JPH04225504A - センサ要素及びこれを製造する方法及び使用するための方法及び装置 - Google Patents

センサ要素及びこれを製造する方法及び使用するための方法及び装置

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JPH04225504A
JPH04225504A JP3077887A JP7788791A JPH04225504A JP H04225504 A JPH04225504 A JP H04225504A JP 3077887 A JP3077887 A JP 3077887A JP 7788791 A JP7788791 A JP 7788791A JP H04225504 A JPH04225504 A JP H04225504A
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sensor element
layer
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magnetic
gate
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Y Peter Zhou
ピーター　ヨンシン　ツォウ
Kyung-Ho Shin
キョン−ホ　シン
Thomas Patrick Solaski
トーマス　パトリック　ソラスキ
Michael Nelson Cooper
マイケル　ネルソン　クーパー
Jeffrey Taegue
ジェフリイ　ティーグ
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Knogo Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、検出方法及び装置に関しており
、特に新規のセンサ要素及びこのような要素を製造する
ための新規の方法並びに、このようなセンサ要素を検出
するための新規の方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来技術】本発明は、電子物品監視産業において、特
に有用である。しかし、後述するように、本発明のある
特徴は、その他の産業に適用することができる。
【０００３】物品監視産業において、書籍、衣類等の商
品は、商品に目標要素を固定し、保護領域からの各出口
に目標モニタを設けることにより、これらを盗んだり、
許可なく、これらを除去することがないよう、保護され
ている。
【０００４】特に優れた物品監視システムは、ピエール
　　エフ・ブッケンズの名儀で、本発明の譲受人に譲渡
された米国特許第４，６２３，８７７号に、詳細に開示
されている。
【０００５】上記特許に開示されるように、磁気的に軟
質な、つまり、容易に飽和し、かつ低保磁性の材料より
成る細長い目標としての帯が、保護されるべき物品に取
り着けられる。発信機及び受信機は、保護領域からの出
口に設置されるアンテナを備えている。発信機は出口に
連続的な交番磁界を発生し、目標となる帯が取り付けら
れた物品が、出口より搬送される時、この帯が交番磁界
により、反対方向へ、連続的に磁気飽和され、これによ
り、磁界に特殊な外乱が生ずる。この外乱を生じた磁界
は受信機により受信される。次いで受信機は、対応する
電気信号を発生し、前記目標帯によって生じた特殊な外
乱に対応する信号を検出し、かつ選択された信号に応答
して警報を作動するように前記信号を処理する。
【０００６】前記目標帯が、その発生する外乱が、通常
の磁性体によって発生される外乱とは、区別することが
できるように非常に特殊な磁気特性を備えていることが
重要である。一般的に、このようなシステム用の目標部
材は、例えば、０．１エルステッド以下の非常に低い保
磁力を有しており、容易に磁気可能であり、かつ、通常
は、矩形の磁気ヒステリシスループを有していなければ
ならない。パーマロイのような結晶性材料あるいはメト
グラスのようなアモルファス材料から成る薄形の細長い
帯が、検出可能な目標として、従来用いられて来た。。
【０００７】入射交番磁界に対し、目標帯が発生する外
乱の特異性を増加させるように、これら目標帯の磁気特
徴を改良するために、従来より、種々の技術が用いられ
て来た。米国特許第４，６６０，０２５号に開示される
この種の技術には、そのバルクハウゼン効果を上げるた
めに、前記材料に対する機械的応力を維持することが含
まれている。米国特許第４，３２６，１９８号に開示さ
れる別の技術によれば、目標帯が、入射交番磁界の周波
数の平坦な調波を多量に発生するように、目標帯に、連
続的な磁気バイアスを付与することが含まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ある種の硬質磁性体に
のみ関連する磁気現象としてであり、容易に磁気飽和し
うる磁性体あるいは感知装置を処理するための手段を有
する技術としてではないが、共通の界面を共有し、かつ
酸化鉄、酸化ニッケルあるいは酸化コバルトの反強磁性
体と磁気結合する強磁性鉄、コバルトあるいはニッケル
の、横断寸法が、例えば、１００オングストロームより
１０００オングストロームである極めて小さい粒子は、
一つの方向に磁気偏極された時に、その反対方向に磁気
偏極された時よりも高い残留磁気を有する移動ヒステリ
シス特性を示すという現象が、今までに見い出されてい
る。この種の材料については、米国特許第２，９８８，
４６６号に開示されている。
【０００９】電子物品監視産業における電磁センサ装置
に関連した別の問題点は、それが取りつけられている物
品が、例えば、商品の購買あるいは適切な借り出しなど
のような物品の除去が許可された時に、警報装置を作動
することなく、保護領域から取り除かれうるように、セ
ンサ装置が解除される点にある。従来、センサ装置は、
高保磁力を有する磁性体より成る離隔要素あるいは連続
的な帯を備えており、これは、磁化されると、装置が、
出口に発生する交番磁界に応答するのを効果的に防ぐ。 これらの要素あるいは帯を付け加えると、材料及び組み
立ての双方の点から費用がかかることになり、かつ、こ
れらのために、センサ装置の物理的大きさを実質的に増
加させていた。又、連続帯形式の解除可能なセンサ装置
は、離隔要素を備えた装置よりも組立てるのが容易であ
るが、前者は、解除されるために、解除用磁石と、実際
に、物理的に接触する必要があるため、使用するのに便
利ではなかった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴によ
れば、独自の磁気特性を有する新規のセンサ要素が提供
される。この新規のセンサ要素は、ほう素及び／又はけ
い素のようなメタロイド元素を含有したコバルト−鉄合
金を含む第１の層と、第１の層から形成される金属−メ
タロイドの複合化合物を含む第２の層とを備えており、
第１及び第２の層は、交換結合されている。
【００１１】本発明の別の特徴によれば、強磁性体から
成る第１の層と、この第１の層と、交換結合される反強
磁性体から成る第２の層とを備える新規のセンサ要素が
提供される。
【００１２】本発明の他の特徴によれば、磁気的に軟質
な、つまり、３エルステッド以下の保磁力を有し、かつ
一磁化方向においてその他方の磁化方向の傾斜とは異な
る傾斜を有する磁気ヒステリシス特性の磁性体より成る
細長い帯を備えた新規のセンサ要素が提供される。
【００１３】本発明の更に他の特徴によれば、その上に
複合フィルムを形成するに充分な温度および時間で、酸
化雰囲気で処理されたコバルト合金より成る帯を備えた
新規のセンサ要素が提供される。
【００１４】本発明の更に別の特徴によれば、交番磁界
発生器と、センサ要素と、受信機とを備えた新規の物品
監視システムが提供される。前記センサ要素は、軟質磁
性体の細長い帯の形状をしており、一磁化方向において
その反対の磁化方向の傾斜とは異なる傾斜を有すること
を特徴とする。このセンサ要素は、保護されるべき商品
に取りつけることが出来る。前記受信機は、前記発生器
によって発生される磁気波に応答し、かつこの受信機は
、センサ要素によってかく乱された受信磁気波に対応す
る電気信号を発生し、警報を発するための信号プロセッ
サを有する。好適な実施態様では、この信号プロセッサ
は、前記交番磁界発生器の各サイクルの間に、２回生ず
る信号に応答して、警報を発生するのを防止するように
構成されかつ位置付けされる。
【００１５】本発明の別の特徴によれば、異なる勾配の
傾斜を有することを特徴とする磁気ヒステリシスを有す
るセンサ要素の存在を検出するための新規の方法が提供
される。この方法は、質問領域において交番磁界を発生
するステップ、磁界に対するセンサ要素の影響によって
発生するパルスを検出するステップ、および交番磁界の
各サイクルでの１パルスの発生に応答して警報を発する
ステップを備えている。好適な実施態様では、検出され
たパルスは、２個の並列ゲートを通過する。その第１の
ゲートは、交番磁界の各サイクルの間、２回開くように
設定され、かつその第２のゲートは、各サイクルの間に
、１回開くように設定されている。第１のゲートからの
出力は、第２のゲートからの出力を制止するように用い
られる。
【００１６】本発明の更に別の特徴によれば、センサ要
素を製造するための新規の方法が提供される。この新規
の方法は、強磁性体の合金より成る第１の層を形成する
ステップ、およびこの第１の層と交換結合される反強磁
性体より成る第２の層をその上に形成するために、前記
第１の層を酸化するステップを備えている。
【００１７】
【実施例】図１には、商品の窃盗から保護されるように
、スーパーマーケットで用いられるような本発明による
窃盗検知システムを示す。図示するように、購買される
品目１４のような商品を搬送する（矢印Ａで示すように
）コンベアベルト１２を有するスーパーマーケットチェ
ック　　アウト　　カウンタ１０が設けられており、こ
れらの品目１４はカウンタ１０と並んで配置されている
キャッシュレジスタ１６を通る。スーパーマーケットの
種々の棚や箱１７から商品を選んだ購買者（図示せず）
は、ショッピングカート１８からそれらを取り出し、カ
ウンタ１０の一端のコンベアベルト１２にそれらを置く
。キャッシュレジスタ１６の所に立っている店員１９は
、各商品がコンベアベルト１２上を移動する際に、その
価格を記録する。これらの品目は、次いで支払われ、カ
ウンタ１０のもう一方の端で袋に入れられる。本発明に
よる窃盗検知システムは、キャッシュレジスタ１６より
離れたカウンタ１０に隣接した、一対の離隔アンテナパ
ネル２０及び２２を有する。アンテナパネル２０及び２
２は、店の客及びショッピングカート１８がその間を通
過できるよう充分に離隔している。
【００１８】前記アンテナパネル２０及び２２は、両パ
ネルの間の質問領域２４に交番質問磁界を発生する発信
アンテナを有する。アンテナパネル２０及び２２は、前
記領域２４内の質問磁界の変化に対応する電気信号を発
生する受信アンテナ（後述する）も有する。これらのア
ンテナは、カウンタ１０の上あるいは近くに配置される
ハウジング２６内に含まれる発信機及び受信機回路に電
気的に接続される。カウンタ１０上には、、ライト２８
のような警報器も取りつけられており、これは、店員が
容易に見ることが出来、保護された品目１４が、アンテ
ナパネル２０及び２２間を搬送された時、電気回路によ
って作動される。所望ならば、ライト２８の代わりに、
あるいは、それに付け加えて、可聴警報器を設けてもよ
い。
【００１９】万引きから保護されるべき品目１４には、
各々、本発明による特に透磁率が高く容易に磁気飽和し
うる磁性体から成る薄形の細長い帯を備えた目標体３０
が備えられている。保護品目１４が、コンベアベルト１
２上に置かれると、それらの品目は、その購買を記録す
る店員の前方を通過する。カウンタ１０に沿って通過す
る品目１４は、質問領域２４内に入ることはなく、かつ
警報器を鳴らすことなく店から持ち出すことができる。 しかし、ショッピングカート１８内に残っていたか、あ
るいは客によって運ばれた全ての品目１４は、アンテナ
パネル２０及び２２の間及び質問領域２４を通り抜ける
ことなく店から持ち出すことはできない。その上にセン
サ要素すなわち目標体３０が取り付けられている品目１
４が、質問領域２４内に侵入すると、この目標体は、そ
の領域の交番質問磁界にさらされ、交互に反対方向に磁
化され、そして繰り返し磁気飽和状態へおよびその状態
からはずれるように駆動されることになる。その結果、
目標体３０は質問領域２４内の磁界に特異な外乱をひき
起こす。質問磁界の周波数に調和的に関連した周波数で
の交番磁界の形状である特異な外乱は、対応する電気信
号を生ずる受信アンテナによってさえぎられる。受信ア
ンテナに入る種々の磁界からもたらされる他の電気信号
と同様に、これらの電気信号は、真の目標体によって生
じた信号を、その他の電磁的外乱によって生ずる信号か
ら区別するように受信機回路において処理される。この
ような処理が終了した時に、真の目標体の生じた信号は
、警報ライト２８を作動させるために使用される。この
ようにして、店員１９は、客が保護された物品を購入せ
ずに店から持ち出そうとした時には、常にこれを知るこ
とが出きる。
【００２０】図２及び図３は、図１の品目１４上のセン
サ要素すなわち目標体３０を示す。図示するように、目
標体３０は、帯あるいはリボンの形状をしている。目標
体３０は、その横断面に対して、長くなければならない
が、その特定の寸法は、本発明にとっては、重要ではな
い。本発明の一特徴は、目標体３０の長さが従来の目標
体の長さよりも短かい場合でも、容易に検出しうる応答
を提供することである。本好適なる実施例では、目標体
３０は、１．２５インチ（３１．８ｍｍ）から７インチ
（１７．８ｃｍ）の長さと、約０．０６２５（１．６ｍ
ｍ）×０．００１３インチ（０．０３３ｍｍ）の横断面
を有することができる。
【００２１】図３に拡大して図示するように、目標体３
０は、有限の厚さの被覆３４によって覆われる基板３２
を備えている。被覆３４の厚さは、０．０００，００１
インチ（０．００００２５ｍｍ）以下である。被覆３４
が、基板３２の両側部を覆うことが好ましい。
【００２２】基板３２は、鉄及びほう素及び／又はけい
素を含んだコバルト合金のような低保磁力（例えば、０
．１エルステッド以下の）の強磁性体である。本基板の
合金のための好適な式は、Ｃｏｘ　Ｆｅ（７５−ｘ）Ｓ
ｉ１０Ｂ１５であり、この場合、ｘ＝１０から７２．５
であり、ｘ及び下付きの数字は、原子パーセントで示さ
れる。以下の式は最も好適である。即ち、Ｃｏ６８．５
Ｆｅ６．５　Ｓｉ１０Ｂ１５及びＣｏ７０．５Ｆｅ４．
５　Ｓｉ１０Ｂ１５である。第１の組成、つまり、Ｆｅ
６．５　を含んだ組成では、後述するように、最良の非
対称が形成される。第２の組成、つまり、Ｆｅ４．５　
を含んだ第２の組成では、やや非対称度が、低くなるが
、切断及び曲げから生ずる劣化に対する抵抗性が著るし
く改良される。基板３２の顕微鏡組織は、結晶性、無定
形あるいは、その組み合わせであってよいが、主要な成
分がコバルトである場合の過度の脆さを防ぐために、基
板はある程度の無定形性を有しているのが好ましい。
【００２３】被覆３４は、基板３２と磁気的に交換結合
される結晶性反強磁性体である。被覆３４は、コバルト
を含む複合化合物であるのが好ましい。というのは、こ
のような材料は、反強磁性であり、且つ基体を酸化雰囲
気内で、加熱することにより、これと交換結合関係を有
する基体上に直接形成され得るからである。
【００２４】実際上、センサ要素あるいは目標体３０は
、紙あるいはプラスチック（図示せず）製の保護的及び
／又は装飾的なケーシング内に包まれている。ケーシン
グは、保護されるべき商品である品目１４に、目標体を
固定するための適切な接着剤を備えている。
【００２５】図４及び図５は、ワイヤ状の形体の別のセ
ンサ要素あるいは目標体３０′を示す。この目標体も、
上記目標体３０の基板３２及び被覆３４と同じ材料から
それぞれ成る基板３２′及び被覆３４′を備えている。
【００２６】図６は、目標体の基板３２及び３２′の材
料の磁気ヒステリシス特性、つまり、被覆３４及び３４
′が存在しない場合に示される磁気ヒステリシスを示す
。図６の横座標は、目標体の基板の長さに沿って外部的
に加えられる磁界（Ｈ）の強度（エルステッド）及び方
向（正及び負）を示す。図６の縦座標は、目標体の基板
の対応磁化強さ（Ｍ）（ガウス）を示す。図より明らか
なように、加えられる磁界Ｈが、負の方向に大きい（つ
まり、点Ａ）時、結果的に生じる磁化強さＭは、同様に
、負の方向で最大となる。この時点で基板材料は、磁気
飽和され、従って、加えられる磁界Ｈの強さが、負の方
向に増加しても、基板の磁化強さＭは、更に増加するこ
とはない。ここで、加えられる磁界Ｈが、点Ａから正の
方向へ変化すると、目標体の基板の磁化強さＭは、負の
方向に最大のままであり、つまり、加えられる磁界Ｈが
点Ｂで正の方向における実質的な大きさに達するまで、
負の方向で飽和されたままである。この時点だけにおい
て、加えられる磁界Ｈを更に増加すると、目標体の基板
の磁化強さＭが正の値の方向へ増加する。加えられる磁
界Ｈを更に増加すると、目標体の基板の磁化強さＭは点
Ｃにおいて、正方向での最大値に達する。この時点で、
目標体の基板は磁気的に飽和され、加えられる磁界の大
きさを付加的に増加しても、その磁化強さは、更に増加
することはない。その後、加えられる磁界Ｈが負の方向
に変化した時、加えられる磁界が負の方向で（点Ｄ）実
質的な大きさを有するまで、目標体の基板は、正の方向
において、飽和されたままである。そこで、加えられる
磁界を負の方向に更に変化させると、目標体の磁化強さ
は負の方向での飽和状態（点Ａ）に戻る。このようにし
て、加えられる磁界が、正及び負の最大値の間で、交互
に変わるので、この磁界により、目標体の基板は、径路
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ等に従って、正及び負の方向の飽和
の範囲内及び範囲外へと駆動される。
【００２７】図６に明示するように、目標体の基板は、
加えられる磁界Ｈにおける変化の限定された部分によっ
てだけ、即ち、点Ｂと点Ｃとの間及び点Ｄと点Ａとの間
の変化によって、その磁化強さＭが大きく変化する。目
標体の材料が、加えられる磁界をかく乱し、且つ検出す
ることが出来る特殊な効果を生ずるのは、これらの変化
の間である。点Ｂと点Ｃとの間及び点Ｄと点Ａの間のヒ
ステリシス曲線の傾斜は、目標体の材料によって生ずる
磁気効果の特殊性に対応する。即ち、傾斜が、急勾配で
ある場合には、変化する磁界によって、磁化が、非常に
急激に変化し、対応して、高周波成分の値が高くなる。 これは、目標体の基板の交番磁化によって、生じる磁界
の外乱を示す図７のプロットにより、明らかである。実
際に、図７は、径路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに沿った図６のヒス
テリシス曲線の示差曲線である。明白なように、加えら
れる磁界Ｈがその正及び負の最大値の間を前後に掃引さ
れると、目標体の基体材料の磁化が各掃引サイクルの間
に、負の方向へ１回変化しかつ正の方向へもう１回変化
して２回変化する。又、明らかなように、ヒステリシス
曲線（図６）は、本質的に対称であり、傾斜Ｂ−Ｃ及び
傾斜Ｄ−Ａは、等しい勾配である。結果的に図７の磁化
曲線は、各掃引サイクルの間に現われる、本質的に同一
の形状及び大きさの２個のパルスを示す。これらのパル
スの形状あるいは、狭さは、目標体の基体の材料によっ
て生ずる高周波成分に対応しており、双方ともに、点Ｂ
と点Ｃとの間及び点Ｄと点Ａとの間のヒステリシス曲線
の傾斜の急峻度に左右される。
【００２８】殆んど全ての強磁性体は、図６に示すヒス
テリシス特性に概略的に対応するヒステリシス特性を有
している。しかしながら、これらの材料の殆んどは、磁
気飽和状態の範囲内及び範囲外へと駆動されるように大
きな加えられる磁界を必要とするか、あるいは、非常に
緩かな傾斜を有するヒステリシス特性を有する。しかし
、例えば、非常に保磁力の低い、つまり、０．１エルス
テッド以下の鉄、ニッケル及びコバルトのパーマロイ及
びアモルファス合金等のある材料があり、これらは、非
常に低度の磁界に応答して、飽和され、又、かなり急勾
配の傾斜のヒステリシス特性を有する。これらの材料は
、殆んどの強磁性物体から区別し得る磁気効果を生ずる
ことのできる長くて薄い目標体要素に形成される。した
がって、このような材料は磁気型窃盗検出システムにお
ける目標体要素としてこれまで用いられてきた。
【００２９】図８は、本発明の被覆センサ要素あるいは
目標体３０及び３０′の磁気ヒステリシス特性を示す。 この特性は、一般的には、図６の特性に類似しており、
点Ａ′、Ｂ′、Ｃ′及びＤ′は、それぞれ図６の点Ａ、
Ｂ、Ｃ及びＤに対応している。しかし、図８に示す特性
は、図６のそれとは、極めて重要な２点の差異がある。 第１の差異は、図８の傾斜Ｂ′−Ｃ′が図６の傾斜Ｂ−
Ｃよりも実質的に急勾配であることであり、第２の差異
は、図８の傾斜Ｄ′−Ａ′が図６の傾斜Ｄ−Ａよりも実
質的に緩かな勾配であることである。この結果、点Ｂ′
及び点Ｃ′間の磁化の間には非常に大きくかつより狭い
パルス（高周波成分を有する）が発生し、点Ｄ′及びＡ
′間の磁化の間には非常に小さくかつより広幅のパルス
が間に発生することになる。
【００３０】これらの双方の特性によって、目標体の検
出可能性が顕るしく改善される。第１に、領域Ｂ′−Ｃ
′に沿って生ずるパルスの大きさが増加し且つ高周波成
分が付随的に増加すると、容易に検出される非常に明確
な信号が生ずる。第２に、領域Ｄ′−Ａ′に沿って生ず
るパルスの大きさが低下すると、目標体に、全般的な非
対称特性を与える。これは、非常にまれなことであり、
従って、目標体を高精度に且つ確実に検出することが可
能になる。これらの独自の特性を用いる検出システムに
ついては後述する。
【００３１】新規のセンサ要素あるいは目標体３０及び
３０′を製造する方法を、図１０〜図１２に示す。図１
０及び図１１に示すように、セラミックあるいは他の非
強磁性体より成る箱形炉４０が設けられる。炉４０は、
炉の内部を、２６０〜４２０℃の温度に一様に加熱する
ことのできる電熱要素（図示せず）を有する。熱電対４
２は、温度を監視するため炉４０内に位置付けされてお
り、熱電対出力は、それに従って、熱入力を炉に合わせ
て調節する従来の調整器に接続される。
【００３２】炉４０の内側には、耐火れんが製の立方体
形状の試験片形成装置４４が設けられる。試験片形成装
置４４は、一側部から反対側部まで、この形成装置を通
り抜けて延びる複数の平行穴４６を備えて構成される。 これらの穴４６の直径は目標体の帯を収容するに充分な
大きさがあり、炉内で加熱されている間にガスが帯の周
囲を自由に流れることができるような大きさを有してい
なければならない。本好適な実施例では、各穴４６の直
径は、約０．３０インチ（０．８ｃｍ）　である。
【００３３】図１２に示すように、パーマロイ管４８が
各穴４６内に挿入され、非金属管５０が各パーマロイ管
４８内に挿入される。目標体の基体３２あるいは３２′
は各管５０の内側に位置決めされる。
【００３４】炉４０は、その中を、特に、試験片形成装
置４４内の管５０内を流れるガスを連続的に供給し続け
る手段（図示せず）を備えている。ガスは、管５０内に
配置される目標体の基体３２あるいは３２′の表面を酸
化する空気、純粋な酸素、あるいは、酸素とアルゴンの
混合物でなければならない。
【００３５】炉４０は、一対のヘルムホルツコイル５２
の間に配置され、コイル５２はそれらの表面に対して垂
直方向に極めて正確に制御された低強度の磁界を発生す
る。炉４０は、ヘルムホルツコイル５２によって生じる
磁界の方向に、目標体の基体３２及び３２′が延在する
ように配向される。
【００３６】目標体３０及び３０′を作成するために、
上述のようなコバルト合金から成る基板は、試験片形成
装置４４内の各管５０の内側に位置付けられ、且つ試験
片形成装置４４は、炉４０内に位置付けられる。次いで
、炉は、基体の上に、フィルムを形成するまで、２〜８
０時間の間、２６０〜４２０℃の温度に加熱される。 正確な時間及び温度は、基板の材料による。例示のため
に、目標体の基体３２あるいは３２′が、式Ｃｏ（７５
−ｘ）ＦｅｘＳｉ１０Ｂ１５（ｘ＝２．５〜６．５及び
ｘと下付きの数字は、原子パーセントで示される）の合
金である場合には、基板は、３８０℃の温度で、２０時
間、空気中で酸化されなければならない。
【００３７】加熱処理の間に、ヘルムホルツコイル５２
は、酸化された目標体の基板の長さ方向に沿って、約０
．３エルステッドの磁界を生じるように駆動される。 この磁界は、炉がネール温度以下（その温度以下で被覆
に反強磁性が発生する）に冷却されるまで、維持される
。次いで、目標体は、炉４０から取り出される。これら
の目標体は、図８に示す非対称ヒステリシス特性を持つ
ようになる。パーマロイ管４８は、ヘルムホルツコイル
５２によって生じる磁界以外の外部磁界（地球磁界を含
む）の影響から目標体の基体を隔離する作用をするので
、目標体がネール温度以下まで冷却されるにつれて目標
体上に加わる磁気バイアスは、大きさ及び方向の双方に
ついて注意深く維持されることができる。
【００３８】本発明のセンサ要素あるいは目標体が、何
故、非対称磁気ヒステリシス特性を示し、ヒステリシス
曲線の一方の傾斜に非常な急勾配を示す理由についての
完全な理論は不明である。しかし、確信できるのは、こ
の現象が、強磁性体物質と反強磁性体被覆との間の磁気
交換結合の結果、生ずることである。
【００３９】磁化可能目標体の存在を検出するための従
来の検出システムは、本発明の新規の目標体３０及び３
０′を検出するために用いることができる。これらの目
標体を検出するための公知の一システムは、米国特許第
４，６２３，８７７号に、詳細に開示されている。目標
体３０及び３０′が、高周波成分の非常に高められた大
きさを提供するので、検出システムにおけるフィルタ及
びしきい値信号レベル検出要素は、これらの大きさの大
きい高周波信号が発生した時にのみ、警報を発するよう
に、設定されることができる。
【００４０】図１３は、米国特許第４，６２３，８７７
号に開示される形式の検出システムに施こしうる変更を
、ブロック図で示す。これによれば、このシステムは、
本発明の新規の目標体の独自の非対称ヒステリシス特性
を用いることができ、且つ検出システムの近傍に存在す
るかもしれない磁気物体に対してさらにすぐれた識別方
法を提供することができる。
【００４１】図１３に示すように、発振器６０は分周器
６２を介して増幅器及びドライバー６４に接続され、こ
の増幅器及びドライバー６４は、正弦波パターンに従っ
て正確な周波数で質問アンテナ２０を駆動する。次に、
受信アンテナ２２は、信号プロセッサ６６に接続され、
この信号プロセッサ６６は受信機フィルタ、増幅器及び
信号しきい値検出器を有する。信号プロセッサ６６から
出力される信号は、３つのゲート６８、７０及び７２の
各々に供給される。ゲートの出力は、次いで、関連信号
アキュムレータあるいはカウンタ７４、７６及び７８に
供給される。アキュムレータあるいはカウンタ７４及び
７６の出力は、関連ゲート８０及び８２を通過し、そこ
から、ＯＲ回路８４を介して、警報器８６に至る。ゲー
ト６８、７０及び７２は、ゲート制御信号発生器６１か
らの出力によって制御される。前記信号発生器６１は、
次いで、発振器６０からの信号を受け取る。このように
して、ゲート６８、７０及び７２は、質問アンテナ２０
によって発生する質問磁界に同期して、開閉される。
【００４２】アキュムレータあるいはカウンタ７４の出
力は、出力ゲート８０及び８２のそれぞれの端子８０ａ
及び８２ａを作動不能にするために、供給される。図１
４〜図１７のタイミング図は、非対称ヒステリシス特性
を有する目標体３０及び３０′を選択的に検出するため
の、図１３に示す装置の作動を示す。図１４は、質問ア
ンテナ２０によって発生され、且つ目標体３０に入射す
る磁界強度を示す。図１５は、信号を通すためにゲート
６８が開いている間隔を示す。図１６は、信号を通過さ
せるために、ゲート７０が開いている間隔を示し、図１
７は、信号を通過させるために、ゲート７２が開いてい
る間隔を示す。図から明らかなように、ゲート６８は、
加えられる磁界が、正から負へ、そして、負から正へと
変化する各間隔の間に開く。目標体の材料の磁気飽和を
質問磁界の変化によって反転して、検出可能なパルスを
発生しなければならないのは、これらの間隔の間である
。もし、万が一、これらの間隔の間以外の時に、電磁信
号が受信アンテナ２２に入り込んだ場合には、これらの
信号は、目標体から生じたものではなく、従って、ゲー
ト６８は、このような信号を通過させるために開くこと
はない。地球磁界の影響及び他の要因により、ゲート６
８の開放間隔の正確なタイミングは、多少ずれるかもし
れないが、基本的には、目標体３０及び３０′がパルス
信号を発生する毎に、ゲート６８は開かなければならな
い。
【００４３】上述したように、ゲート６８は、質問磁界
が、正から負へ、そして、負から正へ移動する毎に、開
放される。このため、ゲート６８は、質問信号の各サイ
クル毎に、２回開く。一方、ゲート７０及び７２は、質
問信号の各サイクルの間に１回のみ開くよう設定される
。ゲート７０は、質問信号が負から正に変化する毎に開
き、ゲート７２は、質問信号が、正から負に変化する毎
に開く。
【００４４】もし、図６に示すヒステリシス特性（つま
り、対称特性）を有する磁化可能要素がアンテナ２０及
び２２の間を通過した場合には、この要素は、ゲート６
８、７０及び７２が開放される各間隔の間に信号を発生
する。ゲート７０及び７２からの出力は、それぞれのア
キュムレータあるいはカウンタ７６及び７８内に蓄積さ
れる。しかし、ゲート６８は、同時に、もっと頻繁に開
くので、その出力は、関連アキュムレータあるいはカウ
ンタ７４内に、より早く蓄積される。従って、アキュム
レータあるいはカウンタ７４からの出力が、対称ヒステ
リシス特性を有する磁性体が検出されないようにゲート
８０及び８２の作動を不可能にする。
【００４５】もし、非対称ヒステリシス特性を有する、
本発明の目標体３０あるいは３０′が、質問及び受信ア
ンテナ２０及び２２間を通過する場合には、質問磁界の
各サイクルの間、目標体の配向によるが、磁界が、正か
ら負へと変化する間又は磁界が負から正へと変化する間
に、検出可能な信号が１回のみ、発生される。もし信号
が、質問磁界が正から負へと変化する間にのみ、発生す
る場合には、信号はゲート７０を通過しないでゲート７
２を通過する。このような信号は、ゲート７４も通過す
るが、信号は各サイクル毎に、１回のみ、発生するので
、ゲート７４からの出力は、ゲート７２からの出力より
も多いということはない。出力ゲート８０ａ及び８２ａ
の作動不能の端子８０ａ及び８２ａは、アキュムレータ
あるいはカウンタ７４及び７６から受け取る信号がアキ
ュムレータあるいはカウンタ７６及び７８から出力ゲー
ト８０及び８２に、供給される信号よりも明らかに多い
時にのみ、それぞれのゲートを閉じるように設定される
。このため、非対称ヒステリシス特性を有する目標体が
、アンテナ２０及び２２間を通過する限りは、その配向
に関係なく目標体は検出される。一方、もし対称ヒステ
リシス特性を有する要素がアンテナ間を通過した場合に
は、これは、検出されない。
【００４６】本発明は、特に、質問磁界の周波数の２０
倍の調波範囲にある、強い高周波成分を有する狭く且つ
振幅の大きなパルスを発生させることによって、加えら
れた質問磁界に応答する、例えば、窃盗検知目標体など
のセンサ要素を提供する。このようなパルスは、特異で
あり、容易に検出でき、これのみで、従来技術にまさる
実質的な利点が、提供される。この改良のために、目標
体３０及び３０′は、誤まった警報を最小にするために
検出レベルしきい値をできるだけ上げる以外に、何も変
更することなく従来の磁気的検出システムで検出するこ
とができる。
【００４７】更に、本発明の目標体３０及び３０′は、
磁界の各サイクルの間に１パルスあるいは、同一サイク
ル内で発生される他のパルスよりも実質的に大きい（例
えば、３倍大きい）１パルスのみを発生させることによ
り、加えられる交番質問磁界に応答することが出来る非
対称ヒステリシス特性を有する。これによって、質問磁
界のサイクル毎に１パルスのみを検出するために、例え
ば図１３に示すような検出システムが、設定された場合
ですらより確実な検出を可能にする、上述の如き、他の
特異な特徴が提供される。
【００４８】これまでに明らかとなっているが、目標体
３０及び３０′の非対称ヒステリシス特性は、３から１
００エルステッド及び好ましくは、１０から２０エルス
テッドのバイアス磁界に目標体をさらすことによって、
一時的に解消される。目標体が、このような磁界にさら
されている限りは、そのヒステリシス特性は、対称であ
るが、このバイアス磁界が取り除かれると、非対称ヒス
テリシス特性が回復される。一方、目標体が、例えば１
００エルステッド以上の強いバイアス磁界にさらされた
場合には、目標体の非対称ヒステリシス特性は、永久的
に破壊される。そして、バイアス磁界が取り除かれた時
に、目標体は、対称ヒステリシス特性を有している。
【００４９】注意しなければならないことは、上記の双
方の場合、つまり、目標体が、３及び１００エルステッ
ド間の一時的なバイアス磁界にさらされた場合、あるい
は、１００エルステッド以上の強いバイアス磁界にさら
された場合、目標体は、その磁気ヒステリシス特性が、
対称形状となるような状態になるだけであることである
。このため、これらの各々の場合、目標体は、パルスを
発生し、そして、尚、従来の検出システムで検出するこ
とができる。しかし、双方の場合、目標体は、確実に解
除され、非対称ヒステリシス特性を有する目標体にのみ
、応答する、図１３に関連して述べたようなシステムで
は、検出することができない。
【００５０】図１８は、非対称ヒステリシス特性を有す
る目標体にのみ応答する図１３に示すようなシステムに
よって検出されないように、一時的に、解除することが
出来る目標体組立体９０を示す。図１３に示すように、
目標体組立体９０は、図２の目標体３０と、半永久的に
磁化され、これにより、約１０から２０エルステッドの
バイアス磁界を目標体３０上に課することが出来るよう
な保磁力を有する磁性体より成る少なくとも１個の解除
要素９２とを備えている。解除要素９２が磁化されない
時、これは、目標体３０に何の影響も及ぼさない。従っ
て、目標体は、その非対称ヒステリシス特性を保持する
ことになり、図１３のシステムにおいて検出される。解
除要素９２が磁化されると、これが目標体に磁気バイア
スをかけ、そのヒステリシス特性を変えるので、目標体
は、対称特性をもつようになり、目標体組立体９０は、
図１３のシステムでは、検出できなくなる。
【００５１】明白なように、１０〜２０エルステッドの
このバイアス磁界は、通常は、６０エルステッド以上あ
れば充分である従来型の目標体を解除するに必要とされ
るバイアス磁界よりもはるかに低い。当然ながら、もし
目標体３０あるいは３０′がこのように高い磁気バイア
スを課する解除要素を備えている場合には、目標体は、
図１３のようなシステムあるいは、従来の検出システム
によっては、検出できないように、解除される。
【００５２】非対称ヒステリシス特性を有する目標体に
のみ応答する図１３に示すようなシステムによって、目
標体が検出されないような永久的な解除が必要な場合に
は、目標体３０あるいは３０′は、解除要素を備える必
要はない。その代わり、このような永久的な解除は、目
標体を、１００エルステッド以上のバイアス磁界に、さ
らした時に簡単に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スーパーマーケットに設置される、本発明を実
施した電子窃盗検出システムの斜視図である。
【図２】図１の電子窃盗検出システムで用いられるよう
な、本発明による新規の複合目標体の拡大斜視図である
。
【図３】図２の線３−３に沿った拡大断面図である。
【図４】本発明による新規の複合目標体の別の形状の拡
大斜視図である。
【図５】図４の線５−５に沿った拡大断面図である。
【図６】図２〜図５の目標体の基板部分の磁気ヒステリ
シス曲線である。
【図７】目標体が、一方向での磁気飽和からその反対方
向での磁気飽和へと駆動された時の図２〜図５の目標体
の基板部分によって発生される磁界の外乱を示す曲線図
である。
【図８】図２〜図５の全体的な複合目標体の磁気ヒステ
リシス特性曲線図である。
【図９】目標体が、一方向での磁気飽和から、反対方向
での磁気飽和へと駆動された時の図２〜図５の全体的な
複合目標体によって発生される磁界の外乱を示す曲線図
である。
【図１０】本発明の新規の目標体を形成するための装置
の部分断側面図である。
【図１１】図１０の線９−９に沿った図である。
【図１２】図１０の線１０−１０に沿った拡大図である
。
【図１３】本発明の目標体の新規の特徴を用いるように
構成された図１の電子窃盗検出システムのブロック図で
ある。
【図１４】図１３により構成されるような電子窃盗検出
システムの作動を説明するのに用いられるタイミング図
である。
【図１５】図１３により構成されるような電子窃盗検出
システムの作動を説明するのに用いられるタイミング図
である。
【図１６】図１３により構成されるような電子窃盗検出
システムの作動を説明するのに用いられるタイミング図
である。
【図１７】図１３により構成されるような電子窃盗検出
システムの作動を説明するのに用いられるタイミング図
である。
【図１８】本発明による一時的に非活性化可能な目標体
組立体を示す、図２に類似の図である。
【符号の説明】
２０，２２　　アンテナパネル ３０，３０′　　目標体（センサ要素）３２，３２′　
　基板（第１の層） ３４，３４′　　被覆（第２の層） ６０　　発振器 ６２　　分周器 ６４　　増幅器及びドライバー ６６　　信号プロセッサ ６８，７０，７２　　ゲート ７４，７６，７８　　アキュムレータあるいはカウンタ
８０，８２　　ゲート ８４　　ＯＲ回路 ８６　　警報器 ６１　　ゲート制御信号発生器

Claims (41)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　独自の磁気特性を備え、メタロイド元
    素を含むコバルト−鉄合金より成る第１の層と、この第
    １の層から形成される金属−メタロイドの複合化合物よ
    り成る第２の層とを具備し、これらの層は交換結合され
    ているセンサ要素。
  2. 【請求項２】　　請求項１によるセンサ要素において、
    前記第２の層は結晶性顕微鏡組織を有しているセンサ要
    素。
  3. 【請求項３】　　請求項１によるセンサ要素において、
    前記第１の層は、Ｃｏ（ｘ）　Ｆｅ（７５−ｘ）Ｓｉ（
    １０）Ｂ（１５）の式に対応する組成を有している（こ
    こで、ｘは１０から７２．５までの範囲内にあり、ｘお
    よび下付きの数字は原子パーセントである）センサ要素
    。
  4. 【請求項４】　　請求項３によるセンサ要素において、
    ｘ＝６８．５であるセンサ要素。
  5. 【請求項５】　　請求項３によるセンサ要素において、
    ｘ＝７０．５であるセンサ要素。
  6. 【請求項６】　　請求項１によるセンサ要素において、
    前記センサ要素が細長い帯形状をしているセンサ要素。
  7. 【請求項７】　　請求項１によるセンサ要素において、
    前記第２の層が前記第１の層を取り囲んでいるセンサ要
    素。
  8. 【請求項８】　　請求項３によるセンサ要素において、
    前記第２の層が０．００００２５ｍｍ以下の厚さを有し
    ているセンサ要素。
  9. 【請求項９】　　請求項１によるセンサ要素において、
    磁化可能要素が前記層に隣接して配置され、該磁化可能
    要素は前記層が非対称ヒステリシス特性を示すことがな
    いように充分な量に磁化され得るセンサ要素。
  10. 【請求項１０】　　請求項９によるセンサ要素において
    、前記磁化可能要素は磁界にさらされて前記層を１０か
    ら２０エルステッドの範囲で磁化され得るセンサ要素。
  11. 【請求項１１】　　独自の磁気特性を有し、強磁性体か
    ら成る第１の層と、反強磁性体より成る第２の層とを具
    備し、これらの層が交換結合されているセンサ要素。
  12. 【請求項１２】　　請求項１１によるセンサ要素におい
    て、前記第２の層が結晶性顕微鏡組織を有しているセン
    サ要素。
  13. 【請求項１３】　　前記センサ要素が細長い帯として形
    成されている請求項１１記載のセンサ要素。
  14. 【請求項１４】　　請求項１１によるセンサ要素におい
    て、前記第２の層が第１の層を取り囲んでいるセンサ要
    素。
  15. 【請求項１５】　　請求項１１によるセンサ要素におい
    て、磁化可能要素が前記層に隣接して配設され、該磁化
    可能要素は前記層が非対称ヒステリシス特性を示すこと
    がないように、充分な量に磁化され得るセンサ要素。
  16. 【請求項１６】　　３エルステッド以下の保磁力と一磁
    化方向においてその反対の磁化方向の傾斜とは異なる傾
    斜を備えた磁気ヒステリシス特性とを有する磁性体から
    成る細長い帯を具備するセンサ要素。
  17. 【請求項１７】　　その上にフィルムが形成されるのに
    充分な温度及び時間で酸化雰囲気で処理された、メタロ
    イド元素を含んだコバルト−鉄合金から成る細長い帯を
    具備するセンサ要素。
  18. 【請求項１８】　　請求項１７によるセンサ要素におい
    て、前記帯はその組成がＣｏ（７５−ｘ）Ｆｅ（ｘ）　
    Ｓｉ１０Ｂ１５の式に対応する、第１の層を有している
    （ここで、ｘは１０から７２．５までの範囲内にあり、
    ｘおよび下付きの数字は原子パーセントである）センサ
    要素。
  19. 【請求項１９】　　請求項１８によるセンサ要素におい
    て、前記帯が２時間から８０時間の間２６０〜４２０℃
    の範囲の温度で前記酸化雰囲気で処理されたことを特徴
    とするセンサ要素。
  20. 【請求項２０】　　請求項１９によるセンサ要素におい
    て、前記帯がこの帯の長さ方向に沿う約０．３エルステ
    ッドの磁界の存在の下で前記温度から冷却されたことを
    特徴とするセンサ要素。
  21. 【請求項２１】　　請求項１８によるセンサ要素におい
    て、前記フィルムが前記メタロイド元素を含んでいるセ
    ンサ要素。
  22. 【請求項２２】　　請求項２１によるセンサ要素におい
    て、前記フィルムが０．００００２５ｍｍ以下の厚さを
    有しているセンサ要素。
  23. 【請求項２３】　　交番磁界発生器と、軟磁性体から成
    る細長い帯の形状であり、一磁化方向においてその反対
    の磁化方向の傾斜とは異なる傾斜を有する磁気ヒステリ
    シス曲線により特徴づけられるとともに、保護されるべ
    き商品である物品に取り付け可能であるセンサ要素と、
    前記発生器によって発生した磁気波に応答し、前記セン
    サ要素によってかく乱された受信磁気波に対応する電気
    信号を生じさせるとともにそれに応答して警報を発する
    ように構成されかつ配置されている信号プロセッサを備
    えた受信機とを具備する物品監視システム。
  24. 【請求項２４】　　請求項２３による物品監視システム
    において、前記信号プロセッサは、前記交番磁界発生器
    の各サイクルの間に２回生ずる信号に応答して警報を発
    しないように構成されかつ配置されている物品監視シス
    テム。
  25. 【請求項２５】　　請求項２４による物品監視システム
    において前記信号プロセッサは、検知された信号が通さ
    れて送られる並列ゲートと、一方のゲートと開放状態に
    制御して交番磁界の各サイクルの間に２回、前記検知さ
    れた信号を通過させ、かつ第２のゲートを開放状態に制
    御して前記各サイクルの間の１回、前記検知された信号
    を通過させるための手段と、前記一方のゲートからの出
    力に応答して前記第２のゲートからの出力を制止するた
    めの手段とを具備する物品監視システム。
  26. 【請求項２６】　　請求項２３による物品監視システム
    において、磁化可能要素が前記センサ要素に隣接して配
    置され、かつ前記センサ要素をバイアス磁界にさらして
    前記ヒステリシス特性が反対の磁化方向で同じ傾斜を有
    すことができるのに充分な程度まで磁化することができ
    る物品監視システム。
  27. 【請求項２７】　　３エルステッド以下の保磁力によっ
    て特徴付けられる強磁性体の合金から成る第１の層を形
    成するステップと、この第１の層を酸化させて前記第１
    の層と交換結合される反強磁性体から成る第２の層を前
    記第１の層の上に形成するステップとを具備するセンサ
    要素の製造方法。
  28. 【請求項２８】　　請求項２７による方法において、前
    記第１の層は、酸化雰囲気にさらされたときに前記第２
    の層を形成する強磁性体から成る方法。
  29. 【請求項２９】　　請求項２７による方法において、前
    記第１の層はコバルト合金である方法。
  30. 【請求項３０】　　請求項２９による方法において、前
    記第１の層が式Ｃｏ（ｘ）　Ｆｅ（７５−ｘ）Ｓｉ１０
    Ｂ１５に対応する組成を有している（ここでｘは、１０
    から７２．５の範囲内にあり、ｘ及び下付きの数字は、
    原子パーセントである）方法。
  31. 【請求項３１】　　請求項３０による方法において、ｘ
    ＝６８．５である方法。
  32. 【請求項３２】　　請求項３０による方法において、ｘ
    ＝７０．５である方法。
  33. 【請求項３３】　　請求項２７による方法において、前
    記第１の層は、空気及び、酸素と不活性ガスとの混合物
    から成る群から選ばれたガス内で酸化される方法。
  34. 【請求項３４】　　請求項２７による方法において、前
    記第１の層は２６０〜４２０℃の範囲の温度において２
    時間から８０時間の間酸化される方法。
  35. 【請求項３５】　　請求項３４による方法において、前
    記第１の層は、その長さ方向に沿う約０．３エルステッ
    ドの磁界の存在の下に前記温度から冷却される方法。
  36. 【請求項３６】　　異なった勾配の傾斜によって特徴づ
    けられる磁気ヒステリシスを有するセンサ要素の質問領
    域における存在を検出する方法であって、前記質問領域
    に交番磁界を発生させるステップと、前記磁界に対する
    前記センサ要素の影響によって発生するパルスを検出す
    るステップと、前記交番磁界の各サイクルにおいて１パ
    ルスの発生に応答して警報を発するステップとを具備す
    る方法。
  37. 【請求項３７】請求項３６による方法において、警報を
    発するステップは、第１のゲートが前記交番磁界の各サ
    イクルの間に２回パルスを通過させるように開放され第
    ２のゲートが前記交番磁界の各サイクルの間に１回パル
    スを通過させるように開放される並列ゲートおよび前記
    第１のゲートからの出力に応答して前記第２のゲートの
    出力を制止するように配置された制止回路を通過するよ
    うに前記検出されたパルスを送るステップを具備する方
    法。
  38. 【請求項３８】　　請求項３６による方法において、等
    しい勾配の傾斜で特徴づけられるように磁気ヒステリシ
    スを変えることによって、選択されたセンサ要素を解除
    するステップを更に具備する方法。
  39. 【請求項３９】　　請求項３８による方法において、前
    記センサ要素の磁気ヒステリシスを変化させる前記ステ
    ップが該要素に磁界を加えることを具備する方法。
  40. 【請求項４０】　　請求項３９による方法において、前
    記要素がそれと交換関係のある表面層を有するコバルト
    合金を具備し、前記磁界は１０から２０エルステッドの
    範囲内にある方法。
  41. 【請求項４１】　　請求項３９による方法において、前
    記要素がそれと交換関係のある表面層を有するコバルト
    合金を具備し、前記磁界は１００エルステッド以上であ
    る方法。
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