドまでの共振周波数偏移ｋＨｚとの第２段階焼鈍温度℃に対する関係を示す。図２６は、６.５エルステッドにおいて送信コイルがオフにされた１ミリセカンド後におけるサンプルの振幅Ａ１を、印加Ｏｅの関数として例示する。
例９：  Ｆｅ42.62Ｎｉ30.20Ｃｏ11.87Ｂ14.14Ｓｉ1.17、ここで下付き文字は原子百分率である。
上記組成を有しかつ幅が約６ｍｍで厚さが約２５ミクロンの寸法を有する連続非結晶質リボンが、例５記載の方法によりリボン幅に印加される磁場と共に焼鈍された。焼鈍条件は、３６０℃における７.５秒間とそれに続く２００℃における５秒間であった。リボンはその後長さ約３７.７５ｍｍのサンプルストリップに切断された。これらのストリップは、リボン長さに沿って印加される１エルステッドの磁場下で３００℃乃至４００℃の範囲の温度において１分間焼鈍された。サンプルの回転磁気応答を測定するために例５に記載と同一の装置が用いられた。図２７は、６.５エルステッドにおける共振周波数勾配Ｈｚ／Ｏｅ及び６.５から２エルステッドまでの共振周波数偏移ｋＨｚの印加される場０ｅに対する関係を示す。図２８は、６.５エルステッドにおいて送信コイルがオフにされた１ミリセカンド後におけるサンプルの振幅Ａ１を、第２段階焼鈍温度℃の関数として例示する。
この例９の横断磁場焼鈍されたものと同一の材料が、色々の強度の長手磁場と共に３６０℃において１分間焼鈍された。図２９は、６.５エルステッドにおける共振周波数勾配Ｈｚ／Ｏｅと、６.５から２エルステッドまでの共振周波数偏移ｋＨｚとの印加場Ｏｅに対する関係を示す。図３０は、６.５エルステッドにおいて送信コイルがオフにされた１ミリセカンド後におけるサンプルの振幅Ａ１を、印加場Ｏｅの関数として例示する。
本発明の回転磁気要素は、Ｆｅ40Ｎｉ38Ｍｏ4Ｂ18の組成を有するＭｅｔｇｌａｓ（登録商標）２８２６ＭＢのような、先行技術で用いられる従来の材料にまさる有意な改良品である。その理由は、本発明の回転磁気要素が低い共振周波数勾配を有するのみならず、より狭く、即ち、先行技術材料の幅１２.７ｍｍと比べて幅６ｍｍにすることが可能であり、また、スリムライン（細い）マーカの商業的有用性を高める平坦なものにすることが可能なためである。
各例に関して述べると、鉄及び約１２乃至４１原子百分率範囲比率のコバルトを有する合金で作られかつ２段階焼鈍処理により焼鈍される回転磁気要素はより低い共振周波数勾配を有し、それによってバイアス磁場の変化と比較して共振周波数の安定性が増大された回転磁気要素を与えることが理解され得る。これらの結果に基づいて、鉄及び約５乃至４５原子百分率範囲のコバルト含有量を有しかつ２段階焼鈍処理により焼鈍された合金は、バイアス磁場の変化と比較して共振周波数の増大された安定性を示すと考えられる。同様に例から見て、鉄及び約１２乃至１８原子百分率範囲比率のコバルトを有する合金で作られかつ２段階焼鈍処理により焼鈍される回転磁気要素は、共振周波数勾配が５５０Ｈｚ／Ｏｅ未満に制御できるので向上された結果が得られることが理解され得る。これらの結果に基づいて、鉄及び約１０乃至２５原子百分率範囲のコバルト含有量を有しかつ２段階焼鈍処理により焼鈍される合金は、増大された結果を示すと考えられる。
本発明の回転磁気要素の第２段階焼鈍では、温度は約２５０乃至約４５０℃が望ましく、この第２焼鈍は約０.０５乃至５分間に亘って行われるのが望ましい。第２焼鈍は０乃至約５エルステッドの範囲の長手磁場の存在下で行われる。
上記焼鈍装置の色々な変更及び記載された実施例の改変は、本発明から逸脱することなく提起され得る。従って、本発明の特に望ましい実施形態は例示を意図するもので制限を意図するものではない。本発明の真の特質及び範囲は以下の請求項に規定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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