(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利用する共振器であって、
該共振器はＦｅaＣＯbＮｉcＳｉxＢyの組成を持つ焼なまされたアモルファス磁気ひずみ合金を備え、
ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙは原子％で表す値であって、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｘ＋ｙ＝１００であり、前記合金は
１）ａが１５〜３０、ｂが少なくとも１２、ｃが３０〜５０そして７９＜ａ＋ｂ＋ｃ＜８５である合金群、
２）ａが少なくとも１５で、ｂが少なくとも３２である合金群、
３）ａが１５〜４０である合金群、および
４）ａが１５〜４２、ｂが１８〜３２そしてｃが少なくとも１０であるか、ａが少なくとも１５、ｂが少なくとも１２そしてｃが３０〜５３である合金群
から選ばれ、
更に８Ｏｅの最小磁界強度まで直線的なＢ−Ｈループ、１００〜６００の鋭さＱ、少なくとも１０Ｏｅの異方性磁界Ｈkを持ち、しかも、バイアス磁界Ｈbが存在する状態で共振するように励振されたときに、励振から約１ｍｓ後の振幅が、励振直後の前記信号の振幅よりも１５ｄＢ以下だけ小さく、また励振から７ｍｓ後の振幅が、励振から１ｍｓ後の前記振幅よりも少なくとも１５ｄＢだけ小さい機械的共振周波数ｆrの信号を発生させ、かつ
前記機械的共振周波数ｆrが、前記バイアス磁界Ｈbの磁界強度に応じて変化することと、
Ｈbが６〜７Ｏｅの場合に、｜ｄｆr／ｄＨb｜が７００Ｈｚ／Ｏｅよりも小さいことと、
前記バイアス磁界が除去されたときに機械的共振周波数が少なくとも１．２ｋＨｚだけ変化することと
を特徴とする共振器。
【請求項２】
合金が前記群２）に属し、Ｃｏ含有量が４３〜５５原子％であることを特徴とする請求項１記載の共振器。
【請求項３】
合金が前記群３）に属し、Ｆｅ含有量が最大で３０原子％、Ｃｏ含有量が最小で１５原子％、Ｎｉ含有量が最小で１０原子％であることを特徴とする請求項項１記載の共振器。
【請求項４】
合金が前記群３）に属し、Ｃｏ含有量が１２〜２０原子％、Ｎｉ含有量が３０〜４５原子％であることを特徴とする請求項１記載の共振器。
【請求項５】
合金が、下記の表に示す組成（原子％）を有することを特徴とする請求項１記載の共振器。
0004101307.tif 000005
【請求項６】
｜ｄｆr／ｄＨb｜が５５０〜６５０Ｈｚ／Ｏｅであることを特徴とする請求項１から５の１つに記載の共振器。
【請求項７】
２００よりも大きい鋭さＱを持つことを特徴とする請求項１から６の１つに記載の共振器。
【請求項８】
５５０よりも小さい鋭さＱを持つことを特徴とする請求項１から７の１つに記載の共振器。
【請求項９】
１３ｍｍの幅を持ち、そして前記焼きなまされたアモルファス磁気ひずみ合金がＦｅ24Ｃｏ16Ｎｉ42Ｓｉ2Ｂ16又はＦｅ24Ｃｏ16Ｎｉ42.7Ｓｉ1.5Ｂ15.5Ｃ0.3、又はＦｅ25Ｃｏ15Ｎｉ43.5Ｓｉ1Ｂ15.5の組成を持つことを特徴とする請求項１記載の共振器。
【請求項１０】
６ｍｍの幅を持ち、そして前記焼きなまされたアモルファス磁気ひずみ合金がＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16又はＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40.7Ｓｉ1.5Ｂ15.5Ｃｏ0.3又はＦｅ25Ｃｏ17Ｎｉ40.5Ｓｉ1.5Ｂ16の組成を持つことを特徴とする請求項１記載の共振器。
【請求項１１】
前記共振器が、その励振から１ｍｓ後に、少なくとも４０ｍＶの振幅を持つ信号を発生することを特徴とする請求項１から１０の１つに記載の共振器。
【請求項１２】
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、
１０Ｏｅ以下のバイアス磁界を発生させるバイアス素子と、
前記バイアス素子に近接して配置された、請求項１〜１１の１つに記載の共振器と、
前記バイアス素子と前記共振器を封入するハウジングと
を備えることを特徴とするマーカ。
【請求項１３】
１）請求項１２記載のマーカと、
２）前記マーカを励振し、前記共振器を機械的に共振させて、共振周波数の前記信号を放出させる送信手段と、
３）前記共振周波数の前記共振器からの前記信号を受け取って、統合する受信手段と、
４）前記受信手段を起動して、前記共振器からの前記共振周波数の前記信号を、前記送信手段による前記共振器の励振から０．４ｍｓ後に始まる第１の検出ウィンドウに、また前記送信手段による前記共振器の励振から７ｍｓ後に始まる第２の検出ウィンドウに受け取って統合する、前記送信手段と前記受信手段に接続された同期手段と、
５）警報器と
を含み、
前記受信手段は、前記第２の検出ウィンドウに統合された前記共振器からの前記共振周波数の前記信号が、前記第１の検出ウィンドウに統合された前記共振器からの前記共振周波数の前記信号よりも事実上小さい場合に前記警報器をトリガする手段を備える
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１４】
磁気機械式の電子商品監視システムに用いられる共振器を作る方法であって、
請求項１記載の共振器用の組成を持つアモルファス磁気ひずみ合金を準備する工程と、
前記アモルファス磁気ひずみ合金を、横方向の磁界の中で、かつ３００〜４００℃の範囲の温度で、１分よりも短い間、焼きなます工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
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を作る方法であって、
請求項１４記載の方法で共振器を製造する工程と、
前記共振器を、磁化された強誘電性バイアス素子の近くに配置する工程と、
前記バイアス素子と前記共振器をハウジング内に封入する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記バイアス素子を磁化して、１０Ｏｅ以下の強度を持つバイアス磁界を発生させる追加の工程を含むことを特徴とする請求項１５記載の方法
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の分野
本発明は、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に利用するアモルファス磁気ひずみ合金に関する。本発明はまた、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。
従来技術の説明
店内の商品のように、盗難から保護されるべき商品に付けられるマーカまたはタグを用いるという共通の特徴を持った様々なタイプの電子商品監視システムが知られている。合法的に商品を購入する時には、マーカは、商品から取り外されるか、あるいは起動状態から停止状態に転化される。このようなシステムは、一般に店のあらゆる出口に置かれた検出装置を使用しており、もし起動状態のマーカがこの検出システムを通過すれば、これが検出システムで検出されて、警報器がトリガされる。
あるタイプの電子商品監視システムは、調波システムとして知られている。このようなシステムでは、マーカは強磁性体から成っており、またその検出システムが、所定の周波数にて電磁界を発生させる。磁気マーカがこの電磁界を通過すると、磁気マーカはこの電磁界を撹乱して、所定の周波数の調波を発生させる。この検出システムは、いくつかの調波周波数を検出するように同調している。このような調波周波数が検出された場合には、警報器がトリガされる。発生する調波周波数は、マーカの磁性体の磁気的作用によって決まり、具体的に言えば、この磁性体のＢ−Ｈループが直線状のＢ−Ｈループから逸れる程度によって決まる。一般に、磁性体のＢ−Ｈループの非直線性が強まるにつれて、それだけ多くの調波が発生する。このタイプのシステムは、例えば、米国特許第４、４８４、１８４号明細書に開示されている。
しかしながら、このような調波システムには、２つの基本的な問題がかかわっている。マーカが起こす電磁界の撹乱は、比較的その範囲が短く、それゆえ、マーカ自体の比較的に直近の範囲でしか検出できない。それゆえ、このような調波システムが商業施設に使用される場合には、これは、一方の側の電磁送信器と他方の側の電磁受信器によって定められる通路で、かつ顧客がかならず通る通路が最大約９０ｃｍに制限されることを意味している。このような調波システムにかかわるさらに別の問題は、マーカの強磁性体が発生させる調波と、キー、硬貨、ベルトのバックルなどの、他の強磁性体が発生させる調波とを区別する難しさである。
その結果、磁気機械式システムとして知られている、別のタイプの電子商品監視システムが開発されている。このようなシステムは、例えば米国特許第４，５１０，４８９号明細書に記述されている。このタイプのシステムでは、マーカは、磁化できる材料でできた、バイアス素子として知られている条板の近くに配置された、共振器として知られる磁気ひずみ材料の素子から成っている。必ずしも必要ではないが、共振器は、通常アモルファス強磁性体から成り、またバイアス素子は、結晶性強磁性体から成っている。マーカは、このバイアス素子を磁化することで起動し、またバイアス素子を減磁することで停止する。
このような磁気機械システムの検出装置には、低無線周波数範囲内のある周波数、例えば５８ｋＨｚにおいて、ＲＦバーストの形式でパルスを送る送信器が含まれる。パルス（バースト）は、連続するパルスとパルスの間に休止期間を置いて、例えば６０Ｈｚのパルス繰返し率で放出（送信）される。この検出装置には、送信器で放出されるパルスとパルスの間の休止期間の間だけ起動するように、送信器と同期化される（ゲート制御される）受信器が含まれる。受信器は、このようなパルスとパルスの間の休止期間には、何も検出しないと想定している。しかしながら、送信器と受信器との間に起動マーカがある場合には、この起動マーカ内の共振器が送信パルスで励振され、この送信周波数で、すなわち上記の例においては５８ｋＨｚで、機械的に共振器を振動させる。共振器は、その共振周波数において、指数的減衰時間（「リングダウン時間」）でリングする信号を放出する。起動マーカが送信器と受信器との間にある場合、その起動マーカで放出された信号は、送信されたパルスとパルスの間の休止期間中に受信器で検出され、それに応じて、受信器が警報器をトリガする。誤り警報を最小限に抑えるために、検出器は、通常少なくとも２つ（好ましくは４つ）の連続する休止期間に１つの信号を検出しなければならない。
例えば他のＲＦ源で発生する信号により引き起こされる誤り警報をさらに最小限に抑えるために、受信回路は、それぞれの休止期間内に２つの検出ウィンドウを使用している。受信器は、存在している任意の、この例においては５８ｋＨｚの信号をそれぞれのウィンドウに統合し、それらのウィンドウに統合されたそれぞれの信号の統合結果を比較する。マーカで発生する信号は、減衰する信号であるから、この検出された信号が、マーカ内の共振器からのものである場合には、この信号は、ウィンドウにおいて振幅減少（統合結果）を示す。それに反して、別のＲＦ源からのＲＦ信号は、同時的に所定の共振周波数であるか、あるいは所定の共振周波数の調波を持つならば、それぞれのウィンドウで、ほぼ同一の振幅（統合結果）を示すと予想される。それゆえ、休止期間内に両方のウィンドウで検出される信号が、いくつかの連続する休止期間のそれぞれにおいて、前述の振幅減少特性を示す場合にのみ、警報器がトリガされる。
この目的で、上記のとおり受信用電子機器は、同期回路により、送信用電子機器と同期化される。受信用電子機器は、それぞれの送信パルスの終了から約１．７ｍｓ後の第１の起動ウィンドウに所定の共振周波数の信号の存在を求めるために、同期回路により起動される。この第１のウィンドウの中に統合された信号（この信号が、共振器からのものである場合）と、第２のウィンドウに統合された信号とを確実に区別するために、第１のウィンドウでは、大きい信号振幅が望ましい。その後、受信用電子機器を停止させ、次いで最初の共振器の励振から約６ｍｓ後に第２の検出ウィンドウで受信用電子機器を再起動させて、再度所定の共振周波数の信号を求めて統合する。このような信号が統合されて、第１の検出ウィンドウとほぼ同じ結果がもたらされる場合には、評価用電子機器は、第１のウィンドウで検出された信号が、マーカからのものでなく、ノイズまたは何か他の外部ＲＦ源からのものであったと見なす。それゆえ、警報器はトリガされない。
米国特許第５，４６９，４８９号に対応するＰＣＴ出願ＷＯ９６／３２７３１号ならびにＷＯ９６／３２５１８号明細書は、ほぼ化学式ＣｏaＦｅbＮｉcＭdＢeＳｉfＣgから成っているガラス状金属合金を開示している。この化学式において、Ｍはモリブデンとクロムから選択され、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇは原子％で表す値であって、ａは約４０〜約４３の範囲にあり、ｂは約３５〜約４２の範囲にあり、ｃは０〜約５の範囲にあり、ｄは０〜約３の範囲にあり、ｅは約１０〜約２５の範囲にあり、ｆは０〜約１５の範囲にあり、ｇは０〜約２の範囲にある。この合金は、急速な固化によってリボン状に鋳造され、その磁気的性質を高めるために焼なまされ、特に磁気機械式の商品監視システムへの使用にふさわしいマーカに加工される。このマーカは、調波マーカシステムが磁気的に動作する周波数状況における、比較的に直線的な磁化応答をその特徴としている。このマーカに対して検出される電圧振幅は大きく、また機械的共振と調波の再放射とに基づく監視システム間の干渉が排除されている。
米国特許第５，４６９，１４０号明細書は、横方向飽和磁界を加えながら、熱処理されるアモルファス磁気合金のリボン形条板を開示している。この熱処理済み条板は、質問パルス式の電子商品監視システム用のマーカに使用される。この条板に好ましい材料は、鉄、コバルト、シリコン、ホウ素から成っており、コバルトの割合は３０原子％を超える。
米国特許第５，２５２，１４４号明細書は、様々な磁気ひずみ合金を焼なまして、そのリングダウン特性を向上させるように提案している。とはいえ、この特許は、加熱中に磁界を加えることは開示していない。
このような試みにもかかわらず、磁気機械式商品監視システムへの使用に対して最適な特性を持ち、しかも、調波システムにとって「見えない」磁気ひずみマーカを、これから開発する必要がある。
これまでこのような磁気機械式システムに使用されてきた従来の共振器の特性にかかわる問題は、第１の検出ウィンドウに統合しやすくするために、これらの共振器が、送信パルスで駆動されると直ちに、比較的大きい信号振幅を発生させるように設計されてきた点である。このことから、この共振器信号は、比較的長いリングダウン（減衰）時間を持ち、それゆえ、共振器信号はなお、第２の検出ウィンドウが現れる時にも、比較的に大きい振幅を持つ。総合監視システムの検出感度（信頼性）は、これら２つの連続する検出ウィンドウの共振器信号の振幅の差（統合結果）に直接に依存している。この信号減衰時間が比較的ゆっくりとしている場合には、２つの検出ウィンドウの共振器信号の振幅の差（統合結果）は、スプリアス信号の正規変動範囲内に入るくらい小さくなる可能性がある。この検出器システムが、警報器トリガ動作基準として、このような小さい差を無視するように設定（調節）される場合には、偽りなくマーカからの信号、従って、警報器をトリガすべき信号であっても、警報器をトリガできなくなるであろう。あるいはまた、この検出器システムが、警報器をトリガする条件として、このように比較的に小さい差を扱うように調節される場合には、これは、誤り警報の頻度を高めることになる。
調波システムと磁気機械式システムとは、両方とも商業環境にあるから、さらに別の問題は、「汚染」として知られており、これは、マーカが、ある種のシステム内で動作するように設計されているが、他のタイプのシステムに誤り警報を発生させるという問題である。この問題は、ごく普通には、従来のマーカが、磁気機械式システムへの使用を目的としているにも係らず、調波システムに誤り警報を発動することで発生する。これは、上記のとおり調波システム内のマーカが、非直線のＢ−Ｈループを有することによって、検出可能な調波を発生させるために起こるものである。直線のＢ−Ｈループを有するマーカは、調波監視システムにとって「見えない」ものであろう。しかしながら、直線でないＢ−Ｈループは、磁性体で示される「標準」タイプのＢ−Ｈループである。直線のＢ−Ｈループを有する材料を生産するためには、特別の処置を講じる必要がある。
磁気機械式監視システム内のマーカに使用する共振器のさらに別の望ましい特徴は、この共振器の共振周波数が、バイアス素子で発生する予磁化磁界強度にあまり左右されない点である。このバイアス素子は、マーカを起動および停止させるために使用され、従って、容易に磁化でき、かつ減磁できる。バイアス素子が、マーカを起動させるために磁化される時には、バイアス素子で発生する磁界の厳密な強度は保証できない。それゆえ、少なくとも、指定した磁界強度範囲内では、様々な磁化磁界強度に対しても、共振器の共振周波数が著しく変化しないことが望ましい。これは、ｄｆr／ｄＨbが小さくなければならないことを示す。ここで、ｆrは共振周波数であり、またＨbは、バイアス素子で発生する磁化磁界の強さである。
しかしながら、マーカを停止させる時には、磁化磁界の除去に伴ない、共振周波数が非常に大きく変化することが望ましい。このことから、停止マーカは、ある商品に付けたままにしておく場合、もし共振するとしたら、検出装置の検出目標となっている共振周波数から遠く隔たった共振周波数で確実に共振することになる。
最後に、共振器の製作に使用される材料は、この共振器の材料を塊りの状態で処理できるような、即ち通常、磁気的性質を設定するための熱処理（焼きなまし）を許容する機械的性質を持っていなければならない。アモルファス金属は、通常、連続的なリボンとして鋳造されるから、このことは、連続焼なまし炉で処理できるように、十分な延性を示す必要があることを意味し、またこのことは、リボンが、繰出しリールから解かれ、焼なまし炉に通されて、おそらく焼なまし後に再び巻かれる必要のあることを意味する。さらに、この焼なまされたリボンは、通常切断して小さな条板にし、それらの条板をマーカに組み込むので、このことは、この材料が非常に脆くてはならないし、またその磁気的性質が、一度焼なまし処理で設定されると、当該材料を切断しても、変質も劣化もしてはならないことを意味している。
発明の要約
本発明の目的は、切断して長方形で延性の磁気ひずみ条板に加工することができ、予磁化磁界Ｈbを印加または除去することで、その条板を起動・停止でき、また起動状態において、その条板を交番磁界で励振すれば、共振周波数ｆrにて縦方向の機械的共振振動、すなわち、当初、励振後は比較的大きい信号振幅であるが、その後、比較的に急速に減衰するような振動を生ずるようにすることができる、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。
特に、本発明の目的は、励振時に、磁気機械式監視システムにおいて、確実に第１の検出ウィンドウに検出されるくらい大きい振幅を持つ共振周波数の振動を発生させ、また第２の検出ウィンドウが現れる時まで十分に大きく振幅を減衰させて、マーカからの振動を、スプリアス信号と確実に区別できるようにする上記の磁気ひずみアモルファス合金を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、磁化磁界強度に変化があった際、共振周波数ｆrがほんの少し変化するような上記合金を提供することにある。
さらに他の目的は、マーカ共振器が、起動状態から停止状態に切り換えられると、共振周波数ｆrが著しく変化する上記合金を提供することにある。
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み込まれたとき、調波監視システム内の警報器をトリガしない上記合金を提供することにある。
上記の目的は、本発明によれば、次の一般式を持つアモルファス磁気ひずみ合金から成っている、本発明の原理に従った共振器により達成される：
ＦｅaＣｏbＮｉcＳｉxＢy
ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｘおよびｙは原子％で表す値であって、好適な合金では以下の値を取る：
１５＜ａ＜３０
７９＜ａ＋ｂ＋ｃ＜８５
ｂ＞１２
３０＜ｃ＜５０
この場合、ｘとｙは、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｘ＋ｙ＝１００となるようにその剰余を含み、また起動共振器は、１００＜Ｑ＜６００の共振の鋭さを持ち、約８Ｏｅの最小磁界まで直線的なＢ−Ｈループ、少なくとも約１０Ｏｅの異方性磁界を持ち、しかも、共振器が共振するように励振されてから約１ｍｓ後の信号の振幅と比較して、励振から約７ｍｓ後の信号が、少なくとも１５ｄＢだけ振幅が小さくなるようにしている。
さらに、代表的には、０＜ｘ＜８そして１０＜ｙ＜２１である。
上述の指定範囲において、他で使用されるとおり、小さい方の指定値と大きい方の指定値は、すべて指定値自体の数値を含むものと解されるべきであり、あたかも、前に「約」が付いているようであって、すなわち、文字どおりに指定した指示値からわずかな変動も許容できる。
幅が約１３ｍｍであるリボンを生産する合金の好適な実施例は、Ｆｅ24Ｃｏ16Ｎｉ42Ｓｉ2Ｂ16とＦｅ24Ｃｏ16Ｎｉ42.7Ｓｉ1.5Ｂ15.5Ｃ0.3とＦｅ25Ｃｏ15Ｎｉ43.5Ｓｉ1Ｂ15.5であり、また幅が６ｍｍであるリボンを製作する好適な実施例は、Ｆｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16とＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40.7Ｓｉ1.5Ｂ15.5Ｃ0.3とＦｅ25Ｃｏ17Ｎｉ40.5Ｓｉ1.5Ｂ16である。炭素は、最初に示した、一般的した本発明の式には記載されていないが、きわめて少量が存在する場合ある。炭素はホウ素のように作用するから、指定したホウ素含有量の中に含められると見なすことができる。
上述の共振器は、上述の属性に加えて、共振器が励振されてから１ｍｓ後に、励振直後の信号の振幅と比較して１５ｄＢ以下だけ、好ましくは、１０ｄＢ以下だけ減衰する信号を発生させる。
この合金は、溶融状態からの急冷により作られ、アモルファス・リボンを生成し、次にこのリボンは、６０秒よりも短い時間の間、３００℃〜４００℃の温度範囲で焼なますことで、このリボンに熱処理を受けさせ、同時にこのリボンに横方向の磁界を加える。この磁界とは、すなわちリボンの長手方向の（もっとも長い）広がりにほぼ直角な方向であって、かつリボンの平面内にある磁界である。
上記のとおり、上述の組成を持つ共振器を形成している焼なまされた合金は、飽和領域に達するまで直線のＢ−Ｈループを持ち、またその異方性磁界強度Ｈkは、少なくとも約８０Ａ／ｍ（約１０Ｏｅ）である。このことから、このリボンから切断された条板を有するマーカは、磁気異方性がこの条板に直角に設定されているために、調波監視システム内の警報器をトリガしない。
このようなリボンから切断された条板で発生する機械振動信号Ａ（ｔ）は、磁気機械式監視システムの送信パルスで駆動される時に、以下の形式を取る：
Ａ（ｔ）＝Ａ（０）・ｅｘｐ（−ｔ・π・ｆr／Ｑ）
ここで、Ａ（０）は初期振幅であり、またＱは共振の鋭さである。本発明の合金は、共振器で発生した信号が、当初所望の大きい信号振幅を持ち、その後比較的急速に減衰するように、Ｑが約５００〜６００よりも小さく、少なくとも１００、好ましくは２００であるべきという認識に基づいて、設計されてきた。このＱの上限範囲は、第２の検出ウィンドウで十分な信号減衰を行うために、許される最大の減衰時間（リングダウン時間）を決定し、またＱの下限範囲は、第１の検出ウィンドウで十分な信号振幅を保証する（ｔが非常に小さい時）。上に示された組成を持つ合金は、その範囲内にＱを持ち、その結果、前述の第１の検出ウィンドウでの振幅と、前述の第２のウィンドウでの振幅との間で、信号振幅の低下が約１５ｄＢとなる。
上記の式による合金で作られた共振器では、予磁化磁界強度の変化に伴ない、共振周波数ｆrがほんのわずかだけ変化する。磁界強度Ｈbが６Ｏｅと７Ｏｅの間の範囲内にあれば、上記の式を持つ合金に対する共振周波数ｆrの変化（絶対値によって表される）は、｜ｄｆr／ｄＨb｜＜７００Ｈｚ／Ｏｅである。
上記の式により作られた合金の共振周波数ｆrは、マーカが起動状態から停止状態に切り換えられる時に、少なくとも１．２ｋＨｚだけ変化する。これは、マーカが、検出可能な信号を停止状態で確実に発生できないようにする程度の大きさである。
さらに、上記の式による合金から成るリボンは、前述の性質を大幅に変えることなく、このリボンを巻いたり、解いたり、また切断して条板にすることができるくらい十分な延性がある。
磁気機械式監視システムに使用されるマーカは、強磁性体から成るバイアス素子の近くで、ハウジング内に収容されている、上記の式と性質を有する合金から成る共振器を備えている。このようなマーカは、バーストとバーストとの間に休止期間を置いて、所定の周波数の連続するＲＦバーストを放出する送信器と、所定の周波数の信号を検出するように同調される検出器と、送信回路と受信回路の動作を同期化し、受信回路がバーストとバーストの間の休止期間に所定の周波数の信号を求める目的で起動されるようにしている同期回路と、連続するパルスとパルスの間の休止期間の少なくとも１つの範囲内に、マーカからのものとして識別される信号を検出回路が検出した場合にトリガされる警報器とを有する磁気機械式監視システムに使用するにふさわしい。好ましくは、２つ以上の休止期間内に、マーカからのものとして識別される信号を検出した時に、警報を発生する。上述の式を有する合金で製作されたマーカの前述の性質のために、このマーカのリングダウン時間は適切な特性を持ち、当該システムが、警報器のトリガ動作に妥当である時はいつでも警報器をトリガするように設定でき、同時に誤り警報の発動を実質的に最小限に抑えるようにしている。
図面の説明
図１は、図式的に示された磁気機械式商品監視システムに関連し、本発明の原理により作られた共振器を有するマーカを、そのハウジングの上部を部分的にはがし、内部構成要素を明らかにして示している。
図２は、様々なＱの値を持つ様々なマーカにより、駆動時に発生し、磁気機械式商品監視システムにおいて検出される信号を示している。
図３は、共振の鋭さＱの関数として、第１のウィンドウの信号振幅と、第２のウィンドウの信号振幅との比率の関係を示している。
図４は、共振の鋭さＱに対する第１の検出ウィンドウの信号振幅の関係を示しており、ここで、破線は、Ｑが人為的な処置で低下する時の関係を示しており、また様々な合金組成の値が、様々な記号を用いて示されている。
図５は、異方性磁界強度Ｈkの定義を説明するために、横方向の磁界での熱処理後に、本発明の原理により製作されたアモルファス磁気ひずみリボンが呈する代表的なＢ−Ｈループを示しており、さらに理想的な曲線を破線で示している。
図６は、本発明の原理により製作された共振器について、印加されたバイアス磁界の関数として、共振周波数と信号振幅との関係を示している。
図７は、本発明の原理により製作された共振器について、共振の鋭さＱならびに信号振幅Ａと印加されたバイアス磁界との関係を示している。
図８は、本発明の原理により製作された共振器について、６．５Ｏｅのバイアス磁界と、この値よりも０．５Ｏｅだけ大きいバイアス磁界と、０．５Ｏｅだけ小さいバイアス磁界とについて、信号振幅と周波数との関係を示している。
図９は、本発明の原理により製作された共振器の起動状態と停止状態において、１．２ｋＨｚの間隔の重要性を例示するために、様々なバイアス磁界での共振曲線の重なりを示している。
図１０は、共振器には２００〜５５０のＱの値が特に適している理由を例示するために、バースト・モードでの信号振幅と連続モードでの信号振幅の比率と、共振の鋭さＱとの関係を示している。
好適な実施の形態の説明
図１は、共振器３と磁気バイアス素子４が入ったハウジング２とを備えたマーカ１を使用する、磁気機械式電子監視システムを示している。共振器３は、以下の化学式による組成を持つ、焼なまされたアモルファス磁気ひずみ合金のリボンから切り取られる。
ＦｅaＣｏbＮｉcＳｉxＢy
ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙは原子％で表す値であって、好適な合金では、以下の値を取る：
１５＜ａ＜３０
７９＜ａ＋ｂ＋ｃ＜８５
ｂ＞１２
３０＜ｃ＜５０
この場合、ｘとｙは、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｘ＋ｙ＝１００となるようにその剰余を含み、また起動共振器は、１００＜Ｑ＜６００の共振の鋭さを持ち、しかも、共振器が共振するように励振されてから約１ｍｓ後に約１５ｄｂ以下だけ小さくなり、また励振から約１ｍｓ後の信号振幅と比較して、励振から約７ｍｓ後に少なくとも１５ｄＢだけ小さくなる信号を発生する。共振器３は、１００〜６００の範囲、好ましくは５００よりも小さく、また好ましくは２００よりも大きい範囲に、鋭さＱを持つ。バイアス素子４は、一般に１Ｏｅ〜１０Ｏｅの範囲内にある磁界強度を持つ予磁化磁界Ｈbを発生させる。バイアス素子４で発生する約６Ｏｅ〜７Ｏｅの磁界強度Ｈbでは、共振器３は、その共振周波数の変化｜ｄｆr／ｄＨb｜＜７００Ｈｚ／Ｏｅを示す。バイアス素子４を減磁させ、それにより、マーカ１を停止させると、共振器３の共振周波数は、少なくとも１．２ｋＨｚだけ変化する。共振器３は、少なくとも１０Ｏｅの異方性磁界Ｈkを持つ。
さらに、共振器３は、リボンの長手方向の広がりに対してほぼ直角で、かつリボンの平面内にある横方向の磁界の中で、共振器３が切り離されるリボンを焼なますことにより、共振器３のもっとも長い寸法と直角に設定された磁気異方性を有する。このことから、共振器３は、１Ｏｅ〜８Ｏｅの予想動作範囲で直線のＢ−Ｈループを持つ。
さらに、共振器３は、図１に示す監視システムにおいて、マーカ１からのものとしてほぼ明瞭に識別できる信号を発生する。
図１に示す磁気機械式監視システムは、公知の方法で動作する。このシステムは、マーカ１に加えて、コイルまたはアンテナ６を有する送信回路５も含み、この送信回路は、例えば６０Ｈｚのパルス繰返し率で、５８ｋＨｚといった所定の周波数のＲＦバーストを、それぞれのバーストとバーストの間に休止期間を置いて放出（送信）する。送信回路５は、同期回路９によって、前述のＲＦバーストを放出するように制御され、この同期回路９はまた、受信コイルまたはアンテナ８を有する受信回路７をも制御する。送信回路５を起動するときに、起動マーカ１、すなわち磁化されたバイアス素子４を有するマーカ１がコイル６とコイル８の間にある場合には、コイル６で放出されるＲＦバーストは、共振器３を、５８ｋＨｚ（この例において）の共振周波数で振動させ、それにより、図２に示されるタイプの信号を発生させる。図２は、共振の鋭さＱの様々な値に対して、様々な信号を示している。
同期回路９は、受信回路７を起動して、図２において、ウィンドウ１と標示された第１の検出ウィンドウ内に、所定の周波数、この例においては５８ｋＨｚの信号を受信するように、受信回路７を制御する。ｔ＝０の基準時間が図２に任意に示されており、ここでは、持続時間が約１．６ｍｓのＲＦバーストを放出するために、送信回路５が同期回路９により起動される。時間ｔ＝０は、このバーストの終わりと一致するように、図２では選択されている。ｔ＝０から約０．４ｍｓ後に、受信回路７が、ウィンドウ１内において起動される。ウィンドウ１の間（約１．７ｍｓ持続する）、受信回路７は、存在している所定の周波数（例えば、５８ｋＨｚ）のどんな信号も統合する。このウィンドウ１内の信号が、有効な統合結果をもたらすために、マーカ１で放出される信号は、励振時に比較的に大きい初期振幅（好ましくは、約１００ｍＶを超える）を持ち、また励振から約１ｍｓ後に、その初期振幅と比較して、約１５ｄＢ以下だけ、好ましくは約１０ｄＢ以下だけ減衰しなければならない。このことは、ウィンドウ１の中心付近では、約４０ｍＶの最小振幅を持たなければならないことを意味している。本発明による共振器は、以上の基準のすべてを満たす信号を発生させる。それぞれ、Ｑ＝５０、Ｑ＝４００、Ｑ＝８００である共振器で発生する信号が、図２に記載されている。試験では、ウィンドウ１の信号（Ａ１）を表す信号が励振から１ｍｓ後に測定され、またウィンドウ２の信号（Ａ２）を表す信号が励振から７ｍｓ後に測定された。これらの時間は、それぞれのウィンドウの中心にくる時間である。
その後、同期回路９は受信回路７を停止させ、さらに１．７ｍｓ持続する第２の検出ウィンドウ（図２において、ウィンドウ２と標示されている）の間に、受信回路７を再起動させる。ウィンドウ２の間、受信回路７は、さらに所定の周波数（５８ｋＨｚ）のどんな信号でも統合する。この周波数の信号が、この時点において減衰のない信号を示す統合結果をもたらすようウィンドウ２に統合される場合には、受信回路７に入っている電気回路は、この信号が、起動マーカ１以外の発生源からのものであると想定する。
それゆえ、第２の検出ウィンドウにある信号の振幅が、最適な大きさであることが重要である。すなわち、この振幅は、マーカ１以外の発生源からのものと間違えられるほど大きすぎてはならず、第１のウィンドウにある信号と容易に区別できるほど十分に小さくなければならない。図２に見られるように、Ｑ＝５０の共振器で発生する信号は、第１の検出ウィンドウにおいてすでにきわめて小さい振幅を示すくらい急速な減衰（リングダウン時間）を持っている。しかしながら、Ｑ＝８００の共振器は、図２に示すとおり、第２の検出ウィンドウにおいて比較的大きい振幅をなおも示している。Ｑ＝４００の本発明の共振器３で発生する信号は、ウィンドウ１とウィンドウ２のそれぞれにおいて、信頼できる検出を保証するに足る信号振幅を示すが、ただし、ウィンドウ１とウィンドウ２との信号振幅の差は、起動マーカ１からのものとして、この信号を確実に識別できるようにするくらい大きい。
図２は、共振の鋭さＱと、それぞれウィンドウ１とウィンドウ２で検出された信号の比率との関係を示している。このような関係が弱まるにつれて、検出率が最適に高くなり、また誤り警報を最小限に抑えるという保証も高まる。実際には、ウィンドウ１で現れる信号と、ウィンドウ２で現れる信号との信号比率の最小減衰が約１５ｄＢであることが好ましい。これは、共振の鋭さＱが６００よりも小さく、好ましくは５５０よりも小さくなければならないことを意味している。しかしながら、第１の検出ウィンドウにおいて、妥当な信号振幅を得るためには、少なくとも１００、好ましくは２００の共振の鋭さＱが必要となる。
受信回路７が、ウィンドウ１とウィンドウ２のそれぞれにおいて、上記の基準を満たす信号を検出する時には、警報器１０がトリガされる。誤り警報を防止するため、送信回路５で放出されたバーストとバーストの間の所定数の連続休止期間（例えば、４つの連続する休止期間）中に、さらに前述の基準を満たす信号を検出するよう受信回路７に求めることができる。
マーカ１が無効に停止されているために、誤り警報が発生することもある。これは、マーカ１が停止されるとき、すなわちバイアス素子４が減磁されるときに現れるように、きわめて小さい予磁化磁界強度の存在のもとで、共振の鋭さＱが、きわめて大きくなるためである。こういった事情のもとでは、共振の鋭さＱは、１，０００を超える値を取り、このことはバースト後の振動がきわめて長いことを示す。これは、無駄に停止されたマーカのウィンドウ１とウィンドウ２の信号振幅が、前述の検出基準を満たさず、従って警報器がまったくトリガされないことを意味している。
共振の鋭さＱが、例えばリボンの穴のように、共振器３に対して不十分なリボン品質を呈する場合、例えば機械的な摩擦を生じさせる目的で人為的な処置を施した場合を含め、いくつかの異なる処置により下げられるか、あるいは共振器の厚みが、非常に大きくなり（例えば、３０〜６０μｍ）、その結果うず電流を誘導する場合がある。
一方、このような人為的な処置は、例えば同時に信号振幅に非常に悪影響を及ぼすことを含めて不利な副作用がある。図４に示す破線は、共振の鋭さＱが、上記の処置により、人為的に、または強制的に下げられたときに発生する信号振幅の代表的な減少を表している。一方、このように信号振幅が減少すると、同時に監視システムの検出感度が低下する。
リボンの幅が６ｍｍで、代表的なリボンの厚みが２５μｍであり、また組成が様々であるアモルファス・リボンを鋳造し、横方向の磁界の中で熱処理し、それらの共振作用を、６．５Ｏｅの予磁化の定磁界の中で調査した。この目的のために、長さが３８ｍｍである条板を、パルスとパルスの間に１６ｍｓの休止期間を置いて、１．６ｍｓの持続時間の交番磁界パルスを用いて励振した。これにより、これらの条板は、５５ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの範囲内で共振振動し、またこの範囲は、条板の長さをわずかに変えることにより５８ｋＨｚに合わせることができた。鋭さＱは、励振交番磁界を除去してから１ｍｓ後に信号振幅（図４において、信号１の振幅と標示されている）だけでなく、振動信号の減衰作用からも測定した。この信号は、１００回の巻回数を持つピックアップ・コイルを用いて検出した。
表Ｉの模範的実施例１．Ａ〜１．Ｊは、共振の鋭さＱが最初から小さいいくつかの合金を示している。しかしながら、これらのサンプルは、共振器の素材に対して課せられた他の要求を満たしていない。
例１．Ａと例１．Ｂは、無視できるほど小さい信号振幅を発生させた市販の合金を示している。これは、おそらく鋭さＱが小さすぎる、すなわち１００異化であることに起因し、またＨk＝５．５〜６Ａ／ｃｍ（約７〜８Ｏｅ）において、これが、テスト用磁界強度Ｈb＝５．２Ａ／ｃｍ（＝６．５Ｏｅ）のすぐ上にあっても、異方性磁界Ｈkの値が小さいことに起因している。
例１Ｃ〜例１Ｊは、上記のものよりも大きい異方性磁界強度Ｈkと、小さい鋭さＱとの組み合わせに伴う大きい信号振幅を示している。しかしながら、これらのサンプルの欠点は、共振周波数ｆrが、予磁化磁界Ｈbの厳密な値に大きく依存している点である。これらのサンプルでは、テスト用磁界強度Ｈbが、約１Ｏｅだけ変化すると、共振周波数ｆrは、１ｋＨｚ、もしくはそれよりも著しく大きく変化する。このようなバイアス磁界Ｈbの変化は、例えば単にマーカを地磁気の下で様々な方向に向けるだけで発生しかねない。それに対応して、共振周波数が離調すると、このような条板を用いるマーカの検出精度がかなり低下する。
｜ｄｆr／ｄＨb｜の値は、一般に、焼なまし温度と焼なまし時間を調節することで変更できる。同一の焼なまし温度では、一般に、焼なまし時間が長くなると、｜ｄｆr／ｄＨb｜の値は小さくなる。とはいえ、これは、ある限度まで当てはまるにすぎない。例えば、表Ｉの合金のサンプルは、３５０℃で１５分間すでに焼なまされており、その結果、｜ｄｆr／ｄＨb｜の値は、達成できる最小値に非常に近くなっていた。
熱処理プロセス、例えば、連続熱処理プロセスを経済的に実施するには、熱処理時間は、実質的に１分よりも短い、好ましくは秒の範囲にあることが要望される。さらに、このように短い熱処理時間は、焼なまされた材料が、所定の長さに切断可能なように、熱処理後もなお十分に延性があることも保証する。
表IIと表IIIは、所望の低周波数変化｜ｄｆr／ｄＨb｜を達成することのできた合金のサンプルを示している。これらのサンプルのすべてにおいて、熱処理パラメータは、｜ｄｆr／ｄＨb｜が、６．５Ｏｅにて５５０〜６５０Ｈｚ／Ｏｅという十分に小さい値を示すように選択した。
表IIと表IIIに示すサンプルからわかるように、合金の鉄含有量が減るにつれて、また合金のコバルドおよび／またはニッケルの含有量が増すにつれて、鋭さＱの値が小さくなる。しかしながら、この材料をさらに励振して、十分に大きい振幅を持つ磁気弾性振動を発生させるように、約１５原子％の一定の最小鉄含有量が必要である。鉄が約１５原子％よりも少ない合金は、表Ｉのサンプル１．Ｋ〜１．Ｎで例示するとおり、磁気抵抗共振をまったく示さないか、あるいはほとんど示さない。
表Ｉの合金は、上で考察した所望の性質の少なくとも１つを欠いているため、その合金のどれもが共振器３としての使用にふさわしくない。
表IIと表IIIに示されるサンプルのうち、以下の合金のサンプルは、共振器３としての使用に適切な好ましい模範的実施例を示している。なぜなら、それらのサンプルは、５００〜６００よりも小さい鋭さＱと、７００Ｈｚ／Ｏｅよりも小さい｜ｄｆr／ｄＨb｜値と、大きい信号振幅とを同時に達成しているからである。
表IIのサンプルII．１〜II．１２は、コバルトの含有量の多いサンプルであって、これらは、非常に大きい信号振幅の点で区別される。サンプルII．１〜II．７が好ましい。
表IIIの例III．１〜III．３１はすべて、前述の所望の特性を示しており、ここでは、例III．１〜III．２２が好ましい。
表IIのサンプルII．Ａ〜II．Ｃと、表IIIのサンプルIII．Ａ〜III．Ｍは、６００よりも大きい鋭さＱを示すために、適切ではない。
Ｑの人為的な低下を表す前述の破線曲線と比較するために、図４は、本発明の合金組成を用いて、信号振幅を大幅に低下させずに、同時にＱを小さくできることを示している。図４に示される例のすべては、それらの鋭さＱが、機械的制動により、あるいは合金の組成に無関係な他の処置により、人為的に低下するときに、前述の適切でないサンプルよりも大きい信号振幅を示す。
0004101307.tif 000002
0004101307.tif 000003
0004101307.tif 000004
Ｆｅ24Ｃｏ16Ｎｉ42Ｓｉ2Ｂ16（例III．７）とＦｅ24Ｃｏ16Ｎｉ42.7Ｓｉ1.5Ｂ15.5Ｃ0.3とＦｅ25ＣＯ15Ｎｉ43.5Ｓｉ1Ｂ15.5の組成を持つさらに別のサンプルは、幅が約２分の１インチのリボンにふさわしく、また、Ｆｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16（例III．８）とＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40.7Ｓｉ1.5Ｂ15.5Ｃ0.3とＦｅ25ＣＯ17Ｎｉ40.5Ｓｉ1.5Ｂ16の組成を持つさらに別のサンプルは、幅が約６ｍｍのリボンにふさわしい。これらの組成のそれぞれは、最初に説明したとおり、所望の特性を有する共振器を生み出す。
上記の表から、以下の一般化された式の特性が確かめられる。これらの一般化により生成された合金はすべて、前述の所望の特性を示す。
さらに、以下の一般化はすべて、前述の一般式ＦｅaＣＯbＮｉcＳｉxＢyに基づいている。
コバルトの含有量は、最低３２原子％になり、また鉄の含有量は少なくとも１５原子％になり得る。この一般化された記述の範囲内の好適な実施例は、少なくとも４３原子％、多くとも５５原子％のコバルト含有量を持っている。前述の性質を示すさらに他の一般された一組の合金は、１５原子％〜４０原子％の鉄含有量を持っている。この一般された一組の合金の範囲内の、ある好適な実施例は、多くとも３０原子％の鉄含有量、少なくとも１５原子％のコバルト含有量および少なくとも１０原子％のニッケル含有量を持っている。この一般化された一組の合金の範囲内の別の好適な実施例は、１２原子％〜２０原子％のコバルト含有量と、３０原子％〜４５原子％のニッケル含有量を持っている。
第３の一般化された一組の合金は、３０原子％〜５３原子％のニッケル含有量を持ち、ここで、鉄含有量は少なくとも１５原子％であり、またコバルト含有量は少なくとも１２原子％である。この一般化された一組の合金の範囲内の好適な実施例は、多くとも４０原子％の鉄含有量を持っている。
最後に、別の一般化された一組の合金は、少なくとも１０原子％のニッケル含有量、少なくとも１５原子％の鉄含有量（ただし、多くとも４２原子％）および１８原子％〜３２原子％のコバルト含有量を持っている。
ここに開示された共振器は、鉄、コバルト、ニッケル、シリコン、ホウ素だけから成る合金を用いて作られているが、前述の磁気的性質を大幅に変えることなく、モリブデン、ニオブ、クロム、マンガンなどの他の元素を、少ない原子の割合で添加であり、それゆえ、非常に少ない割合の上記追加元素を含む合金が、本発明の原理により鋳造できることが、アモルファス金属の分野の有識者には理解される。さらに、ガラス形成を促進するために、シリコン以外の元素（例えば、炭素と燐）を使用でき、それゆえ、ここに開示された共振器と合金が、このような他のガラス形成促進元素の存在を妨げないことも、アモルファス金属の分野の有識者にはわかる。
具体的に言えば、本発明により作られた合金は、上に指定した組成では示されてないが、０．２原子％〜０．６原子％の分量の炭素が入っているものと予想できる。この少量の炭素は、不純物として炭素が入っている鉄・ホウ素によって、また炭素が入っているるつぼ材料との当該融成物の化学反応により導かれる。炭素は、ガラス形成と磁気的性質に関して、ホウ素と同様な反応を示すから、このように非常に少量の炭素は、ホウ素向けのｙの値に含められると見なすことができる。
上記のサンプルが切出されたリボンのすべてが、回転チルホイールを使用して、従来の方法で鋳造され、前述の組成を持つ融成物が、ノズルを通じて、この回転ホイールの環境に送られた。この鋳造リボンは、約２０ｃｍの長さの均一温度ゾーンを持つ長さ４０ｃｍの実験炉の中で、約３００℃〜約４００℃の範囲内の温度において、約０．２ｍ／分〜４ｍ／分の代表的な焼なまし速度で、連続的に焼なまされた（リール間焼なまし）。これは、この焼なまし温度において、約３秒〜約６０秒の代表的な焼なまし時間に相当する。約１メートルの長さの均一温度ゾーンを持つ製造規模の炉では、この焼なまし速度は、それ相応の速さ（約１ｍ／分〜２０ｍ／分）であると言える。
表IIと表IIIのサンプル用の焼なましパラメータを、６Ｏｅ〜７Ｏｅの勾配が、５５０Ｈｚ／Ｏｅ〜６５０Ｈｚ／Ｏｅに入るように調節した。表IIと表IIIのサンプル用の代表的な焼なまし条件は、約３４０℃〜約３８０℃の温度範囲であり、その場合、焼なまし速度は、短い実験炉の中で、約１〜３ｍ／分、あるいは１メートルの長さの温度ゾーンを持つ製造炉では、５ｍ／分〜１５ｍ／分であった。
リール間焼なましの結果、勾配が大きすぎたので、表Ｉのサンプルだけを、かなり長い時間（すなわち１５分）の間、３５０℃で、バッチで焼なました。しかしながら、このように焼もどしを長引かせても、所望の勾配は得られなかった。
焼もどし中に使用された磁界は、リボンの長手方向に直角で、かつリボンの平面内にあった。この磁界の強度は、実験炉において約２ｋＯｅ、また製造炉において１ｋＯｅであった。この磁界強度の主要な条件は、そのリボン（長手方向）の軸線に直角な磁界を飽和させることで十分である点である。リボンの幅にわたる代表的な減磁係数から判断すれば、少なくとも約数百Ｏｅの磁界強度で十分であろう。
上述のとおり、長さ３８ｍｍ、幅６ｍｍ、厚み約２５μｍのサンプルに対して、あらゆる試験が行われた。表IIと表IIIのリボンはすべて、問題なく、所望の長さに切断されるくらい十分な延性があった。
異方性磁界の強度Ｈkは、図５に示されるとおり、Ｂ−Ｈループ・トレーサで記録されたＢ−Ｈループから決定された。センス・コイル・システムは、Ｂ＝Ｊを想定できるように、エアフラックスを補償した。
磁気音響的性質を決定するために、これらのサンプルを励振（駆動）して、約１８ｍＯｅのピーク振幅の交流磁界バーストにより、様々なバイアス磁界にて共振させた。これらのバーストのオンタイムは、６０Ｈｚの繰返し率の約１０分の１、すなわち、約１．６ｍｍであった。これらの共振振幅は、巻回数１００の密結合受信コイルを使用して、個々のバーストが終了してから１ｍｓ後と２ｍｓ後に測定された。値Ａ１は、このバーストの終了から１ｍｓ後の信号振幅を示している。一般に、Ａ１δＮ・Ｗ・Ｈacである。ここで、Ｎは受信コイルの巻回数であり、Ｗは共振器の幅であり、またＨacは、励振（駆動）磁界の強度である。Ａ１を発生させる上記因子の特定の組合せは重要でない。
共振の鋭さは、以下の関係により、各バーストの終了から１ｍｓ後と２ｍｓ後にそれぞれ発生する振幅Ａ１とＡ２から、検証された信号の指数減衰を仮定して計算された：
Ｑ＝πｆr／Ｉｎ（Ａ１／Ａ２）
周波数・バイアスの勾配は、６Ｏｅ〜７Ｏｅに決定され、また停止時の周波数偏移は、その共振周波数を、６．５Ｏｅ（起動状態）と２Ｏｅ（停止状態用の磁界上限）で観測することで決定され、これらの磁界強度での共振周波数の差として計算された。
図５〜図８は、本発明により作られた共振器の磁気的および磁気弾性的な性質の代表的な特性を示している。これらの曲線は、横方向の磁界において、３６０℃にて、約６秒間焼なまされたＦｅ24Ｃｏ18Ｎｉ40Ｓｉ2Ｂ16合金用のものである。このサンプルは、幅６ｍｍで、厚み２４μｍである。この長さは、６．５Ｏｅにて、厳密に５８ｋＨｚで共振周波数を発生させるために、３７．１ｍｍに調節された。例示の目的で、約７００Ｈｚ／Ｏｅの上限に６Ｏｅ〜７Ｏｅのバイアス磁界の勾配があり、また約１０Ｏｅの下限の周りに異方性磁界Ｈkがあるように、焼なまし条件を意図的に選択した。焼なまし温度を約３４０℃に変更すれば、同じ焼なまし速度において、約６００Ｈｚ／Ｏｅのさらに望ましい勾配が容易に得られることになるであろう。
図５は、５０Ｈｚにて記録されたＢ−Ｈループを示している。図５に示される破線は、横方向の異方性の理想的なループであって、異方性磁界Ｈkを定め、約１０Ｏｅにて現れる磁気飽和に接近するまで、このループが直線であることを実証するためのものである。
図６は、このサンプルの共振周波数と共振振幅Ａ１を、バイアス磁界の関数として示している。図７は、このサンプルのＱ値と、バイアス磁界との関係を示している。
起動状態では、共振器は、一般に６Ｏｅ〜７Ｏｅの磁界を用いてバイアスされる。このバイアス磁界強度では、共振器は、大きい振幅と、５５０よりも小さいＱを示す。一般に、上述の試験条件のもとでの振幅は、上述のとおり、調査システムにおいて有益な検出を行うために、最低約４０ｍＶとなる。
マーカは、バイアス磁界を減らすかまたは除去することで停止し、それにより共振周波数を高め、振幅を小さくしてＱを大きくする。これは、バイアス素子４を減磁することで達成される。
図６から見られるとおり、共振周波数は、バイアス磁界強度によって決まる。実際には、目標値（ここでは、６．５Ｏｅと仮定）からのバイアス磁界の代表的な変動は、約＋／−０．５Ｏｅとなる。このような変動は、地磁気に対するマーカの様々な向きから起こるか、あるいはバイアス素子４の特性のばらつきから起こる。共振器の素材自体も散乱を受けて、目標バイアス磁界にて、目標周波数を正確に示さない場合がある。このような理由で、共振器３を、その周波数・バイアス勾配があまりにも急勾配とならないように、設計しなければならない。
図８は、６．５Ｏｅのバイアス磁界およびこの目標値から０．５Ｏｅ上、また０．５Ｏｅ下のバイアス磁界にて、周波数に対する共振振幅Ａ１を示している。主として交流バーストのオンタイムだけでなく、共振器のＱによっても決定される共振曲線の有限帯域幅により、共振器３は、たとえ共振周波数にぴったり合わなくても、５８ｋＨｚの送信周波数において、なおも十分な信号を示している。図８に示されるとおり、周波数の変動が、このバイアス磁界において、１Ｏｅ当り約７００Ｈｚの変動である場合には、共振信号Ａ１は、約４０ｍＶをさらに超える。不利な周波数変動が大きければ大きいほど、それだけ、有利な周波数変動が小さくなる。従って、起動マーカの共振曲線は、それらの振幅帯域幅の約２分の１以上も離れてはならない。こうして、周波数・バイアス磁界曲線｜ｄｆr／ｄＨb｜の勾配は、好ましくは、約７００ＨＺ／Ｏｅよりも小さい。
バイアス磁界に伴なう周波数の変動も、共振器３を起動するバイアス磁界が約６Ｏｅ〜７Ｏｅである理由の１つである。地磁気が、少なくともバイアス素子４の磁界強度の約１０原子％よりも小さいように、バイアス磁界を選択せねばならない。Ｈbには、上限もある。より大きなＨbを発生させるためには、バイアス素子４に対して、さらに多くのバイアス磁石材料が必要となり、このことから、マーカがさらに高価となる。第２に、Ｈbがさらに大きくなると、バイアス素子４と共振器３との間の磁気吸引力が大きくなり、これにより、マーカの向きに応じて、著しい制動（磁気吸引力対重力）が加わる場合がある。こうして、最適なバイアス磁界は、約６Ｏｅ〜７Ｏｅの範囲内に定められる。
上述のとおり、共振器３の共振周波数は、バイアス磁界Ｈbを除去してマーカを停止させた時に、著しく変化することになろう。図９に示されるとおり、バイアス磁界を減らした際に、少なくとも約１．２ｋＨｚだけ共振周波数が変化するときには、様々なバイアス磁界での共振曲線の重なり部分を十分に引き離す。停止状態に対してこれら２つの曲線が与えられ、これらの曲線は、交流バースト磁界の２つの異なるレベルに相当する。この破線曲線は、前述の標準テストで一般に使用される１８ｍＯｅの交流磁界強度におけるものであるが、一方別の曲線（停止状態用）は、送信コイル６に近い磁気機械式監視システムの質問ゾーンに発生し得る増大駆動磁界レベルに相当する。起動状態用に示される曲線は、１８ｍＯｅの標準駆動磁界強度にて描かれた。
実際には、この停止は、バイアス素子４を減磁することで行われる。事実上、「減磁」バイアス素子４は、なお、わずかの磁化を示し、それにより約２Ｏｅのバイアス磁界Ｈbを発生させる場合がある。それゆえ、テスト基準として、６．５Ｏｅでの共振周波数と比較される２Ｏｅでの共振周波数の周波数偏移は、共振器３が適正に停止させることができるように、少なくとも１．２ｋＨｚでなければならない。
しかしながら、前述のデータから、勾配｜ｄｆr／ｄＨb｜が小さくなるにつれて、停止時の周波数偏移も小さくなる。共振周波数は、所定の値から離れすぎるために、勾配が大きすぎると、ピックレートが小さくなるが、停止時に周波数偏移が小さすぎると、誤り警報が発生する。それゆえ、最適な妥協点を得なければならず、このような妥協点は、ピックレートが、激しく下がりだす７００Ｈｚ／Ｏｅの限度よりもかなり下にあるその勾配が約５５０Ｈｚ／Ｏｅ〜６５０Ｈｚ／Ｏｅとなるように、合金の組成と熱処理を調節するものとして、ここで選択されてきた。このことから、周波数偏移を、確実に１．６ｋＨｚよりも大きくすることができ、この周波数偏移は、約４００Ｈｚ／Ｏｅの勾配と相関させることになる１．２ｋＨｚという誤り警報用の重要な値を著しく超える。
図１０は、共振器３には約２００〜５５０の共振器のＱが特によく適している理由に関して、さらに他の情報を提供している。
すでに説明したとおり、共振器のＱは、以下の式により共振器３のリングダウン時間を決定する：
Ａ（ｔ）＝Ａ（０）ｅｘｐ（−ｔ・π・ｆr／Ｑ）
励振中、共振器の信号は、同一時定数を、「リングアップ」するように求め、すなわち、励振直後の信号Ａ（０）は、以下の式により与えられる：
Ａ（０）＝Ａ∞（１−ｅｘｐ（−ｔONπｆr／Ｑ））
ここで、ｔONはバースト送信器のオンタイムであり、またＡ∞は「無限」励振時間後に得られることになる信号振幅である。実際には、「無限」とは、Ｑ／πｆrよりもずっと大きい時間尺度（一般に、数ミリ秒）をさす。振幅Ａ∞は、磁気機械式監視システムで使用されるバースト・モードではなくて、連続モードで共振器を励振させる場合に測定される共振器の振幅である。
上記の両等式を組み合わせれば、振幅Ａ１用の値、すなわち励振から１ｍｓ後に発生する振幅は以下のとおりとなる：
Ａ（１ｍｓ）＝Ａ∞（１−ｅｘｐ（−ｔONπｆr／Ｑ））ｅｘｐ（−１ｍｓπｆr／Ｑ）
図１０は、このような関係、すなわちＡ（１ｍｓ）／Ａ∞とＱ（ｔ＝１．７ｍｓの場合）との関係を描いており、２００と５５０の間のＱ値に、最大値があることを示している。これは、このようなＱ値により、交流バーストが共振器を十分に励振するくらいリングダウン時間、従って、またリングアップ時間も確実に短くでき、同時に、第１の検出ウィンドウに統合するに足る信号を提供する程度にリングダウン時間を確実に長くできることを意味している。
磁気音響的性質は、その組成と焼なまし条件に敏感に反応する。素材のばらつき、すなわち目標組成からのわずかなずれは、焼なましパラメータを変えれば補償できる。これを、自動化されたやり方で試みる、すなわち焼なまし中に共振器の性質を測定し、それに応じて、焼なましパラメータを調節することは、非常に望ましい。しかしながら、連なったリボンの性質の観測から、短い共振器の磁気音響的性質が何であるのか、どのように結論を下してよいのか、または評価してよいのか、当初は明らかでない。
それにもかかわらず、上記のデータから、共振器の異方性磁界が、共振器の性質と密接に相関することが明らかになっている。共振器の異方性磁界と、連なったリボン上で測定された異方性磁界とは、減磁磁界だけ異なる。従って、連なったリボンの幅と厚みだけでなく、そのリボンの異方性磁界Ｈkもモニタでき、そのことから、減磁効果を加えることにより、共振器の異方性磁界Ｈkを計算することができる。これにより、自動化されたやり方で、焼なましパラメータ（例えば、焼なまし速度）を調節することができ、その結果、焼なまされた共振器素材の性質を再現性よく得ることができる。
他の変形や変更が、当業者で提案される場合があるが、妥当で、かつ適正に、この技術に対する発明者の貢献の範囲に属するあらゆる変更や変形を、ここに保証された特許の範囲内で実施することが、発明者の意図である。
【図１】
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【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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