(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも７０％がガラス質であり、式ＦｅaＣｏbＮｉcＭdＢeＳｉfＣgであり、式中、Ｍはモリブデン、クロム及びマンガンから構成される群から選択される少なくとも１員であり、“ａ”、“ｂ”、“ｃ”、“ｄ”、“ｅ”、“ｆ”及び“ｇ”は原子百分率であり、“ａ”は３０〜４５、“ｂ”は４〜４０、“ｃ”は５〜４５、“ｄ”は０〜３、“ｅ”は１０〜２５、“ｆ”は０〜１５、“ｇ”は０〜２であるものから本質的に構成される組成を有する磁性金属ガラス質合成であり、該合金は機械的共振を示すストリップの形態であり、８  Ｏｅの最小適用磁界まで線形の磁化挙動を示す磁性金属ガラス質合金。
【請求項２】
４８〜６６ｋＨｚの周波数範囲で機械的共振を示す熱処理ストリップの形態である請求項１に記載の合金。
【請求項３】
６  Ｏｅのバイアス磁界に対する機械的共振周波数の傾きが４００Ｈｚ／Ｏｅ又はこれを上回る請求項２に記載の合金。
【請求項４】
機械的共振周波数が最小値をとるバイアス磁界が８  Ｏｅ又はこれを上回る請求項２に記載の合金。
【請求項５】
Ｍがモリブデンである請求項２に記載の合金。
【請求項６】
Ｍがクロムである請求項２に記載の合金。
【請求項７】
Ｍがマンガンである請求項２に記載の合金。
【請求項８】
“ａ”が３０〜４５であり、“ｂ”と“ｃ”の和が３２〜４７であり“ｅ”と“ｆ”と“ｇ”の和が１６〜２２である請求項２に記載の合金。
【請求項９】
Ｆｅ40Ｃｏ34Ｎｉ8Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ30Ｎｉ12Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ26Ｎｉ16Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ22Ｎｉ20Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ20Ｎｉ22Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ18Ｎｉ24Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ35Ｃｏ18Ｎｉ29Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ32Ｃｏ18Ｎｉ32Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ16Ｎｉ26Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ14Ｎｉ28Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ14Ｎｉ28Ｂ16Ｓｉ2、Ｆｅ40Ｃｏ14Ｎｉ28Ｂ11Ｓｉ7、Ｆｅ40Ｃｏ14Ｎｉ28Ｂ13Ｓｉ3Ｃ2、Ｆｅ38Ｃｏ14Ｎｉ30Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ36Ｃｏ14Ｎｉ32Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ34Ｃｏ14Ｎｉ34Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ30Ｃｏ14Ｎｉ38Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ42Ｃｏ14Ｎｉ26Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ44Ｃｏ14Ｎｉ24Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ14Ｎｉ27Ｍｏ1Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ14Ｎｉ25Ｍｏ3Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ14Ｎｉ27Ｃｒ1Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ14Ｎｉ25Ｃｒ3Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ14Ｎｉ25Ｍｏ1Ｂ13Ｓｉ5Ｃ2、Ｆｅ40Ｃｏ12Ｎｉ30Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ38Ｃｏ12Ｎｉ32Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ42Ｃｏ12Ｎｉ30Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ12Ｎｉ26Ｂ17Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ12Ｎｉ28Ｂ15Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ10Ｎｉ32Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ42Ｃｏ10Ｎｉ30Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ44Ｃｏ10Ｎｉ28Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ10Ｎｉ31Ｍｏ1Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ10Ｎｉ31Ｃｒ1Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ10Ｎｉ31Ｍｎ1Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ10Ｎｉ29Ｍｎ3Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ10Ｎｉ30Ｂ13Ｓｉ5Ｃ2、Ｆｅ40Ｃｏ8Ｎｉ38Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ6Ｎｉ36Ｂ13Ｓｉ5及びＦｅ40Ｃｏ4Ｎｉ38Ｂ13Ｓｉ5（式中、下付き数字は原子百分率である）から構成される群から選択される組成をもつ請求項８に記載の磁性合金。
【請求項１０】
磁界下に熱処理されている請求項２に記載の合金。
【請求項１１】
前記磁界が、前記ストリップを磁界の方向に沿って磁気飽和させるような磁界の強さで加えられる請求項１０に記載の合金。
【請求項１２】
前記ストリップが縦方向をもち、前記磁界が前記ストリップの幅方向を横断するように加えられ、前記磁界の方向がストリップ縦方向に対して７５°〜９０°である請求項１１に記載の合金。
【請求項１３】
前記磁界が１〜１．５ｋＯｅの強さをもつ請求項１２に記載の合金。
【請求項１４】
適用磁界内でマーカーの機械的共振により発生される信号を検出するように構成された物品監視システムにおいて、前記マーカーが、少なくとも７０％がガラス質であり、式ＦｅaＣｏbＮｉcＭdＢeＳｉfＣgを有し、式中、Ｍはモリブデン、クロム及びマンガンから構成される群から選択される少なくとも１員であり、“ａ”、“ｂ”、“ｃ”、“ｄ”、“ｅ”、“ｆ”及び“ｇ”は原子百分率であり、“ａ”は３０〜４５、“ｂ”は４〜４０、“ｃ”は５〜４５、“ｄ”は０〜３、“ｅ”は１０〜２５、“ｆ”は０〜１５、“ｇ”は０〜２であるものから本質的に構成される組成をもつ強磁性材料の少なくとも１個のストリップを含み、前記ストリップは機械的共振を示し、かつ少なくとも８  Ｏｅの最小適用磁界まで線形の磁化挙動を示す物品監視システム。
【請求項１５】
前記ストリップがリボン、ワイヤー及びシートから構成される群から選択される請求項１４に記載の物品監視システム。
【請求項１６】
前記ストリップがリボンである請求項１５に記載の物品監視システム。
【請求項１７】
前記ストリップが４８ｋＨｚ〜６６ｋＨｚの周波数範囲で機械的共振を示す請求項１４に記載の物品監視システム。
【請求項１８】
前記ストリップの６  Ｏｅのバイアス磁界に対する機械的共振周波数の傾きが４００Ｈｚ／Ｏｅ又はこれを上回る請求項１７に記載の物品監視システム。
【請求項１９】
機械的共振周波数が最小値をとるバイアス磁界が８  Ｏｅ又はこれを上回る請求項１７に記載の物品監視システム。
【請求項２０】
Ｍがモリブデンである請求項１７に記載の物品監視システム。
【請求項２１】
Ｍがクロム元素である請求項１７に記載の物品監視システム。
【請求項２２】
Ｍがマンガン元素である請求項１７に記載の物品監視システム。
【請求項２３】
“ａ”が３０〜４５であり、“ｂ”と“ｃ”の和が３２〜４７であり“ｅ”と“ｆ”と“ｇ”の和が１６〜２２である請求項１７に記載の物品監視システム。
【請求項２４】
前記ストリップがＦｅ40Ｃｏ34Ｎｉ8Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ30Ｎｉ12Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ26Ｎｉ16Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ22Ｎｉ20Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ20Ｎｉ22Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ18Ｎｉ24Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ35Ｃｏ18Ｎｉ29Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ32Ｃｏ18Ｎｉ32Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ16Ｎｉ26Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ14Ｎｉ28Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ14Ｎｉ28Ｂ16Ｓｉ2、Ｆｅ40Ｃｏ14Ｎｉ28Ｂ11Ｓｉ7、Ｆｅ40Ｃｏ14Ｎｉ28Ｂ13Ｓｉ3Ｃ2、Ｆｅ38Ｃｏ14Ｎｉ30Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ36Ｃｏ14Ｎｉ32Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ34Ｃｏ14Ｎｉ34Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ30Ｃｏ14Ｎｉ38Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ42Ｃｏ14Ｎｉ26Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ44Ｃｏ14Ｎｉ24Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ14Ｎｉ27Ｍｏ1Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ14Ｎｉ25Ｍｏ3Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ14Ｎｉ27Ｃｒ1Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ14Ｎｉ25Ｃｒ3Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ14Ｎｉ25Ｍｏ1Ｂ13Ｓｉ5Ｃ2、Ｆｅ40Ｃｏ12Ｎｉ30Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ38Ｃｏ12Ｎｉ32Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ42Ｃｏ12Ｎｉ30Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ12Ｎｉ26Ｂ17Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ12Ｎｉ28Ｂ15Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ10Ｎｉ32Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ42Ｃｏ10Ｎｉ30Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ44Ｃｏ10Ｎｉ28Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ10Ｎｉ31Ｍｏ1Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ10Ｎｉ31Ｃｒ1Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ10Ｎｉ31Ｍｎ1Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ10Ｎｉ29Ｍｎ3Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ10Ｎｉ30Ｂ13Ｓｉ5Ｃ2、Ｆｅ40Ｃｏ8Ｎｉ38Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ6Ｎｉ36Ｂ13Ｓｉ5及びＦｅ40Ｃｏ4Ｎｉ38Ｂ13Ｓｉ5（式中、下付き数字は原子百分率である）から構成される群から選択される組成をもつ請求項２３に記載の物品監視システム。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
１．発明の技術分野
本発明は金属ガラス合金、より詳細には物品監視システムの機械的共振マーカーで使用するのに適した金属ガラス合金に関する。
２．従来技術の説明
今日では種々の生物及び無生物の識別及び／又はセキュリティを助けるために多数の物品監視システムが市販されている。このようなシステムの利用目的は例えば、制限エリアへの入場資格者の識別や、商品の盗難防止である。
全ての監視システムの必須コンポーネントは被検対象に付着した感知ユニット即ち「マーカー」である。システムの他のコンポーネントとしては、「問い合わせ」ゾーンに適当に配置された送信機と受信機が挙げられる。マーカーを付着した対象が問い合わせゾーンに入ると、マーカーの機能部分は送信機からの信号に応答し、この応答は受信機で検出される。その後、応答信号に含まれる情報は、入場拒否、警報発生等の用途に適した動作を導くように処理される。
数種の異なる型のマーカーが開示され、使用されている。１例では、マーカーの機能部分はアンテナとダイオード又はアンテナと共振回路を形成するキャパシタから構成される。問い合わせ装置により送信される電磁界に置かれると、アンテナ−ダイオードマーカーは受信アンテナに問い合わせ周波数の高調波（harmonics）を発生する。高調波又は信号レベル変化の検出はマーカーの存在を示す。しかし、この型のシステムでは、単純な共振回路の広帯域幅によりマーカー識別の信頼性が比較的低い。更に、識別後にマーカーを取り外さなければならず、盗難防止システムのような場合には望ましくない。
第２の型のマーカーは高透磁率強磁性材料の第１の細長形エレメントと、第１のエレメントに隣接して配置され、第１のエレメントよりも高い抗磁力をもつ強磁性材料の少なくとも１個の第２のエレメントから構成される。問い合わせ周波数の電磁線に暴露されると、マーカーはマーカーの非線形特性により問い合わせ周波数の高調波を発生する。受信コイルでこのような高調波が検出されるとマーカーの存在を示す。マーカーの不活性化は第２のエレメントの磁化状態を変化させることにより行われ、これは例えばマーカーを直流磁界に通すことにより容易に達せられる。高調波マーカーシステムは、マーカー識別の信頼性が改善され、不活性化方法が簡単であるため、上記高周波共振システムよりも優れている。しかし、この型のシステムには主に２つの問題がある。まず第１に、遠距離でマーカー信号を検出するのが困難である。マーカーにより発生される高調波の振幅は問い合わせ信号の振幅よりも著しく小さいため、検出通路幅は約３フィート未満に限られる。第２の問題は、ベルトのバックル、ペン、クリップ等の他の強磁性物品により発生される偽信号からマーカー信号を区別するのが難しい点である。
マーカー材料の基本機械的共振周波数を組み込んだ検出モードを利用する監視システムは、高い検出感度と高い動作信頼性と廉価な運転費を兼備するという点で特に有利なシステムである。このようなシステムの例は、米国特許第４，５１０，４８９号及び４，５１０，４９０号（以下、‘４８９及び‘４９０特許と呼ぶ）に開示されている。
このようなシステムで用いられるマーカーは既知長さの強磁性材料の１又は複数のストリップであり、ピーク磁気−機械結合を設定するようにバイアス磁界を提供する磁気的に強い強磁性体（抗磁力の高い材料）で包まれている。強磁性マーカー材料としては、磁気−機械結合効率が非常に高いという理由で金属ガラス合金のリボンが好ましい。マーカー材料の機械的共振周波数は主に合金リボンの長さとバイアス磁界の強さにより決定される。この共振周波数に同調した問い合わせ信号に出会うと、マーカー材料は大きい信号磁界で応答し、この磁界が受信機により検出される。大きい信号磁界は共振周波数でマーカー材料の透磁率が高いことにも起因すると思われる。‘４８９及び‘４９０特許には、上記原理を利用した問い合わせ及び検出のための種々のマーカー構造及びシステムが教示されている。
特に有用なシステムの１例では、マーカー材料は送信機により発生されるその共振周波数の信号のパルス又はバーストにより振動励磁される。励磁パルスが終了すると、マーカー材料はその共振周波数の振動を減衰し、即ちマーカー材料は励磁パルスの終了後に「減衰（ring down）」する。受信機はこの減衰期間中に応答信号を「検出（listen）」し続ける。この構成では、監視システムは種々の放射又は電力源からの干渉を比較的受けにくく、従って、誤警報の可能性はほぼなくなる。
‘４８９及び‘４９０特許は、開示している種々の検出システムのマーカー材料に適するとして広範な合金を請求している。米国特許第４，１５２，１４４号には、高透磁率をもつ他の金属ガラス合金が開示されている。
電子製品監視システムを使用する際には、機械的共振に基づく監視システムのマーカーが上記高調波マーカーシステム等の代替技術に基づく検出システムを誤作動し易いという重大な問題がある。マーカーの非線形磁気応答は代替システムで高調波を発生するに十分に強いため、誤って偽応答又は「誤」警報を発生し易い。異なる監視システム間の干渉又は「汚染」を避けるのが重要であることは言うまでもない。従って、高調波再放射等の代替技術に基づくシステムを汚染せずに信頼性の高い方法で検出できる共振マーカーが当該技術分野で必要とされている。
発明の要約
本発明は少なくとも７０％がガラス質であり、アニールして磁性を強化すると、高調波（harmonics）マーカーシステムの磁気動作周波数領域で比較的線形の磁気応答を示す磁性合金を提供する。このような合金は迅速凝固を使用してリボン状に鋳造することができ、又はマーカーの磁気機械的起動に基づく監視システムで使用するのに特に適した磁性及び機械的特性をもつマーカーに他の方法で成形することができる。一般に、本発明のガラス質金属合金は、式ＦｅaＣｏbＮｉcＭdＢeＳｉfＣgから主に構成される組成をもち、式中、Ｍはモリブデン、クロム及びマンガンから選択され、“ａ”、“ｂ”、“ｃ”、“ｄ”、“ｅ”、“ｆ”及び“ｇ”は原子百分率であり、“ａ”は３０〜４５、“ｂ”は４〜４０、“ｃ”は５〜４５、“ｄ”は０〜３、“ｅ”は１０〜２５、“ｆ”は０〜１５、“ｇ”は０〜２である。これらの合金のリボンは４８〜６６ｋＨｚの周波数で機械的に共振すると、８Ｏｅ以上の適用磁界まで比較的線形の磁化挙動を示すと共に、バイアス磁界に対する共振周波数の傾き（slope）が従来の機械的共振マーカーにより示される４００Ｈｚ／Ｏｅのレベルに近似するか又はこれを上回る。更に、本発明の合金から製造したマーカーで典型的共振マーカーシステムの受信コイルに検出される電圧振幅は、既存の共振マーカーの電圧振幅と同等以上である。これらの特徴により、機械的共振に基づくシステムと高調波再放射に基づくシステムの間の干渉を避けることができる。
本発明の金属ガラスは、上記磁気機械的共振の励磁及び検出を利用する物品監視システムに組み合わせたマーカーで活性エレメントとして使用するのに特に適している。他の用途としては、磁気機械的起動及びその関連効果を利用したセンサーや、高透磁率を必要とする磁気コンポーネントが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
本発明の好適態様に関する以下の詳細な説明と添付図面を参照すれば、本発明は更によく理解され、他の利点も理解されよう。
尚、図１（ａ）は従来の共振マー図１（ｂ）は本発明のマーカーの縦方向磁化曲線の概略図であり、Ｈaはこの値を越えるとＢが飽和する磁界であり、
図２は受信コイルで検出される信号特性の概略図であり、機械的共振励磁、時刻ｔ0における励磁終了及びその後の減衰を示し、Ｖ0及びＶ1は夫々ｔ＝ｔ０及びｔ＝ｔ1（ｔ0から１ｍｓｅｃ後）の受信コイルにおける信号振幅であり、
図３は機械的共振周波数ｆrと、励磁交流磁界の終了から１ｍｓｅｃ後に受信コイルで検出される応答信号Ｖ1をバイアス磁界Ｈbの関数として示す概略図であり、Ｈb1及びＨb2は夫々Ｖ1が最大及びｆrが最小のときのバイアス磁界である。
好適態様の説明
本発明によると、高調波マーカーシステムの磁気動作周波数領域で比較的線形の磁気応答を示す磁性金属ガラス質合金が提供される。このような合金は、磁気機械的起動に基づく監視システムのマーカー要件を満たすために必要な全特徴を示す。一般に、本発明のガラス質金属合金は、式ＦｅaＣｏbＮｉcＭdＢeＳｉfＣgから主に構成される組成をもち、式中、Ｍはモリブデン、クロム及びマンガンから選択され、“ａ”、“ｂ”、“ｃ”、“ｄ”、“ｅ”、“ｆ”及び“ｇ”は原子百分率であり、“ａ”は３０〜４５、“ｂ”は４〜４０、“ｃ”は５〜４５、“ｄ”は０〜３、“ｅ”は１０〜２５、“ｆ”は０〜１５、“ｇ”は０〜２である。上記組成物の純度は通常の商用実地で用いられる純度である。これらの合金のリボンは、リボンの幅を横断するように磁界を加えながら高温で所与の時間アニールされる。リボン温度はその結晶温度未満とすべきであり、熱処理後のリボンは細断（cut up）できるよう十分に延性であるべきである。アニール中の磁界の強さは、リボンが磁界の方向に磁気飽和するような強さとする。アニール時間はアニール温度に依存し、一般には数分間〜数時間である。商業的製造には、連続リールツーリール（reel-to-reel）アニール炉が好ましい。このような場合には、リボン走行速度は０．５〜１２ｍ／分に設定すればよい。例えば長さ３８ｍｍのアニール後のリボンは、マーカー縦方向に平行に加えられる８Ｏｅ以上までの磁界に対して比較的線形の磁気応答を示し、４８ｋＨｚ〜６６ｋＨｚの周波数範囲で機械的共振を示す。高調波マーカーシステムの一部のトリガを避けるには、線形磁気応答領域を８Ｏｅのレベルまでとすれば十分である。より苛酷な場合では、本発明の合金の化学組成を変えて線形磁気応答領域を８Ｏｅ以上にする。アニール後に長さが３８ｍｍよりも短いか又は長いリボンは、４８〜６６ｋＨｚの範囲よりも高いか又は低い機械的共振周波数を示す。
４８〜６６ｋＨｚの範囲に機械的共振をもつリボンが好まいしい。このようなリボンは使い捨てマーカー材料として使用するのに十分に短い。更に、このようなリボンの共振信号はオーディオ及び商用高周波範囲から十分に離れている。
本発明の範囲外の殆どの金属ガラス合金は一般に、８Ｏｅレベルよりも低い非線形磁気応答領域を示すか、又は高調波マーカーを利用する多数の物品検出システムの動作励磁レベルに近いＨaレベルを示す。これらの合金から構成される共振マーカーは高調波再放射型の多くの物品検出システムを誤作動させ、従って汚染する。
本発明の範囲外の金属ガラス質合金でも少数のものは許容可能な磁界範囲に線形磁気応答を示す。しかし、これらの合金は高レベルのコバルト、モリブデン又はクロムを含有しているので、原料費が高く、及び／又はモリブデンやクロム等の構成元素の融点が高いためにリボンの鋳造性が低い。本発明の合金は、線形磁気応答が増加し、機械的共振性能が改善され、良好なリボン鋳造性と、可用リボンの製造費の節約を同時に満足するという点で有利である。
本発明の合金から製造したマーカーは、異なるシステム間の干渉を避けるだけでなく、従来の機械的共振マーカーよりも広い信号振幅を受信コイルに発生する。このため、マーカーの寸法を小型にするか又は検出通路幅を拡大することができ、どちらも物品監視システムの望ましい特徴である。
本発明の金属ガラス質合金の例としては、Ｆｅ40Ｃｏ34Ｎｉ8Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ30Ｎｉ12Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ26Ｎｉ16Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ22Ｎｉ20Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ20Ｎｉ22Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ40Ｃｏ18Ｎｉ24Ｂ13Ｓｉ5、Ｆｅ35Ｃｏ18Ｎｉ29Ｂ13Ｓｉ5図１（ａ）はＢ−Ｈ曲線で表した従来の機械的共振マーカーの磁化挙動を示し、Ｂは磁気誘導、Ｈは適用磁界である。Ｂ−Ｈ曲線は全体が低磁界領域に存在する非線形ヒステリシスループに重なっている。マーカーのこの非線形特徴により高い高調波が発生し、高調波マーカーシステムの一部をトリガし、従って、異なる物品監視システム間に干渉を生じる。
図１（ｂ）は線形磁気応答の定義を示す。マーカーが外部磁界Ｈにより縦方向に磁化されるにつれてマーカーに磁気誘導Ｂが生じる。磁気応答はＨaまで比較的線形であり、これを越えるとマーカーは磁気飽和する。Ｈaの量はマーカーの物理的寸法とその異方性磁界に依存する。共振マーカーが高調波再放射に基づく監視システムを誤作動させないようにするためには、Ｈaが高調波マーカーシステムの動作磁界強度領域よりも高くなるようにすべきである。
マーカー材料はマーカー材料の機械的共振周波数に同調された励磁パルスと呼ぶ一定振幅の励磁信号バーストに暴露される。マーカー材料は励磁パルスに応答し、図２でＶ0に向かう曲線に従って受信コイルに出力信号を発生する。時刻ｔ0で励磁は終了し、マーカーは減衰し始め、これに伴って出力信号は所定時間かけてＶ0からゼロまで低下する。励磁の終了から１ｍｓｅｃ後の時刻ｔ1で出力信号を測定し、量Ｖ1で表す。従って、Ｖ1／Ｖ0は減衰の尺度である。監視システムの動作原理は励磁パルスを含む波形に依存しないが、この信号の波形は通常はシヌソイドである。マーカー材料はこの励磁下で共振する。
この共振を支配する物理的原理は次のように要約することができる。強磁性材料が磁化磁界に暴露されると、長さが変化する。材料の長さが元の長さから僅かに変化することを磁気歪と呼び、記号λで表す。磁化磁界に平行な伸びが生じるならば、λは正の値である。
正の磁気歪をもつ材料のリボンが正弦的に変化する外部磁界を縦方向に加えられると、リボンは周期的に長さが変化し、即ちリボンは振動駆動される。外部磁界は例えば正弦的に変化する電流を流すソレノイドにより生成することができる。リボンの振動波の２分の１波長がリボンの長さに一致するとき、機械的共振が生じる。共振周波数ｆrは関係式：
ｆr＝（１／２Ｌ）（Ｅ／Ｄ）0.5
（式中、Ｌはリボンの長さであり、Ｅはリボンのヤング率であり、Ｄはリボンの密度である）により与えられる。
磁気歪効果は強磁性材料では材料の磁化が磁化回転により進行する場合にしか観察されない。磁化プロセスが磁壁運動（magnetic domain wall motion）として進行する場合には磁気歪は観察されない。本発明の合金のマーカーの磁気異方性は磁界アニールによりマーカーの幅方向を横断するように誘導されるので、バイアス磁界と呼ぶ直流磁界をマーカーの縦方向に加えると、マーカー材料からの磁気機械的応答効率が改善される。バイアス磁界は強磁性材料ではヤング率Ｅの有効値を変化させるので、バイアス磁界の強さを適切に選択することにより材料の機械的共振周波数を変更できることも当該技術分野で周知である。図３の概略図はこの状況を更に説明するものである。共振周波数ｆrはバイアス磁界Ｈbと共に減少し、Ｈb2で最小（ｆr）minとなる。受信コイルで例えばｔ＝ｔ1で検出される信号応答Ｖ1はＨbと共に増加し、Ｈb1で最大Ｖmとなる。動作バイアス磁界付近の傾きｄｆr／ｄＨbは監視システムの感度に相関するので重要な量である。
以上の説明を要約すると、正の磁気歪をもつ強磁性材料のリボンは直流バイアス磁界の存在下で駆動交流磁界に暴露されると、駆動交流磁界の周波数で振動し、この周波数が材料の機械的共振周波数ｆrに一致するとき、リボンは共振し、応答信号振幅が増加する。実際に、バイアス磁界は「マーカーパッケージ」中に存在するマーカー材料よりも高い抗磁力をもつ強磁性体により提供される。
表Ｉはガラス質Ｆｅ40Ｎｉ38Ｍｏ4Ｂ18をベースとする従来の機械的共振マーカーのＶm、Ｈb1、（ｆr）min及びＨb2の典型値を示す。Ｈb2の値が低いと共にＨb2未満で非線形Ｂ−Ｈ挙動が存在するため、この合金をベースとするマーカーは高調波マーカーシステムの一部を誤作動し易く、機械的共振に基づく物品監視システムと高調波再放射に基づく物品監視システムの間に干渉を生じる。
0003955624.tif 000002
表IIは本願の範囲外の合金のＨa、Ｖm、Ｈb1、（ｆr）min、Ｈb2及びｄｆr／ｄＨbの典型値を示す。磁界アニールは連続リールツーリール炉で幅１２．７ｍｍのリボンをリボン速度０．６ｍ／分〜１．２ｍ／分で操作して実施した。
0003955624.tif 000003
合金Ａ及びＢは許容可能な磁界範囲に線形磁気応答を示すが、高レベルのコバルトを含有しているため、原料費が高い。合金Ｃ及びＤはＨb1値が低く且つｄｆr／ｄＨb値が高いが、このような値の併存は共振マーカーシステム動作の観点から望ましくない。
実施例
実施例１：Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｂ−Ｓｉ金属ガラス
１．試料作成
参考資料としてその開示内容を本明細書の一部とするＮａｒａｓｉｍｈａｎの米国特許第４，１４２，５７１号に教示されている技術に従い、表III及びIVに試料番号１〜２９として示すＦｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｂ−Ｓｉ系のガラス質金属合金を溶融液から急冷した。全鋳造物は溶融液１００ｇを使用して不活性ガス下で製造した。こうして得られた一般に厚さ２５μｍ及び幅約１２．７ｍｍのリボンは、Ｃｕ−Ｋα線を使用したＸ線回折分析及び示差走査熱量分析によると有意結晶を含まないことが判明した。合金の各々は少なくとも７０％がガラス質であり、多くの場合に＞９０％がガラス質であった。これらのガラス質金属合金のリボンは強度が高く、光沢があり、硬く、延性であった。
リボンを小片に細断して磁化、磁気歪、キュリー温度、結晶温度及び密度を測定した。磁気機械的共振特性決定に用いたリボンは長さ３８．１ｍｍに切断し、リボンの幅を横断するように磁界を加えながら熱処理した。磁界の強さは１．１ｋＯｅ又は１．４ｋＯｅとし、磁界の方向はリボンの縦方向に対して７５°〜９０°とした。一部のリボンはリボンの方向に沿って０〜７．２ｋｇ／ｍｍ2の圧力を加えながら熱処理した。リールツーリールアニール炉内のリボンの速度は０．５ｍ／分〜１２ｍ／分とした。
２．磁性及び熱性質の決定
表IIIは合金の飽和誘導（Ｂs）、飽和磁気歪（λs）及び結晶温度（Ｔc）を示す。振動試料磁力計により磁化を測定して飽和磁化値をｅｍｕ／ｇで与え、密度データを用いて飽和誘導に変換した。飽和磁気歪は歪ゲージ法により測定し、１０-6即ちｐｐｍで与えた。キュリー温度と結晶温度は夫々誘導法と示差走査熱量分析により測定した。
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３８．１ｍｍ×１２．７ｍｍ×２０μｍの寸法をもつ各マーカー材料を慣用ループトレーサーにより試験してＨaの量を測定した後、２２１巻きの感知コイルに入れた。各合金マーカーの縦方向に交流磁界を加えると共に、０〜２０Ｏｅの直流バイアス磁界を加えた。感知コイルは交流励磁に対する合金マーカーの磁気機械的応答を検出した。これらのマーカー材料は４８〜６６ｋＨｚで機械的に共振する。磁気機械的応答を表す量を測定し、表IIIに列挙した合金について表IVに報告する。
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表IVに挙げた全合金は８Ｏｅを越えるＨa値を示し、上記干渉の問題を避けることができる。感度（ｄｆr／ｄＨb）が良好で応答信号（Ｖm）が大きいため、共振マーカーシステムのマーカーを小型にできる。
種々のアニール条件下で熱処理した表IIIのマーカー材料の磁気機械的共振を表す量を表Ｖ、VI、VII、VIII及びIXに要約する。
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上記表は、合金化学組成と熱処理条件を適正に組み合わせることにより磁気機械的共振マーカーの所望の性能を達成できることを示している。
実施例２：Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｍｏ／Ｃｒ／Ｍｎ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ金属ガラス
実施例１に詳細に記載したようにＦｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｍｏ／Ｃｒ／Ｍｎ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ系のガラス質金属合金を製造及び特性決定した。表Ｘは化
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表XIに挙げた全合金は８Ｏｅを越えるＨa値を示し、上記干渉の問題を避けることができる。感度（ｄｆｒ／ｄＨb）が良好で磁気機械的共振応答信号（Ｖm）が大きいため、共振マーカーシステムのマーカーを小型にできる。
以上、本発明を詳細に説明したが、本発明は以上の説明に厳密に制限されるものではなく、当業者には他の変更及び変形も自明であり、このような全変更及び変形も請求の範囲に定義する本発明の範囲に含まれることが理解されよう。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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