(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気機械式の電子商品監視システムのマーカに用いられる共振器であって、
該共振器は厚みと要素軸線とを持つ平板状の強磁性要素を含み、該要素は前記厚みの１．５倍の最大磁区幅を持つ微細磁区構造を有すると共に、前記要素の面に対し傾斜した成分を持つ、前記要素軸線に対しほぼ垂直な誘導磁化容易軸線を有することを特徴とする共振器。
【請求項２】
磁区構造が４０μｍの最大幅を持つことを特徴とする請求項１記載の共振器。
【請求項３】
共振器が、強磁性要素を強磁性的に飽和させる磁界にほぼ等しい磁界まで直線であるヒステリシスループを特徴とした磁気的動作を呈することを特徴とする請求項１又は２記載の共振器。
【請求項４】
平板状のアモルファス要素が組成ＦｅaＣｏbＮｉcＳｉxＢyＭzを有し、ここで
ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙおよびｚは原子％を表し、
Ｍは、少なくとも１つのガラス形成促進元素および／または少なくとも１つの遷移金属であり、さらに、
１５＜ａ＜７５
０＜ｂ＜４０
０≦ｃ＜５０
１５＜ｘ＋ｙ＋ｚ＜２５
０≦ｚ＜４であって、
しかも、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満たす
ことを特徴とする請求項１から３の１つに記載の共振器。
【請求項５】
ガラス形成促進元素がＣ、Ｐ、Ｇｅ、Ｎｂ、ＴａおよびＭｏからなる群から選ばれたことを特徴とする請求項４記載の共振器。
【請求項６】
遷移金属が、ＣｒおよびＭｎからなる群から選ばれたことを特徴とする請求項４又は５記載の共振器。
【請求項７】
強磁性要素が、組成Ｆｅ24Ｃｏ30Ｎｉ26Ｓｉ8.5Ｂ11.5を持つ平板状のアモルファス要素を備えることを特徴とする請求項４から６の１つに記載の共振器。
【請求項８】
強磁性要素が、組成Ｆｅ32Ｃｏ10Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16を持つ平板状のアモルファス要素を備えることを特徴とする請求項４から６の１つに記載の共振器。
【請求項９】
強磁性要素が、組成Ｆｅ37Ｃｏ5Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16を持つ平板状のアモルファス要素を備えることを特徴とする請求項４から６の１つに記載の共振器。
【請求項１０】
強磁性要素が、組成Ｆｅ40Ｃｏ2Ｎｉ40Ｓｉ5Ｂ13を持つ平板状のアモルファス要素を備えることを特徴とする請求項４から６の１つに記載の共振器。
【請求項１１】
１５＜ａ＜３０
１０＜ｂ＜３０
２０＜ｃ＜５０
１５＜ｘ＋ｙ＋ｚ＜２５
０≦ｚ＜４であって、
しかも、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００である
ことを特徴とする請求項４から６の１つに記載の共振器。
【請求項１２】
１５＜ａ＜２７
１０＜ｂ＜２０
３０＜ｃ＜５０
１５＜ｘ＋ｙ＋ｚ＜２０
０＜ｘ＜６
１０＜ｙ＜２０
０≦ｚ＜３であって、
しかも、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００である
ことを特徴とする請求項１１記載の共振器。
【請求項１３】
強磁性要素が、組成Ｆｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16を持つ平板状のアモルファス要素を備えることを特徴とする請求項１２記載の共振器。
【請求項１４】
強磁性要素が、組成Ｆｅ24Ｃｏ16Ｎｉ43Ｓｉ1Ｂ16を持つ平板状のアモルファス要素を備えることを特徴とする請求項１２記載の共振器。
【請求項１５】
強磁性要素が、組成Ｆｅ22Ｃｏ15Ｎｉ45Ｓｉ2Ｂ16を持つ平板状のアモルファス要素を備えることを特徴とする請求項１２記載の共振器。
【請求項１６】
強磁性要素が、組成Ｆｅ23Ｃｏ15Ｎｉ45Ｓｉ1Ｂ16を持つ平板状のアモルファス要素を備えることを特徴とする請求項１２記載の共振器。
【請求項１７】
強磁性要素が条板を備えることを特徴とする請求項１から１６の１つに記載の共振器。
【請求項１８】
磁気機械式の電子商品監視システムに用いられるマーカであって、
１〜１０Ｏｅの範囲の磁界強度を持つバイアス磁界を発生させるバイアス要素と、
請求項１から１７の１つに記載の共振器と、
バイアス要素と共振器を包封するハウジングと、
を備えることを特徴とするマーカ。
【請求項１９】
請求項１８記載のマーカと、
マーカを励振して、共振器を機械的に共振させ、かつ共振周波数の信号を送出させる送信手段と、
共振周波数にて、共振器から前記信号を受取る受信手段と、
前記送信手段と受信手段とに接続されており、前記送信手段が前記マーカを励振した後の時点で前記共振周波数にある前記信号を検出すべく前記受信手段を活性化する同期手段と、
警報器とを含み、
前記受信手段は、前記共振器からの同調周波数の前記信号が前記受信手段により検知された際に警報をトリガする手段を含む
ことを特徴とする磁気機械式の電子商品監視システム。
【請求項２０】
共振器の製作方法において、
平板状の強磁性リボンの最長方向に延びているリボン軸線と厚みとを持つ強磁性リボンを準備する工程と、
強磁性リボンを、前記平坦な強磁性リボンを含む面に対して垂直な、明瞭な成分と、前記強磁性リボンを含む面内にありかつ前記リボンの幅を横切る成分と、前記リボンに沿った最少成分とを含む磁界内で焼鈍し、該焼鈍により前記強磁性リボン内に前記厚みのの１．５倍の最大幅を有する微細磁区構造と、前記リボン軸に対し垂直で、かつリボン面に対し傾斜した、誘導された磁化容易磁区を形成する工程と、
前記強磁性リボンの一細片を切取って共振器を形成する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記磁界が、焼鈍中前記平板状の強磁性リボンを含む面に対してある角度をもって方位付けられた少なくとも１０００Ｏｅの磁界であり、
この結果、前記磁界は、前記リボン軸に対し垂直に方位付けられかつ前記面から出発する成分を持つ磁化容易軸を誘導すべく、前記面に対して垂直な明瞭な成分と、少なくとも２０Ｏｅでかつ前記強磁性リボンの幅を横切る成分と、前記リボン軸に沿う最少成分とを持つことを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
焼鈍工程が、焼鈍温度にて、磁界強度（Ｏｅで表す）が前記強磁性リボンの飽和磁気誘導（ガウスで表す）よりも小さい磁界を用いて、前記磁界内で、前記焼鈍温度にて強磁性リボンを焼鈍する工程を含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
焼鈍工程が、平板状の強磁性要素の幅方向の直線に対して６０°〜８９°の角度で磁界を向ける工程を含むことを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
焼鈍工程が、前記強磁性リボンを焼鈍し、１０〜８０°の範囲で、前記平面外にある磁化容易軸線の前記成分を生成する工程を含むことを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
焼鈍工程が、焼鈍温度にて、磁界強度（Ｏｅで表す）が前記強磁性リボンの飽和磁気誘導（ガウスで表す）よりも大きい磁界を用いて、前記磁界内で、前記焼鈍温度にて強磁性リボンを焼鈍する工程を含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２６】
焼鈍工程が、前記幅方向の直線に対して３０〜８０°の角度で前記磁界を向ける工程を含むことを特徴とする請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
焼鈍工程が、リボンを、少なくとも１ｍ／分の速度で、前記磁界内の炉を連続的に通過させる工程を含むことを特徴とする請求項２１から２６の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、磁気アモルファス合金と、磁界内でのこれらの合金の焼鈍方法とに関する。本発明はまた、磁気機械式の電子商品監視システムに用いられるアモルファス磁気ひずみ合金にも関する。さらに、本発明は、アモルファス磁気ひずみ合金を作る方法や上記マーカを製作する方法だけでなく、上記マーカを使用する磁気機械式電子商品監視システムにも関する。
【０００２】
背景技術
ほとんどの強磁性合金は、磁界内で熱処理されると、単軸異方性を呈し、それにより、誘導磁化容易軸線が、この焼鈍磁界の方向に平行になるか、あるいはさらに一般的に言えば、焼鈍中、磁区の磁化に平行になることが、例えばチカズミによる「磁気物理学」（Ｒｏｂｅｒｔ  Ｅ．Ｋｒｉｅｇｅｒ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍａｌｂａｒ，Ｆｌｏｒｉｄａ）第１７章、３５９頁以降（１９６４年）からよく知られている。前述のチカズミの論文は、誘導磁化容易軸線に垂直な方向で測定されたパーマロイ（結晶質の鉄・ニッケル合金）の磁化曲線について、一例を挙げている。チカズミは、このような場合に、各磁区の回転により磁化が行われ、直線上昇磁化曲線を発生することに注目している。
【０００３】
Ｌｕｂｏｒｓｋｙらによる「アモルファス合金の磁気的焼鈍」（磁気学ＭＡＧ−１１に関するＩＥＥＥ会報、１６４４〜１６４９頁（１９７５年））は、アモルファス合金の磁界中の焼鈍について、初期の一例を挙げている。彼らは、リボンの幅方向に（即ち、リボン軸線に垂直に）に向けられ、かつリボンの平面内にある４ｋＯｅの磁界において、Ｆｅ40Ｎｉ40Ｐ14Ｂ6のアモルファス合金の条板を横方向の磁界中で焼鈍した。彼らは、例えば３２５°Ｃでの２時間の加熱処理と、それに続く５０度／分と０．１度／分の冷却の後で、印加磁界が、この誘導異方性磁界に等しいか、またはこれを超えるときに、ほぼ残留磁気が消失し、磁化と印加磁界との関係が強磁性飽和まで直線的に左右されるヒステリシスループを発見した。これらの著者は、以上の観測結果を、この磁界中の焼鈍が、リボンの方向に直角な磁化容易軸線を誘導することと、磁界を印加するときに、磁化が、この磁化容易軸からの回転で変化するという事実のためだと考えた。
【０００４】
現に、アモルファス金属は、ガラスの非周期的構造の結果として磁気結晶異方性がないために、特に磁界中の焼鈍に影響されやすい。アモルファス金属は、広範な組成を与える溶解金属から急冷することで、薄状のリボンの形に作ることができる。実用できる合金は、基本的には、ガラス形成に必要な約１５〜３０原子％のＳｉとＢを添加したＦｅ、Ｃｏおよび／またはＮｉ（オーヌマらによる「アモルファスＦｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系合金の弱い飽和保磁力とゼロの磁気ひずみ」Ｐｈｙｓ．Ｓｔａｔｕｓ  Ｓｏｌｉｄｉ（ａ）第４４巻、Ｋ１５１頁（１９７７年））から成っている。アモルファス状態の遷移金属の混和性がほぼ無制限であることから、多種多様な磁気的性質がもたらされる。Ｌｕｂｏｒｓｋｙらによる「アモルファス合金での磁界中の焼鈍異方性」（磁気学ＭＡＧ−１３に関するＩＥＥＥ会報、９５３〜９５６頁（１９７７年））と、Ｆ．Ｅ．Ｌｕｂｏｒｓｋｙ（編集長）の［アモルファス金属合金］誌、Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈｓ、Ｌｏｎｄｏｎ、３００〜３１６頁（１９８３年）のフジモリによる「磁気異方性」により、２つ以上の金属種を持つ合金組成は、特に磁界中の焼鈍処理の影響を受けやすい。従って、この誘導異方性Ｋuの大きさは、焼鈍温度と時間を適切に選択することだけでなく、この合金組成を選択することによっても、数Ｊ／ｍ3から約１ｋＪ／ｍ3までの範囲で変えることができる。それゆえ、この異方性磁界は、Ｈk＝２Ｋu／Ｊs（Ｌｕｂｏｒｓｋｙらによる「アモルファス合金の磁界中の焼鈍」（磁気学ＭＡＧ−１１に関するＩＥＥＥ会報、１６４４〜１６４９頁（１９７５年）を参照、Ｊsは飽和磁化である）で与えられ、また横断方向に磁界中で焼鈍された材料では、飽和に達する前に、磁化が、印加磁界と正比例の関係で変化する磁界の上限を定めるものであって、１Ｏｅよりも充分に低い値から、約Ｈｋ≒２５Ｏｅの値まで様々である。
【０００５】
双方とも横方向の磁界中で焼鈍アモルファス合金と関係のあるヒステリシスループと低いうず電流損の直線特性は、例えば変圧器鉄心等の様々な用途で有用である（ヘルツァらによる「軟磁性体の最近の情勢」、Ｐｈｙｓｉｃａ  Ｓｃｒｉｐｔａ、第Ｔ２４巻、２２〜２８頁（１９８８年）を参照）。横方向に焼鈍されたアモルファス合金が特に有用である別の適用分野は、以下でさらに詳しく説明する磁気弾性特性を利用している。
【０００６】
ベッカーらによる「強磁性」（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ、Ｂｅｒｌｉｎ）第５章、３３６頁（１９３９年）、またはＢｏｚｏｒｔｈによる「強磁性」（ｄ．ｖａｎ  Ｎｏｓｔｒａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ、Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ）第１３章、６８４頁以降（１９５１年）は、その教本において、磁化ベクトルの回転と関係のある磁気ひずみが、強磁性体において、ヤング率がこの印加磁界とともに変化するという事実（通常、ΔＥ効果と呼ばれる）に基づくと説明している。
【０００７】
その結果、米国特許第５，８２０，０４０号と、ベリーらによる「アモルファス強磁性合金の磁界焼鈍と方向配列」（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、第３４巻、１０２２〜１０２５頁（１９７５年））から、アモルファスＦｅ系合金は、横断方向の磁界中で焼鈍されたときに、結晶質の鉄のものよりも二桁大きいΔＥ効果を示すことがわかった。彼らは、このように著しい差を、アモルファス合金に磁気結晶異方性がなく、そのことから、磁化回転により、印加ストレスに対する応答がさらに大きくなるためだと考えた。彼らはまた、この状態では、これらの磁区の向きが、ストレス誘導の回転の影響を受けにくいから、長手方向の磁界での焼鈍は、主としてΔＥ効果を抑制することも実証した。１９７４年のベリーらの論文において、アモルファス金属でΔＥ効果が向上すれば、印加磁界の助けを借りて電子機械式の発振器の振動数を制御するのに役立つ手段を準備できることがわかる。
【０００８】
この振動数を印加磁界で制御できることは、電子商品監視（ＥＡＳ）で用いられるマーカに対して、特に有用であることが判明した（欧州特許出願第０  ０９３  ２８１号）。この目的の磁界は、磁化された強磁性条板（バイアス磁石）を磁気弾性共振器の付近に設け、かつこの条板とこの共振器とをマーカまたはタグのハウジングに入れた状態で発生させる。この共振周波数で、マーカの実効透磁率が変化すると、マーカに、信号ＩＤが供給される。この信号ＩＤは、印加磁界を用いて、共振周波数を変えれば除去できる。従って、例えば、マーカは、バイアス磁石を消磁させて、印加磁界を除去させ、従って、共振周波数を幾分、変化させれば、停止することができる。このようなシステムは、当初「製造されたままの」状態のアモルファスリボンでできたマーカを使用した（欧州出願第０  ０９３  ２８１号と出願ＰＣＴ  ＷＯ９０／０３６５２号明細書参照）が、このリボンも、製造に固有の機械的ストレスと関係のある単軸異方性のために、幾分かのΔＥ効果を示す場合がある。
【０００９】
米国特許第５，４６９，１４０号は、横方向の磁界中で焼鈍されたアモルファス磁気機械式素子を電子商品監視システム内に用いると、製造されたままのアモルファス材料を使用する従来技術のマーカにかかわる欠陥がいくつか除去されることを開示している。一例において、この特許は、少なくとも約１０Ｏｅの印加磁界まで、ヒステリシスループの直線動作を表している。横方向の磁界中での焼鈍と関係のあるこの直線動作により、他のタイプのＥＡＳシステム（即ち、調波システム）に望ましくない警報を発生させかねない調波が生じなくなる。調波システムへのこのような干渉は、現に、アモルファス合金の製造されたままの状態と関係のある典型的な非直線ヒステリシスループのために、従来技術の前記磁気弾性マーカの厄介な問題である。なぜなら、この非直線動作が、困ったことに調波ＥＡＳシステム内の警報器をトリガしてしまうからである。さらに、この特許は、磁界内での熱処理が、磁気ひずみ条板の共振周波数に関して、その一致度を大幅に向上させることも教示している。上記の焼鈍された共振器のさらなる利点は、それらの共振器がさらに大きい共振振幅を持つことである。さらにこの特許は、好ましい材料は、少なくとも約３０原子％のＣｏを含むＦｅ−Ｃｏ合金であるが、前述のＰＣＴ特許出願ＷＯ９０／０３６５２号明細書に開示されたＦｅ40Ｎｉ38Ｍｏ3Ｂ18等の従来技術の初期材料は、このような材料の焼鈍を行うと、この信号のリングダウン期間があいにく減らされるから、パルス磁界形の磁気機械式ＥＡＳシステムには不適当であると述べている。ドイツ実用新案Ｇ９４１２４５６．６号明細書において、本発明者は、比較的に高い誘導磁気異方性を示す合金組成を選択すれば、長期のリングダウン時間を達成できることと、それゆえこのような合金が、商品監視システム内の磁気弾性マーカに特に適することとを認識した。ヘルツァは、Ｆｅ−Ｃｏ系の合金から始まって、Ｆｅおよび／またはＣｏの約５０％までを、Ｎｉで置換することにより、約１２原子％の下限までの、さらに低いＣｏ含有率にて、所望の高リングダウン時間も達成できることを開示している。このような磁気弾性マーカに対してＣｏ含有率を減らすために、Ｎｉを合金化する利点と、比較的に高い異方性を持つ直線ループの必要性が、後で、米国特許第５，６２８，８４０号明細書の開示により再確認された。
【００１０】
前述の例における磁界中の焼鈍は、リボンの幅方向、即ち磁界の方向をリボン軸線に垂直に向いた、しかもリボン表面の平面内で行われた。この技法は、ここに示され、横方向の磁界中での焼鈍として、当業界で知られている。この磁界強度は、リボンの幅方向に、リボン全体を強磁性的に飽和させるくらい充分に強くなければならない。これは、数百Ｏｅ程度の磁界において達成できる。上記の横方向の磁界中での焼鈍は、例えば環状巻き鉄心上か、あらかじめ切断された直線リボン条板上のいずれかで、バッチ式に行うことができる。別法として、米国特許第５，４６９，１４０号明細書で詳細に開示されている通り、焼鈍は、横方向の飽和磁界を合金リボンに印加する炉を通して、合金リボンをリールからリールへと移送することで、連続方式で実行できる。
【００１１】
回転による磁化の変化と、関連磁気弾性特性は、一次的には単軸異方性軸線が、この印加された使用磁界に垂直であるという事実に関係がある。この異方性軸線は、横方向の磁界中で焼鈍されたサンプルの場合のように、リボンの平面内に必ずしもある必要はない。即ち単軸異方性はまた、磁界中での焼鈍以外のメカニズムでも生じることがある。例えば、代表的な状況では、異方性が、リボンの平面に対し垂直であり得る。このような異方性は、磁界中での焼鈍から生じることがあるが、ただし、１９７８年に「金属ガラス」の中でＧｙｏｒｇｙにより、１９７６年９月開催ＡＳＭ（米国金属学会、Ｍｅｔａｌｓ  Ｐａｒｋ、Ｏｈｉｏ）セミナーの報告、第１１章、２７５〜３０３頁により、米国特許第４，２６８，３２５号明細書により、グリムらによる１９８５年の「磁界中での熱処理による金属ガラス中のうず電流損の最小化」、ブラックプール（フルフサン磁気技術センター、カーディフ）でのＳＭＭ７会議の議事録、３３２〜３３６頁により、デウィットらによる１９８５年の「アモルファス金属リボンの磁区パターンと高周波の磁気的性質」Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．第５７巻、３５６０〜３５６２頁（１９８５年）により、さらに、リビングストンらによる「アモルファス金属リボンの磁区」Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．第５７巻、３５５５〜３５５９頁（１９８５年）により教示される通り、今度は、リボンの平面に直角に向けられた強い磁界で生じる（これを、以後、垂直磁界中での焼鈍と呼ぶ）。このような垂直異方性の他の原因は、製造プロセスと関係のある内部機械的応力（前述のリビングストンらによる「アモルファス金属リボンの磁区」の論文と、Ｆ．Ｅ．Ｌｕｂｏｒｓｋｙ（編集長）所属のフジモリによる前述の章を参照）、あるいは例えば、その表面の部分結晶化により起こされる内部機械的応力（ヘルツァＧ．による「鉄の含有量の多いアモルファス合金の表面結晶化と磁気的性質」Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｍａｇｎ．Ｍａｔ．第６２巻、１４３〜１５１頁（１９８６年））との磁気ひずみ結合から生じることもある。
【００１２】
磁化容易軸線がリボン平面に垂直であるとき、このような大きい減磁率は、静磁気漂遊磁界エネルギーを減らすために、非常に細かい磁区構造を必要とする（ランドーらによる「連続媒体の電気力学」Ｐｅｒｇａｍｏｎ，Ｏｘｆｏｒｄ，Ｅｎｇｌａｎｄ、第７章（１９８１年）を参照）。観測される磁区の幅は、一般に１０μｍ以下であり、また可視磁区は、一般に還流磁区（ｃｌｏｓｕｒｅ  ｄｏｍｅｉｎ）であるが、一方リボンの幅方向に異方性を持つリボンは、幅広い（一般に、幅約１００μｍ）横方向のスラブ磁区を示す（前述のＧｙｏｒｇｙの論文や前述のデウィットらの論文、および、Ｍｅｒｍｅｌｓｔｅｉｎの「磁気弾性金属ガラス型低周波磁力計」磁気学に関するＩＥＥＥ会報、第２８巻、３６〜５６頁（１９９２年）に開示のとおり）。
【００１３】
垂直磁界中での焼鈍の第１の例の１つは、Ｇｙｏｒｇｙによる前述の論文で与えられた。この論文では、Ｃｏ系のアモルファス合金について、焼鈍処理後の磁区構造を、それぞれ、横方向の磁界中での焼鈍処理と長手方向の磁界中での焼鈍処理の後で得られる磁区構造と比較した。Ｇｙｏｒｇｙは、磁化容易軸線が表面に対し直角である単軸材料では、垂直に焼鈍されたサンプルの磁区構造が典型的であると述べている。
【００１４】
後者の調査結果は、前述のデウィットらの論文で確かめられた。この論文では、ゼロに近い磁気ひずみのＣｏ系アモルファス合金の２つのサンプルを比較し、その一方が、０．９ｋＯｅの磁界において、横方向の磁界中で焼鈍され、また他方が、１５ｋＯｅの磁界において、垂直の磁界中で焼鈍されている。デウィットらは、上述の通り、双方の場合に、磁化プロセスが回転により制御され、その結果、印加磁界に伴ない磁化がほぼ直線的に行われることを発見した。 前述のＭｅｒｍｅｌｓｔｅｉｎの論文は、８．８ｋＯｅの磁界内で、それぞれ、横方向の磁界中で焼鈍され、また垂直の磁界中で焼鈍された高磁気ひずみのＦｅ系アモルファスリボンに対しても、同様な結論に達した。Ｍｅｒｍｅｌｓｔｅｉｎは、双方の場合に、磁化プロセスが、印加磁界に向けて、磁化ベクトルを回転させることで制御されると仮定し、従って、双方の場合に、うず電流の効果だけでなく、磁気的性質や磁気弾性特性も表すために、単一モデルを使用することで充分であると結論を下した。Ｍｅｒｍｅｌｓｔｅｉｎの調査は、これらのサンプルを用いて磁気弾性磁界センサに向けられ、彼は、双方のタイプの磁区構造が名目上、等価なノイズベースラインを示すことと、このセンサの感度のいかなる差も、熱処理の相違点と関係のある、異なる異方性磁界にのみ帰せられることと結論を下した。
【００１５】
それでも、上記の通り、デウィットらは、垂直に焼鈍されたサンプルのヒステリシスループが、本質的には直線であるものの、横方向に焼鈍されたサンプルと異なり、うず電流損の増大とともに、その中心領域に非直線の開口を示すことを認めた。この発見は、リボン表面に直角に向けられた９ｋＯｅの磁界内で焼鈍することで、ＦｅＣｏ系とＦｅＮｉ系のアモルファス合金に、垂直な異方性が生じたという前述のグリムらの論文で確認されている。グリムらは、この非直線性を、還流磁区の切換過程によるものだと考えた。このサンプルが最大の磁気ひずみ（λs≒２２ｐｐｍ）を呈した場合にのみ、彼らは、ヒステリシスが無視でき、かつうず電流損が大幅に低減したほぼ直線の磁気ループを見つけた。彼らは、この場合に、磁気ひずみの相互作用が、印加磁界に垂直に向けられた還流磁区に有利に働き、その結果、この還流磁区内の磁化プロセスが複雑でなくなることを認めた。これと対照的に、還流磁区のストライプは、磁気ひずみ定数がさらに小さい（即ち、一例において約９ｐｐｍ）サンプル、またはゼロに近い磁気ひずみのサンプルでは、印加磁界に平行に向けられ、その結果、ヒステリシスループの中心領域に、前述の非直線性が生じる。
【００１６】
さらに、匹敵する結果が、前述の米国特許第４，２６８，３２５号明細書にも開示されており、ここでは、２ｋＯｅの垂直磁界と１Ｏｅの周磁界において、２ｃｍ幅のＦｅ40Ｎｉ40Ｂ20のガラス状アモルファスリボンの型抜き部分から組立てられ焼鈍されたリング積層型の環状鉄心が述べられている。この特許に従い、焼鈍中に、このような垂直磁界を印加した結果、薄板が、その薄板平面にほぼ直角な磁化容易軸線を持つことになる。この結果は、比較的直線性の磁化ループであったが、この場合も、その中心領域に非直線の開口が生じ、かつＡＣ損失が向上した。さらに、前述の米国特許第４，２６８，３２５号明細書は、ＡＣヒステリシス損失を最小限に抑えるために、第１の磁界の方向に直角な磁界を、第２の焼鈍段階で印加することは好都合であると述べている。実際、この引用されたサンプルの損失は、周磁界での以後の焼鈍により、改善されよう。この第２の焼鈍段階において、この残留磁気が、従ってまた非直線性が増大し、このヒステリシスループがほぼ非直線である約３．５ｋＧの増大残留磁気にて最小値に至った。
【００１７】
以上の全ての観測結果は、真の利益は、横方向の磁界中での焼鈍以上に、垂直の磁界中での焼鈍により生ずることはないと教えている。実際、どんな用途でも、直線性のヒステリシスループと、低いうず電流損とが求められる場合には、横方向の磁界中での焼鈍が、明らかに好都合であるように見える。さらに、横方向の磁界中での焼鈍は、実験的に垂直の磁界中での焼鈍よりもさらに行い易い。その理由の一部は、それぞれの場合に強磁性的にリボンを飽和させ、一様な異方性を得るための磁界強度が必要となるからである。それらの磁気的な軟らかさのために、アモルファスリボンは、一般に、数百Ｏｅの内部磁界で、強磁性的に飽和させることができる。とはいえ、有限の寸法を持つサンプルでの内部磁界は、外部印加磁界と、外部印加磁界に対抗して作用する減磁界から成っている。リボンの幅方向の減磁界は比較的小さいが、リボン平面に直角な減磁界はかなり大きく、単一リボンでは、リボン平面に直角な飽和磁界の成分にほぼ等しい。それゆえに、前述の米国特許第４，２６８，３２５号明細書では、垂直に印加された磁界の強度は、好ましくは、焼鈍温度での飽和磁気誘導の少なくとも約１．１倍であるべきと教示している。これは、一般に、垂直の磁界中での焼鈍に関して、前述の論文に報じられているとおり、約１０ｋＯｅ以上の磁界強度をともなう。これに比べ、横方向の磁界中での焼鈍は、数百Ｏｅしか超えないかなり下げた磁界では、うまくいく。例えば、欧州特許出願第０  ７３７  ９８６号明細書だけでなく、前述の米国特許第５，４６９，１４０号明細書も、横方向の磁界中での焼鈍では、５００Ｏｅまたは８００Ｏｅを超える磁界強度が、飽和を達成するのに充分であると述べている。もちろん、このような中位の磁界は、垂直の焼鈍に必要な高磁界よりも容易、かつ経済的な方法で実現できる。従って、磁界を下げると、磁石のギャップを広くすることができ、それにより、このギャップ内に収容される炉を構築し易くなる。さらに、この磁界を電磁石で発生する場合には、電力消費量を減らせる。永久磁石から作ったヨークでは、さらに小さい磁界強度は、さらに小さなおよび／または安価な磁石で実現できる。
【００１８】
発明の要約
上述の従来技術によれば、横方向の磁界中での焼鈍法は、様々な理由で、垂直の磁界中での焼鈍法よりもさらに好ましいように思われる。しかしながら、本発明者は、焼鈍中に印加する磁界がリボン平面外に実質的な成分を持つ焼鈍法を適正に行うときは、従来技術に示された方法によるよりも、さらに優れた磁気的性質と磁気弾性特性をもたらすことを認めた。
【００１９】
本発明の目的は、動作の際に、静的な磁気バイアス磁界で磁化される強磁性リボンのうず電流損を減らす方法を提供することにある。
【００２０】
さらに具体的には、本発明の目的は、磁気機械式の電子商品監視システムへの使用にふさわしい性質を有し、かつ従来の共振器よりも性能の良い共振器を製造するための、磁気ひずみ合金と、この合金の焼鈍方法とを提供することにある。
【００２１】
本発明の他の目的は、切断して、長方形で延性の磁気ひずみ条板にすることができ、予磁化磁界Ｈを印加または除去することで、その条板を起動、停止でき、さらに起動状態において、その条板を交番磁界で励振すれば、共振周波数ｆrにて長手方向の機械的共振振動（この振動は、励振後は信号振幅が大きくなる）を呈するようにすることのできる、磁気機械式監視システムのマーカに組み込まれる上記の磁気ひずみアモルファス金属合金を提供することにある。
【００２２】
本発明のさらに他の目的は、磁化の磁界強度が変化しても、共振周波数ｆrがほんの僅かしか変化しない合金を提供することにある。
【００２３】
さらなる目的は、マーカ共振器が起動状態から停止状態に切換えられると、共振周波数ｆrが著しく変化する合金を提供することにある。
【００２４】
本発明のさらに他の目的は、磁気機械式監視システム用のマーカに組込まれるときに、調波監視システム内の警報器をトリガしない合金を提供することにある。
【００２５】
さらに、本発明の他の目的は、磁気機械式の監視システムへの使用に好適な、上記共振器を織り込んだマーカと、マーカの製作方法を提供することにある。
【００２６】
本発明の他の目的は、上記のアモルファス磁気ひずみ合金から成る共振器を持つマーカで作動される磁気機械式の電子商品監視システムを提供することにある。
【００２７】
上記の目的は、共振器、このような共振器を織り込んだマーカおよびこのようなマーカを用いる磁気機械式の電子商品監視システムにおいて達成され、このシステムでは、共振器はアモルファス磁気ひずみ合金であり、またこの生のアモルファス磁気ひずみ合金は、約４０μｍよりも短い磁区の幅で微細磁区構造を形成する方法で、そしてリボン軸線に垂直で、かつリボン平面に対して５〜９０°の角度でリボン平面外に向くような異方性が生じる方法で焼鈍される。この異方性角度の下限は、うず電流損を減らすのに必要な磁区構造の所望の細分化を達成するのに必要であり、従って、その信号振幅を改善し、それゆえ、このようなマーカを用いる電子商品監視システムの性能を向上させる。
【００２８】
これは、例えば、本発明の実施例において達成され、この実施例では、結晶質を、リボンまたは条板の上面および下面から、それぞれ条板またはリボンの各表面での厚みの約１０％の深さまで導き、その結果、異方性がリボン軸線に垂直で、かつリボン平面に垂直になる。従って、ここで言う「アモルファス」（共振器に関係するとき）とは、共振器を断面で見て最低約８０％のアモルファスを意味する。別の実施例において、飽和磁界を、リボン平面に垂直に印加し、焼鈍中、磁化を、この飽和磁界に平行に揃えるようにしている。双方の処理の結果、微細磁区構造、リボン平面に垂直な異方性、ほぼ直線のヒステリシスループが得られる。ここで使用する「ほぼ直線」なる語はは、ヒステリシスループが、なおも、その中心に、非直線の小さい開口を呈する可能性を含んでいる。このような僅かに非直線のループは、従来のマーカと比較して、調波システムにおいて、誤り警報を発動する回数は少ないが、残りの非直線性を事実上除去することが望ましい。
【００２９】
それゆえ、焼鈍は、好ましくはこの誘導異方性軸線を、リボン平面に対して９０°よりも小さい角度にして、ほぼ完全に直線のループがもたらされるような方法で行われる。このような「斜角」異方性は、磁気焼鈍磁界が、リボンの幅方向に付加成分を持つときに実現される。
【００３０】
かくして、上記の目的は、好ましくはリボン平面に対して或る角度で向けられた少なくとも１，０００Ｏｅの磁界内で、アモルファス強磁性金属合金を焼鈍し、この磁界が、リボン平面に垂直なかなり大きい１成分、このリボンの幅方向の少なくとも約２０Ｏｅの１成分、リボン軸線に沿った名目上無視できる１成分を有し、このリボン軸線に垂直に向けられた磁化容易軸線（ただし、リボン平面外に１成分を持つ）を誘導することで達成される。
【００３１】
この斜角磁化容易軸線は、例えば磁化を、その方向に沿って、またリボンの幅方向の１直線に対して約１０°〜８０°の角度で向けられるくらい大きい磁界強度を持つ磁界中で焼鈍することで得られる。しかしながらこれは、一般に約１０ｋＯｅかそれよりもかなり大きい、極めて大きい磁界強度を必要とし、そのために、実現が厄介で、かつ費用がかかる。
【００３２】
それゆえ、上記の目的を達成するための好適な方法は、磁界強度（Ｏｅで表す）が、焼鈍温度にて、アモルファス合金の飽和磁気誘導（ガウスで表す）よりも小さい焼鈍磁界を印加することを含む。一般に、強さが２Ｏｅ〜３ｋＯｅのこの磁界は、リボンの幅方向の１直線に対して約６０°〜８９°の角度で印加される。この磁界は、磁化容易異方性軸線を誘導し、この軸線は、焼鈍中に磁化方向に平行であり（一般に、このような中位の磁界強度では、その磁界の方向とは一致しない）、また最終的に、リボン平面外で、少なくとも約５°〜１０°の角度で向けられ、同時に、リボンの軸線に垂直である。
【００３３】
その方向のほかに、前述の斜角異方性は、他と関係なく、その大きさを特徴とし、またその大きさは、その異方性磁界強度Ｈkを特徴としている。先に記述した通り、方向は、主として焼鈍中の磁界の向きと強度により設定される。異方性磁界強度（大きさ）は、焼鈍温度・時間グラフと合金成分とを組合わせることによって設定され、異方性の大きさの程度が、主として合金成分で変えられ（調節され）、次に、平均（公称）の大きさからの変動が、焼鈍温度および／または時間を変える（調節する）ことで、公称値の約＋／−４０％以内に達成できる。
【００３４】
上述の通りに焼鈍されるときに、磁気機械式電子商品監視システムまたは識別システム内のマーカへの使用にふさわしい性質を持つ共振器を生み出す合金組成の一般式は、以下のとおりである：
ＦｅaＣｏbＮｉcＳｉxＢyＭz
【００３５】
ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｚは原子％で表す値であり、またＭは、Ｃ、Ｐ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｔａ、および／または、Ｍｏ等の１つ以上のガラス形成促進元素および／またはＣｒおよび／またはＭｎの１つ以上の遷移金属であり、さらに、
0004011849.tif 000002
しかも、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満たす。
【００３６】
この詳細な組成は、当該監視システムの個々の要件に合わせて調整する必要がある。特に適した組成は、一般に、焼鈍温度および／または約３５０°Ｃ〜約４５０°Ｃの範囲のキュリー温度Ｔcにおいて、好ましくは約１Ｔ（＝１０ｋＧ）よりも低いでの飽和磁化Ｊsを示す。これらの限度を前提とすると、例えばオーヌマらによる「 Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系アモルファス合金の低飽和保磁力とゼロ磁化」Ｐｈｙｓ．Ｓｔａｔｕｓ  Ｓｏｌｉｄｉ（ａ）第４４巻、Ｋ１５１頁（１９７７年）で与えられたデータから、さらに適切なＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉの含有率を選択できる。そうする際、ｘ＋ｙ＋ｚの合計を増加または減少することで、ＪsとＴcを、それぞれ増加または減少できることを念頭に置くべきである。好ましくは、これらの組成を、一般に選択すべきである。さらに、それらの組成は、磁界内で焼なまされるときには、約１３Ｏｅよりも小さい異方性磁界を持つ。
【００３７】
市販されている１つの主要な電子商品監視システムでは、本発明の所望の目的は、上記の式に、以下の範囲を適用すれば、特に好都合な方法で実現できる：
0004011849.tif 000003
【００３８】
このＥＡＳシステム向けに、このように特に適した合金の例は、例えばＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16、Ｆｅ24Ｃｏ16Ｎｉ43Ｓｉ1Ｂ16またはＦｅ23Ｃｏ15Ｎｉ45Ｓｉ1Ｂ16等の組成、約５〜約１５ｐｐｍの飽和磁気ひずみを持ちおよび／または上述の通りに焼鈍されたときに、約８〜１２Ｏｅの異方性磁界を持つ。これらの例は、特に磁化磁界強度が変化した場合の共振周波数ｆrの比較的僅かな変化、即ち│ｄｆr／ｄＨb│＜７００Ｈｚ／Ｏｅを示すにすぎないが、マーカ共振器が起動状態から停止状態に切換わると、共振周波数ｆrは、少なくとも約１．４ｋＨｚだけ、かなり大きく変化する。好適な実施例では、このような共振器リボンは、厚みが約３０μｍよりも薄く、長さが約３５〜４０ｍｍであり、幅が約１３ｍｍよりも短く、好ましくは約４〜８ｍｍ、即ち例えば６ｍｍである。
【００３９】
電子同定システムまたは磁界センサ等の他の用途は、むしろバイアス磁界に対する共振周波数の高い感受率を必要とする。即ち、このような場合、│ｄｆ／ｄＨ│＞１０００Ｈｚ／Ｏｅという大きい値が求められる。この場合に、特に適した組成の例は、例えばＦｅ62Ｎｉ20Ｓｉ2Ｂ16、Ｆｅ40Ｃｏ2Ｎｉ40Ｓｉ5Ｂ13、Ｆｅ37Ｃｏ5Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16またはＦｅ32Ｃｏ10Ｎｉ40Ｓｉ1Ｂ16等の組成、約１５ｐｐｍよりも大きい飽和磁気ひずみおよび／または、上述のとおりに焼鈍されたときに、約２〜８Ｏｅの範囲の異方性磁界を持つ。
【００４０】
さらに、ここに記述する熱処理を用いてうず電流損を減らすことは、非磁気弾性用途にも有益であり、またゼロに近い磁気ひずみのＣｏ系合金を、例えば直流電流で発生する予磁化で動作させる環状巻き鉄心に使用するときには、その合金の性能を向上させることができる。
【００４１】
発明を実施するための最良の形態
図１ａと図１ｂは、リボンの幅方向の飽和磁界内で、従来技術により焼鈍されたアモルファスリボンの代表的な磁区構造の比較例を示す。図１ａは、この磁区構造の略見取図であり、また、図１ｂは、約２ｋＯｅの横方向の磁界内で、３５０°Ｃにて約６秒間焼鈍されたＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金について、この磁区構造の実験例である。
【００４２】
図２ａと図２ｂは、リボン平面に垂直な飽和磁界内で、従来技術により焼鈍されたアモルファスリボンの代表的な磁区構造の比較例を示す。図２ａは、この磁区構造の略見取図であり、また図２ｂは、約１０ｋＯｅの垂直の磁界内で、３５０°Ｃにて約６秒間焼鈍されたＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金について、この磁区構造の実験例である。
【００４３】
図３ａと図３ｂは、（ａ）約２ｋＯｅの磁界内で、横方向磁界中の焼鈍を行った後で、また（ｂ）約１５ｋＯｅの磁界内で、垂直磁界中の焼鈍を行った後で、それぞれ得られた代表的なヒステリシスループを示している。双方のループは、長さ３８ｍｍ、幅６ｍｍ、厚み約２５μｍのサンプルで記録された。それぞれの場合の破線は、理想化された直線ループであって、その直線性と、異方性磁界Ｈkの定義を実証するのに役立つ。この図に示される特定のサンプルは、それぞれの場合に、３５０°Ｃにて、約６秒間、焼鈍されたＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金である。
【００４４】
図４は、リボンの幅方向の飽和磁界内で焼鈍されたアモルファス磁気ひずみリボンにおける、静磁気バイアス磁界Ｈの関数としての共振周波数ｆrと共振振幅Ａ１の代表的な動きについての、従来技術による比較例である。ここに示す特定の例は、約２ｋＯｅの横方向の磁界内で、３５０°Ｃにて約６秒間、焼鈍されたＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金の長さ３８ｍｍ、幅６ｍｍ、厚み約２５μｍの条板に相当する。
【００４５】
図５は、従来技術の熱処理中に、リボン平面に垂直な飽和磁界を印加することで、この熱処理を用いるアモルファス磁気ひずみリボンの場合に、静磁気バイアス磁界Ｈの関数として、共振周波数ｆrと共振振幅Ａ１との代表的な動きについての、この発明の例である。ここに示す特定の例は、約１５ｋＯｅの垂直の磁界内で、３５０°Ｃにて約６秒間焼鈍されたＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金から切取られた長さ３８ｍｍ、幅６ｍｍ、厚み約２５μｍの条板に相当する。
【００４６】
図６ａと図６ｂは、本発明による磁界焼鈍技法の原理を示す。図６ａは、リボンの断面（リボンの幅方向）の略見取図であり、焼鈍中の磁界ベクトルの向きと磁化を示す。図６ｂは、印加された焼鈍磁界の強度と向きの関数として、焼鈍中の磁化ベクトルの理論上算定された角度βを示す。磁界強度Ｈは、この焼鈍温度での飽和磁化Ｊs（Ｔa）に正規化される。
【００４７】
図７は、Ｆｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金の飽和磁化Ｊsの温度依存性を示す。
【００４８】
図８ａと図８ｂは、リボン軸線に垂直に、かつリボン平面の法線に斜めに向けられた単軸異方性をもたらす、本発明により磁界中で焼鈍されたアモルファスリボンの磁区構造の一例を示す。図８ａは、この磁区構造の概略見取図である。図８ｂは、リボン平面に対して約８８°の角度で向けられ、同時にリボン軸線に垂直に向けられた約３ｋＯｅの強度の磁界内で、３５０°Ｃにて約６秒間、焼鈍されたＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金についての、上記の磁区構造の実験例である。
【００４９】
図９ａと図９ｂは、本発明の原理により焼鈍した場合の磁気ひずみアモルファス合金の、（ａ）磁気的性質と、（ｂ）磁気共振性の測定例を示す。図９ａは、ほぼＨkでの飽和まで直線であるヒステリシスループを示す。図９ｂは、静磁気バイアス磁界Ｈの関数として、共振周波数ｆrと共振振幅Ａ１を示す。ここに示す特定の例は、リボン平面に対して約８５°の角度で向けられ、同時にリボン軸線に垂直に向けられた約２ｋＯｅの強度の磁界内で、３６０°Ｃにて約６秒間、焼鈍されたＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金から切取られた長さ３８ｍｍ、幅６ｍｍ、厚み約２５μｍの条板である。
【００５０】
図１０は、従来技術による磁界中での焼鈍方法と、本発明による磁界焼鈍方法とで得られた、静磁気バイアス磁界の関数としての各減衰率Ｑ-1の代表的な動きを比較する。この特定の例は、磁界内で、３５０〜３６０°Ｃにて約６秒間、連続方式で焼鈍したＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金である。
【００５１】
図１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、焼鈍中に印加される磁界強度Ｈの強さの、（ａ）共振信号振幅、（ｂ）磁区構造、（ｃ）異方性磁界Ｈkに対する影響を実証する。この焼鈍磁界は、リボン平面にほとんど直角に、即ち約８５°〜９０°の角度で作用していた。ただし、Ｈ＝０にて与えられたデータポイントは除く。そこでは、リボンの幅方向に２ｋＯｅの磁界を印加した。図１１ａは、最大の共振信号振幅と、共振周波数ｆrが最小値を示すバイアス磁界での共振信号振幅を示す。図１１ｂは、磁区サイズと、リボン平面に対する磁化容易軸線の算定角度を示す。図１１ｃは、異方性磁界を示す。領域IIは、本発明の好適な一実施例を表す。この図に示される個々の結果は、３５０°Ｃにて約６秒間、焼鈍されたＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金に対して得られたものである。
【００５２】
図１２ａと図１２ｂは、磁界がリボン平面にほとんど直角に、即ち約８５°〜９０°の角度で作用した場合に、ヒステリシスループの直線性に対する焼鈍磁界強度Ｈの役割を示す。ただし、Ｈ＝０にて与えられたデータポイントは除く。そこでは、リボンの幅方向に２ｋＯｅの磁界を印加した。図１２ａは、この焼鈍温度にて、飽和磁化よりも大きい強度と小さい強度の「垂直」磁界内で焼鈍したときに、それぞれ、その中心部におけるヒステリシスループの代表的な外観を示す。図１２ｂは、焼鈍したリボンの飽和保磁力Ｈcに関して、印加焼鈍磁界強度を用いたヒステリシスループの直線性の評価を示す。この結果は、３５０°Ｃにて約６秒間焼鈍したＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金で得られたものである。
【００５３】
図１３ａと図１３ｂは、共振信号振幅に対する焼鈍磁界の強度と向きの影響を実証する。図１３ａは最大の共振信号振幅を示し、図１３ｂは共振周波数ｆrが最小値を示すバイアス磁界での共振信号振幅を示す。個々の結果は、図に示すとおりの向きと強度の磁界内で、３５０°Ｃにて約６秒間、連続方式で焼鈍したＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金にて得られたものである。
【００５４】
図１４は、飽和保磁力Ｈcに関して、ヒステリシスループの直線性に対する焼鈍磁界の強度と向きの影響を示す。個々の結果は、図示のとおりの向きと強度の磁界内で、３５０°Ｃにて約６秒間、連続方式で焼鈍したＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金において得られたものである。
【００５５】
図１５ａと図１５ｂは、誘導異方性がリボン軸線に沿った成分を持つ場合における、ヒステリシスループの直線性と磁気共振性との劣化の一例を示す。図１５ａは、ヒステリシスループと有効な磁化プロセスを示す。図１５ｂは、静磁気バイアス磁界Ｈの関数として、共振周波数ｆrと共振振幅Ａ１を示す。示す特定の例は、感知されるほどの横方向の磁界成分がないようにリボン平面に対して「理想的に」垂直に向けられた約２ｋＯｅの強度の磁界内で、３６０°Ｃにて約６秒間、焼鈍したＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金から切取った長さ３８ｍｍ、幅６ｍｍ、厚み約２５μｍの条板である。
【００５６】
図１６ａと図１６ｂは、このリボンを案内して炉に通す本発明の方法に基づく焼鈍治具の断面を示す。図１６ａは、この装置の穴がリボンの厚みよりも著しく広い場合に、磁界内でリボンを向ける方法を実証する。図１６ｂは、厳密な幾何学的意味において、リボンが印加焼鈍磁界に完全に垂直に向けられる形態を示す。
【００５７】
図１７ａ、図１７ｂ、図１７ｃ、図１７ｄはそれぞれ、本発明の方法において使用する焼鈍治具のいくつかの代表的な製作品の異なる断面を示す。
【００５８】
図１８は、ヨークと、本発明の方法において、図示の磁力線を発生させる、永久磁石により形成された磁石システムの図である。
【００５９】
図１９ａと図１９ｂは、本発明の原理により、まっすぐなリボンを連続的に焼鈍するための一例を示す。図１９ａは、炉を挟む磁石システムの断面を示し、そこでは、リボンは、焼鈍治具５により、磁界方向に対して所望の角度で移送される。図１９ｂは、磁石システムと、磁石内部の炉の縦断面を示す。リボンは、リールから供給され、モータで駆動されるローラにより炉を通って移送され、最後に、磁界内のリボンの向きが、焼鈍治具により維持された状態で、別のリールに巻付けられる。
【００６０】
図２０ａと図２０ｂは、本発明による多レーン式の焼鈍治具の原理を示す。
【００６１】
図２１は、本発明による焼鈍処理のフィードバック制御の原理を示す。
【００６２】
図２２ａと図２２ｂは、リボンに直角に向けられた磁界（従来技術）内で、またはこの磁界の方向と、リボンの幅方向の直線との間の約８５°の角度で向けられた本発明による磁界内で焼鈍した後における、Ｆｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金の共振信号振幅を比較する。この磁界強度は、それぞれの場合に２ｋＯｅであった。またリボンは、約３００〜４２０°Ｃの焼鈍温度にて、約６秒間、連続方式で焼鈍された。図２２ａは最大振幅Ａ１を示し、また図２２ｂは、その共振周波数が最小値を持つバイアス磁界での振幅を示す。
【００６３】
図２３は、リボンに直角に向けられた磁界（従来技術）内で、またはこの磁界の方向と、リボンの幅方向の直線との間の約８５°の角度で向けられた磁界（本発明）内で、焼鈍した後、Ｆｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金の共振信号振幅の別の比較である。最大振幅は、その最大値が現れるバイアスでの勾配│ｄｆr／ｄＨ│に対して、プロットされている。磁界強度は、それぞれの場合に２ｋＯｅであった。またリボンは、約３００〜４２０°Ｃの焼鈍温度にて、約６〜１２秒間、連続方式で焼鈍された。
【００６４】
図２４は、異なる磁区幅について、信号振幅Ａ１とバイアス磁界を図式的に描いたものであり、本発明のいくつかの基本的な面を要約している。従来技術により横方向の磁界中で焼鈍されたサンプルでは、約１００μｍの磁区幅の曲線が典型的なものであり、また、本発明による焼鈍方法では、約５μｍと１５μｍの磁区幅に関して示された曲線が代表的なものである。
【００６５】
好適実施例の説明
合金の準備
Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｂ系の範囲内のアモルファス金属合金は、溶解金属から急冷することで、代表的には厚み２５μｍの薄いリボンとして作られた。表１は、調査した組成と、それらの組成の基本材料パラメータの代表的な例をリストしたものである。あらゆる鋳型は、市販の原料を用いて、少なくとも３ｋｇのインゴットから作られた。これらの実験に用いられるリボンは、幅６ｍｍであり、それらの最終幅に直接に鋳造されるか、あるいはそれよりも幅広いリボンから細断された。これらのリボンは強く、堅く、延性があり、また光沢のある上面と、やや光沢のない下面を示した。
【００６６】
【表１】
0004011849.tif 000004
上記の表Iは調査した合金組成と、それらの組成の磁気的性質の例を示し、Ｊsは飽和磁化であり、λsは飽和磁気ひずみ定数であり、またＴcはキュリー温度である。合金８と９のキュリー温度は、これらのサンプルの結晶温度（≒４４０°Ｃ）よりも高く、従って、測定不能である。
【００６７】
焼鈍
これらのリボンは、少なくとも５００Ｏｅの磁界をリボンに印加する炉を通って、リールからリールあるいは、フロアへと合金リボンを移送することで、連続方式で焼鈍した。磁界の方向は、リボンの長軸線につねに垂直であり、またその磁界の方向とリボン平面とが成す角度は、約０°（横方向の磁界中での焼鈍）、即ちリボンの幅方向から、約９０°（垂直の磁界中での焼鈍）、即ちリボン平面にほぼ直角までの範囲で変化した。焼鈍は、外部雰囲気で行った。
【００６８】
焼鈍温度を、約３００〜４２０°Ｃの範囲で変化した。焼鈍温度の下限は約２５０°Ｃであり、これは、製造に固有の応力の一部を除去するために、また磁気異方性を誘導するべく充分な熱エネルギーを準備するために必要である。キュリー温度と結晶温度から、焼鈍温度の上限が得られる。リボンが、熱処理後に、短い条板にカットされる程度に延性を持つという必要条件から、焼鈍温度の別の上限が定まる。最高の焼鈍温度は、好ましくは前記材料の特性温度の最低値よりも低くなければならない。従って、焼鈍温度の上限は、一般に約４２０°Ｃである。
【００６９】
リボンをこれらの温度に曝す時間を、焼鈍速度を変えることにより、数秒から約２分の１分までの範囲で変化させた。焼鈍速度は、この実験において約０．５〜２ｍ／分の範囲であり、この実験では、約１０〜２０ｃｍのホットゾーンを持つ比較的に短寸の炉を使用した。しかしながら焼鈍速度は、炉の長さを、例えば１〜２ｍの長さにすれば、少なくとも２０ｍ／分まで著しく速められる。
【００７０】
リボンは、炉を通って、一直線に移送され、また磁界によりリボン上に及ぼされる力やトルクのために、リボンが曲ったり、捻じられたりすることがないように、長形の焼鈍治具で支えられた。
【００７１】
ある実験設備においては、焼鈍用の磁界を発生させるために、電磁石を使用した。これらの磁極片は、直径１００ｍｍであって、約４５ｍｍの間隔を置いた。このようにすれば、約７０ｍｍの長さにおいて、約１５ｋＯｅまでの均一な磁界を発生することができる。この炉は、長方形の形状を持つ（長さ２３０ｍｍ、幅４５ｍｍ、高さ７０ｍｍ）。リボン軸線に沿った加熱電流で磁界が発生しないように、電熱線は、二本線で巻いた。この円筒形の焼鈍治具（長さ３００ｍｍ、直径１５ｍｍ）は、ステンレス鋼でできており、リボンを案内するために、長方形の穴（６×７ｍｍ）を備えていた。均一の温度ゾーンは約１００ｍｍであった。この炉は、磁石の中に適正に位置付けられて、印加磁界が、焼鈍治具の長軸線に垂直になるようにし、またリボンが、印加磁界がなお存在している間も冷却されるようにした。焼鈍治具を、その長軸線を中心として回転させることで、リボン平面は、リボン軸線に垂直の印加磁界に対して、いかなる角度でも位置付けできた。この実験設備を用いて、磁気的性質と磁気弾性特性に対する印加焼鈍磁界の強度と角度の影響を調査した。
【００７２】
第２の実験設備において、磁界は、ＦｅＮｄＢ磁石と磁性鋼鉄でできたヨークで発生させた。このヨークは、長さ約４００ｍｍであって、約１００ｍｍのエアギャップを備えていた。ヨークの中心に発生する磁界は、約２ｋＯｅであった。今回、この炉は、円筒形のもの（直径１１０ｍｍ、長さ４００ｍｍ）であった。電熱線として鉱物絶縁線を使用したことから、この加熱電流では、感知されるほどの磁界は発生しないことも保証された。この電熱線は、長さ３００ｍｍで巻付けられて、約２００ｍｍの均一なホットゾーンを形成した。今回、この焼鈍治具は、長方形のものであった。また、炉は、磁石の中に適正に位置付けられて、印加磁界が、焼鈍治具の長軸線に垂直になるようにし、またリボンが、高温である間、印加磁界を受けるようにした。この場合も、リボンを、リボン軸線に垂直である印加磁界に対して、任意の角度で位置付けるために、焼鈍治具を、その長軸線を中心として回転可能とした。この第２の実験設備は、電磁石構造よりも製造にふさわしいものである。特に、均一な磁界ゾーンは、適宜長くした磁石のヨークを用いて一層長くすることができ、またそのゾーンは、数メートル迄となし得ることから、さらに長い炉を使用し、もって焼鈍処理の速度を大幅に速くできる。
【００７３】
テスト
焼鈍されたリボンを、代表的に長さ３８ｍｍの短い細片にカットした。これらのサンプルを、ヒステリシスループと磁気弾性特性を測定するために使用した。
【００７４】
このヒステリシスループは、約３０Ｏｅピーク振幅の正弦波磁界内で、６０Ｈｚの周波数で測定した。この異方性磁界は、磁化がその飽和値に達した磁界Ｈkとして定義されるものである（図３ａ参照）。リボンの幅方向の磁化容易軸線では、横断方向の異方性磁界は、次の式により、異方性定数Ｋuと関連付けられる。
Ｈk＝２Ｋu／Ｊs
ここでＪsは飽和磁化、Ｋuは磁化容易軸に平行な方向から磁化容易軸に垂直な方向に磁化ベクトルを回転させるために必要な、体積単位当りのエネルギーである。
【００７５】
共振周波数ｆrや共振振幅Ａ１等の磁気共振特性は、ピーク振幅が約１８ｍＯｅの共振周波数で振動する小さい交番磁界のトーンバーストにより、長手方向の共振振動を励振することで、リボン軸線に沿った重畳ｄｃバイアス磁界の関数として決定された。バーストのオンタイムは約１．６ｍｓであり、バースト間には約１８ｍｓのポーズがあった。
【００７６】
長形の条板の長手方向の機械的振動の共振周波数は、次式で与えられる。
ｆr＝１／２Ｌ・（ＥH／ρ）1/2
ここで、Ｌはサンプルの長さ、ＥHはバイアス磁界Ｈでのヤング率、ρは質量密度である。長さ３８ｍｍのサンプルでは、共振周波数は、一般に、バイアス磁界強度に応じて、約５０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚであった。
【００７７】
機械的振動と関係のある機械的応力は、磁気弾性相互作用を通じ、バイアス磁界Ｈで決定された平均値ＪHを中心として、磁化Ｊの周期的変化を発生させる。この関連する磁束変化は、電磁力（ｅｍｆ）を誘導する。この電磁力は、リボンを囲む約１００の巻数を持つ密結合ピックアップ・コイルで測定された。
【００７８】
ＥＡＳシステムでは、マーカの磁気共振応答が、トーンバーストの間で検出されることから、ノイズレベルが減らされ、従って、例えばゲートを広げることができるように配慮される。この信号は、励振後、即ちトーンバーストの終了時に、指数関数的に減衰する。この減衰時間は、合金の組成と熱処理によって決まり、約数百マイクロ秒から、数ミリ秒までの範囲である。少なくとも約１ｍｓという充分に長い減衰時間が、トーンバーストの間に充分な信号ＩＤを準備するのに重要である。
【００７９】
それゆえ、励振から約１ｍｓ後に、誘導共振信号振幅が測定された。この共振信号振幅は、以後、それぞれＡ１またはＡと呼ぶ。従って、ここで測定された大きいＡ１振幅は、良好な磁気共振応答を示すと同時に、小さい信号減衰を示すものでもある。
【００８０】
いくつかの特性サンプルでは、磁区構造はまた、画像処理装置を装備したカー顕微鏡と、観測用の開口の付いたソレノイドを用いて調査された。該してこれらの磁区は、リボンの、光沢のある上面で観測された。
【００８１】
物理的背景
図１ａと図１ｂは、リボンの幅方向の単軸異方性をもたらす、横方向の磁界中での焼鈍後に得られた、代表的なスラブ磁区構造を示している。図２ａと図２ｂは、リボン平面に垂直な単軸異方性をもたらす１５ｋＯｅの垂直磁界内で、同一サンプルを焼鈍した後の還流磁区を持つストライプ磁区構造を示している。
【００８２】
これらの磁区は、サンプルの表面の磁極から生じる静磁気漂遊磁界エネルギー（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｓｔｒａｙ  ｆｉｅｌｄ  ｅｎｅｒｇｙ）を減らすために形成される。アモルファスリボンの厚みは、一般に約２０〜３０μｍであり、それゆえ、一般に数ミリメートル以上であるリボン幅よりもさらに小さい。よって、リボン平面に垂直な減磁率は、リボンの幅方向のものよりもさらに大きい。その結果として、磁化容易軸線がリボン平面に垂直であるときには、この大きい方の減磁率は、リボンの幅方向の磁化容易軸線と比較して、静磁気漂遊磁界エネルギーを減らすために、さらに細かい磁区構造を必要とする。従って、垂直な異方性の場合の磁区幅は、一般に約１００μｍである横方向の異方性の磁区幅と比較して、一般に１０μｍ以下とさらに短い。
【００８３】
これらの例における磁区幅は、次式で合理的に、うまく表すことができる（ランドーらによる「連続媒体の電気力学」Ｐｅｒｇａｍｏｎ，Ｏｘｆｏｒｄ，Ｅｎｇｌａｎｄ第７章（１９８１年）を参照）。
ｗ＝（２γwＤ／Ｋu）1/2  （１）
ここで、γwは磁区壁エネルギーであり、Ｋu＝ＨkＪs／２は異方性定数であり、Ｄは磁化容易軸線が向けられるサンプルの寸法である。即ち、Ｄは、平面内の横方向異方性ではリボン幅に等しいが、他方リボン平面に直角な磁化容易軸線では、Ｄはリボンの厚みに一致する。
【００８４】
図３ａと図３ｂは、図１ａと図１ｂおよび図２ａと図２ｂに示される、磁区構造と関係のあるヒステリシスループを比較している。横方向の磁界中での焼鈍後に得られたループは図３ａに示されており、磁界Ｈkまで直線の動きを示し、磁界Ｈkではサンプルが強磁性的に飽和される。垂直磁界での焼鈍後に得られたループは、図３ｂに示されており、さらに、ほぼ直線の動きも示している。それでも、Ｈ＝０のときに、中心部の開口には、僅かな非直線性がなおも存在していることが明白である。この非直線性は、製造されたままの状態で、ＥＡＳ用途に用いられる従来技術の材料よりも、それほど顕著ではない。にもかかわらず、このループは、交流磁界で励振されると、なおも調波を発生させ、従って他のタイプのＥＡＳシステムに、好ましくない警報をもたらす場合がある。
【００８５】
２つの磁化容易軸線の異なる向きのために、磁区サイズが異なることは最も明白であり、このことは、さきに記述した多数の実験において、独立的に確認されてきた。さらに、磁区の細分により、うず電流損を減らせることもよく知られている。それでも、従来では、磁化プロセスが磁区壁の移動に左右される場合にのみ、磁区の細分によるうず電流損の減少が適用されるものと考えられてきた。しかしながら、この事例において、磁化は、主としてリボン軸線に沿って印加された磁界に向けて、磁化ベクトルを回転させることで制御される。従って、うず電流損に直接関係のある基本的メカニズムから、これらの２つの事例は、前述のＭｅｒｍｅｌｓｔｅｉｎの論文で証明される通り、等価なものと見なされてきた。しかしながら、実際には、垂直の磁界中で焼鈍されたサンプルの損失は、横方向の磁界中で焼鈍されたサンプルの損失よりも大きいとしばしば報じられ、このことは、ヒステリシスループの中心部の非直線開口による付加的なヒステリシス損と関連付けられる。後者は、例えば不規則な「ラビリンス」磁区パターンと関係のある還流磁区内の不可逆な磁化プロセスにかかわる。
【００８６】
これと対照的に、本発明は、前述の一般に認知された意見、即ち垂直の磁界中で焼鈍されたサンプルで示される細分磁区構造が、損失を少なくすることと、磁気共振動作を改善することに関して好都合であるという認識から出発している。このことが特に当てはまるのは、条板が、リボン方向に沿って交流磁界で励振されているときに、同一方向に沿って静磁界がその条板にバイアスをかけるような状況を考慮に入れる場合である。これは、まさに、ＥＡＳシステムに用いられる起動磁気弾性マーカあるいは、例えばＩＳＤＮ用途でのインバータ変圧器における状況である。
【００８７】
この改良のための物理的メカニズムは、横方向の磁界中で焼鈍されたサンプルに対して、本発明者が行った初期観測から得ることができる（ヘルツァＧ．による「単軸異方性を持つアモルファスリボンの磁気機械的減衰」Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ第Ａ２２６〜２８８巻、６３１〜６３５頁（１９９７年））。従って、異方性が横断方向に誘導されるアモルファスリボンのうず電流損は、一般に、これまで考えられてきた通りの次の古典的な式
【数１】
0004011849.tif 000005
には従わず、それに代えて、次式で表す必要がある。
【数２】
0004011849.tif 000006
ここに、ｔはリボンの厚みを示し、ｆは周波数であり、Ｂは交流誘導振幅、ρel  は電気抵抗率であり、Ｊxは静磁気バイアス磁界によるリボン軸線に沿った磁化ベクトルの成分であり、Ｊsは飽和磁化である。
【００８８】
ゼロでないバイアス磁界（即ち、Ｊx＞０）では、式（２ｂ）の分母は１よりも小さいから、特にリボン方向に沿った磁化が飽和に近づく（即ち、Ｊx≒Ｊs）ときに、この式で表される損失は、古典的なうず電流損Ｐeclassよりも大きい。通常、損失測定が行われているゼロの静磁界でのみ、双方のモデルが同一の結果をもたらす。後者は、横方向の異方性に関連する不都合な過剰うず電流が、これまで認識されなかった理由であろう。
【００８９】
式（２ｂ）の分母は、印加磁界の方向に垂直な単軸異方性を持つ材料において、磁化プロセスが、この磁化ベクトルの回転に左右されるという事実に関係がある。従って、磁区内では、リボン方向に沿った磁化変化には、必然的に、この方向に垂直な磁化変化をともなう。後者は、過剰なうず電流損を発生させ、このうず電流損は、大きくなればなるほど、静磁気バイアス磁界により、磁化ベクトルの平衡位置を、それだけ大きくリボン軸線の方へ傾ける
【００９０】
前述のヘルツァの論文に記述される通り、これらの過剰損失の１つの結果は、その磁気機械的減衰が、従来の理論で予想されるものよりも著しく大きいことである（Ｂｏｚｏｒｔｈによる「強磁性」（ｄ．ｖａｎ  Ｎｏｓｔｒａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ、Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ）第１３章、６８４頁以降（１９５１年）を参照）。これらの結果は、図４に示されており、この図では、リボンの幅方向の、横断方向の磁界内で従来技術により焼鈍されたアモルファス条板の共振周波数ｆrと、共振信号振幅Ａ1とが示されている。印加磁界が異方性磁界Ｈkの約半分を超えると、この共振信号振幅は著しく小さくなり、また共振周波数が最小値を通過する所では、感知されるほどの信号は残ってなく、異方性磁界に近いバイアス磁界の場合は事実そのとおりである。
【００９１】
結論として、横断方向の異方性に関係する過剰なうず電流は、仮想的な等方性材料で得られるはずの実効共振感受率を厳しく制限することに注目すべきである。
【００９２】
本発明の物理的原理および実例
本発明者は、前述の減衰メカニズムを正確に述べるために、磁区サイズがリボンの厚みよりもさらに大きいと仮定する必要のあることを認識しており、明らかに、横方向の磁界中で焼鈍されたサンプルの場合は事実そのとおりである。
【００９３】
この仮定を受け付けなかった場合、発明者は、任意の磁区サイズの場合に、うず電流損をさらに正確に表わすと次式のようになることを発見した。
【数３】
0004011849.tif 000007
ただし、
【数４】
0004011849.tif 000008
ここで、Ｐeclassは、式（２ａ）で定義される古典的なうず電流損、ｗは磁区幅、ｔはリボンの厚み、βは磁化容易軸線とリボン平面との成す角度、即ち横方向の異方性の場合、β＝０そして垂直の異方性の場合、β＝９０°である。
【００９４】
β＝０およびｗ＞＞ｔの場合、即ち横断方向の異方性の場合、ε＝１を得る。結局、式２ｂの増大したうず電流損が得られる。
【００９５】
しかしながら、非常に小さい磁区、即ちｗ＜＜ｔの場合にはε≒０である。従って、この場合、損失は古典的なうず電流損の式（式（２ａ））で表され、それゆえ、バイアス磁界の存在のもとでは、横方向の磁界中で焼鈍されたサンプルの損失よりもさらに小さくなろう。
【００９６】
垂直な異方性
これらの新たな驚くべき理論上の結果により、さらに細かい磁区構造を持ち垂直の磁界中で焼鈍された材料は、より少ないうず電流の減衰そしてそれゆえより高い共振感受率を示し、磁気弾性用途に一層に魅力的であるように思われる。
【００９７】
この理論に従い、サンプルを適宜に焼鈍し、その磁気弾性特性を調査した。図５は、このように垂直の磁界中で焼鈍した試験片の共振周波数と共振振幅との代表的な結果である。図示の結果は、同一合金（Ｆｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16）を用い、また図４に示す例で用いたものと同じ熱条件、即ち、焼鈍時間６秒、焼鈍温度３５０°Ｃを用いて得られた。約２ｋＯｅの通常の横方向磁界ではなく、リボン平面に垂直に向けた約１５ｋＯｅという強い焼鈍磁界を用いた。
【００９８】
図４と図５の比較により、双方のサンプルの共振周波数ｆrは、最も比較可能な方法で動作するが、垂直方向に焼鈍されたサンプルは、広範囲のバイアス磁界にわたって、横方向に焼鈍されたサンプルよりもさらに大きい振幅を示すことが明らかである。特に、この信号振幅は、ｆrが最小値であるバイアス磁界にて、なお、最大値に近い。後者は、共振周波数がマーカのフィンガプリントであるから、ＥＡＳシステム用のマーカへの応用に対して、重要な一面である。この共振周波数は、通常、地磁気と関係のあるバイアス磁界Ｈの変化によりおよび／またはバイアス磁石条板の特性の分布により変化する。ｆrが最小値を示す磁界の付近に動作バイアスを選択する場合には、ｆrで表すこれらの偏差が最小限に抑えられることが明らかである。この利点とは別に、ＥＡＳシステム内のマーカのピックアップ（検出）率を向上させるために、垂直に焼鈍されたサンプルの信号振幅を総じて大きくすることが有益であることも明らかになっている。
【００９９】
磁気共振性の向上は、主として、垂直な異方性に関係があり、必ずしもこの異方性を達成した技法には関係がないことに注目すべきである。このような異方性を発生させる別の方法は、例えば、表面の部分結晶化である（ヘルツァらによる「鉄の含有量の多いアモルファス合金の表面結晶化と磁気的性質」Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｍａｇｎ．Ｍａｔ．第６２巻、１４３〜１５１頁（１９８６年）を参照）。従って、本発明の第１の実施例は、横方向の異方性でなく、垂直の異方性を設定することにより、うず電流損および／または磁気共振性を向上させることにかかわる。このような垂直異方性の１つの重要な特性は、磁気的性質と磁気弾性特性がリボン平面内で等方性であると認識することもなお大切である。従って、横方向の異方性成分を持つマーカまたはセンサとは異なって、「純粋な」垂直の異方性を持つサンプルを用いるマーカまたはセンサ（円形に近い形状か、または方形の形状のもの）の性能は、印加磁界に対する向きには左右されなくなる。それゆえ、垂直の異方性を持つアモルファス条板でできた上記の新型の「円形」マーカを組込んだ商品監視システムは、さらに高い検出感度を示すことになる。にもかかわらず、以下では、長軸線に沿って動作させる長形の条板を具体的に考察する。垂直の磁界中で焼鈍されたサンプルのヒステリシスループは、ほぼ直線の特性を示し、従って、交流磁界で励振されると、製造されたままの状態向けの非直線ヒステリシスループ特性よりも小さい調波を発生させる。とはいえ、上述の通り、不規則な「ラビリンス」磁区パターンと関係のあるループの中心部に、僅かな非直線性がなおもあり、これは、調波ＥＡＳシステムとの干渉無しが厳密な必要条件となる場合には、不利になる場合がある。垂直の異方性が、表面の前述の結晶化により設定される場合も、この非直線性が欠陥となる。
【０１００】
この残りの欠陥を克服するためには、この非直線性が、垂直に焼鈍されたサンプルに対して見出された不規則な磁区パターンにかかわることを想起することである。従って、グリムらによる「磁界熱処理による金属ガラス中のうず電流損の最小化」、ブラックプール（フルフサン磁気技術センター、カーディフ）でのＳＭＭ７会議の議事録、３３２〜３３６頁（１９８５年）は、この非直線性を除去する１つの方法が、大きい磁気ひずみを持つサンプルを選択することであると教えている。ヒューバートらは、磁気ひずみ相互作用が、印加磁界に垂直に向けられた還流磁区に有利に働いて、その結果、この還流磁区内の磁化プロセスが複雑でなくなり、それゆえ、非直線中心領域なしのヒステリシスループが得られることを認めた。実際、このように報告された実験を、飽和磁気ひずみが約λｓ≒２９ｐｐｍ（即ち、Ｆｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16の合金のもの（λｓ≒１２ｐｐｍ）よりもかなり大きい）であったＦｅ53Ｎｉ30Ｓｉ1Ｂ16のアモルファス合金を用いて行うと、ヒステリシスループの非直線部分が除去できよう。しかしながら、Ｆｅ53Ｎｉ30Ｓｉ1Ｂ16の合金は、印加バイアス磁界の関数として、共振周波数の依存性を、Ｆｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16の合金よりもさらに敏感に示したが、その誘導異方性磁界は、ほぼ同一であった。従って、例えば６Ｏｅのバイアス磁界では、共振周波数の勾配│ｄｆr／ｄＨ│は、Ｆｅ53Ｎｉ30Ｓｉ1Ｂ16の合金では約１７００Ｈｚ／Ｏｅであったが、Ｆｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16の合金は、僅かに約６００Ｈｚ／Ｏｅの勾配を示した。このバイアスでの共振周波数の高い感受率は、この性質を利用するように設計された監視システムには好都合であるが、これは、所与のバイアスにて共振周波数の正確な値を用いてマーカにＩＤを準備する市販の公知システムには、明らかに不都合である。従って、大きい磁気ひずみの合金を選択することにより、ループを直線化する提案された方法は、後者の種類のＥＡＳシステムには適さなくなる。
【０１０１】
これに伴ない、ヒステリシスループの前述の非直線性を除去し、同時に細分磁区構造に関係する、向上した磁気共振感受率を維持するさらに適切な方法について、調査を行った。第１に、この目的は、なおもリボン軸線に垂直に、ただしリボン平面に斜めに（即ち、０°（横方向）と９０°（垂直方向）の間の角度で）向けられた磁化容易軸線を設定することで達成できると認識された。第２に、このような斜角異方性を達成する磁界中焼鈍方法を案出しなければならなかった。この目的に関して、該当する方向にサンプルを強磁性的に飽和させる程度に強い磁界を、焼鈍中にリボンの幅方向か、リボン平面に直角の方向のいずれかに印加するように教示する従来技術の方式を放棄することが必要となった。
【０１０２】
斜角異方性
図６ａと図６ｂは、本発明による磁界中焼鈍方法の基本的原理を示している。図６ａはリボンの断面の略図であり、焼鈍中に印加される磁界の向きと、その結果得られる焼鈍中の磁化ベクトルの向きを示している。
【０１０３】
従来技術の教えるところとは異なり、印加磁界を、必ずしもその方向に沿って磁化ベクトルを向けるくらい強くしようと試みる必要はなく、焼鈍中に、磁界ベクトルと磁化ベクトルを、異なる方向に沿ってそれぞれ異なる個所に印加した。
【０１０４】
磁化ベクトルの向きは、印加磁界の強度と向きによって決まる。この向きは、主として磁化を印加磁界に平行に揃える場合に得られる静磁気エネルギーと、平面に直角な大きい減磁率によってこの磁化を平面外に向けるのに必要な静磁気エネルギー漂遊磁界とのバランスにより、決定される。単位体積当りの総エネルギーは、次式として表すことができる。
【数５】
0004011849.tif 000009
ここで、Ｈは焼鈍中に印加される磁界の強度、αはその平面外角度で、Ｊs（Ｔs）は焼鈍温度Ｔａでの自発磁化、βは磁化ベクトルの平面外角度、μ0は真空透磁率、Ｎzzはリボン平面に直角な減磁率、Ｎyyはリボンの幅方向の減磁率である。角度αとβは、それぞれリボンの幅方向の１直線に対して、また磁界と磁化の方向、即ち、異方性の方向に平行な１直線に対して測定される。αとβに対して与えられる数値は、前記方向間の最小角度をさす。即ち、例えば以下の角度は、即ち９５°（１８０°−９５°）および／または３５５°は８５°と等価である。さらに、磁界および／または磁化は、名目上、リボン軸線に沿って、感知されるほどのベクトル成分を持たないものとする。リボンまたは条板の軸線とは、これらの性質が測定される方向、即ちバイアス磁界または励振交流磁界が事実上作用している方向をさす。これは、好ましくは条板の長い方の軸線である。従って、リボンの幅方向は、リボン軸線に垂直な方向をさす。主として長形の条板は、さらに幅の広いリボンから当該条板を細断するか、または打ち抜くことで作ることもでき、ここでは、条板の長軸線は、最初の鋳造方向で定められた軸線に対して、任意の方向である。後者の場合、「リボン軸線」は、条板の長軸線をさし、必ずしも鋳造方向（即ち、この幅広いリボンの軸線）を指さない。本発明において、条板またはリボンの軸線は鋳造方向に平行であるが、前述の変形例や、これに類する変形例は、当業者には明らかであろう。
【０１０５】
磁化ベクトルが位置付けられる角度βは、βに関して、このようなエネルギーの表現を最小にすることで得られる。数字で表す方法で得られた結果は、厚み２５μｍのアモルファスリボンについて、図６ｂに示されている。磁界が垂直に印加されている場合には、その結果は、Ｎyy＜＜Ｎzz≒１であることを認識して、解析的に次式として表現できる。
【数６】
0004011849.tif 000010
【０１０６】
内部の異方性により、例えば内部の機械的応力との磁気ひずみ的な相互作用により、このモデルには、僅かな補正が必要であることに注目すべきである。それでも、これらの本来的な異方性を克服するのに必要な内部磁界は、図６ｂに描かれた状況において優勢である減磁効果よりもさらに小さい。
【０１０７】
この薄いアモルファスリボンでは、リボンの幅方向の減磁率は約Ｎyy≒０．００４にすぎない（オズボーンによる「一般楕円体の減磁率」、Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ６７（１９４５年）３５１（１９４５年）を参照）。即ち、リボンの幅方向の減磁界は、リボンをこの方向に完全に磁化したときでも、この飽和磁化（ガウスで表す）のほんの０．００４倍にすぎない。よって、例えば１テスラ（１０ｋＧ）の飽和磁化を持つ合金は、この外部印加磁界が約４０Ｏｅを超える場合に、リボンの幅方向に均一に磁化される。しかしながら、リボンに垂直な減磁率は１に近く、即ち非常に優れた近似では、Ｎｚｚ＝１と表現できる。即ちリボン平面に垂直に磁化するとき、この方向での減磁界は、飽和磁化（ガウスで表す）にほぼ等しい。よって、例えば飽和磁化が１テスラ（１０ｋＧ）である場合、リボン平面に垂直に磁化を向けるには約１０ｋＯｅの磁界が必要である。
【０１０８】
図６ｂは、印加された焼鈍磁界の強度と向きの関数として、焼鈍中の磁化ベクトルの計算された角度を示している。磁界強度Ｈは、焼鈍温度での飽和磁界Ｊs（Ｔs）に正規化される。図７は、一例として調査したＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16の合金について、飽和磁化の温度依存性を示している。Ｊs＝０．９５Ｔの室温値と比較して、この磁化は、約３５０°の焼鈍温度では、例えばＪs≒０．６Ｔまで減らされる。後者の値は、結局焼鈍中の前述の減磁界に相応する。
【０１０９】
ここで、焼鈍中に誘導された磁化容易軸線は、印加磁界には平行でないが、焼鈍中の磁化ベクトルの方向に平行であることに注目する必要がある。即ち、図６に示す磁化角度βは、焼鈍後の誘導による異方性軸線の角度に一致する。
【０１１０】
図８は、このような斜角の異方性軸線に対して得られた磁区構造を示す。図８ａは、微小磁気の考察から予想される略見取図である。垂直な異方性の場合と同様に、還流磁区は、磁化ベクトルの垂直成分から発生する静磁気エネルギーを減らすように形成されている。小さい平面外角度では、還流磁区はないが、いかなる場合にも、静磁気漂遊磁界エネルギーを減らすために、磁区幅を短くする。
【０１１１】
図８ｂに示す特定の例は、リボン平面に対しα＝約８８°に向けた３ｋＯｅの磁界内で、３５０°Ｃの温度で約６秒間焼鈍したＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16の合金用のものである。幅が約１２μｍという非常に細かい磁区、即ち横方向の磁界中で焼鈍したサンプルのスラブ磁区（図１を参照）よりもかなり小さい磁区が観測されている。図６ｂに見られる光磁気コントラストは、それぞれ図８ａの還流磁区ＡおよびＢに対応する。１５ｋＯｅの垂直磁界（図２を参照）内で焼鈍したサンプルに対して観測された「ラビリンス」磁区パターンとは対照的に、これらの磁区は、ここでは、リボンの幅方向に規則的に向けられている。
【０１１２】
３ｋＯｅの印加磁界強度は、焼鈍温度Ｔaにおけるガウスで表わした磁化の約半分、即ちＪs（３６０°Ｃ）≒約０．６テスラ＝６ｋＧ、即ち、μ0Ｈ／Ｊs（Ｔa）≒０．５である。よって（図６ｂを参照）、誘導異方性の平面外角度は、約３０°であると算定できる。
【０１１３】
図９は、同様に焼鈍されたサンプルの磁気共振動作とヒステリシスループとを示す。図９ａからわかるように、中心部の非直線開口は、垂直の異方性の場合（図３ｂを参照）には存在したが、ここでは消滅しており、またヒステリシスループは、横方向の磁界中で焼鈍されたサンプルの場合（図３ａを参照）と同程度に直線である。この共振信号振幅は、垂直の場合（図５を参照）よりも幾分小さいが、広範囲のバイアス磁界において、横方向の磁界中で焼鈍されたサンプルの場合（図４を参照）よりも大きいことが明らかである。
【０１１４】
図１０は、異なる磁界中で焼鈍したサンプルの磁気−機械減衰率Ｑ-1を比較して示す。図１０は、斜角の異方性が、その細かい磁区構造のために、かつ垂直の異方性に似て、横方向の異方性の場合よりも著しく低い磁気−機械的減衰が起こることを明示している。このような観測結果は、その信号振幅についての調査結果と合致する。
【０１１５】
焼鈍磁界強度の影響
この調査結果をさらに詳しく検証するために、第１の一組の実験で、焼鈍磁界強度の影響を調査した。この焼鈍磁界は、リボン平面にほぼ垂直に、即ち、９０°に近い角度に向けられた（以下の段落も参照のこと）。その結果を、図１１ａ、図１１ｂ、図１１ｃ、図１２ａ、図１２ｂに示す。
【０１１６】
図１１ａは、共振振幅に対する焼鈍磁界強度の影響を示す。図１１ｂは、磁区サイズと、リボン平面に対する異方性角度βの対応する変化を示す。
【０１１７】
垂直焼鈍磁界強度が、約１．０ｋＯｅ、即ち焼鈍温度での飽和磁化の約６分の１を超えて大きくなると、磁区サイズは、横方向に焼鈍されたサンプルに対しての約１００μｍ（Ｈ＝０にて示される）から、リボン厚み程度の値まで急減する。興味深いことに、このような磁区サイズの減少には、磁化容易軸線の比較的小さな平面外成分のみが必要である。すでに述べた通り、この磁区細分の結果として、磁化容易軸線に沿って進む磁化ベクトルの、平面外成分により誘導される静磁気漂遊磁界エネルギーが減らされる。
【０１１８】
静磁気漂遊磁界エネルギーの減少は、磁区壁を形成し、最後には還流磁区を形成するのに必要なエネルギーで埋め合わされる。このようなエネルギー寄与の釣合いを取れば（キットルＣ．による「強磁性磁区の物理理論」Ｒｅｖ．Ｍｏｄ．Ｐｈｙｓ．第２１巻、５４１〜５８３頁（１９４９年）を参照）、本発明の材料の磁区壁幅ｗを、次式として算定することができる。
【数７】
0004011849.tif 000011
ここで、γwは磁区壁エネルギー、ｔはリボンの厚み、Ｋu＝ＨkＪs／２は異方性定数、βは磁化ベクトルの平面外角度、Ｎzzはリボン平面に直角な減磁率、さらにＮyyはリボンの幅方向の減磁率である。図１１ｂの実線は、この式を用いて計算したもので、光磁気的な調査により決定された実験磁区サイズを充分に再現している（図１１ｂの四角記号）。
【０１１９】
図１１ａ、１１ｂ、１１ｃに、３つの領域を、ローマ数字I、II、III（IとIIの境界線は、厳密に定められていない。即ち、これら２つのレンジは、約０．５ｋＯｅだけ重複する場合がある）で示してある。
【０１２０】
領域Iにおいて、この垂直焼鈍磁界は、図１に示すものに匹敵する比較的に広いスラブ磁区を得るための、平面外異方性の感知されるほどの成分を誘導するには明らかに弱すぎる。領域Iはまた、Ｈ＝０でプロットした、横方向の磁界中での従来技術の焼鈍方法も含む。これらの小さい磁界強度での垂直の磁界焼鈍は、横方向の磁界中での焼鈍と比較して、共振信号振幅を著しく向上させることはない。この磁区幅は、一般に、領域Iでは、約４０〜１００μｍ以上にまたがり、比較的大きい分散を受ける。従って、横方向に焼鈍されたサンプルでは、この磁区幅は、現にサンプルの磁気的な前履歴に応じて、約１００μｍ（リボン軸線に沿った５０Ｈｚの減磁後に）と、数百μｍ（例えば、焼鈍されたままの状態であるいはリボン方向に垂直な減磁後に）の間で、様々である。約１ｋＯｅ以下のさらに垂直に向けられた磁界に対しても、これらの「不安定な」磁区幅が観測される。図１１ｂに示される磁区幅は、現に５０Ｈｚの周波数を用い、リボン軸線に沿ってサンプルを減磁した後に得られたものである。それと対照的に、領域Iと領域IIで、即ちさらに大きい垂直焼鈍磁界で観測された細かい方の磁区構造用の磁区幅はさらに安定し、サンプルの磁気的な履歴には左右されなくなる。
【０１２１】
領域IIは、約１ｋＯｅよりも大きい焼鈍磁界に対応するが、約６ｋＯｅよりも小さく、即ち焼鈍温度での飽和磁化よりも小さい。この結果、少なくとも約１０°という感知可能な平面外異方性角度が得られ、また例えば図８に例示する通りのさらに細かい規則的磁区構造が得られる。この焼鈍領域での代表的な磁区サイズは、約１０〜３０μｍである。約１．５ｋＯｅ、（即ち焼鈍温度での飽和磁気誘導の約４分の１を超える焼鈍磁界強度に対しては、共振振幅の著しい向上が認められ、そこでは、磁区幅が、約２５μｍのリボン厚みに匹敵するか、またはそれよりも小さくなり、従って前述の過剰うず電流損が効果的に減らされる。磁界領域IIは、現に、本発明の好適な一
実施例を表す。
【０１２２】
最後に領域IIIでは、即ち焼鈍温度での飽和磁化よりも大きい磁界強度で焼鈍した後、さらに不規則な「ラビリンス」磁区パターンが観測されるが、この磁区パターンは、図２に例示する通りの垂直異方性の特徴を示す。それでも、この磁区幅は焼鈍磁界強度に全く無関係で、この領域では最も短いもの、即ち約６μｍとなる。この特定の細かい磁区構造の結果、過剰うず電流損の最も効果的な減少により、磁気共振振幅が特に大きくなる。適宜にアモルファスリボンを焼鈍することで磁気弾性共振器の信号を向上させることが、本発明の別の実施例に相当する。
【０１２３】
図１１ｃは、異方性磁界Ｈkの動きを示す。興味深いことに、垂直に焼鈍したリボンの異方性磁界は、横方向に磁界焼鈍したリボンの１つよりも約１０％小さい。この差を、多数の比較実験で確かめた。この結果の最も考えられる原因は、磁化容易軸線がリボン平面外に向きがちであるときに形成されようとする還流磁区にかかわる。これらの還流磁区は、平行か、逆平行のいずれかのリボン軸線に沿った磁化成分を示す。リボン軸線に沿った磁界を用いてリボンを磁化するときには、この磁界にさらに平行に向けられた磁区は、サイズが容易に大きくなり、またこの磁界に逆平行の磁区は、縮小する。従って、バルク磁区を、それらの磁化容易方向から転向するのに必要なエネルギーは、リボン軸線に垂直な磁化成分に対する、リボン軸線に平行な磁化成分の割合だけ減らされる。よって、小さい方の磁界強度Ｈkが、リボンを強磁性的に飽和させるのに必要である。従って、定量的に、この実効異方性磁界が、次式で表現できる。
【数８】
0004011849.tif 000012
ここで、Ｋuは誘導異方性定数、Ｊｓは飽和磁化、ｗはストライプ磁区の磁区幅、ｔはリボン厚み、βは磁化容易軸線の平面外角度である。Ｋuは、β＝０の場合に、横方向に焼鈍されたサンプルの実効異方性磁界Ｈktransを測定すれば、実験的に得ることができる。即ちＫu＝ＨktransＪs／２である。リボン厚みｔは、例えばゲージまたは他の適切な方法により測定できる。また磁区幅ｗは、光磁気的な調査から得られる。従って、斜角異方性を持つリボンが与えられると、異方性角度βは、リボンのＨkを測定し、かつ以下の式を用いて決定できる。
【数９】
0004011849.tif 000013
ここで、Ｈktransは、リボンの幅方向の横方向磁界内で、同一熱条件のもとに焼鈍されたサンプルの異方性磁界である。図１１ｂの三角記号は、こうして決定された異方性角度を表し、この異方性角度は、式（５）を用いて計算された予想異方性角度に完全に一致している。この場合の結果を、図１１ｂに破線で示す。
【０１２４】
図１２ａと図１２ｂは、ヒステリシスループの直線性に対する焼鈍磁界パラメータの影響を要約している。図１２ａは、ループの中心部分の拡大図であり、横方向異方性、斜角異方性、純粋垂直異方性に対し、それぞれ代表的なループ特性を示している。図１２ｂは、サンプルの飽和保磁力に関して、直線性を定量化している。ほぼ「完全に」直線の動きは、これらの例において、約８０ｍＯｅよりも小さい飽和保磁力に対応する。
【０１２５】
従って、ほぼ完全に直線のループは、任意の充分な磁界強度において、横方向の磁界中での焼鈍によるかあるいは少なくとも約１ｋＯｅ（ただし、焼鈍温度での飽和磁化よりも幾分か下、即ちこの例では、約６ｋＯｅよりも下）のほぼ垂直な磁界を印加することにより得られる。
【０１２６】
焼鈍角度の影響
別の組の実験において、焼鈍磁界の角度の影響を調査した。図６に示すとおり、焼鈍中の磁界は、リボンの幅方向の一直線と、この磁界の方向との成す測定された角度αで印加した。名目上、リボン軸線に沿った磁界成分はない。これらの焼鈍実験の結果は、図１３と図１４および表IIに要約されている。
【表２】
0004011849.tif 000014
【０１２７】
磁界方向と、リボンの幅方向の１直線とが成す磁界焼鈍角度αの、リボン平面に対する異方性軸線の角度β、異方性磁界Ｈk、バイアス磁界ＨAmaxでの最大共振振幅Ａ１max、および磁区構造への影響。磁区タイプIは、図１に例示する横方向のスラブ磁区をさし、磁区タイプIIは、図８の還流磁区構造をさす。この磁区幅は、焼鈍したままの状態で、また５０Ｈｚの周波数を用いてリボンの長手方向にサンプルを減磁した後に決定した。これらの例は、３ｋＯｅの強度の磁界内で、約６秒間、３５０°Ｃにて、連続方式で焼鈍したＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16のアモルファス合金をさす。
【０１２８】
図１３ａと図１３ｂは、様々な焼鈍磁界強度用の共振信号振幅に対する焼鈍磁界角度αの影響を実証している。約１．５ｋＯｅを超える磁界強度では、共振感受率は、焼鈍磁界角度αが約４０°を超えると著しく向上し、またこの磁界がリボン平面にほとんど垂直であるとき、即ち、αが９０°に近づくとき、この共振感受率は最大値に近づく。
【０１２９】
図１３ａと図１３ｂはまた、従来技術による横方向（０°）の磁界焼鈍処理を用いたときに、磁気共振性に対する焼鈍磁界強度の著しい影響はほぼないことを実証している。
【０１３０】
図１４は、ヒステリシスループの直線性を明らかにするために、同一の一組のパラメータに対して、保磁力Ｈcを示している。また、直線の動きは、これらの例において約８０ｍＯｅよりも小さい保磁力に対応する。１０ｋＯｅと１５ｋＯｅにて、即ち、焼鈍温度での磁化よりも大きい磁界内で垂直に焼鈍されたサンプルでも、やはり、完全に直線の動きからの実質的な偏差しか認められない。それでも、これらの大きい焼鈍磁界での直線性は、焼鈍磁界角度が約７０〜８０°よりも小さい場合には、容易に向上する。
【０１３１】
斜めに向けられた（α≒３０〜７０°）、大きい（１０〜１５ｋＯｅ）磁界内で焼鈍されたリボンには、直線ループと同時に最大の信号振幅が認められる。これは本発明の他の実施例である。
【０１３２】
約１．５ｋＯｅから、焼鈍温度での飽和磁化の値、即ちこれらの例では約６ｋＯｅまでの範囲の中位の磁界では、この磁界がほぼ垂直に向けられる（これは、約６０°から約９０°までの焼鈍の角度をさす）場合に、最適な信号振幅が得られ、これは本発明の好適な実施例である。
【０１３３】
ここでも、この共振振幅は、磁区構造と密接な関係を示した。表IIに示す例は、中位の磁界強度では、焼鈍の角度が６０°を超えると、磁区構造が広いストライプ磁区から狭い還流磁区に変化して、共振信号振幅の著しい増大を伴なうことを実証している。
【０１３４】
ここで、「ほぼ垂直」、または「９０°に近い」が意味するところを、それぞれさらに厳密に定義することが重要である。この用語は、焼鈍角度が、９０°に近い、即ち約８０°〜８９°であるが、完全に９０°ではないことを意味している。本発明者が現在、了解していることは、厳密な数学的意味において、焼鈍磁界をリボン平面に完全に垂直に向けないようにすべき点である。これは、焼鈍磁界が、焼鈍温度での磁化よりも小さい場合、即ち焼鈍中にこの磁化が完全にはリボン平面に直角に向けられないときに重要な点となる。以下で説明するように、物理的な背景を理解できる。
【０１３５】
１ベクトル成分をリボン平面に垂直にし、かつ１ベクトル成分をリボンの幅方向にした斜角異方性軸線が必要である。よって、この磁化は、焼鈍処理の間同一の方法で向きを定めなければならない。
【０１３６】
第１に、磁界は、リボン平面に完全に垂直に印加されるが、この磁化ベクトルを完全にリボン平面外に転向するほどには強くないと仮定する。そのとき、この磁化の平面内の成分は、リボン軸線に垂直でなくて、リボン軸線に沿った向きになりがちである。一つの理由は、この連続するリボンに沿った減磁率が、リボンの幅方向の減磁率よりも少なくとも１桁小さいことである。別の理由は、焼鈍中に炉を通ってリボンを移送するのに必要な引張り応力が、正の磁気ひずみのためリボン軸線に沿った磁化容易軸線をもたらすことである。最終的な結論として、この誘導された磁化容易軸線は、リボン軸線に沿って斜めに向けられ、即ち所望の通り、一方のベクトル成分をリボン平面に垂直にし、ただし、他方のベクトル成分を、リボンの幅方向でなく、リボン軸線に沿って向ける。この長手方向の異方性成分は、リボン軸線に沿って、これらの磁区を揃えて、磁区壁の移動の寄与を高めようとする。この結果、非直線ループと、減少した磁気弾性応答が生じる。
【０１３７】
本発明者は、リボン平面が焼鈍磁界に「完全に」垂直に向けられることを特に強調した中位の焼鈍磁界での実験から、このメカニズムに気づいた。その結果は、図１５ａと図１５ｂに示され、この実験で得られた不十分な磁気共振応答と、非直線のヒステリシスループを示している。磁区構造の調査から、リボンのかなりの部分が、リボン軸線に沿って向けられた磁区を示し、それが、非直線のヒステリシスループと、減少した共振応答を招いた原因であることが明らかになった。
【０１３８】
従って、必要とされるのは、焼鈍中に磁化の平面内成分をリボンの幅方向に向ける駆動力である。これを達成する最も簡単でありかつ最も効果的な方法は、リボン平面の法線を、その磁界方向から少し転向することである。これは、その磁界の横方向の平面内成分Ｈyを発生させ、この成分は、次式で与えられる。
Ｈymin ＝Ｈｃｏｓα                                          （８）
【０１３９】
この横方向の磁界成分Ｈyは、焼鈍温度にて減磁界と磁気弾性異方性磁界を克服するくらい強くなければならない。即ち、リボンの幅方向の最小磁界Ｈyminは、少なくとも次式でなければならない。
【数１０】
0004011849.tif 000015
よって、焼鈍磁界の角度は、次式でなければならない。
【数１１】
0004011849.tif 000016
【０１４０】
式（８）〜（１０）において、Ｈは磁界強度、またαは焼鈍中に印加された磁界の平面外の角度、Ｊs（Ｔa）は焼鈍温度Ｔaでの自発磁化、λs（Ｔa）は焼鈍温度Ｔａでの磁気ひずみ定数、μ0は真空透磁率、Ｎyyはリボンの幅方向の減磁率そしてσはリボンの引張り応力である。
【０１４１】
これらの実験での代表的なパラメータは、Ｔa≒３５０°Ｃ、Ｎyy＝０．００４、Ｊs（Ｔa）≒０．６Ｔ、λs（Ｔa）≒５ｐｐｍ、σ≒１００ＭＰａである。これは、横方向に、克服されるべき約Ｈminy≒５５Ｏｅの最小磁界をもたらす。それゆえ、全焼鈍磁界強度が２ｋＯｅであれば、これは、焼鈍角度を、約８８．５°よりも小さくすべきことを意味するであろう。
【０１４２】
現に、実験設備の「不備」で、例えば磁界の不均一、即ち磁石の不完全な調整のために、このように９０°からの僅かな偏差が、多かれ少なかれ自動的に発生することが多い。
【０１４３】
さらに、磁界は、リボン平面を磁界の線に平行な位置に向けさせようとするから、当然、このように９０°の角度からの僅かな偏差が発生する場合がある。図１６ａと図１６ｂが、図解例を与えている。図１６ａと図１６ｂは、炉内でリボン２の向きを定めるのに役立つ機械的な焼鈍治具１の断面を示している。この治具１の穴３がリボンの厚みよりも大きい場合には、リボン２は、他のすべてのものが完全に調整されても、磁界のトルクにより自動的に傾けられる。この結果、得られるリボン平面と磁界との成す角度αは、穴の幅ｈと、リボンの幅ｂにより決定される。即ち、次式となる。
α≒ａｒｃｃｏｓ  ｈ／ｂ                 (11)
【０１４４】
ｈ≒０．２ｍｍという比較的狭い穴幅でも、結果として得られる角度は、幅６ｍｍのリボンでα≒８８°となろう。９０°からのこのような偏差は、磁化の平面内成分をリボンの幅方向に向けるくらい大きい横方向の磁界を発生させるに足るものである。焼鈍治具１の穴３の幅ｈは、リボン幅の約半分を超えてはならない。好ましくは、この穴は、リボン幅の約５分の１を超えてはならない。リボンが、この穴を自由に通過できるようにするために、幅ｈは、好ましくは平均リボン厚みの少なくとも約１．５倍でなければならない。
【０１４５】
従って、「ほぼ」垂直であることは、９０°に非常に近いものの、上で説明したように充分に大きい横方向の磁界を発生させるため、数度だけ離れた向きをさしている。これはまた、時おり、「垂直な」という語が、それ自体、本発明の記述に関連して用いられるときに意味するものである。これは、焼鈍温度での飽和磁化に関して、特に以下の磁界強度にあてはまる。従って、例えば図１６ｂに示す焼鈍装置の構成は、その印加磁界がリボン平面に完全に垂直である場合には、適さなくなる。
【０１４６】
ここまで考察した例の大部分において、リボン平面は、焼鈍治具の構造のために、多かれ少なかれ自動的に、完全な９０°の向きから傾けられた。
【０１４７】
上述の焼鈍治具は、リボンを案内して炉に通すときに必要である。この焼鈍治具は、特にリボン平面が磁界の線に平行に向けられないようにしていることから、横方向の磁界中での焼鈍処理が行われることになる。それでも、焼鈍治具のさらなる目的は、リボンの幅方向にリボンをカールさせることである。欧州特許出願第０７３７９８６号明細書に開示されている通り、このような横方向のカールは、共振器とバイアス磁石の引力による磁気機械的な減衰を避けるために重要である。このような型の焼鈍治具を、図１７ｃと図１７ｄに図式的に示す。上記の焼鈍治具において、リボンが磁界のトルクで転向される可能性はほぼない。その結果として、そのようなカール焼鈍治具を使用するときは、リボン平面の法線が磁界方向から数度離れるように、焼鈍磁界を適正に向けることが不可欠である。
【０１４８】
中位の磁界強度であれば、ほぼ垂直な磁界を焼鈍中に印加するのが、実用てきである。もし磁気共振応答が不十分であるか、または損失が大きすぎる場合には、磁界とリボン法線との間の向きを数度変えることだけが必要である。このルールは簡単であるが、最も重要であり、本発明の他の好適な実施例に相当する。
【０１４９】
焼鈍機器の例
実際には、比較的大規模に、最大の磁界を定立するには、技術的な問題と費用を伴なう。従って、容易に利用でき、同時に性質を著しく向上させる磁界強度での垂直の磁界焼鈍法を実行することが好ましい。
【０１５０】
本発明の重要なファクタは、これまで考えられてきた通りのものとは異なり、この磁化を磁界の方向に平行に揃える磁界強度は必要ではないが、中位の磁界は非常に効率的で、かつさらに適切である点である。
【０１５１】
磁石システム内での約８ｋＯｅまでの磁界強度は、大きな技術的な問題なしに達成できる。このような大きさの磁界の磁石ヨークは、炉を問題なく挿入できる程度に広い約６cm迄のギャップ幅を持ち、かつ事実上どんな長さにでも作れる。
【０１５２】
このように大きい磁界強度は、望ましいものの必ずしも必要ではない。上述の実験から、リボン平面にほぼ垂直に向けられた約２〜３ｋＯｅの磁界の印加は、好ましく性質を向上させるに余りあることが証明されている。このような磁石システムは、幅が約１５ｃｍ以下のさらに広いギャップを有し、かつ安価な費用で作れるという利点がある。
【０１５３】
このような磁石システムを用いて焼鈍機器を構築する方法を述べた後で、２ｋＯｅという比較的中位の「垂直な」磁界を用いて行った実験の他の例を述べる。
【０１５４】
図１８は、一般に永久磁石７と鉄ヨーク８を含む磁石システムの３次元の図である。磁石間のギャップ１８の磁界は、破線に沿った方向を呈し、また少なくとも約２ｋＯｅの磁界強度を持つ。これらの磁石は、好ましくはＦｅＮｄＢタイプの合金でできており、この合金は、例えば商品名“ＶＡＣＯＤＹＭ”で市販されている。このような磁石は、特に強力であることが知られており、所要の磁界強度を発生するのに好都合である。
【０１５５】
図１９ａは、炉６を挟んだ上記の磁石システム７、８の断面を示しており、この炉内では、リボン４が、焼鈍治具５の助けを借りて、磁界の方向に対して所望の角度で移送される。炉６の外囲は、外部温度が約８０〜１００°Ｃを超えないように、断熱されるべきである。
【０１５６】
図１９ｂは、磁石システム７、８と、磁石内部の炉６との縦断面を示している。リボン４は、リール１から供給され、モータで駆動されるローラ３により炉を通って移送され、最後にリール２に巻付けられる。焼鈍治具５により、リボンを、炉を通して、できるだけまっすぐに移送することが保証され、即ち焼鈍により発生し、そして所望の性質を劣化させるリボンの偶然または不均一の曲げや捻じりを発生しないことが保証される。
【０１５７】
リボンは、高温である限り、磁界を受けるはずである。それゆえ、磁石システム７、８は、炉６とほぼ同じ、好ましくは、それよりも長くなければならない。焼鈍治具５は、磁界によりリボンに及ぼされる力やトルクから発生する前述の曲げや捻じりによる性質の劣化を避けるために、磁石および／または炉と少なくともほぼ同じくらいの長さ、好ましくはそれ以上の長さでなければならない。さらに、リボン軸線に沿った機械的引張り応力は、炉を通ってリボンを一直線に移送するのに役立つ。この引張り応力は、少なくとも約１０Ｍｐａ、好ましくはそれよりも大きく、即ち約５０〜２００ＭＰａでなければならない。しかしながら、応力レベルが大きすぎると、僅かな機械的な欠陥が原因となってリボンが切れる可能性が増すから、引張り応力は、約５００ＭＰａを超えてはならない。焼鈍中に印加される引張り応力も、合金の組成に応じて、応力軸線に平行か、あるいは応力軸線に垂直に、僅かな磁気異方性を誘導する。この僅かな異方性は、磁界誘導異方性を増し、従って、磁気的性質と磁気弾性特性に影響を及ぼす。それゆえ、この引張り応力は、約＋／−２０ＭＰａの範囲内の被制御レベルにとどめておかなければならない。
【０１５８】
前述の焼鈍治具はまた、磁界に対して所望の角度でリボンを支えるのに重要である。リボン平面が磁界の線に平行になるように、強磁性リボン自体、揃えられる傾向がある。リボンが支えられないとすると、磁界のトルクが、リボン平面を、磁界の線に平行に転向し、その結果、従来の横方向の磁界での焼鈍処理が行われることになる。
【０１５９】
図１７ａ〜１７ｄは、前記焼鈍治具の断面がどのような形に見えるか、さらに詳細に図示している。この焼鈍治具は、好ましくはリボンを挟む別々の上部と下部（後で、これら２つの部分が合わされる）によって形成される。図１７ａと図１７ｂに示される例は、リボンを案内して炉に通すことだけを目的としている。前記の通り、さらに焼鈍治具を使用すれば、図１７ｃと図１７ｄにそれぞれ示す通り、リボンを幅方向にカールさせることができる。これらの焼鈍治具は、本発明による焼鈍法に同等に適する。後者のタイプの焼鈍治具では、リボンは、磁界のトルクで転向される可能性はほぼない。その結果として、そのようなカール焼鈍治具を使用する場合には、リボン平面の法線が磁界方向から数度離れるように、焼鈍磁界を適正に向けることが重要となり、これは、前述の通り、中位の焼鈍磁界強度では、特に重要である。
【０１６０】
図１７ａ〜１７ｄによるいくつかの焼鈍治具は、テストされて、充分実用に適することがわかった。磁界により及ぼされる機械的なトルクや力のために、捻じられたり、曲ったりすることがないよう、焼鈍治具は、炉６と少なくとも同じくらいの長さ、好ましくは磁石７、８よりも長くすることが肝要である。
【０１６１】
テストした焼鈍治具は、セラミックスまたはステンレス鋼製である。いずれの材料も、最適であることがわかった。双方の材料は、強磁性動作を全く示さないか、あるいは僅かしか示さない。従って、これらの材料は、磁界の領域内で取扱いやすい。即ち、焼鈍治具は、その場で容易に組立てたり、分解したりすることができ、このような作業は、リボンが切れる場合あるいは新しいリボンを装填するときに必要である。しかしながら、これは、強磁性体が焼鈍治具の構造に適していることを除外しない。このような強磁性装置は、リボンに印加される磁界の強度を大きくするために、ある種のヨークの働きをし、このことは、磁石の費用を減らすのに好都合となろう。
【０１６２】
簡単化のため、図１９ａと図１９ｂは、炉６を通って移送されるただ一本のリボンしか示していない。しかしながら、好適な実施例では、焼鈍治具システムは、対応する繰出リールと巻上リールを持つ少なくとも第２のレーンを持つべきである。このレーンにおいて、第２のリボンが、別に炉６を通って移送されるが、第１のレーンと同じ方法で移送される。図２０ａと図２０ｂは、このような２レーン式システムを図式的に示す。このような２レーン式または多レーン式のシステムは、焼鈍能力を高める。好ましくは、個々のレーンは、１つまたは複数の他のレーンが作動している間も、当該システムにリボンを装填できる程度のスペースがあるように構成・配置されなければならない。これは、特に焼鈍中に１つのレーンのリボンが切れた場合にも、能力を発揮する。その場合、他のレーンが引続き作動している間に、この切れた個所を直すことができる。
【０１６３】
多レーン式の炉では、個々のレーンをすべて同一炉に入れるか、あるいは直径の小さい炉を個々のレーンに使用できる。異なるレーンのリボンが、異なる焼鈍温度を必要とする場合には、後者のものが好都合である。
【０１６４】
例えば最大共振振幅に対する共振周波数またはバイアス磁界のような磁気的特性は、合金組成や熱処理パラメータに左右される。また一方では、磁気的性質は、例えば異方性磁界または透磁率のようなヒステリシスループの性質と密接に相関する。従って、さらなる改良は、焼鈍中に磁気的性質のオンライン制御を準備することであり、これを図２１に略図で示す。これは、焼鈍したリボン４を案内し、ソレノイドとセンス・コイル２０に通してから、リボンを巻上げることにより実現できる。ソレノイドでテスト磁界を発生させ、その材料の応答を、センスコイルで記録する。そのような方法で、磁気的性質を焼鈍中に測定でき、かつ制御装置２１を用いて所望の値に補正できることから、焼鈍速度、焼鈍温度および／またはリボンに沿った引張り応力を適宜に調整できる。リボンの性質を測定する部分では、引張り応力が、磁気ひずみを通じて記録される磁気的性質に影響を及ぼすから、できる限り小さい引張り応力をリボンに加えることに注意を払わなければならない。これは、リボンがソレノイドとセンスコイル２０に入る前に、「デッドループ」で達成できる。よって、多レーン式炉には、そのようなソレノイドとセンス・コイル２０をいくつか設け、個々のレーンの焼鈍パラメータを、他と無関係に調整できるようにする。
【０１６５】
上記の焼鈍システムの好適な実施例において、磁界は、約２〜３ｋＯｅであって、リボン平面に対して約６０°〜８９°で向けられる。好ましくは、磁石システム７、８と炉６とは、長さが少なくとも約１ｍ、好ましくは、１ｍ以上であることから、約５〜５０ｍ／分の高速の焼鈍速度が可能となる。
【０１６６】
さらなる例
さらなる一組の実験が、本発明の好適な一実施例を用いて、さらに詳しくテストされた。この好適な一実施例は、比較中位の強度、即ち、焼鈍温度での材料の飽和磁化よりも下で、かつ、リボン平面に垂直に、さらに正確に言えば、リボンの軸方向の１直線に対して約６０°〜８９°の角度で向けられた磁界内で、リボンを焼鈍することである。
【０１６７】
以下で考察する個々の例では、前述の通り、永久磁石システムで発生する約２ｋＯｅの磁界強度を使用した。この磁界は、リボン平面に対して約８５°で向けられた結果、斜角異方性、即ち、リボン軸線に垂直であるが、リボン平面から約１０〜３０°だけ傾けられた磁化容易軸線が得られた。磁気共振応答を高めた直線ヒステリシスループが、このような方法で得られた。これらの結果を、同様に直線ヒステリシスループをもたらす従来技術の１方法により、リボンの幅方向、即ち横方向の磁界内で焼鈍したときに得られた結果と比較する。
【０１６８】
この実験は、上述の通り、比較的短い炉の中で行われた。焼鈍速度は、約２ｍ／分であった。この速度は、この炉の場合、約６秒の実効焼鈍時間に対応する。とりわけ、この磁気的性質と磁気共振性は、焼鈍速度で調整できる焼鈍時間で決定される。さらに長い炉でも同一の結果が達成されたが、例えば２０ｍ／分という幾分速い焼鈍速度を用いて達成された。
【０１６９】
焼鈍温度と焼鈍時間の影響
第１の組の上記実験において、Ｆｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16のアモルファス合金を、焼鈍温度と焼鈍時間の影響に関して、詳細に調査した。これらの結果を表IIIにリストし、また図２２ａ、２２ｂおよび２３に示す。これらすべての例における共振周波数は、Ｈmaxでは約５７ｋＨｚを中心とする周波数に、Ｈminでは約５５ｋＨｚを中心とする周波数に位置付けられた。表IIIのすべての例では、リボンは、焼鈍処理後に延性を示した。
【０１７０】
測定された結果の代表的なさらに詳細な例は、すでに図９に示したものであり、表IIIにリストした例４に相当する。
【表３】
0004011849.tif 000017
【０１７１】
リボン平面を横切る軸線に対し、それぞれ約８５°（本発明）と０°（従来技術）で向けられた約２ｋＯｅの強度の磁界内で、ほぼ指示時間ｔaで、指示焼鈍温度Ｔaにて、連続方式で焼鈍されたＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16のアモルファス合金の磁気共振性。Ｈkは異方性磁界、Ｈmaxは共振振幅Ａ1が最大であるバイアス磁界、Ａmaxは前記最大信号、│ｄｆ／ｄＨ│はＨmaxでの共振周波数ｆrの勾配、Ｈfminは、共振周波数が最小値を取るバイアス磁界、Ａfminは前記最小値での信号そしてΔｆrは、それぞれ２Ｏｅと６．５Ｏｅのバイアスでの共振周波数の差である。
【０１７２】
図２２ａと図２２ｂは、本発明の焼鈍方法により、あらゆる焼鈍温度と焼鈍時間において、従来の横方向の磁界中での焼鈍と比較して、著しく大きい磁気共振信号振幅が得られることを実証している。前述の通り、本発明の方法により、さらに直線のヒステリシスループも得られ、このことは、誘導異方性がリボン平面に垂直である従来技術の別の焼鈍技法と比較して、好都合である。
【０１７３】
焼鈍温度および焼鈍時間に応じた振幅の変化は、図２２ａと図２２ｂの共振周波数−バイアス磁界の曲線の対応する変化と相関する。後者は、共振周波数ｆrが、バイアス磁界Ｈの変化、即ち、勾配│ｄｆr／ｄＨ│の影響を受けやすいことを、最も特徴としている。表IIIは、共振振幅が最大値を取るＨmaxでの上記勾配をリストしている。共振周波数が最小値を取るＨfminでは、この勾配は、ほぼゼロ、即ち、│ｄｆr／ｄＨ│＝０である。
【０１７４】
ある主要な市販のＥＡＳシステム用のマーカでは、バイアス磁界は、アモルファス共振器の近くに置かれた強磁性条板で発生する。マーカのＩＤは、この与えられたバイアス磁界において、例えば５８ｋＨｚの場合もあり、また当該共振器に適切な長さを与えて調整される所定の値にできる限り近づけるべき共振周波数である。しかしながら、実際には、このバイアス磁界は、地磁気のためおよび／またはバイアス磁石材料の特性分布のために、約±０．５Ｏｅの変化を受けることがある。従って、この動作バイアスでの勾配│ｄｆr／ｄＨ│は、マーカの信号ＩＤを保つために、できる限り小さくなければならない。このことは、マーカ用の監視システムのピックアップ（検出）率を向上させる。これを実現する１つの方法は、バイアス条板の寸法を適正に決めて、そのバイアス条板が、共振周波数が最小値となる、即ち、│ｄｆr／ｄＨ│≒０の磁界を発生させるようにすることである。とはいえ、このようなマーカの検出率は、共振器の共振信号振幅によっても決まる。従って、バイアス磁界を共振信号が最大値を取るＨmaxに近づけるように、共振器材料および／またはバアイス磁石を調整することが、さらに好都合である場合がある。しかしながら、│ｄｆr／ｄＨ│の値は、なお、できる限り小さくしなければならない。バイアス磁界の偶然の変動による周波数変化は、共振曲線の帯域幅の約半分よりも小さくなければならない。従って、例えば約１．６ｍｓのトーンバーストでは、この動作バイアスでの勾配は、ほぼ│ｄｆ／ｄＨ│＜７００Ｈｚ／Ｏｅでなければならない。
【０１７５】
図２３は、Ｈmaxでの勾配│ｄｆ／ｄＨ│の関数として、Ｈmaxでの最大共振振幅を示す。図２３はまた、本発明の焼鈍処理により達成された磁気共振信号振幅が、従来の横方向の磁界中での焼鈍後の磁気共振信号振幅よりも著しく大きいことを示している。特に、大きい方の振幅Ａ１は、同一の勾配（│ｄｆ／ｄＨ│）と、それよりも小さい勾配（双方とも、好都合である）の双方で達成できる。
【０１７６】
最大振幅が位置付けられている磁界Ｈmaxは、一般に約５〜８Ｏｅである。これは、一般に前述のマーカで用いるバイアス磁界に相当する。バイアス磁石で発生するバイアス磁界は、好ましくはバイアス磁石と共振マーカとの間の磁気吸引力による磁気クランピングを避けるために、さらに大きくしてはならない。さらに、バイアス磁界は、地磁気内のマーカの異なる向きによる相対的な変化を少なくするほど小さくしてはならない。
【０１７７】
共振周波数は、バイアス磁界に左右されないことが好ましいが、バイアス磁石を減磁してマーカを停止させるときに、共振周波数が大きく変化することも望ましい。従って、停止時の共振周波数の変化は、共振曲線の少なくともほぼ帯域幅、即ち前述のトーンバースト励振モードでは約１．４ｋＨｚより大でなければならない。表IIIはバイアス磁界が約６．５Ｏｅから２Ｏｅに変るときの周波数変化Δｆr（停止時の周波数変化の測度）をリストしたものである。従って、表IIIのあらゆる例は、前記市販ＥＡＳシステムのマーカの代表的な停止要件を満たす。
【０１７８】
合金組成Ｆｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16は、前記ＥＡＳシステムに特に適した一例である。本発明の焼鈍方法は、この合金または他の合金を横方向に焼鈍することで達成できる勾配よりもさらに小さい勾配で、著しく高い磁気共振信号振幅を、前述の特定の合金組成に準備する。
【０１７９】
組成の影響
第２の組の実験において、本発明の焼鈍方法を、様々な異なる合金組成に用いた。いくつかの代表的な例を、表Iにリストした。表IVは、上述の通りに本発明の方法を用いて焼鈍したときの磁気共振性をリストしたものである。比較のため、表IVは、従来技術により、リボンの幅方向の磁界内で焼鈍したときに得られた結果もリストしている。表Vは、本発明による焼鈍法の性能指数をリストしたものである。表IIIのあらゆる例において、リボンは、焼鈍処理後に延性があった。３８ｍｍのリボンの共振周波数は、代表的には、バイアス磁界Ｈと合金組成に応じて、約５０〜６０ｋＨｚであった。
【表４】
0004011849.tif 000018
【０１８０】
約６秒の焼鈍時間に対応する速度を用いて、指示焼鈍温度Ｔaにて、本発明の原理（２ｋＯｅの８５°平面外磁界）により、また従来技術の原理（２ｋＯｅの横方向の磁界）により連続方式で焼鈍した、表Iにリストしたアモルファス合金の例。Ｈkは異方性磁界、Ｈmaxは共振振幅Ａ1が最大であるバイアス磁界、Ａmaxは前記最大信号、│ｄｆ／ｄＨ│はＨmaxでの共振周波数ｆrの勾配、Ｈfminは共振周波数が最小値を取るバイアス磁界、Ａfminは前記最小値での信号、Δｆrはそれぞれ２Ｏｅと６．５Ｏｅのバイアスでの共振周波数の差である。
【表５】
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【０１８１】
表IVにリストした例の性能指数。この性能指数は、本発明の原理による磁界焼鈍後に得られた共振振幅の、従来技術による磁界焼鈍後に得られた対応値に対する率として定義される。Ａmaxの標記入りの列は、最大信号振幅での利得をさし、またＡfminの標記入りの列は、共振周波数が最小値を取るバイアスでの信号振幅をさす。
【０１８２】
合金組成番号１〜７は、本発明の焼鈍法による影響を特に受けやすく、従来の方法で横方向の磁界で焼鈍するときよりもかなり大きい磁気共振信号振幅を示す。合金番号１〜４は、大きい信号振幅と小さい勾配│ｄｆ／ｄＨ│を同時に合わせ持つから、さらに好ましい。この群内の合金番号２〜４は、それらの性質が、例１の場合よりも著しく低いＣｏ含有率で実現されることにより、原料コストが下げられるから、さらに好ましい。
【０１８３】
最大共振振幅の向上はごく僅かにすぎず、かつ実験的分散の範囲内にあるから、合金組成番号８と９は、本発明の焼鈍条件には不適切である。さらに、合金番号９は、かなり高いＣｏ含有率を持ち、これは、高い原料コストに結びつく。
【０１８４】
合金番号８と９が、以上の実験で行われる本発明の焼鈍処理の影響を受けにくかった１つの理由は、それらの合金の高い飽和磁化と、高いキュリー温度に関係がある。これら特性の双方の結果、焼鈍温度にて、かなり高い飽和磁化が得られる。即ち、焼鈍温度での減磁界はさらに大きく、これにより、さらに大きい焼鈍磁界が求められる。明らかに、この組の実験において印加された２ｋＯｅの磁界強度は、あまり大きくはなかった。実際、約５ｋＯｅというさらに高い磁界で垂直に（８５°で）焼鈍したときだけ、合金番号８は、やはり本発明の焼鈍法の影響を受けやすく、最大信号振幅は１０％増大した。明確に調査しなかったものの、同じことが、合金９についても予想された。とはいえ、さらに小さい焼鈍磁界強度にて、良好な応答を持つことは明らかに好都合であり、このことは、合金番号１〜７が本発明の好適な実施例である１つの理由である。
【０１８５】
合金組成の選択のための指導原理
アモルファス金属は、広範囲の性質を持つ、多数の種類の組成で作ることができる。本発明の一面は、磁気弾性用途において特に適切なこのような様々な種類の合金範囲から合金を選ぶ方法について、いくつかの指導原理を得ることである。
【０１８６】
このような用途において必要とされるのは、バイアス磁界に応じた共振周波数の或る変化と、優れた磁気弾性感受率、即ち大きい磁気共振信号振幅である。
【０１８７】
ルビングストンによる「アモルファス金属の磁気機械的性質」、ｐｈｙｓ．ｓｔａｔ．ｓｏｌ．（ａ）第７０巻、５９１〜５９６頁（１９８２年）により、Ｈ＜Ｈkの場合に、横方向に焼鈍されたアモルファスリボン用の共振周波数は、次式により、バイアス磁界の関数として、かなり妥当に表現できる。
【数１２】
0004011849.tif 000020
ここで、λsは飽和磁気ひずみ定数、Ｊsは飽和磁化、Ｅsは強磁性的に飽和した状態でのヤング率、Ｈkは異方性磁界そしてＨは印加バイアス磁界である。
【０１８８】
この関係はまた、本発明の原理による焼鈍方法にも適用される。この信号振幅は、図２４に示す通りに動き、このことから、異方性磁界Ｈkに正規化されたバイアス磁界の関数として、共振周波数ｆrと振幅が示される。この信号振幅は、ここに述べる焼鈍方法を用いて磁区細分を達成することで著しく向上する。このような向上は、約０．４よりも大きい磁界Ｈを用いてサンプルを予磁化するときに、特に効率的となる。図２４に実証される通り、これは、従来技術により横方向の磁界で焼鈍したときに得られる振幅よりも著しく大きい振幅を、著しく広いバイアス磁界範囲にもたらす。
【０１８９】
大部分の用途では、リボンに異方性磁界を持たせ、この用途において印加されたバイアス磁界が、その異方性磁界の約０．３倍〜約０．９５倍となるようにするために、合金組成と焼鈍処理を選択することは好都合である。異方性磁界Ｈkはまた、リボン軸線に沿ったサンプルの減磁界も含むから、合金組成も熱処理も、共振器条板の長さ、幅、厚みに合わせなければならない。以上の原理に従い、かつ本発明の焼鈍法を用いれば、広範囲のバイアス磁界において、大きい共振信号振幅を実現できる。
【０１９０】
これらの用途に用いるバイアス磁界の実際の選択は、様々なファクタによって決まる。一般に、約８Ｏｅよりも小さいバイアス磁界が好ましい。なぜなら、これは、バイアス磁界が界磁コイルを流れる電流で発生する場合に、エネルギー消費を減らすからである。バイアス磁界が、共振器の近くの磁気条板で発生する場合には、少量の材料を用いてバイアス磁石を作るために、経済的な要件からだけでなく、共振器とバイアス磁石の低磁気クランピングの要件からも、小さいバイアス磁界が必要になってくる。
【０１９１】
表Iの合金番号１〜７は、表IVの例により、一般に約６〜１１Ｏｅの低異方性磁界を持ち、従って、一般に約１５Ｏｅという高異方性磁界を示す合金番号８および９よりも小さいバイアス磁界にて最適に動作できる。これは、合金番号１〜７が好ましい別の理由である。
【０１９２】
共振器の長さを適切に選ぶことにより、共振周波数の或るレベルの要求値を容易に調整できる。別の適用要件は、バイアス磁界に対する共振周波数の明確に定義された感受率である。この感受率は、勾配│ｄｆr／ｄＨ│に一致する。この勾配は、式（１２）から、次式として導き出すことができる：
【数１３】
0004011849.tif 000021
【０１９３】
バイアス磁界範囲Ｈ、従ってＨkが既に選択されているときには、所望の周波数勾配│ｄｆr／ｄＨ│は、主として、飽和磁気ひずみλs（これは、残りの自由パラメータのうち、合金組成に関して最大の変化を示している）により決定される。それゆえ、バイアス磁界に対する共振周波数の所望の感受率は、飽和磁気ひずみの適切な値を持つ合金組成を選択することで調整でき、また式（１３）から算定できる。
【０１９４】
主要な市販のＥＡＳシステムに用いられるマーカでは、上で詳しく述べた通り、小さい勾配│ｄｆr／ｄＨ│が要求される。同時に、適度に小さいバイアス磁界にてマーカが最適に動作するように、中位の異方性磁界が要求される。従って、約１５ｐｐｍよりも小さい磁気ひずみを持つ合金組成を選択することが好都合である。これは、合金番号１〜４が、この用途に特にふさわしい別の理由である。この磁気ひずみは、ともかく磁気弾性応答を保証するために、少なくとも数ｐｐｍでなければならない。さらに、マーカを停止させるときに、充分な周波数変化を保証するために、約５ｐｐｍよりも大きい磁気ひずみが要求される。
【０１９５】
Ｆｅ含有率が約３０原子％よりも少ないが、少なくとも約１５原子％である合金を選択し、同時に少なくとも約５０原子％のＮｉとＣｏの組み合わせ成分を追加することで、小さいが、有限の値の磁気ひずみを得ることができる。
【０１９６】
電子同定システムまたは磁界センサ等の他の用途は、端的に言えば、バイアス磁界に対する共振周波数の高い感受率を要求し、このような場合には、│ｄｆr／ｄＨ│＞１０００Ｈｚ／Ｏｅという大きい値が求められる。よって、表Iの合金番号５〜７で例示する通り、約１５ｐｐｍよりも大きい磁気ひずみを持つ合金を選択することが好都合である。同時にこの合金は、充分小さい異方性磁界を持たねばならず、これもバイアス磁界に対するｆrの高い感受率には必要である。
【０１９７】
いかなる場合にも、共振器は、本発明の原理により焼鈍したとき、従来技術の共振器よりも広い磁界範囲にわたり、さらに高い共振信号振幅を示す利点がある。
【０１９８】
当業者により、変形や変更が示唆されることもあろうが、本発明者の意図は、妥当で、かつ適正に、この技術への本発明者の貢献の範囲に入るものとして、あらゆる変形や変更を、ここに保証された特許の範囲内で実施することにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】    ａはリボンの横方向の飽和磁界内でのアモルファスリボンの磁区構造の略見取図、ｂは約２ｋＯｅの横方向の磁界内で、３５０°Ｃにて約６秒間、焼鈍したＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金について、この磁区構造の実験例である。
【図２】    ａはリボン平面に垂直な飽和磁界内でのアモルファスリボンの磁区構造の略見取図、ｂは約１０ｋＯｅの垂直の磁界内で、３５０°Ｃにて約６秒間、焼鈍したＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金について、この磁区構造の実験例である。
【図３】    ａは約２ｋＯｅの磁界内で横方向の磁界焼鈍を行った後で、ｂは約１５ｋＯｅの磁界内で、垂直の磁界焼鈍を行った後で、それぞれ得られた代表的なヒステリシスループを示す。
【図４】    静磁気バイアス磁界Ｈの関数として、共振周波数ｆrと共振振幅Ａ１の代表的な動きについての従来技術による比較例である。
【図５】    静磁気バイアス磁界Ｈの関数として、共振周波数ｆrと共振振幅Ａ１の代表的な動きについてのこの発明による例である。
【図６】    ａはリボンの断面（リボンの幅方向）の略見取図であり、焼鈍中の磁界ベクトルの向きと磁化を示し、ｂは印加された焼鈍磁界の強度と向きの関数として、焼鈍中の磁化ベクトルの理論上定された角度βを示す。
【図７】    Ｆｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金の飽和磁化Ｊsの温度依存性を示す。
【図８】    ａは本発明の方法により磁界中で焼鈍されたアモルファスリボンの磁区構造の略見取図、ｂはａと異なる条件で焼鈍されたＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金についての磁区構造の実験例である。
【図９】    ａはほぼＨｋでの飽和まで直線であるヒステリシスループを示し、ｂは静磁気バイアス磁界Ｈの関数として、共振周波数ｆrと共振振幅Ａ１を示す。
【図１０】    従来技術による磁界焼鈍技法と本発明による磁界焼鈍技法で得られた静磁気バイアス磁界の関数として、それぞれ減衰率Ｑ-1の代表的な動きを比較例である。
【図１１】    ａは最大の共振信号振幅と、共振周波数ｆrが最小値を示すバイアス磁界での共振信号振幅を示し、ｂは磁区サイズと、リボン平面に対する磁化容易軸線の算定角度を示し、ｃは異方性磁界を示す。
【図１２】    ａはこの焼鈍温度にて、飽和磁化よりも大きい強度と小さい強度の「垂直」磁界内で焼鈍されたときに、それぞれ、その中心部におけるヒステリシスループの代表的な外観を示し、ｂは焼鈍されたリボンの飽和保磁力Ｈcに関して、印加焼鈍磁界強度を用いてのヒステリシスループの直線性の評価を示す。
【図１３】    ａは最大の共振信号振幅を示し、ｂは共振周波数ｆrが最小値を示すバイアス磁界での共振信号振幅を示す。
【図１４】    飽和保磁力Ｈcに関して、ヒステリシスループの直線性に対する焼鈍磁界の強度と向きの影響を図示する。
【図１５】    ａはヒステリシスループと有効な磁化プロセスを示し、ｂは静磁気バイアス磁界Ｈの関数として、共振周波数ｆrと共振振幅Ａ１を示す。
【図１６】    ａは焼鈍治具の穴が、リボンの厚みよりも著しく広い場合に、磁界内でリボンを向ける方法を示し、ｂは厳密な幾何学的意味において、リボンが印加焼鈍磁界に完全に垂直に向けられる形態を示す。
【図１７】    ａないしｄはそれぞれ焼鈍治具のいくつかの代表的な製作品の異なる断面を示す。
【図１８】    磁力線を発生させるヨークと永久磁石によって形成された磁石システムの図である。
【図１９】    ａは炉を挟む磁石システムの断面を示し、ｂは磁石システムと、磁石内部の炉の縦断面を示す。
【図２０】    ａおよびｂはそれぞれ本発明による多レーン式の焼鈍治具の原理を示す。
【図２１】    本発明による焼鈍処理のフィードバック制御の原理を示す。
【図２２】    ａはリボンに直角に向けられた磁界（従来技術）内で、またはこの磁界の方向と、リボンの幅方向の１直線との間の約８５°の角度で向けられた磁界（本発明）内で、焼鈍した後のＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金の共振信号の最大振幅Ａ１を示し、ｂはその共振周波数が最小値を持つバイアス磁界での振幅を示す。
【図２３】    リボンに直角に向けられた磁界（従来技術）内で、またはこの磁界の方向と、リボンの幅方向の１直線との間の約８５°の角度で向けられた磁界（本発明）内で、焼鈍した後における、Ｆｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ18のアモルファス合金の共振信号振幅の別の比較である。
【図２４】    異なる磁区幅について、信号振幅Ａ１とバイアス磁界を図式的に描いたものである。
【図１】
0004011849.tif 000022
【図２】
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【図３】
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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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