PL191795B1 - Cząsteczka magnetyczna, podłoże z cząsteczkami magnetycznymi i sposób wykrywania obecności cząsteczek magnetycznych w podłożu - Google Patents

Abstract

1. Czasteczka magnetyczna do umieszcze- nia w podlozu, majaca wydluzony ksztalt i wlasciwosci magnetyczne rózniace sie znacz- nie od odpowiednich wlasciwosci magnetycz- nych podloza, znamienna tym, ze czasteczka magnetyczna ma takie wymiary dlugosci i grubosci, ze jej wspólczynnik rozmagneso- wania N jest mniejszy niz 1/250, korzystnie mniejszy niz 1/1000, przy czym jej srednica jest mniejsza niz 30 mikrometrów, zas natezenie na- sycajacego ja pola ma genetycznego jest wieksze niz 100 A/m, a korzystnie wieksze niz 300 A/m. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest cząsteczka magnetyczna, podłoże z cząsteczkami magnetycznymi i sposób wykrywania obecności cząsteczek magnetycznych w podłożu.

Wynalazek dotyczy detekcji obecności cząsteczek magnetycznych w podłożu, którego bazowy materiał posiada właściwości elektromagnetyczne zasadniczo różniące się od odpowiednich elektromagnetycznych właściwości cząsteczek, w celu łatwego rozpoznania dokumentu jako oryginalnego papieru wartościowego, uniemożliwienia jego kopiowania lub w celu udowodnienia jego autentyczności.

Wynalazek jest przeznaczony głównie do identyfikacji lub wykazywania autentyczności wszystkich typów papierów wartościowych, mających papierowy lub syntetyczny materiał bazowy, takich jak banknoty, czeki, paszporty, karty kredytowe, bilety, bilety loterii i obligacje, które zawierają powyższe cząsteczki, ale może być również użyty do innych zastosowań, w których trzeba rozpoznawać obiekty.

Znane są liczne rozwiązania służące identyfikacji papierów wartościowych.

Pewne dotychczasowe rozwiązania idą w kierunku rozpoznawania możliwych charakterystycznych wzorów drukowanych na powierzchni pewnych papierów wartościowych.

W celu uniemożliwienia kopiowania oryginalnych papierów wartościowych przy pomocy kolorowych urządzeń fotokopiujących o dużej rozdzielczości, w dotychczasowych rozwiązaniach zaproponowano dodawanie do włóknistej struktury bazowego materiału podłoża lub do powierzchni dokumentu jednego lub kilku elementów zabezpieczających, umożliwiających identyfikację i/lub utrudniających wykonanie dokumentu.

Opisy patentowe US-A-4 114 032 i US-A-4 218 674 opisują podobne rozwiązania, w których papiery wartościowe mają włókna pokryte osadzonym na nich materiałem magnetycznym lub magnesowalnym. Wykrywana jest obecność włókien magnetycznych wewnątrz papierów wartościowych lub, w ulepszonym rozwiązaniu, określany jest rozkład magnetycznych włókien w papierze wartościowym tak, że każdy papier wartościowy może otrzymać niepowtarzalną cechę. Można uzyskać do 500 milionów różnych kombinacji.

Opisy patentowe EP-A-0625766, EP-A-0632398 i EP-A-0656607 opisują rozwiązania, w którym włókna składają się z magnetycznego proszku jako rdzenia, umieszczonego w polimerowej osłonie. Detekcja magnetyczna jest realizowana przez stały prąd, użyty do pobudzania cewki. Jednak ze względu na magnetyczną historię lub zakłócenia pól magnetycznych lub odkształcenia papierów wartościowych, powtarzalność takiego układu ze skanowaniem magnetycznym nie jest zapewniona i dokładne rozróżnienie między oryginalnymi papierami wartościowym a sfałszowanymi dokumentami nie jest zawsze zagwarantowane. Zatem detekcja nie zawsze jest jednoznaczna.

Ponadto, jeśli znaki na papierze wartościowym zostały wykonane przy pomocy atramentu magnetycznego, który może być wykrywany przy pomocy urządzeń sortujących, mogą wystąpić interferencje między włóknami magnetycznymi i atramentem magnetycznym znaków.

Inne rozwiązania opisane w dotychczasowej technice są oparte na detekcji szczególnych elektromagnetycznych własności elementów zabezpieczających. Opis patentowy FR2425937 opisuje sposób rozprowadzania włókien metalicznych, dokładniej włókien ze stali nierdzewnej, wewnątrz struktury włóknistej papieru w celu umożliwienia identyfikacji przy pomocy mikrofal.

Opis patentowy US-A-4820912 opisuje układ alternatywny, w którym papiery wartościowe zawierają przypadkowo rozmieszczone, przewodzące elektryczność włókna. Skanując dokumenty przy pomocy mikrofal, można uzyskać unikalny rozkład włókien wewnątrz papieru wartościowego. Można 320 uzyskać 64³²⁰ różnych kombinacji oznaczeń charakteryzujących ten rozkład.

Zastosowanie tej mikrofalowej techniki do urządzenia kopiującego, takiego jak urządzenie fotokopiujące, w celu zapobieżenia kopiowaniu papierów wartościowych, jak opisano w WO-A-95/24000, zawodzi przy rozróżnianiu papierów wartościowych od płytek drukowanych (PCB) lub od kart z życzeniami, posiadających dekoracyjne folie metalowe na powierzchni. Z drugiej strony, układ nie wykrywa obecności włókien, jeśli nad oryginalnym papierem wartościowym jest umieszczona płytka metalowa. W szczególności, pokrywy urządzeń fotokopiujących lub części metalowe w sąsiedztwie urządzeń fotokopiujących mogą zakłócić układ. W konsekwencji, rozwiązania te nie są absolutnie wiarygodne.

Dotychczasowa technika dostarczyła również wiele optycznych układów wykazujących autentyczność. Niektóre z nich zostały opisane już w opisach patentowych US-A-3313941 (data rejestracji 1963 r.) i w US-A-3449585 (data rejestracji 1966r.). Wszystkie układy optyczne jednak mają tę główną wadę, że zużycie lub uszkodzenie lub brud na powierzchni oryginalnych papierów wartościowych może spowodować, że papiery wartościowe nie będą rozpoznawane jako autentyczne.

PL 191 795 B1

Celem niniejszego wynalazku jest uniknięcie wad dotychczasowej techniki wyróżniania dokumentów za pomocą cząsteczek magnetycznych. Innym celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie odpornego urządzenia do detekcji, które umożliwi wyróżnianie oryginalnych papierów wartościowych Spośród innych obiektów lub dokumentów.

Celem niniejszego wynalazku jest również dostarczenie urządzenia, który uniemożliwi kopiowanie oryginalnych papierów wartościowych, a także które nie interferuje z tradycyjnymi magnetycznymi czytnikami znaków.

Dalszym celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie podłoża na przykład dla papieru wartościowego, dokładniej banknotu, zawierającego elementy zabezpieczające, łatwo wykrywalne w układzie przeciwdziałającym fotokopiowaniu.

Według wynalazku, cząsteczka magnetyczna do umieszczenia w podłożu, mająca wydłużony kształt i właściwości magnetyczne różniące się znacznie od odpowiednich właściwości magnetycznych podłoża, charakteryzuje się tym, że cząsteczka magnetyczna ma takie wymiary długości i grubości, że jej współczynnik rozmagnesowania N jest mniejszy niż 1/250, korzystnie mniejszy niż 1/1000, przy czym jej średnica jest mniejsza niż 30 mikrometrów, zaś natężenie nasycającego ją pola magnetycznego jest większe niż 100 A/m, a korzystnie większe niż 300 A/m.

Cząsteczce magnetycznej odpowiada strumień nasycenia magnetycznego w zakresie od 0,1 do 1 Tesli i korzystnie ma ona magnetyczną przenikalność dynamiczną μ_ά w zakresie od 100 do 10000.

Cząsteczka magnetyczna w wariancie wynalazku ma kształt, skład i strukturę, które w kombinacji zapewniają cząsteczce magnetycznej natężenie nasycającego pola magnetycznego w zakresie od 100 do 1000 A/m; gęstość strumienia nasycenia większą niż 0,1 Tesli, korzystnie w zakresie od 0,1 do 1 Tesli i magnetyczną przenikalność dynamiczną μ,^ w zakresie od 10 do 10000, korzystnie od 100 do 10000.

Cząsteczka magnetyczna jest wykonana z materiału magnetycznego i materiału niemagnetycznego lub korzystnie jest wykonana z niemagnetycznego materiału pokrytego lub osłoniętego przez materiał magnetyczny.

Cząsteczka magnetyczna ma średnią średnicę przekroju poprzecznego w zakresie od 1do 30 mikrometrów i długość w zakresie od 1do 20 mm.

Materiał magnetyczny cząsteczki magnetycznej jest wykonany ze stopu, zawierającego pierwiastki, wybrane spośród Fe, Co, Cr, Ni, Cu, Mo, Mn, Nb, Si, V, B i P. Cząsteczka magnetyczna ma stałoprądową magnetyczną indukcję szczątkową mniejszą niż 0,3 Tesli.

Według wynalazku, podłoże z cząsteczkami magnetycznymi, zawierające materiał bazowy i osadzone wewnątrz materiału bazowego cząsteczki magnetyczne, których właściwości magnetyczne różnią się od odpowiednich właściwości magnetycznych materiału bazowego, charakteryzuje się tym, że cząsteczki magnetyczne mają natężenie nasycającego pola magnetycznego większe niż 100 A/m, korzystnie większe niż 300 A/m.

Cząsteczki magnetyczne mają taką długość i grubość, że ich współczynnik rozmagnesowania N jest mniejszy niż 1/250, przy czym ich średnica jest mniejsza niż 30 mikrometrów. Cząsteczki magnetyczne mają gęstość strumienia nasycenia magnetycznego większą niż 0,1 Tesli, korzystnie w zakresie od 0,1 do 1 Tesli i korzystnie cząsteczki magnetyczne mają magnetyczną przenikalność dynamiczną μ_d w zakresie od 10 do 10000, korzystnie od 100 do 10000.

Materiał bazowy może być papierem lub tworzywem sztucznym.

Cząsteczki magnetyczne mogą mieć kształt, skład i strukturę, które w kombinacji zapewniają cząsteczce magnetycznej natężenie nasycającego pola magnetycznego w zakresie od 100 do 1000 A/m; gęstość strumienia nasycenia większą niż 0,1 Tesli, korzystnie w zakresie od 0,1 do 1 Tesliimagnetyczną przenikalność dynamiczną μ_d w zakresie od 10 do 10000, korzystnie od 100 do 10000.

Cząsteczka magnetyczna ma stałoprądową magnetyczną indukcje szczątkową, która jest mniejsza niż 0,3 Tesli.

Cząsteczki magnetyczne są wykonane z materiału magnetycznego i materiału niemagnetycznego, a korzystnie z niemagnetycznego materiału pokrytego lub osłoniętego przez materiał magnetyczny. Cząsteczki magnetyczne mają średnią średnicę przekroju poprzecznego w zakresie od 1do 30 mikrometrów i długość w zakresie od 1do 20 mm. Cząsteczki magnetyczne są ciągnionymi na zimno lub utwardzanymi włóknami metalowymi, przy czym korzystnie włókna metalowe są włóknami wyżarzonymi amorficznymi włóknami metalowymi.

PL 191 795 B1

Ilość cząsteczek magnetycznych w podłożu jest w zakresie od 0,1 do 5% wagowych w stosunku do wagi podłoża.

Materiał magnetyczny cząsteczek magnetycznych jest stopem zawierającym pierwiastki wybrane spośród Ni, Fe, Cr, Co, Cu, Mo, Mn, Nb, Si, V, B, C i P, przy czym korzystnie stop zawiera pierwiastki wybrane spośród Ni, Fe, Mo, Mn, Sii C.

Podłoże korzystnie stanowi wyrób wartościowy. W tym wariancie, w podłożu cząsteczki magnetyczne są rozmieszczone równomiernie, przy czym podłoże stanowi arkusz z papieru lub tworzywa sztucznego. Cząsteczki magnetyczne są rozmieszczone w wybranych częściach podłoża. Cząsteczki magnetyczne są wykonane z metalowych włókien, podłożem jest arkusz papieru, a ilość magnetycznych włókien w wymienionym podłożu jest w zakresie od 0,2 do 2%. Korzystnie papierem wartościowym może być banknot. Podłoże może stanowić zabezpieczony dokument.

Według wynalazku, sposób wykrywania obecności cząsteczek magnetycznych w podłożu, zawierającym materiał bazowy i osadzone wewnątrz materiału bazowego cząsteczki magnetyczne o właściwościach magnetycznych różniących się od odpowiednich właściwości magnetycznych materiału bazowego, charakteryzuje się tym, że tym, że emituje się elektromagnetyczny sygnał źródłowy o jednej lub kilku szczególnych częstotliwościach podstawowych w stronę podłoża doprowadza się wszystkie znajdujące się w podłożu cząsteczki magnetyczne do nieliniowej części ich charakterystyk B-H przez przynajmniej część okresu trwania sygnału źródłowego, a następnie wykrywa się elektromagnetyczny sygnał detekcyjny wytwarzany przez podłoże i bada się, czy w sygnale detekcyjnym są obecne szczególne wyższe harmoniczne częstotliwości podstawowe lub jakiekolwiek liniowe kombinacje częstotliwości podstawowych i wyższych harmonicznych, a na podstawie występowania szczególnych wyższych harmonicznych określa się obecność cząsteczek magnetycznych.

Korzystnie emituje się sygnał źródłowy mający tylko jedną częstotliwość podstawową, przy czym może być emitowany sygnał źródłowy o częstotliwości podstawowej wyższej niż 1 kHz.

Korzystnie bada się występowanie w sygnale detekcyjnym wyższych harmonicznych mających częstotliwość większą niż 10 kHz, bardziej korzystnie wyższych harmonicznych rzędu dziesiątego lub wyższego. Można badać występowanie w sygnale detekcyjnym wyższych harmonicznych rzędu 19 i mających częstotliwość 380 kHz.

Oprócz elektromagnetycznego sygnału źródłowego korzystnie emituje się do podłoża mikrofale wykrywające obecność jakichkolwiek cząsteczek magnetycznych.

Po wykryciu szczególnych harmonicznych generuje się sygnał uniemożliwiający wykonanie rzeczywistej kopii podłoża z cząsteczkami magnetycznymi.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia krzywą B-H wydłużonej cząsteczki magnetycznej według wynalazku w porównaniu z krzywymi B-H innych obiektów; fig. 2 - schematycznie przedstawia układ urządzenia detekcyjnego według niniejszego wynalazku; fig. 3 - usytuowanie względem siebie cewki emisyjnej i cewki detekcyjnej urządzenia według wynalazku; fig. 4, fig. 5, fig. 6 i fig. 7 przedstawiają przykłady wykonań cewek emisyjnych i detekcyjnych przeznaczonych do zastosowania w urządzeniu kopiującym; fig. 8 przedstawią korzystny przykład wykonania cewek emisyjnej i detekcyjnej rozmieszczonych wokół rdzenia ferrytowego.

Według niniejszego wynalazku, zapewniono cząsteczkę magnetyczną, przeznaczoną do umieszczenia w materiale bazowym podłoża, przy czym materiał bazowy ma właściwości magnetyczne różniące się znacznie od odpowiednich właściwości magnetycznych cząsteczki. Korzystnie materiał bazowy jest wykonany z materiału niemagnetycznego. Cząsteczka ma taką wydłużoną i cienką postać, że jej współczynnik rozmagnesowania N jest mniejszy niż 1/250, korzystnie mniejszy niż 1/1000. Średnica przekroju poprzecznego cząsteczki jest mniejsza niż 30 mikrometrów, korzystnie mniejsza niż 15 mikrometrów, korzystnie w zakresie od 1 do 10 mikrometrów, a jej nasycające natężenie pola magnetycznego Hs jest większe niż 100 A/m, korzystnie większe niż 200 A/m, a najkorzystniej większe niż 300 A/m.

Natężenie pola magnetycznego wewnątrz materiału jest określane przez wyrażenie:

Hin = Happ -N x M

Gdzie M jest magnetyzacją materiału, Happ jest przyłożonym natężeniem pola magnetycznego, zaś N jest współczynnikiem rozmagnesowania.

PL 191 795 B1

Przy jednorodnej magnetyzacji ta redukcja natężenia wewnętrznego pola może być traktowana jako redukcja obserwowanej przenikalności w stosunku do jej rzeczywistej wartości μ_Γ, która jest tak zwaną objętościową przenikalnością magnetyczną, materiału, do obserwowanej lub efektywnej przenikalności magnetycznej μ/, przy czym

1/Pr = 1/μ/ - N lub μ/ = μ/(1 + Νμ/)

W efekcie redukcji przenikalności, pętla B-H zmienia kształt tak, że ma wyższe natężenie nasycającego pola magnetycznego i mniejszą indukcję szczątkową. W przypadku sfery, współczynnik rozmagnesowania N = 1/3. Natomiast dla długich, cienkich elipsoid (zbliżonych do cylindrów, reprezentowanych przez wydłużone cząsteczki, takie jak włókna) N jest określone przez wyrażenie:

N = [ln(2p) -1]/p²

Gdzie p jest stosunkiem długości do średnicy.

Dla włókna o średnicy 8 mikrometrów i długości 3 mm, N jest równe 1/25000.

Opierając się na tych wyrażeniach, jeśli, na przykład, weźmiemy materiał o objętościowej przenikalności μ,- równej 100000, wówczas sfera wykonana z identycznego materiału będzie miała obserwowaną przenikalność magnetyczną μ/ w przybliżeniu 7000 razy mniejszą niż włókno o wymienionych powyżej wymiarach. Będzie to miało bezpośredni wpływ na amplitudę natężenia pola, jaka jest potrzebna do nasycenia materiału w tym przypadku. Zatem sfery lub proszki o kształcie w przybliżeniu sferycznym nie są odpowiednie dla opisywanych tutaj zastosowań.

Korzystnie, gęstość Bs magnetycznego strumienia nasycenia wydłużonych cząsteczek magnetycznych według wynalazku jest w zakresie od 0,1 do 1Tesli, korzystnie od 0,1 do 0,5 Tesli.

Obserwowana lub efektywna przenikalność μ/ jest mierzona sygnałem stałoprądowym. Parametr magnetycznej przenikalności dynamicznej μ_d jest miarą czułości cząsteczki w praktycznych sytuacjach, biorąc pod uwagę przenikalności objętościowe, współczynniki kształtu, częstotliwość przemiennych pól emisyjnych i ograniczenia pola, które są typowe dla bramekelektronicznej kontroli wyrobów i które miałyby praktyczne zastosowanie w proponowanym przez nas nowym układzie. Magnetyczna przenikalność dynamiczna μ_d jest zatem zdefiniowana tutaj jako stosunek gęstości strumienia w nasycenia B_s do natężenia nasycającego pola magnetycznego H_s, przemnożonego przez μ₀, zmierzony dla sygnału przemiennego. Jeśli materiały nie są nasycane przy polach używanych w magnetometrze, to magnetyczna przenikalność dynamiczna μ_d jest określona jako stosunek gęstości strumienia B do μ^Ή dla maksymalnego natężenia pola, używanego w doświadczeniu (na przykład około 1000 A/m). Magnetyczna przenikalność dynamiczna (μ._:: jest wyraźnie zależna od obserwowanej przenikalności magnetycznej μ/ zaś oba parametry mają taką samą lub prawie taką samą wartość dla sygnału stałoprądowego w materiale o niskich stratach, w którym w kształcie zmierzonej pętli B-H dominuje podwyższenie w wyniku rozmagnesowania. Magnetyczna przenikalność dynamiczna μ_d wydłużonej cząsteczki magnetycznej korzystnie jest w zakresie od 100 do 10000.

Określenie „wydłużona cząsteczka magnetyczna” odnosi się do wydłużonej cząsteczki wykonanej z materiału magnetycznego i ewentualnie z materiału magnetycznego i niemagnetycznego. W szczególności materiał magnetyczny może być pokryty lub otoczony przez materiał niemagnetyczny lub wydłużona cząsteczka może być wykonana z materiału niemagnetycznego, pokrytego materiałem magnetycznym lub zawierającym materiał magnetyczny. Grubość pokrycia może być w zakresie od 1do 5 mikrometrów.

Materiał magnetyczny może być wykonany z materiału stopowego zawierającego pierwiastki wybrane spośród Fe, Cr, Co, Cu, Ni, Mo, Mn, Nb, B, V, C, Si i P, a zwłaszcza spośródNi, Fe, Mo, Mn, C i Si. Miękkie materiały magnetyczne zostały opisane na przykład w EP-A-0295028 i w US-A-4298862.

Odpowiedni skład stopu odpowiada ogólnemu wyrażeniu:

NiaFebCrcCOdCUeMOfMngPhNbiBjVkSilCm,

Gdzie a do m są liczbami całkowitymi.

Dokładniej, skład stopu cząsteczki magnetycznej posiada 52 do 85% niklu (Ni) i zmienne ilości innych składników.

PL 191 795 B1

Przykładem dobrze działającego składu stopu jest: 80,00% Ni, 4,20% Mo, 0,50% Mn, 0,35% Si, 0,02% C, a resztę stanowi Fe.

Innymi typowymi składami są:

Ni82Fe14Mo3Mn1

Ni79Fe16Mo4Mn1

Ni70Fe11Cu12Mo2Mn5

Ni71Fe11Cu13Mo2Mn3

Ni71Fe11Cu12Mo2Mn4

Niektóre z tych związków są dostępne komercyjnie pod nazwami μ-metal, Permafi, Permalloy, Supermalloy, Vitrovac i Metglas. Jako materiały niemagnetyczne i niemetaliczne mogą być użyte szkło, węgiel lub tworzywa sztuczne, takie jak polimery, szczególnie polipropylen i polietylen.

Zgodnie z korzystnym przykładem wykonania cząsteczka magnetyczna jest włóknem, które może być metalicznym włóknem lub niemetalicznym włóknem, pokrytym substancją magnetyczną. Włókna mogą być jednorodnie rozproszone i rozmieszczone w całym podłożu, a zatem układ wykrywający nie będzie miał trudności z ich wykryciem. Włókna mogą być korzystnie jednorodne i jednorodnie rozproszone w całym podłożu w celu uniemożliwienia im tworzenia skupisk włókien. Dodatkowo, ponieważ włókna są rozproszone wewnątrz podłoża, są trudne do usunięcia przez fałszerzy, którzy chcieliby je usunąć przed wykonaniem fotokopii i umieścić je ponownie wewnątrz podłoża po wykonaniu fotokopii.

Włókna są korzystnie ciągnionymi na zimno lub utwardzonymi włóknami metalowymi, np. wykonywanymi techniką wyciągania wiązki, która jest dobrze znana. Ta technika wytwórcza ma tę zaletę, że dostarcza dużo większej wydajności produkcyjnej niż techniki wykorzystujące stopiony metal. Wyciąganie na zimno powoduje, że włókna magnetyczne są również „twardsze” z punktu widzenia magnetycznego, tj. są mniej miękkie magnetycznie, tak że wymagane jest wyższe natężenie nasycającego pola magnetycznego Hs. Jest to szczególnie użyteczne w niniejszym wynalazku, ponieważ pomaga to w odróżnianiu od oznaczeń elektronicznej kontroli wyrobów i nie pozwala na wyzwalanie alarmów w bramkach elektronicznej kontroli wyrobów. Stwierdzono również, że magnetyczna przenikalność dynamiczna μ_ά włókien wyciąganych na zimno może być podwojona przez wyżarzanie. Nasycające natężenie pola magnetycznego pozostaje wciąż dostatecznie wysokie, natomiast włókna stają się bardziej czułe.

Wydłużone cząsteczki magnetyczne mogą być również amorficznymi włóknami metalowymi.

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem zapewnione jest podłoże zawierające materiał bazowy i wydłużone cząsteczki magnetyczne wewnątrz materiału bazowego. Magnetyczne właściwości cząsteczek różnią się od odpowiednich magnetycznych właściwości materiału bazowego, przy czym wymienione cząsteczki mają natężenie nasycającego pola magnetycznego równe przynajmniej 100 A/m, korzystnie przynajmniej 200 A/m, a najkorzystniej przynajmniej 300 A/m. Korzystnie materiał bazowy jest wykonany z materiału niemagnetycznego. Korzystnie wydłużone cząsteczki mają taką wydłużoną i cienką postać, że ich współczynnik rozmagnesowania N jest mniejszy niż 1/250, a średnica ich przekroju poprzecznego jest mniejsza niż 30 mikrometrów. Korzystnie materiał bazowy jest materiałem niemagnetycznym, takim jak tworzywo sztuczne lub struktura włóknista, jak papier.

Korzystnie, wydłużone cząsteczki mają gęstość strumienia nasycenia magnetycznego w zakresie od 0,1 do 1 Tesli, korzystnie od 0,1 do 0.5 Tesli, zaś magnetyczną przenikalność dynamiczną μ_d w zakresie od 100 do 10000.

Podsumowując, kombinacją kształtu, składu i struktury wydłużonych cząsteczek magnetycznych jest taka, że natężenie pola magnetycznego potrzebne do uzyskania nasycenia gęstości strumienia w cząsteczce jest dostatecznie większe niż natężenie wytwarzane przez układy elektronicznej kontroli wyrobów i dostatecznie mniejsze niż natężenie potrzebne do nasycenia twardego materiału ferromagnetycznego, takiego jak żelazo, stal lub płyta, zaś gęstość strumienia szczątkowego namagnesowania jest dostatecznie niższa niż w przypadku magnetycznego atramentu, używanego w układzie kodowania magnetycznego, zgodnie z definicją w standardzie międzynarodowym dla rozpoznawania znaków pisanych atramentem magnetycznym ISO 1004.

Cechy te są spełnione, kiedy kombinacja kształtu, składu lub struktury wydłużonych cząsteczek magnetycznych jest taka, że mają one natężenie pola nasycającego w zakresie od 100 do 1000 A/m; gęstość strumienia nasycenia w zakresie od 0,1 do 1 Tesli; i magnetyczną przenikalność dynamiczną μ_d w zakresie od 100 do 10000.

PL 191 795 B1

Wydłużone cząsteczki magnetyczne, w szczególności włókna, mają przeciętną średnicę przekroju poprzecznego w zakresie do 1 do 30 mikrometrów ^m), korzystnie od 5 do 15 mikrometrów i długość w zakresie od 1do 20 mm, korzystnie w zakresie od 2 do 10 mm.

Najkorzystniej, wydłużone cząsteczki są ciągnionymi na zimno lub utwardzonymi włóknami metalowymi, ale mogą być również amorficznymi włóknami metalowymi.

Wydłużone cząsteczki magnetyczne mogą być wykonane ze stopu, zawierającego elementy wybrane spośród Ni, Fe, Cr, Co, Cu, Mo, Mn, P, Nb, B, V, Si, a dokładniej Fe, Ni, Mo, Mn, Cu.

Materiał bazowy podłoża może być wykonany z papieru lub materiału syntetycznego, szczególnie tworzywa sztucznego, takiego jak polipropylen lub polietylen.

Wydłużone cząsteczki magnetyczne mogą również być wykonane z materiału magnetycznego i niemagnetycznego.

Korzystnie podłoże według wynalazku ma ilość wydłużonych cząsteczek magnetycznych, w szczególności włókien, w zakresie od 0,1 do 5 procent, korzystnie od 0,2 do 2 procent, najkorzystniej od 0,5 do 1,5 procenta wagowo w stosunku do wagi podłoża. Jeśli podłożem jest arkusz papieru, jego grubość zmienia się od 20 do 300 mikrometrów. Banknoty zwykle mają grubość między 80 a 120 mikrometrów.

Cząsteczki magnetyczne mogą być jednorodnie lub losowo rozmieszczone w całym podłożu i/lub mogą występować tylko w wybranych częściach podłoża. Włókna mogą być rozmieszczone wewnątrz podłoża w wybranych częściach według sposobów znanych w danej dziedzinie, w szczególności według sposobów opisanych w WO 96/14469 (PCT/FR95/01405). Korzystnie włókna są zawarte w częściach banknotów odpowiadających zadrukowanym miejscom tak, że włókna są mniej widoczne. W szczególności, włókna są umieszczone poza wszelkimi znakami wodnymi. Najkorzystniej, włókna są poza miejscami, które są zapisane atramentem magnetycznym, aby uniknąć możliwych interferencji elektromagnetycznych. W jednym korzystnym przykładzie wykonania włókna są obecne w podłożu w miejscach mających kształt taśm o szerokości równej przynajmniej 20 mm.

Korzystnie, wydłużone cząsteczki, szczególnie włókna, mają kolor zbliżony do koloru materiału bazowego. Można to zrealizować przez osadzenie pokrycia lub powłoki dostarczającej włóknom żądanego koloru. Sposoby osadzania takich powłok zostały opisane we francuskim zgłoszeniu patentowym FR 9502868 i w międzynarodowym zgłoszeniu PCT/FR/96 00390.

Podłoże może stanowić wyrób wartościowy, taki jak papier wartościowy, a dokładniej banknot, przystosowany do sprawdzania jego autentyczności, przy czym wymieniony wyrób wartościowy zawiera cząsteczki i podłoże według wynalazku. Zatem wyrób wartościowy według wynalazku, taki jak banknot, zawiera materiał o szczególnych własnościach magnetycznych, który wymaga natężenia pola równego przynajmniej 100 A/m (korzystnie przynajmniej 300 A/m) zanim zostanie nasycony, przez co unika się pobudzania go przez powszechnie stosowane w sklepach układy elektronicznej kontroli produktów.

Według pierwszego aspektu niniejszego wynalazku, zapewniono sposób detekcji magnetycznych cząsteczek w podłożu, którego materiałbazowy ma właściwości magnetyczne znacznieróżniące się od odpowiednichwłaściwości magnetycznych cząsteczek.

Według wynalazku stosuje się magnetyczne cząsteczki mające natężenie pola nasycenia magnetycznego Hs większe niż 100 A/m, korzystnie większe niż 200 A/m, a najkorzystniej większe niż 300 A/m. Korzystnie materiał bazowy jest wykonany z materiału niemagnetycznego. Korzystnie wydłużone cząsteczki mają taką wydłużoną i cienką postać, że ich współczynnik rozmagnesowania N jest mniejszy niż 1/250, korzystnie mniejszy niż 1/1000, a ich średnica przekroju poprzecznego jest mniejsza niż 30 mikrometrów. Natężenie pola nasycenia magnetycznego Hs jest korzystnie mniejsze niż 1000 A/m. Określenie natężenie pola nasycenia magnetycznego Hs” jest tutaj zdefiniowane jako natężenie pola magnetycznego w momencie powstania gęstości strumienia nasycenia Bs. Określenie średnica przekroju poprzecznego” odnosi się tutaj do maksymalnego wymiaru przekroju poprzecznego.

Sposób detekcji magnetycznych cząsteczek w podłożu według niniejszego wynalazku, polega na tym, że emituje się sygnał ze źródła elektromagnetycznego o jednej lub kilku częstotliwościach podstawowych w stronę podłoża, tak że wszystkie magnetyczne, wydłużone cząsteczki przechodzą do nieliniowej części swoich charakterystyk B-H przynajmniej przez część okresu sygnału źródła, a następnie wykrywa się elektromagnetyczny sygnał detekcji, emanujący z podłoża i bada się czy w sygnale detekcji są obecne szczególne wyższe harmoniczne częstotliwości podstawowe lub dowol8

PL 191 795 B1 na liniowa kombinacja częstotliwości podstawowych, jak również harmonicznych, przy czym szczególne wyższe harmoniczne wskazują na obecność wydłużonych cząsteczek magnetycznych.

Wykorzystanie nieliniowości właściwości magnesujących materiału oznaczającego, to jest zmiany gęstości strumienia magnetycznego B w funkcji przyłożonego natężenia pola magnetycznego H jako efektywnego parametru detekcji jest techniką, która jest znana w elektronicznej kontroli wyrobów lub w układach antywłamaniowych. Sygnały, które mogą być uzyskane w tym rozwiązaniu są bardzo wyraźne, zaś układy elektroniczne i przetwarzanie sygnału mogą być proste. Układy elektronicznej kontroli wyrobów zostały opisane szczegółowo w literaturze patentowej. Przykładami są FR 763681, US-A-3631442, US 3990065 i EP-A-0153286.

Widoczne są jednak pewne różnice między układami elektronicznej kontroli wyrobów a niniejszym wynalazkiem.

W układach elektronicznej kontroli wyrobów oznaczenia antywłamaniowe są używane do wywołania alarmów przy wyjściu ze sklepu, jeśli produkty nie zostały przedstawione przy kasie. Rejon wyjścia ze sklepu jest dużo większy niż objętość wymagana do detekcji wydłużonych cząsteczek magnetycznych w papierach wartościowych. Typowa bramka wyjściowa ma szerokość około 1 m, podczas gdy w niniejszym wynalazku wymiary są rzędu kilku centymetrów, na przykład tylko 0,5 do 5 cm między polem magnetycznym a wydłużonymi cząsteczkami magnetycznymi wystarczy, aby przeprowadzić detekcję. Ta podstawowa różnica prowadzi do pewnej liczby cech, które wyróżniają niniejszy wynalazek.

Materiał magnetyczny oznaczeń elektronicznej kontroli wyrobów jest dość duży, ponieważ musi występować w dostatecznej objętości, aby wywołać alarm w stosunkowo dużym rejonie wyjścia, a typowy wymiar przekroju poprzecznego jest równy około 1 mm, zaś długość może być równa kilka cm. Przeciwnie do tego, wydłużone cząsteczki magnetyczne według niniejszego wynalazku mają dużo mniejszą objętość. Ich współczynnik rozmagnesowania N jest mniejszy niż 1/250, korzystnie mniejszy niż 1/1000, a ich średnica przekroju poprzecznego jest mniejsza niż 30 mikrometrów, korzystnie mniejsza niż 15 mikrometrów, a najkorzystniej jest w zakresie od 1 do 10 mikrometrów. Maksymalna wartość współczynnika rozmagnesowania N jest tak dobrana, że magnetyczne wydłużone cząsteczki mogą być wykrywane przy pomocy urządzenia o akceptowalnych wymiarach cewki i rozpraszaniu mocy, aby mogły być one instalowane na przykład w fotokopiarkach lub w urządzeniach zliczających banknoty. Korzystnie współczynnik rozmagnesowania N jest większy niż 1/100000 w celu uniknięcia wywołania alarmu układu elektronicznej kontroli wyrobów.

Magnetyczny materiał oznaczeń elektronicznej kontroli wyrobów może być sklasyfikowany jako bardzo miękki materiał magnetyczny, to jest materiał mający bardzo małe natężenie koercyjne Hc i stosunkowo dużą dynamiczną przenikalność μ_ά ponieważ słabe pola magnetyczne H w rejonie wyjścia ze sklepu muszą być w stanie nasycić oznaczenia elektronicznej kontroli wyrobów. Przeciwnie, wydłużone cząsteczki magnetyczne według niniejszego wynalazku, chociaż również są klasyfikowane jako miękki materiał magnetyczny, mają taki kształt i/lub skład, że są efektywnie dostatecznie twarde magnetycznie, aby pozostawały poniżej punktu nasycenia w ich charakterystyce B-H w polach używanych w układach sklepowych tak, że nie wytwarzają dostatecznie dużych sygnałów, aby wzbudzić alarm sklepowy. W porównaniu z oznaczeniami elektronicznej kontroli wyrobów, wydłużone cząsteczki magnetyczne według niniejszego wynalazku mają korzystnie niższą magnetyczną dynamiczną przenikalność (μ_ά, a zatem wymagają znacznie silniejszego natężenia pola magnetycznego, aby osiągnąć nasycenie.

Natężenie nasycającego pola magnetycznego Hs wydłużonych cząsteczek magnetycznych według niniejszego wynalazku jest większe niż 100 A/m, korzystnie większe niż 200 A/m, a najkorzystniej większe niż 300 A/m. Niższa wartość jest wybrana w celu uniknięcia wywołania alarmu elektronicznej kontroli wyrobów. Korzystnie nasycające natężenie pola magnetycznego Hs jest mniejsze niż 1000 A/m, tak że może być uzyskane przy pomocy urządzenia detekcyjnego o akceptowalnym rozmiarze cewki i rozpraszaniu mocy, tak, że może być ono wbudowane w fotokopiarkę lub urządzenie zliczające banknoty lub w automat sprzedający. Sprawdzono, że ponad 1000 A/m byłoby trudne do uzyskania przy pomocy cewki z rdzeniem powietrznym. Jest jednak możliwe uzyskanie nasycającego natężenia pola magnetycznego większego niż 1000 A/m przy wykorzystaniu cewki z rdzeniem ferrytowym lub przy wykorzystaniu proszkówferromagnetycznych w rdzeniu. Nasycająca gęstość strumienia magnetycznego korzystnie waha się od 0,1 do 1 Tesli, zaś dynamiczna przenikalność μ_ά (definicja podana jest poniżej), waha się od 100 do 10000. W kontekście niniejszego wynalazku, wszystkie te właściwoPL 191 795 B1 ści magnetyczne zostały określone przy użyciu magnetometru zmiennoprądowego o częstotliwościach od 10 kHz do 100 kHz.

W wyniku dużego objętościowo materiału oznaczeń elektronicznej kontroli wyrobów, stosowane częstotliwości są ograniczone w celu zredukowania strat wywołanych przez prądy wirowe. Przeciwnie, dużo większe częstotliwości (wyższe niż 1 kHz) mogą być przyłożone w niniejszym wynalazku, ponieważ wydłużone cząsteczki magnetyczne mają o wiele mniejszą objętość. Odpowiednie harmoniczne mają również dużo większe częstotliwości (wyższe niż 10 kHz) a typowe harmoniczne są rzędu 10 i więcej.

W układach elektronicznej kontroli wyrobów problem objęciadużej objętości wyjścia ze sklepu i problem oznaczeń elektronicznej kontroli wyrobów wrażliwych na kierunek doprowadził do tego, że dwie lub kilka częstotliwości podstawowe są używane lub używane jest dodatkowe rotacyjne pole magnetyczne w celu utworzenia przestrzennego natężenia pola magnetycznego, które jest nieczułe na położenie elektronicznej kontroli wyrobów. W wyniku dużo mniejszych rozmiarów wymaganych w niniejszym sposobie detekcji, takie komplikacje nie są konieczne w niniejszym wynalazku. Źródło sygnału o pojedynczej częstotliwości podstawowej okazało się wystarczające.

W szczególnym przykładzie wykonania niniejszego wynalazku, sposób obejmuje dodatkowy etap wytwarzania sygnału, który nie pozwala na wykonanie rzeczywistej kopii w przypadku, gdy obecne są szczególne harmoniczne.

Podłoże z cząsteczkami magnetycznymi według wynalazku, którego materiał bazowy ma właściwości magnetyczne znacznie różniące się od odpowiednich właściwości magnetycznych wydłużonych cząsteczek, przy czym wymienione cząsteczki mają nasycające natężenie pola magnetycznego Hs większe niż 100 A/m, korzystnie większe niż 200 A/m i najkorzystniej większe niż 300 A/m, może być badane za pomocą urządzenia do detekcji obecności cząsteczek magnetycznych w podłożu.

Urządzenie takie zawiera oscylator do emisji sygnału źródłowego o jednej lub kilku częstotliwościach podstawowych w stronę podłoża, detektor do wykrywania sygnału detekcji emanującego z podłoża, oraz procesor sygnałowy do badania, czy w sygnale detekcji są obecne szczególne wyższe harmoniczne częstotliwości podstawowych lub dowolne liniowe kombinacje częstotliwości podstawowych, gdzie szczególne wyższe harmoniczne wskazują na obecność wydłużonych cząsteczek magnetycznych.

Według szczególnego przykładu wykonania urządzenia, zarówno sygnał źródłowy, jak i sygnał detekcji są sygnałami elektrycznymi i urządzenie zawiera również cewkę emisyjną do przetwarzania sygnału źródła na emitowane pole magnetyczne i cewkę detekcji do przetwarzania wykrywanego pola magnetycznego na sygnał detekcji. Cewki są tak umieszczone, aby zerować natężenie emisyjnego pola magnetycznego w cewce detekcyjnej w celu uniknięcia nasycania wzmacniacza i w celuminimalizacji sprzężenia zwrotnego, które może wystąpić w materiałach przewodzących.

Na fig. 1 przedstawiono krzywą B-H wydłużonej cząsteczki magnetycznej według wynalazku w porównaniu z krzywymi B-H innych obiektów. Liczbą 10 wskazano krzywą B-H oznaczenia elektronicznej kontroli wyrobów, które może być określone jako bardzo miękki magnetyk”. To oznaczenie charakteryzuje się bardzo niskim nasycającym natężeniem pola magnetycznego Hs i dość wysokim poziomem magnetycznej przenikalności dynamicznej. Liczbą 12 wskazuje krzywą B-H wydłużonej cząsteczki magnetycznej, według niniejszego wynalazku, która jest przeznaczona do umieszczenia w podłożu. Chociaż jest wykonana również z miękkiego materiału magnetycznego, nie jest tak „bardzo miękka”jak oznaczenie elektronicznej kontroli wyrobów. Natężenie nasycającego pola magnetycznego H_s' jest wyższe niż odpowiednie wartości oznaczenia elektronicznej kontroli wyrobów. Oznacznik 14 wskazuje krzywą B-H płyty z miękkiej stali, wyraźnie pokazując, że natężenie nasycającego pola magnetycznego jest większe niż H_s i H_s'.

Z fig. 1 wyraźnie wynika, że niskie natężenia pola magnetycznego przykładane w układach elektronicznej kontroli wyrobów w celu nasycenia oznaczeń elektronicznej kontroli wyrobów nie nasycą wydłużonych cząsteczek magnetycznych według niniejszego wynalazku i nie wyzwolą układów alarmowych w sklepach. Z fig. 1 wynika również, że natężenia pola magnetycznego przykładane w niniejszym wynalazku do nasycenia wydłużonych cząsteczek magnetycznych są wciąż w stosunkowo liniowej części krzywej B-H dla płyty z miękkiej stali i nie wytworzą takiej samej serii wyższych harmonicznych. Ta różnica może być wykorzystana do rozróżnienia między tymi dwoma typami materiałów, a nawet do detekcji znacznika w obecności dużych obiektów ferromagnetycznych.

PL 191 795 B1

Poniższa tabela pokazuje doświadczalne porównanie rzeczywistych znaczników i przykładów popularnych obiektów magnetycznych, zmierzone w magnetometrze dla częstotliwości między 20 Hz a 20 kHz.

T abela

Typ materiału Wymiary geometryczne	Gęstość strumienia nasyconego Bs (Tesla)	Natężenie pola nasycającego Hs (A/m)	Dynamiczna przenikalność μd [Bs/(PoHs)]
Oznaczenie elektronicznej kontroli wyrobów 32mm x 0, 8mm x 25pm	0,35	30 (200 Hz) 80 (11 kHz)	10000
Spinacz do papieru		> 1000	60
Płyta z miękkiej stali 12mm x 9mm x 1 mm		>> 1000	30
Ciągnione na zimno magnetyczne włókna metalowe 3 mm długości x 8 pm średnicy	0,55	500-600 (11 kHz)	730

Po = 4p x10 N/A²

Oznaczenie elektronicznej kontroli wyrobów w tabeli ma objętość i masę, które są około 3000 razy większe niż w przypadku włókna metalowego z tabeli.

Powyższe wartości przedstawiają względne różnice między materiałami. Należy jednak podkreślić, że w praktycznych przypadkach oznaczeń elektronicznej kontroli wyrobów i układu według wynalazku, rzeczywista magnetyzacja pola skanującego lub próbkującego musi być brana pod uwagę przy danej orientacji materiału w polu, obecności materiału objętościowego i użytych częstotliwościach.

Magnetyczne włókno metalowe posiadało w doświadczeniach indukcję szczątkową prądu przemiennego równą 0,3 Tesli. W praktyce stałoprądowa indukcja szczątkowa byłaby niższa od tej wartości tak, że nie są wytwarzane znaczne sygnały szumów elektromagnetycznych, które mogłyby interferować z innymi układami kodowania magnetycznego. W szczególności, włókna nie dają istotnego sygnału w standardowym czytniku znaków magnetycznych, odczytującym znaki wykonane atramentem magnetycznym. Inaczej mówiąc, stosując sposób pomiaru i definicje maksymalnych poziomów sygnałów resztkowych według Międzynarodowego Standardu dla rozpoznawania znaków napisanych atramentem magnetycznym, ISO 1004, uzyskuje się akceptowalną gęstość strumienia indukcji szczątkowej.

Wyniki doświadczeń pokazują, że możliwe jest wykrywanie amplitudy dobrego sygnału dla wyższych harmonicznych z włókien wymienionych w powyższej tabeli, i że dla wysokich częstotliwości występuje bardzo mała interferencja od harmonicznych pochodzącą od elektroniki emitera. Przy małym polu przekroju poprzecznego włókien, straty związane z prądami wirowymi są małe aż do stosunkowo wysokich częstotliwości, zaś sygnały wyjściowe są zwiększane przez fakt, że wykrywane napięcie jest proporcjonalne do szybkości zmian gęstości strumienia.

W przypadku objętościowych materiałów ferromagnetycznych straty związane z prądami wirowymi są dużo większe przy wysokich częstotliwościach i dlatego nie generują one bardzo wysokich harmonicznych. Stosując podstawową częstotliwość do badania włókien (które są scharakteryzowane w powyższej tabeli) wokół ich pętli B-H dla 20 kHz i maksymalnego natężenia pola większego niż 600 A/m, stwierdzono, że dla częstotliwości między 100 kHz a 1 MHz występował strumień harmonicznych z włókien i o wiele mniejsze sygnały z innych popularnych, przewodzących elektryczność obiektów. W praktyce, częstotliwość podstawowa i częstotliwość lub częstotliwości detekcji mogą być dobierane w celu maksymalizacji sygnału z danego znacznika włóknistego i minimalizować sygnały od innych popularnych obiektów i sygnałów generowanych z urządzenia, w którym układ jest zainstalowany.

Przeprowadzone testy dowiodły, że układ według wynalazku dostarcza dobrego rozróżnienia między papierem wartościowym z wydłużonymi cząsteczkami magnetycznymi a papierem, książkami, rękoma, płytkami drukowanymi, kartkami z życzeniami pokrytymi folią metalową, niemetalowymi łączeniami dokumentów, spiralnym łączeniem metalowym do dokumentów, spinaczami do papieru,

PL 191 795 B1 płytkami metalowymi i materiałami pokryw fotokopiarki. Papier wartościowy leżący pod niemagnetyczną płytą metalową może być łatwo zidentyfikowany (jest to wyraźnym przeciwieństwem do układu mikrofalowego, gdzie płytka metalowa ukrywa włókna magnetyczne przed mikrofalami).

Według szczególnego przykładu wykonania urządzenia, zarówno sygnał źródłowy, jak i sygnał detekcji są sygnałami elektrycznymi i urządzenie zawiera również cewkę emisyjną do przetwarzania sygnału źródła na emitowane pole magnetyczne i cewkę detekcji do przetwarzania wykrywanego pola magnetycznego na sygnał detekcji. Cewki są tak umieszczone, aby zerować natężenie emisyjnego pola magnetycznego w cewce detekcyjnej w celu uniknięcia nasycania wzmacniacza i w celu minimalizacji sprzężenia zwrotnego, które może wystąpić w materiałach przewodzących.

Według korzystnego przykładu wykonania urządzenia, cewka emisyjna jest nawinięta wokół rdzenia ferrytowego.

Rdzeń ferrytowy jest w kształcie litery „U”, zaś cewka emisyjna jest nawinięta wokół każdego ramienia ferrytowego rdzenia w kształcie litery „U”. Cewka detekcyjna jest również nawinięta wokół każdego ramienia rdzenia ferrytowego w kształcie litery „U”. Każda cewka detekcyjna jest korzystnie podzielona na dwie części, przy czym każda część jest po obu stronach cewki emisyjnej. Dwie części cewki detekcyjnej są nawinięte z przeciwnymi fazami w celu wyzerowania sygnału emitowanego. Obok cewki emisyjnej i cewki detekcyjnej może być trzecia cewka, nawinięta wokół ferrytowego rdzenia, w celu wykrycia obecności metali ferrytowych.

Urządzenie według tego drugiego przykładu wykonania może być użyte w automatach sprzedających, urządzeniach zliczających banknoty i w urządzeniach kopiujących.

W urządzeniach kopiujących, w celu wykrycia obecności papierów wartościowych w całym skanowanym rejonie, może być zastosowana więcej niż jednej cewki emisyjna, bądź więcej niż jedna cewka detekcyjna, cewka emisyjna i cewka detekcyjna tworząca girlandę; tylko jedna cewka emisyjna i jedna cewka detekcyjna, obie w postaci wydłużonej; lub jedna cewka emisyjna i więcej niż jedna cewka detekcyjna.

Urządzenie do wykrywania cząstek według wynalazku jest pokazane na fig. 2. Urządzenie zawiera rezonansowy oscylator emisyjny 16 do emisji sygnału źródłowego o jednej lub kilku częstotliwościach podstawowych w stronę podłoża. Rezonansowy oscylator emisyjny 16 jest użyty w celu zminimalizowania generacji harmonicznych i jest sterowany częstotliwością, która jest uzyskana z podzielenia wybranej harmonicznej. Jako przykład, stwierdzono, że, wśród innych harmonicznych, 19 harmoniczna o częstotliwości 20 kHz, czyli 380 kHz, może być odpowiednia, gdyż pozwala uzyskać dobre sygnały z włókien przy bardzo małych sygnałach z popularnych materiałów ferromagnetycznych, takich jak miękka stal.

Oscylator emisyjny 16 generuje elektryczny sygnał źródłowy, który jest wprowadzany na cewkę emisyjną 18, która przetwarza elektryczny sygnał źródłowy na magnetyczny sygnał emisyjny. Cewka detekcyjna 20 odpowiednio umieszczona w stosunku do cewki emisyjnej 18 wykrywa pole emanujące z wydłużonych cząsteczek magnetycznych i przetwarza je na elektryczny sygnał detekcyjny. Wysokopasmowy filtr 22 jest użyty do redukcji częstotliwości podstawowej, gdyż może być ona przekazywana między cewkami przez przewodzące metale i może przeciążyć wzmacniacze.

Urządzenie zawiera także detektor 24 do wykrywania sygnału detekcji emanującego z podłoża, oraz procesor sygnałowy do badania, czy w sygnale detekcji są obecne szczególne wyższe harmoniczne częstotliwości podstawowych lub dowolne liniowe kombinacje częstotliwości podstawowych, gdzie szczególne wyższe harmoniczne wskazują na obecność wydłużonych cząsteczek magnetycznych. Jako detektor 24 jest użyty fazoczuły detektor dostarczający dobry stosunek sygnału do szumu. Oscylator 26 działa na częstotliwości wybranej harmonicznej, zaś dzielnik częstotliwości 28 dzieli częstotliwość w celu uzyskania częstotliwości podstawowej. Inne wyższe harmoniczne są również odpowiednie i korzystne jest łączenie kilku harmonicznych w celu uzyskania końcowego sygnału detekcji.

Figura 3 przedstawia jak cewka emisyjna 18 może być korzystnie umieszczona w stosunku do cewki detekcyjnej 20. Kierunek pola magnetycznego wytwarzanego przez cewkę emisyjną jest pokazany liniami przerywanymi, poza tą częścią pola magnetycznego, która przechodzi przez cewkę detekcyjną 20 i jest pokazana przy pomocy strzałek 30 i 32.

Cewka emisyjna 18 i cewka detekcyjna 20 częściowo pokrywają się i są tak umieszczone, że część gęstości strumienia magnetycznego, który przechodzi w jednym kierunku (strzałka 30) przez cewkę detekcyjną 20 jest niemal równa części gęstości strumienia, która przechodzi w drugim kierunku (strzałka 32) w celu wyzerowania pola emisyjnego w cewce detekcyjnej, przy dostarczeniu rejonu powyżej przekrywających się cewek, w którym pole magnetyczne efektywnie sprzęga się z wydłużo12

PL 191 795 B1 nymi cząsteczkami magnetycznymi. Równoważny efekt zerujący może być również dostarczony elektronicznie przez wprowadzenie ujemnego sprzężenia zwrotnego dla częstotliwości podstawowej.

Figura 4, fig. 5, fig. 6 i fig. 7 przedstawiają przykłady wykonania urządzeń do detekcji z różnymi układami cewki emisyjnej i cewki detekcyjnej, który może być użyty w urządzeniu kopiującym, takim jak kolorowe urządzenie fotokopiujące dużej rozdzielczości. Układ jest taki, że banknot o szerokości zaledwie 7 cm może być wykryty w rejonie skanowania 21 cm x 29,7 cm (jeśli zawiera wydłużone cząsteczki magnetyczne).

Według fig. 4, cztery pary cewek emisyjnych 18 z cewkami detekcyjnymi 20 są umieszczone w urządzeniu do detekcji na odpowiednim nośniku 34 w regularnych odstępach wzdłuż szerokości rejonu skanowania tak, że obecność oryginalnego banknotu zostanie wykryta niezależnie od jego położenia w rejonie skanowania.

W przykładzie wykonania urządzenia do detekcji z fig. 5 liczne cewki emisyjne 18 i liczne cewki detekcyjne 20 tworzą girlandę, przy czym cewki emisyjne 18 są umieszczone naprzemiennie z cewkami detekcyjnymi 20 i vice versa.

W przykładzie wykonania z fig. 6 cewka emisyjną 18 urządzenia do detekcji ma postać wydłużonej ósemki, przy czym wysokość ósemki jest równa szerokości rejonu skanowania. Cewka detekcyjna 20 ma postać wydłużonej elipsy o długości osi wzdłużnej równej szerokości rejonu skanowania. Cewka emisyjna 18 i cewka detekcyjna 20 są umieszczone w urządzeniu do detekcji jedną nad drugą tak, że również część gęstości strumienia magnetycznego, która przepływa w jednym kierunku przez cewkę detekcyjną 20 jest niemal równa części gęstości strumienia, która przechodzi w drugim kierunku w celu wyzerowania pola emisyjnego w cewce detekcyjnej. Figura 6 przedstawia dla celów dydaktycznych cewkę emisyjną 18 i cewkę detekcyjną 20 w pewnej odległości jedna od drugiej, ale w rzeczywistości są one umieszczone w bliskiej odległości jedna od drugiej.

Figura 7 przedstawia schematycznie przykład wykonania urządzenia do detekcji z jedną tylko cewką emisyjną 18 i czterema cewkami detekcyjnymi 20 tak rozmieszczonymi, że emisyjne pole magnetyczne jest równoważone w cewkach detekcyjnych 20.

W urządzeniu do detekcji pokazanym na fig. 8 cewka emisyjna 18 i cewki detekcyjne 20' i 20'' są umieszczone wokół rdzenia ferrytowego 36. W celu zastosowania urządzenia do detekcji w maszynie kopiującej, rdzeń ferrytowy 36 jest umieszczony kilka mm od szklanej płyty 38. Papier wartościowy 40 zawierający wydłużone cząsteczki magnetyczne 41 jest umieszczany na szklanej płycie. Rdzeń ferrytowy 36 jest użyty do dostarczenia dużego natężenia pola magnetycznego na poziomie papieru wartościowego 40 dla danego prądu sterowania.

Rdzeń ferrytowy 36 nie może się nasycać, aby uniknąć wytwarzania dodatkowych nieliniowości i harmonicznych.

Ferrytowy rdzeń 36 ma korzystnie kształt litery „U”. Oznacza to, że posiada dwa ramiona 42, połączone „mostkiem” 43. Mostek 43 zapewnia, że przepływ strumienia jest trzymany z dala od sąsiednich części metalowych urządzenia kopiującego.

Cewka emisyjna 18 jest nawinięta w środku każdego ramienia 42. Cewka detekcyjna jest podzielona na dwie części 20' i 20''. Jedna część 20' jest nawinięta przy płycie szklanej 38 wokół ramienia 42, zaś druga część 20'' jest nawinięta na dolnej stronie wokół ramienia 42. Obie części 20' i 20'' są nawinięte z przeciwnymi fazami, jak pokazano oznacznikiem 44, w celu wyzerowania odbieranego sygnału emisyjnego i sygnałów z innych źródeł zakłóceń, takich jak lampy w urządzeniu kopiującym. Nawinięcie z przeciwnymi fazami jednakże nie zeruje sygnałów odbieranych z wydłużonych cząsteczek magnetycznych 41, ponieważ pierwsza górna część cewki detekcyjnej 20', jest umieszczona dużo bliżej cząsteczek magnetycznych niż druga dolna część 20''.

Obok cewki emisyjnej i cewki detekcyjnej może zostać nawinięta trzecia cewka wokół ferrytowego rdzenia 36, w celu wykrycia obecności metalu ferrytowego na płycie szklanej 38. Jak wiadomo w danej dziedzinie, obecność metalu ferrytowego może zakłócić rozkład strumienia magnetycznego, tak że ferromagnetyczny metal może być użyty do ukrycia obecności wydłużonych cząsteczek magnetycznych w papierach wartościowych. Dla uproszczenia, trzecia cewka nie jest pokazana na fig. 8.

Urządzenie do detekcji według wynalazku może być zastosowane w automatach sprzedających, urządzeniach zliczających banknoty i w urządzeniach kopiujących.

Przy zastosowaniu urządzenia do detekcji w urządzeniach kopiujących, w celu wykrycia obecności papierów wartościowych w całym skanowanym rejonie, korzystnie może być używana więcej niż jedna cewka emisyjna i więcej niż jedna cewka detekcyjna lub cewki emisyjne i cewki detekcyjne twoPL 191 795 B1 rzące girlandę, lub tylko jedna cewka emisyjna i jedna cewka detekcyjna, z których obie są w postaci wydłużonej lub jedna cewka emisyjna i więcej niż jednej cewka detekcyjna.

Claims (38)

1. Cząsteczka magnetyczna do umieszczenia w podłożu, mająca wydłużony kształt i właściwości magnetyczne różniące się znacznie od odpowiednich właściwości magnetycznych podłoża, znamienna tym, że cząsteczka magnetyczna ma takie wymiary długości i grubości, że jej współczynnik rozmagnesowania N jest mniejszy niż 1/250, korzystnie mniejszy niż 1/1000, przy czym jej średnica jest mniejsza niż 30 mikrometrów, zaś natężenie nasycającego ją pola magnetycznego jest większe niż 100 A/m, a korzystnie większe niż 300 A/m.

2. Cząsteczka magnetyczna według zastrz. 1, znamienna tym, że cząsteczce magnetycznej odpowiada strumień nasycenia magnetycznego w zakresie od 0,1 do 1 Tesli.

3. Cząsteczka magnetyczna według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że cząsteczka magnetyczna ma magnetyczną przenikalność dynamiczną μ_d w zakresie od 100 do 10000.

4. Cząsteczka magnetyczna według zastrz. 1, znamienna tym, że ma kształt, skład i strukturę, które w kombinacji zapewniają cząsteczce magnetycznej natężenie nasycającego pola magnetycznego w zakresie od 100 do 1000 A/m; gęstość strumienia nasycenia większą niż 0,1 Tesli, korzystnie w zakresie od 0,1 do 1 Tesli i magnetyczną przenikalność dynamiczną ud w zakresie od 10 do 10000, korzystnie od 100 do 10000.

5. Cząsteczka magnetyczna według zastrz. 1 albo 4, znamienna tym, że cząsteczka magnetyczna jest wykonana z materiału magnetycznego i materiału niemagnetycznego.

6. Cząsteczka magnetyczna według zastrz. 5, znamienna tym, że cząsteczka magnetyczna jest wykonana z nie magnetycznego materiału pokrytego lub osłoniętego przez materiał magnetyczny.

7. Cząsteczka magnetyczna według zastrz. 1, znamienna tym, że cząsteczka magnetyczna ma średnią średnicę przekroju poprzecznego w zakresie od 1 do 30 mikrometrów i długość w zakresie od 1 do 20 mm.

8. Cząsteczka magnetyczna według zastrz. 6, znamienna tym, że materiał magnetyczny jest wykonany ze stopu, zawierającego pierwiastki, wybrane spośród Fe, Co, Cr, Ni, Cu, Mo, Mn, Nb, Si, V, B i P.

9. Cząsteczka magnetyczna według zastrz. 1, znamienna tym, że cząsteczka magnetyczna ma stałoprądową magnetyczną indukcję szczątkową mniejszą niż 0,3 Tesli.

10. Podłoże z cząsteczkami magnetycznymi, zawierające materiał bazowy i osadzone wewnątrz materiału bazowego cząsteczki magnetyczne, których właściwości magnetyczne różnią się od odpowiednich właściwości magnetycznych materiału bazowego, znamienne tym, że cząsteczki magnetyczne mają natężenie nasycającego pola magnetycznego większe niż 100 A/m, korzystnie większe niż 300 A/m.

11. Podłoże według zastrz. 10, znamienne tym, że cząsteczki magnetyczne mają taką długość i grubość, że ich współczynnik rozmagnesowania N jest mniejszy niż 1/250, przy czym ich średnica jest mniejsza niż 30 mikrometrów.

12. Podłoże według zastrz. 1 lub 2, znamienne tym, że cząsteczki magnetyczne mają gęstość strumienia nasycenia magnetycznego większą niż 0,1Tesli, korzystnie w zakresie od 0,1do 1Tesli.

13. Podłoże według zastrz. 10, znamienne tym, że cząsteczki magnetyczne mają magnetyczną przenikalność dynamiczną μ_d w zakresie od 10 do 10000, korzystnie od 100 do 10000.

14. Podłoże według zastrz. 10, znamienne tym, że materiał bazowy jest papierem lub tworzywem sztucznym.

15. Podłoże według zastrz. 10, znamienne tym, że cząsteczki magnetyczne mają kształt, skład i strukturę, które w kombinacji zapewniają cząsteczce magnetycznej natężenie nasycającego pola magnetycznego w zakresie od 100 do 1000 A/m; gęstość strumienia nasycenia większą niż 0,1 Tesli, korzystnie w zakresie od 0,1 do 1 Tesli i magnetyczną przenikalność dynamiczną μ_d w zakresie od 10 do 10000, korzystnie od 100 do 10000.

16. Podłoże według zastrz. 10, znamienne tym, że cząsteczka magnetyczna ma stałoprądową magnetyczną indukcję szczątkową, która jest mniejsza niż 0,3 Tesli.

17. Podłoże według zastrz. 10, znamienne tym, że cząsteczki magnetyczne są wykonane z materiału magnetycznego i materiału niemagnetycznego.

PL 191 795 B1

18. Podłoże według zastrz. 17, znamienne tym, że cząsteczki magnetyczne są wykonane z niemagnetycznego materiału pokrytego lub osłoniętego przez materiał magnetyczny.

19. Podłoże według zastrz. 10, znamienne tym, że cząsteczki magnetyczne mają średnią średnicę przekroju poprzecznego w zakresie od 1do 30 mikrometrów i długość w zakresie od 1 do 20 mm.

20. Podłoże według zastrz. 10, znamienne tym, że ilość cząsteczek magnetycznych w podłożu jest w zakresie od 0,1 do 5% wagowych w stosunku do wagi podłoża.

21. Podłoże według zastrz. 10, znamienne tym, że cząsteczki magnetyczne są ciągnionymi na zimno lub utwardzanymi włóknami metalowymi.

22. Podłoże według zastrz. 21, znamienne tym, że włókna metalowe są włóknami wyżarzonymi.

23. Podłoże według zastrz. 10, znamienne tym, że cząsteczki magnetyczne są amorficznymi włóknami metalowymi.

24. Podłoże według zastrz. 17, znamienne tym, że materiał magnetyczny jest stopem zawierającym pierwiastki wybrane spośród Ni, Fe, Cr, Co, Cu, Mo, Mn, Nb, Si, V, B, C i P.

25. Podłoże według zastrz. 24, znamienne tym, że stop zawiera pierwiastki wybrane spośród Ni, Fe, Mo, Mn, Si i C.

26. Podłoże według zastrz. 10, znamienne tym, że podłoże stanowi dokument zabezpieczony.

27. Podłoże według zastrz. 26, znamienne tym, że w podłożu cząsteczki magnetyczne są rozmieszczone równomiernie, przy czym podłoże stanowi arkusz z papieru lub tworzywa sztucznego.

28. Podłoże według zastrz. 26, znamienne tym, że cząsteczki magnetyczne są rozmieszczone w wybranych częściach podłoża.

29. Podłoże według zastrz. 26 albo 28, znamienne tym, że cząsteczki magnetyczne są wykonane z metalowych włókien, podłożem jest arkusz papieru, a ilość magnetycznych włókien w wymienionym podłożu jest w zakresie od 0,2 do 2%.

30. Podłoże według zastrz. 10, znamienne tym, że podłożem jest banknot.

31. Sposób wykrywania obecności cząsteczek magnetycznych w podłożu, zawierającym materiał bazowy i osadzone wewnątrz materiału bazowego cząsteczki magnetyczne o właściwościach magnetycznych różniących się od odpowiednich właściwości magnetycznych materiału bazowego, znamienny tym, że emituje się elektromagnetyczny sygnał źródłowy o jednej lub kilku szczególnych częstotliwościach podstawowych w stronę podłoża i doprowadza się wszystkie znajdujące się w podłożu cząsteczki magnetyczne do nieliniowej części ich charakterystyk B-H przez przynajmniej część okresu trwania sygnału źródłowego, a następnie wykrywa się elektromagnetyczny sygnał detekcyjny wytwarzany przez podłoże i bada się, czy w sygnale detekcyjnym są obecne szczególne wyższe harmoniczne częstotliwości podstawowe lub jakiekolwiek liniowe kombinacje częstotliwości podstawowych i wyższych harmonicznych, a na podstawie występowania szczególnych wyższych harmonicznych określa się obecność cząsteczek magnetycznych.

32. Sposób według zastrz. 31, znamienny tym, że emituje się sygnał źródłowy mający tylko jedną częstotliwość podstawową.

33. Sposób według zastrz. 32, znamienny tym, że emituje się sygnał źródłowy o częstotliwości podstawowej wyższej niż 1kHz.

34. Sposób według zastrz. 31, znamienny tym, że bada się występowanie w sygnale detekcyjnym wyższych harmonicznych mających częstotliwość większą niż 10 kHz,

35.Sposób według zastrz. 34, znamienny tym, że bada się występowanie w sygnale detekcyjnym wyższych harmonicznych rzędu dziesiątego lub wyższego.

36. Sposób według zastrz. 34 albo 35, znamienny tym, że bada się występowanie w sygnale detekcyjnym wyższych harmonicznych rzędu 19 i mających częstotliwość 380 kHz.

37. Sposób według zastrz. 31, znamienny tym, że oprócz elektromagnetycznego sygnału źródłowego emituje się do podłoża mikrofale wykrywające obecność jakichkolwiek cząsteczek magnetycznych.

38. Sposób według zastrz. 31, znamienny tym, że po wykryciu szczególnych harmonicznych generuje się sygnał uniemożliwiający wykonanie rzeczywistej kopii podłoża z cząsteczkami magnetycznymi.