Устройство для идентификации и способ его опроса

Устройство для идентификации и способ его опроса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретения относятся к носителям информации и могут быть использованы для создания унифицированных устройств для хранения и считывания информации, для ЭМИД-меток (электромагнитных идентификационных меток), антикражных меток, замков с электромагнитным управлением, систем охранной сигнализации и т.п.

Известно устройство для кодирования, используемое для идентификации объектов, и в том числе, в качестве пластиковых карт для проезда в метро (JP 06-243302 /1/). Известное устройство представляет собой пластину из немагнитного материала (бумаги, пластмассы, немагнитного металла и т.п.), на которой или внутри которого размещены кодовые элементы из магнитно-твердого материала с большой коэрцитивной силой. При воздействии на них внешним магнитным полем, величина которого достаточна для перемагничивания, в момент перемагничивания они испускают электромагнитный импульс, величина которого зависит от размера элемента (количества магнитного материала в нем) и свойств материала, из которого он изготовлен (эффект Баркгаузена). Кодовые элементы выполняют прямоугольной формы, например, из фольги толщиной 20-250 микрон и длиной до 50 мм и размещают на пластине (или внутри ее) таким образом, чтобы их продольные оси были параллельны между собой и перпендикулярны направлению движения кодирующего устройства относительно считывающего прибора.

Недостатком известного устройства является его плохая технологичность из-за необходимости использования при его изготовлении различных материалов для создания разных кодовых элементов с отличающейся коэрцитивной силой. Кроме того, для его надежной идентификации необходимо соблюдать определенную ориентацию кодовых элементов относительно считывающего прибора.

Известно устройство для идентификации, которое содержит слой магнитно-мягкого материала и расположенные над ним последовательно участки с высокой коэрцитивной силой, а затем со средней коэрцитивной силой (US 4956636 /2/). В этом устройстве функции кодовых элементов выполняют участки со средней коэрцитивной силой, которые в момент считывания информации подвергаются либо размагничиванию (стиранию информации), либо перемагничиванию. Участки с высокой коэрцитивной силой служат для повышения сохранности записанной с помощью кодовых элементов информации, а наличие слоя из магнитно-мягкого материала позволяет облегчить процедуру размагничивания или перемагничивания в процессе считывания закодированной информации. Недостатком известного устройства является сложность промышленного изготовления меток из-за необходимости использования разных материалов для разных слоев. Еще большие проблемы возникают при изготовлении многобитовых меток, т.к. в этом случае необходимо использование и сборка большого количества разных материалов с отличающимися коэрцитивными силами. Эти обстоятельства затрудняют изготовление меток таким способом и существенно увеличивают их цену.

Известно устройство для идентификации, содержащее магнитные элементы и способ считывания закодированной в нем информации (US 5583803 /3/). Единичный кодовый элемент в известном устройстве содержит подложку, на котором размещается слои аморфного магнитного материала, поверх которого наносится немагнитный промежуточный слой, а поверх него слой магнитно-твердого материала. В частных случаях реализации поверх слоя магнитно-твердого материала наносят второй немагнитный промежуточный слой, а поверх него слой магнитно-мягкого материала. Для считывания закодированной информации устройство для идентификации подвергают воздействию двух магнитных полей - постоянного или квазипостоянного (частотой 10 Гц), напряженность которого немного меньше (˜10%), чем необходимое для перемагничивания магнитно-твердого материала, и переменного с частотой 400 Гц, с напряженность которого в сумме с постоянным обеспечивает перемагничивание. В некоторых случаях наблюдаются существенные ограничения на условия считывания этих меток и соответственно на сферу их использования.

Известна система магнитного пространственного опроса, которая включает устройство для идентификации в виде информационной метки, в которой используют очень малые количества магнитного материала с высокой магнитной проницаемостью, и сканируемое магнитное поле для опроса, для чего используется относительное перемещение между магнитной информационной меткой и прикладываемым полем (US 6373388 /4/).

Вследствие того, что в известной системе используется относительное перемещение между меткой и прикладываемым магнитным полем, следует обеспечивать соответствие между временной областью выходных сигналов устройства считывания метки и линейными размерами активных в магнитном отношении областей метки и зазоров между активными в магнитном отношении областями. В этом смысле активные области и зазоры между ними функционируют аналогично элементам оптического штрихового кода (черного штриха или белого зазора между соседними штрихами). Из этого следует, что так же, как непостоянство магнитных характеристик в активных областях, для определения "идентичности" метки можно также использовать линейное пространство между соседними активными в магнитном отношении областями. При этом метки могут быть выполнены в виде линейной матрицы активных в магнитном отношении областей или могут иметь две или более линейных матриц. Они могут быть расположены взаимно параллельно или взаимно ортогонально или любым требуемым геометрическим образом. Размер элементарной линейной метки зависит от длины отдельных элементов, их разнесения друг от друга и количества необходимых информационных двоичных разрядов. Минимальная длина отдельных элементов в соответствии с /4/, которую можно использовать, составляет порядка нескольких миллиметров. Одним из недостатков такого кодирования является то, что результат идентификации для одной и той же метки может изменяться в зависимости от ориентации метки относительно направления ее перемещения.

Для опроса известного устройства для идентификации используется аппарат, содержащий катушки для создания магнитного поля. По каждой из катушек проходит постоянный ток, на который наложен переменный ток с меньшей амплитудой, чем постоянный. Например, величина постоянного тока может составлять около 3 А, тогда как величина переменного тока примерно 50 мА. При этом частота переменного тока достаточно высока и составляет порядка 2 кГц.

Недостатками предлагаемых устройства для идентификации и метода его опроса являются, кроме того, наличие ориентации идентифицируемой метки относительно перемагничивающего поля, когда ее срабатывание невозможно (например, когда направление перемагничивания перпендикулярно направлению перемагничивающего поля, т.к. в этом случае для перемагничивания метки требуется магнитное поле с бесконечной амплитудой), низкая помехоустойчивость при использовании катушек перемагничивания, перпендикулярно направлению перемагничивающего поля с постоянным магнитным полем (так как перемагничивание метки за время ее перемещения относительно перемагничивающей катушки будет происходить только один раз), а также слабый сигнал, который излучает средство идентификации при его опросе. Кроме того, опрос таких меток может осуществляться только с малых расстояний, сопоставимых с промежутками между активными магнитными областями.

Заявляемые устройство для идентификации и способ его опроса направлены на усиление излучаемого при опросе сигнала, увеличение информационной емкости устройства и расширение сферы применения устройства для идентификации за счет обеспечения возможности разнесения в пространстве устройства для идентификации и средств для его опроса и регистрации излучаемого сигнала на большие расстояния друг от друга, а также на повышение надежности его срабатывания, улучшение технологичности и уменьшение стоимости изготовления.

Указанный результат достигается тем, что устройство для идентификации содержит размещенные на подложке кодовые элементы, характеризующиеся разной коэрцитивной силой во внешнем магнитном поле заданного направления, при этом каждый кодовый элемент выполнен из магнитно-мягкого материала, с которым через немагнитную прослойку магнитно связаны сгруппированные вместе выполненные из магнитного материала одинаковые по форме и размеру однодоменные при намагничивании в направлении оси легкого намагничивания дискретные элементы, которые обладают большей коэрцитивной силой, чем упомянутый магнитно-мягкий материал.

Указанный результат достигается также тем, что дискретные элементы из магнитного материала в разных кодовых элементах изготовлены из одного и того же исходного материала, но различаются по размерам, расстояниям между ними, анизотропии формы, ориентации оси легкого намагничивания, коэрцитивной силе и количеству содержащегося в них магнитного материала.

Указанный результат достигается также тем, что дискретные элементы из магнитного материала в каждом кодовом элементе выполнены из двух одинаковых групп, при этом оси легкого намагничивания в каждой из групп параллельны между собой и расположены под углом от 45 до 90° по отношению к осям легкого намагничивая другой группы.

Указанный результат достигается также тем, что кодовые элементы с одинаковой коэрцитивной силой выполнены различающимися по площади.

Указанный результат достигается также тем, что отношение суммарной площади совокупности дискретных элементов в кодовом элементе к площади находящегося под ними слоя магнитно-мягкого материала составляет 0,001-0,9.

Указанный результат достигается также тем, что один из кодовых элементов выполнен с площадью, большей, чем каждый из других, входящих в состав устройства.

Указанный результат достигается также тем, что магнитно-мягкий материал, с которым магнитно связаны сгруппированные вместе одинаковые по форме и размеру дискретные элементы, выполнен в виде слоя толщиной 10-500 нм.

Указанный результат достигается также тем, дискретные элементы из магнитного материала выполнены толщиной, составляющей 0,1-5,0 от толщины магнитно-мягкого материала.

Указанный результат достигается тем, что способ опроса устройства для идентификации объектов включает последовательное перемагничивание внешним полем заданного направления кодовых элементов с разной коэрцитивной силой, регистрацию возникающих при этом электромагнитных импульсов и их обработку, при этом каждый кодовый элемент изготавливают из сгруппированных вместе одинаковых по форме и размеру однодоменных при намагничивании в направлении оси легкого намагничивания дискретных элементов из магнитного материала с коэрцитивной силой, большей, чем у магнитно связанного с ними через немагнитную прослойку магнитно-мягкого материала, а для перемагничивания используют знакопеременные магнитные поля с различной скоростью изменения их во времени.

Указанный результат достигается также тем, что дискретные элементы в разных кодовых элементах выполняют различными по размерам, анизотропии формы, расстояниям между ними, ориентации оси легкого намагничивания, коэрцитивной силе и количеству содержащегося в них магнитного материала.

Указанный результат достигается также тем, что дискретные элементы в каждом кодовом элементе выполняют из двух одинаковых групп, при этом оси легкого намагничивая в каждой из групп параллельны между собой и расположены под углом от 45 до 90° по отношению к осям легкого намагничивая другой группы.

Указанный результат достигается также тем, что магнитно-мягкий материал, с которым магнитно связаны дискретные элементы, выполняют в виде слоя толщиной 10-500 нм.

Указанный результат достигается также тем, дискретные элементы выполняют толщиной, составляющей 0.1-5.0 от толщины магнитно-мягкого материала.

Указанный результат достигается также тем, что кодовые элементы перемагничивают, используя три источника внешнего магнитного поля, векторы магнитных полей которых расположены во взаимно ортогональных направлениях, при этом источники внешнего магнитного поля размещают последовательно вдоль направления перемещения устройства для идентификации.

Указанный результат достигается также тем, что кодовые элементы перемагничивают, используя три пары источников внешнего магнитного поля, векторы магнитных полей которых попарно расположены во взаимно ортогональных плоскостях, при этом в каждой паре векторы магнитного поля расположены друг к другу под углом 45-90°, а сами источники внешнего магнитного поля размещают последовательно вдоль направления перемещения устройства для идентификации.

Реализуемое в наиболее общем виде устройство для идентификации может представлять собой подложку, на которой размещены кодовые элементы, излучающие электромагнитный импульс при их последовательном перемагничивании внешним полем. При этом каждый отдельно взятый кодовый элемент в самом общем случае представляет собой сгруппированные на площадке одинаковые по форме и размеру однодоменные дискретные элементы из магнитного материала, фрагмент (или слой) магнитно-мягкого материала и размещенную между дискретными элементами и магнитно-мягким материалом немагнитную прослойку.

Под однодоменными элементами в рамках данной заявки понимаются такие, которые, будучи намагниченными вдоль оси легкого намагничивания, являются однодоменными.

Коэрцитивная сила истинно однодоменных дискретных элементов сильно зависит от анизотропии формы дискретных элементов (см., например, в кн. Д.Д.Мишин. Магнитные материалы, 1991, 384 с.). Однако однодоменными дискретные элементы остаются только при малых их размерах (доли микрон и менее). Практически же важно изготавливать дискретные элементы микронного размера, которые не являются истинно однодоменными. Магнитные свойства (в частности, коэрцитивная сила) многодоменных дискретных элементов практически не регулируется размерами и формой дискретных элементов. Конкретные пределы этого регулирования подлежат определению экспериментальным путем. Нам удалось установить пределы размеров дискретных элементов, которые, не являясь однодоменными в исходном состоянии, в намагниченном состоянии вдоль оси легкого намагничивания приобретают свойства однодоменных дискретных элементов, т.е. являются псевдооднодоменными. В этом диапазоне размеров их коэрцитивная сила начинает зависеть не только от коэффициента анизотропии формы, но и от их размеров.

На фиг.9. приведено полученное с помощью атомно-силового микроскопа топографическое (а) и магнитно-силовое (б) изображения кобальтовых магнитных дискретных элементов размером 2×12 мкм² непосредственно после получения их облучением оксида кобальта без намагничивания. Хорошо видно, что данные дискретные элементы в размагниченном состоянии являются многодоменными.

Эти же магнитные дискретные элементы были исследованы после намагничивания во внешнем магнитном поле вдоль и поперек их длинной стороны. На фиг.10 показано, что в обоих случаях после намагничивания они становятся однодоменными.

При увеличении размеров дискретных элементов (размером 10×50 мкм²) они приобретают многодоменную магнитную структуру, как при намагничивании вдоль длинной стороны дискретных элементов (фиг.11а, так и при намагничивании вдоль короткой стороны дискретных элементов (фиг.11б).

Для таких же дискретных элементов (размером 10×50 мкм²), но созданных на магнитно-мягком подслое кобальта, полученные магнитно-силовые изображения существенно отличались от аналогичных изображений дискретных элементов без подслоя. Так, при намагничивании дискретных элементов вдоль длинного направления (вдоль оси легкого намагничивания) наблюдается однодоменный контраст - однодоменные биты (фиг.12а) - намагничивание вдоль длинной стороны дискретных элементов (т.е. вдоль оси легкого намагничивания), б) - намагничивание вдоль короткой стороны дискретных элементов). Магнитно-силовое изображение в данном случае показывает, что каждый из дискретных элементов имеет два четко выраженных полюса, при этом никакой многодоменной структуры внутри дискретных элементов не наблюдается, т.е. они являются однодоменными (фиг.12а), а при намагничивании поперек длинного направления дискретных элементов наблюдаемый контраст имеет ярко выраженную многодоменную структуру (фиг.12б).

Таким образом, показано, что присутствие магнитно-мягкого подслоя стабилизирует псевдооднодоменную структуру вдоль оси легкого намагничивания магнитных дискретных элементов и позволяет, наряду с анизотропией формы и размерами, широко варьировать и характерные для них значения коэрцитивной силы.

При реализации устройства целесообразно указанные два слоя магнитных материалов разделять тонким слоем немагнитного материала. Это обусловлено тем, что прямой контакт дискретных однодоменных элементов с многодоменным магнитно-мягким слоем может приводить к исчезновению однодоменности в дискретных элементах и утрате ранее присущих им свойств.

При этом возможны различные варианты выполнения отдельных элементов, входящих в состав устройства для идентификации, и различный порядок их размещения относительно друг друга. Например, на подложке могут быть размещены дискретные фрагменты магнитно-мягкого материала, поверх них совпадающие по площади прослойки из немагнитного материала, а на прослойках - дискретные элементы. Возможен и другой вариант, когда на подложку могут быть нанесены дискретные элементы, поверх них на подложку могут быть нанесены дискретные элементы, поверх них фрагменты немагнитного материала, покрывающие каждую выделенную (т.е. входящую в состав одного кодового элемента) группу дискретных элементов, а поверх немагнитной прослойки - фрагменты магнитно-мягкого материала.

В некоторых случаях реализации для упрощения технологии изготовления целесообразно выполнять слой немагнитного материала сплошным, например, методами магнетронного напыления. В этом случае участки магнитно-мягкого материала окажутся покрытыми слоем немагнитного материала и на нем, на тех участках, под которыми находятся площадки с магнитно-мягким материалом, могут быть нанесены совокупности однодоменных дискретных элементов.

В другом случае представляется целесообразным, с точки зрения упрощения технологии, выполнить слой магнитно-мягкого материала сплошным, а поверх него нанести участки немагнитного материала с расположенными на них дискретными элементами.

Наиболее предпочтительным с точки зрения технологии изготовления устройства для идентификации представляется вариант, когда на подложку наносится сплошной слой магнитно-мягкого материала, поверх него слой немагнитного материала, а затем в этом слое методом селективного удаления атомов - облучением через маску - формируются однодоменные дискретные элементы с сохранением немагнитной прослойки между ними и магнитно-мягким материалом.

Возможен и другой вариант реализации устройства для идентификации, когда на подложку сначала наносятся однодоменные дискретные элементы, которые покрываются сплошным слоем немагнитного материала, а уже затем на немагнитный материал наносится сплошной слой магнитно-мягкого материала.

Выполнение кодовых элементов, характеризующихся разной коэрцитивной силой из одного магнитного материала за счет использования сгруппированных вместе одинаковых (в пределах каждого кодового элемента) по форме, размеру и расстоянию между ними однодоменных дискретных элементов, позволяет создавать многобитовые (многоразрядные или многокодовые) информационные и защитные метки из одного магнитного материала за счет использования в разных кодовых элементах совокупностей однодоменных дискретных элементов путем вариации следующих параметров при их изготовлении, приводящих к изменению их коэрцитивной силы: анизотропии формы, размеров дискретных элементов и расстояний между ними. Кроме того, в случае, если при формировании дискретных элементов используется метод селективного удаления атомов - облучение потоком ускоренных частиц (см. RU 2129320, RU 2169398, RU 2227938, RU 2243613), то при прочих равных условиях изменение дозы облучения позволяет также изменять их коэрцитивную силу и таким образом увеличивать информационную емкость создаваемых меток. Автором экспериментально установлено, что в отличие от ранее используемых многодоменных дискретных элементов, у псевдооднодоменных дискретных элементов коэрцитивная сила существенно зависит от анизотропии формы и размеров и, как правило, заметно превышает коэрцитивную силу магнитно-мягкого подслоя, напыленного из того же материала. Это, в свою очередь, позволяет создавать из одного материала множество меток, каждая из которых содержит свою собственную уникальную комбинацию кодовых элементов. При этом, в случае использования двоичной системы кодирования многоразрядные (многобитовые) метки, содержащие 64 или 96 кодовых элементов, позволяют изготовить 2⁶⁴ и 2⁹⁶ уникальных меток соответственно.

Возможно использование не только двоичных, но и более сложных систем кодирования многобитовых меток, например троичных, десятичных и т.п. При использовании таких систем кодирования каждый кодовый элемент изготавливается с одним из трех (или десяти) дискретных значений его площади. Соответственно каждому значению площади кодового элемента, даже в том случае, когда они обладают одинаковой коэрцитивной силой, отвечает характерное значение амплитуды излучаемого им при перемагничивании сигнала, т.к. при прочих равных условиях амплитуда излучаемого сигнала пропорциональна количеству магнитного материала, содержащегося в кодовом элементе.

Последовательное размещение слоев в метках - слоя, содержащего совокупности псевдооднодоменных дискретных элементов, слоя магнитно-мягкого материала и слоя немагнитного материала между ними - необходимо для обеспечения ряда функциональных возможностей информационных и защитных меток.

Кроме того, использование совокупности дискретных псевдооднодоменных элементов для формирования кодовых элементов меток позволяет реализовать большие скорости перемагничивания по сравнению с многодоменными кодовыми элементами из-за меньшего разброса магнитных свойств между различными псевдооднодоменных элементами в указанной совокупности (с учетом одинаковости их размеров и формы). Это обстоятельство, как было установлено, способствует увеличению интенсивности электромагнитного импульса, излучаемого кодовым элементом при перемагничивании его внешним полем.

В кодовом элементе, образованном только совокупностью дискретных псевдооднодоменных элементов, заполнена магнитным материалом только часть его площади. Это не позволяет полностью использовать всю площадь кодового элемента для достижения максимальной интенсивности электромагнитного импульса, излучаемого кодовым элементом при перемагничивании составляющих его дискретных элементов внешним полем. Площадь кодового элемента может быть использована в полной мере, если над (или под) слоем, содержащим дискретные элементы, разместить слой магнитно-мягкого материала (материала с заметно меньшей коэрцитивной силой, чем у псевдооднодоменных элементов). В этом случае, при оптимально подобранном соотношении толщин дискретных элементов и слоя магнитно-мягкого материала, а также при определенным образом выбранных расстояниях между дискретными элементами, обеспечивающими их магнитное взаимодействие, можно достичь такого результата, что весь материал магнитно-мягкого слоя в пределах кодового элемента будет перемагничиваться только одновременно с совокупностью дискретных элементов, которые его составляют. При этом достигаются два важных в практическом отношении результата. Во-первых, коэрцитивная сила кодового элемента оказывается промежуточной между коэрцитивной силой магнитно-мягкого слоя и коэрцитивной силой расположенной на нем (под ним) совокупности более магнитно-жестких дискретных элементов, образующих кодовый элемент. Эта коэрцитивная сила оказывается тем больше, чем выше значения коэрцитивной силы дискретных магнитных элементов. Кроме того, различные кодовые элементы, имеющие общий подслой, ведут себя независимо при перемагничивании внешним магнитным полем, что позволяет использовать предлагаемый способ изготовления для производства многобитовых ЭМИД-меток. Во-вторых, при одновременном перемагничивании магнитно-мягкого подслоя и дискретных магнитных элементов наблюдается значительное увеличение интенсивности излучаемого кодовым элементом сигнала - примерно в 100-200 раз и более по сравнению с сигналом, излучаемым при перемагничивании теми же дискретными магнитными элементами в отсутствие магнитно-мягкого слоя. Однако прямой контакт дискретных элементов с многодоменным магнитно-мягким слоем может приводить к исчезновению псевдооднодоменности в дискретных элементах и утрате ранее присущих им свойств. Во избежание этого указанные два слоя магнитных материалов наиболее целесообразно разделять тонким слоем немагнитного материала.

Таким образом, экспериментально показано, что наличие двух слоев магнитного материала позволяет добиться усиления амплитуды сигнала, излучаемого при перемагничивании такого "сэндвича" (по сравнению с аналогичным однослойным кодовым элементом без магнитно-мягкого подслоя в 100-200 раз - эффект "магнитного усиления"). Последнее, в свою очередь, приводит к увеличению дальнодействия считывания таких многослойных меток. При этом в этой многослойной системе момент срабатывания магнитно-мягкого подслоя происходит при тем больших амплитудах, чем выше коэрцитиная сила расположенных на нем дискретных элементов. Эффект "магнитного усиления" обусловлен несколькими причинами: усилением магнитного взаимодействия между дискретными псевдооднодоменными элементами через магнитно-мягкий слой (и, следовательно, более одновременным и быстрым их перемагничиванием); ускорением перемагничивания магнитно-мягкого слоя, т.к. его темп будет определяться темпом перемагничивания совокупности псевдооднодоменных дискретных элементов; большим количеством магнитного материала содержащихся в таких кодовых элементах.

Выполнение каждого кодового элемента из двух групп одинаковых дискретных элементов, оси легкого намагничивая которых расположены под углом 45-90°, позволяет увеличить вероятность безотказного проведения опроса с получением электромагнитного импульса с амплитудой, достаточной для его регистрации от отдельного кодового элемента и метки в целом при больших углах (в диапазоне 45-90 градусов) разворота осей легкого намагничивания псевдооднодоменных дискретных элементов относительно направления перемагничивающего поля.

Выполнение слоя магнитно-мягкого материала толщиной 10-500 нм позволяет обеспечивать увеличение электромагнитного импульса, возникающего при перемагничивании внешним полем кодовых элементов. Если слой магнитно-мягкого материала выполнить меньше 10 нм, то усиления электромагнитного импульса, возникающего при перемагничивании внешним полем кодовых элементов, практически не наблюдается. Увеличение же толщины слоя более 500 нм нецелесообразно, т.к. приводит к сильному снижению влияния дискретных псевдооднодоменных элементов на коэрцитивную силу кодовых элементов, поскольку их влияние на более удаленные от них слои магнитно-мягкого слоя практически не сказывается.

Выполнение дискретных псевдооднодоменных элементов из магнитного материала толщиной, составляющей 0,1-5,0 от толщины магнитно-мягкого слоя, позволяет обеспечить их эффективное влияние на коэрцитивную силу кодовых элементов и обеспечить достаточное усиление электромагнитного импульса, сопровождающего перемагничивание дискретных элементов, входящих в состав кодовых элементов. В случае, если указанное соотношение составляет менее 0,1, коэрцитивная сила кодового элемента в целом не будет отличаться от коэрцитивной силы содержащегося в нем слоя магнитно-мягкого материала. Если указанное соотношение составляет более 5,0 то, как установлено опытным путем, усиление электромагнитного импульса, сопровождающее перемагничивание кодовых элементов, снижается.

В частных случаях реализации целесообразно изготавливать устройство для идентификации таким образом, чтобы отношение суммарной площади совокупности дискретных элементов в кодовом элементе к площади находящегося под ними слоя магнитно-мягкого материала составляло 0,001-0,9.

Изготовление кодовых элементов, у которых отношение площади совокупности дискретных элементов к площади магнитно-мягкого слоя составляет 0,001-0,9, обусловлено тем, что при значениях отношения, меньших 0,001, действие псевдооднодоменных дискретных элементов на магнитно-мягкий слой не охватывает всей площади этого слоя. Это приводит к значительному снижению интенсивности электромагнитного импульса излучаемого кодовым элементом при его перемагничивании, а также к появлению дополнительного импульса от магнитно-мягкого слоя. В случае, если это отношение составляет более 0,9, возникают технические трудности при изготовлении совокупности однодоменных дискретных элементов, т.к. расстояния между ними становятся слишком малыми, а это может привести к неконтролируемому слиянию отдельных дискретных элементов и недопустимому изменению магнитных свойств соответствующего кодового элемента.

Амплитуда импульсов, излучаемых кодовыми элементами при их перемагничивании во внешнем знакопеременном магнитном поле, зависит при прочих равных условиях от скорости его изменения во времени. Так при изменении амплитуды магнитного поля при неизменной частоте амплитуда излучаемых импульсов увеличивается пропорционально изменению амплитуды внешнего магнитного поля, а длительность излучаемых импульсов уменьшается соответствующим образом. Аналогично влияние на характеристики излучаемых кодовыми элементами импульсов частоты изменения внешнего магнитного поля (при неизменной амплитуде). Это обстоятельство используется для увеличения амплитуды импульсов при считывании кодовых элементов и, таким образом, для увеличения расстояния, на котором эти кодовые элементы могут быть считаны.

Поэтому, в частных случаях реализации предлагаемого способа, возможны варианты, когда при перемагничивании кодовых элементов изменяют только амплитуду перемагничивающего поля или изменяют только частоту перемагничивающего поля или изменяют и частоту, и амплитуду перемагничивающего поля.

Использование для перемагничивания кодовых элементов трех источников внешнего магнитного поля со взаимно ортогональными направлениями создаваемых ими магнитных полей, расположенных последовательно вдоль направления перемещения меток, позволяет исключить несрабатывание меток в устройстве для идентификации вследствие неблагоприятной ориентации кодовых элементов относительно направления перемагничивающего поля, особенно в случае использования в метках сдвоенных кодовых элементов, оси легкого намагничивая которых расположены под углом 45-90°.

Использование для перемагничивания кодовых элементов трех пар источников внешнего магнитного поля, векторы магнитных полей которых попарно расположены во взаимно ортогональных плоскостях, при углах разориентации магнитных полей в каждой паре источников магнитного поля 45-90°, расположенных последовательно вдоль направления перемещения меток, позволяет исключить несрабатывание меток в устройстве для идентификации вследствие неблагоприятной ориентации кодовых элементов относительно направления перемагничивающего поля даже в случае использования одинарных (несдвоенных) кодовых элементов.

Сущность заявляемых устройства для идентификации и способа его опроса поясняются примерами их реализации и чертежами.

На фиг.1-5 схематично показаны различные варианты реализации устройств для идентификации, охватываемые первым пунктом формулы (вид сверху и поперечные разрезы); на фиг.5 показано наиболее технологичное для реализации устройство для идентификации; на фиг.6 показан вид сверху на устройство для идентификации в варианте реализации, когда однодоменные дискретные элементы из магнитного материала в каждом кодовом элементе выполнены из двух одинаковых групп, и оси легкого намагничивания одной группы расположены под углом по отношению к осям легкого намагничивая другой группы; на фиг.7 и 8 схематично представлены варианты принципиальной схемы устройства, позволяющего реализовать способ опроса заявляемого устройства для идентификации; на фиг.9-12 представлены изображения, иллюстрирующие создание однодоменных в намагниченном состоянии дискретных элементов.

Пример 1. В одном из общих случаев устройство для идентификации (фиг.1) содержит подложку 1, на которой размещены кодовые элементы, каждый из которых представляет фрагмент слоя магнитно-мягкого материала 2, поверх которого размещены совокупности дискретных однодоменных элементов 3, характеризующиеся разной коэрцитивной силой. Между дискретными элементами 3 и магнитно-мягким материалом 2 размещена прослойка 4 из немагнитного материала. В качестве магнитно-мягкого материала могут быть использованы нанокристаллические кобальт, железо, никель, сплавы типа железо-никель, железо-кобальт, пермаллой и некоторые другие. В качестве магнитного материала с коэрцитивной силой, большей, чем у упомянутого магнитно-мягкого материала, можно использовать совокупности однодоменных дискретных элементов из нанокристаллических кобальта, железа, никеля, сплавов типа железо-никель, железо-кобальт, пермаллой и некоторых другие. При этом, несмотря на то, что здесь перечислены одни и те же материалы, используемые для изготовления дискретных элементов и магнитно-мягкого слоя, каждый раз необходимо выбирать пару материалов таким образом, чтобы материал, идущий на изготовление дискретных элементов, обладал бы большей коэрцитивной силой, чем используемый в качестве магнитно-мягкого. В качестве подложки могут быть использованы пластины или пленки из немагнитных материалов, например кремний, лавсан, полиимид, бумага и некоторые другие, а в качестве немагнитного материала можно использовать оксид кремния, оксид кобальта и др.

Пример 2. В другом общем случае устройство для идентификации (фиг.2) содержит подложку 1, на которой размещены кодовые элементы, каждый из которых представляет совокупности дискретных однодоменных элементов 3, характеризующихся разной коэрцитивной силой, поверх которых размещен слой магнитно-мягкого материала 2, а между дискретными элементами 3 и магнитно-мягким материалом 2 размещена прослойка 4 из немагнитного материала. В качестве магнитно-мягкого материала могут быть использованы нанокристаллические кобальт, железо, никель, сплавы типа железо-никель, железо-кобальт, пермаллой и некоторые другие. В качестве магнитного материала с коэрцитивной силой, большей, чем у упомянутого магнитно-мягкого материала, можно использовать совокупности однодоменных дискретных элементов из нанокристаллических кобальта, железа, никеля, сплавов типа железо-никель, пермаллой. При этом, несмотря на то, что здесь перечислены одни и те же материалы, используемые для изготовления дискретных элементов и магнитно-мягкого слоя, каждый раз необходимо выбирать пару материалов таким образом, чтобы материал, идущий на изготовление дискретных элементов, обладал бы большей коэрцитивной силой, чем используемый в качестве магнитно-мягкого. В качестве подложки могут быть использованы пластины кремний, лавсан, полиимид, бумага и некоторые другие, а в качестве немагнитного материала можно использовать оксид кремния, оксид кобальта и др.

Пример 3. В еще одном варианте реализации устройство для идентификации (фиг.3) содержит подложку 1, на которой размещен сплошной слой магнитно-мягкого материала 2, а на нем совокупности дискретных однодоменных элементов 3, характеризующихся разной коэрцитивной силой. Между дискретными элементами 3 и магнитно-мягким материалом 2 размещена прослойка 4 из немагнитного материала. В качестве материалов для изготовления