Die Erfindung betrifft ein Sensorelement für die Prüfung eines flächigen Datenträgers, insbesondere einer Banknote, mit einem Spinresonanz-Merkmal. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Zerlegen eines solchen Sensorelements, ein Verfahren zur Montage eines solchen Sensorelements und ein Verfahren zur Prüfung eines flächigen Datenträgers mit einem Spinresonanz-Merkmal mittels eines solchen Sensorelements.

Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Es ist bekannt, bei der maschinellen Echtheitsprüfung Sicherheitselemente mit Spinresonanz-Merkmalen zur Absicherung von Dokumenten und anderen Datenträgern einzusetzen. Die Sicherheitselemente sind dazu mit Substanzen versehen, die eine Spinresonanz-Signatur aufweisen. Zu den für die Echtheitsprüfung einsetzbaren Spinresonanz-Signaturen gehören insbesondere Kernspin-Resonanz-Effekte (Nuclear Magnetic Resonance, NMR) Elektronspin-Resonanz-Effekte (ESR) und ferro- bzw. ferrimagnetische Resonanz-Effekte (FMR).

Bei der Prüfung von Banknoten werden zur Detektion der Spinresonanz-Signaturen meist drei verschiedene Magnetfelder im Messbereich beispielsweise einer Banknotenbearbeitungsmaschine erzeugt. Dabei handelt es sich konkret um ein quasistatisches Polarisationsfeld Bo, das parallel zur Axialrichtung (z-Richtung) des Luftspalts eines magnetischen Kreises verläuft. Ein zweites Magnetfeld ist durch ein Modulationsfeld Bmod gebildet, welches ebenfalls parallel zur z-Achse verläuft und typischerweise eine Frequenz f _mo d im kHz-Bereich hat. Zur Anregung von Übergängen zwischen den aufgespaltenen Spin-Energieniveaus der Spinresonanz-Signatur-Substanzen ist ein Anregefeld Bi vorgesehen, das senkrecht zur Bo-Richtung polarisiert ist. Das Anregefeld schwingt dabei mit der Resonanzfrequenz des Materials, die auch als Larmorfrequenz bezeichnet wird, und die proportional zum Polarisationsfeld Bo ist. Bei NMR- Anwendungen ist die Larmorfrequenz typischerweise kleiner als 100 MHz, während bei ESR- und FMR- Anwendungen die Larmorfrequenz typischerweise größer als 1 GHz ist.

Zur Erzeugung des Polarisationsfeldes Bo kommt häufig ein magnetischer Kreis zum Einsatz, der den magnetischen Fluss von Permanentmagneten und/ oder Spulen zu dem Luftspalt leitet, in dem die Banknotenprüfung stattfindet. Die gemessene Spinresonanz-Signalstärke steigt dabei in etwa quadratisch mit der Feldstärke Bo an, so dass das Polarisationsfeld für die Messung vorteilhaft maximiert wird. Ein größeres Polarisationsfeld Bo führt allerdings auch zu größeren Kräften und Streufeldern zwischen den Einzelkomponenten des magnetischen Kreises, die insbesondere bei permanent-magnetischen Kreisen problematisch sein können. Muss der magnetische Kreis beispielsweise für Montage-, Wartungs- oder Installationsaufgaben zusammengebaut oder zerlegt werden, so werden die Arbeiten durch die wirkenden großen Kräfte erschwert und/ o- der können eine Gefährdung darstellen.

Eine weitere Gefährdung kann auftreten, wenn der magnetische Kreis in seine Einzelteile zerlegt und eingelagert wird. In diesem Fall entstehen magnetische Streufelder im Umfeld der Kreis-Komponenten, deren Stärke mit größer werdendem Polarisationsfeld Bo ansteigt. Magnetisierbare Teile werden von diesen Streufeldern angezogen, was die Lagerung erschwert.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Sensorelement für die Prüfung eines flächigen Datenträgers mit einem Spinresonanz-Merkmal anzugeben, das einfach und sicher zusammengebaut und zerlegt werden kann, und in zerlegtem Zustand sicher eingelagert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die Erfindung stellt ein Sensorelement für die Prüfung eines flächigen Datenträgers mit einem Spinresonanz-Merkmal bereit. Bei dem flächigen Datenträger kann es sich beispielsweise um eine Banknote handeln, die einer Echtheitsprüfung unterzogen wird. Das Sensorelement enthält einen Magnetkern mit einem Luftspalt, in den der flächige Datenträger zur Prüfung einbringbar ist. Der Magnetkern enthält auch zumindest einen Zerlegespalt, entlang dem der Magnetkern in zwei oder mehr Teile zerlegbar ist. Das Sensorelement enthält weiter eine Polarisationseinrichtung zur Erzeugung eines statischen magnetischen Flusses in dem Luftspalt.

Als Besonderheit ist bei dem Sensorelement vorgesehen, dass der Magnetkern zumindest ein zwischen zwei Zuständen schaltbares magnetisches Potentiometer aufweist, wobei das magnetische Potentiometer in einem ersten Zustand einen ersten magnetischen Widerstand aufweist und das Sensorelement in dem ersten Zustand des magnetischen Potentiometers auf eine Messung an einem Spinresonanz-Merkmal eines in den Luftspalt eingebrachten Datenträgers eingerichtet ist, und das magnetische Potentiometer in einem zweiten Zustand einen vom ersten magnetischen Widerstand unterschiedlichen zweiten magnetischen Widerstand aufweist und das Sensorelement in dem zweiten Zustand des magnetischen Potentiometers auf eine Zerlegung des Magnetkerns entlang des Zerlegespalts eingerichtet ist.

Das zumindest eine magnetische Potentiometer ist mit Vorteil so ausgebildet, dass es im ersten Zustand im Wesentlichen keinen Einfluss auf den magnetischen Fluss im Luftspalt hat.

Mit Vorteil ist die Zerlegekraft zur Zerlegung des Magnetkerns entlang des zumindest einen Zerlegespalts im zweiten Zustand zumindest 20%, insbesondere um zumindest 40%, kleiner als die Zerlegekraft im ersten Zustand. Dabei ist in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass für eine Zerlegung des Magnetkerns ein magnetischer Leiter mit einem magnetischen Widerstand R _re f mit Hilfe eines magnetischen Potentiometers zu überbrücken ist, wobei das magnetische Potentiometer parallel zu dem zu überbrückenden Leiter geschaltet ist.

Das magnetische Potentiometer weist dabei vorteilhaft im ersten Zustand einen magnetischen Widerstand Rp von mindestens 10* R _re f auf. Vorzugsweise ist der magnetische Widerstand Rp im ersten Zustand sogar größer als 20* R _re f oder 50* R _re f. Alternativ oder zusätzlich weist das magnetische Potentiometer im zweiten Zustand einen magnetischen Widerstand Rp von höchstens 3* R _re f auf. Vorzugsweise ist der magnetische Widerstand Rp im zweiten Zustand sogar kleiner als 2* R _re f oder l*Rref.

In einer anderen, ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass für eine Zerlegung des Magnetkerns ein magnetischer Leiter mit einem magnetischen Widerstand R _re f mit Hilfe eines magnetischen Potentiometers flussfrei zu schalten ist, wobei das magnetische Potentiometer in Serie mit dem flussfrei zu schaltenden Leiter geschaltet ist.

Das magnetische Potentiometer weist dabei vorteilhaft im ersten Zustand einen magnetischen Widerstand Rp von höchstens 1/3* R _re f auf. Vorzugsweise ist der magnetische Widerstand Rp im ersten Zustand sogar kleiner als 1/5* R _re f oder 1/10* Rref. Alternativ oder zusätzlich weist das magnetische Potentiometer im zweiten Zustand einen magnetischen Widerstand Rp von mindestens 3* R _re f auf. Vorzugsweise ist der magnetische Widerstand Rp im zweiten Zustand sogar größer als 5* R _re f oder 10*R _re f.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass im zweiten Zustand des magnetischen Potentiometers der magnetische Fluss durch den Luftspalt gegenüber dem magnetischen Fluss im ersten Zustand um mehr als 5% verändert ist, und/ oder dass die Feldhomogenität im Luftspalt um mehr als 10% verringert ist. Dies erlaubt eine besonders große Reduktion der Zerlegekraft. Bei dem Sensorelement sind vorteilhaft zwei oder mehr magnetische Potentiometer, insbesondere magnetische Potentiometer unterschiedlichen Typs vorgesehen. Dies ermöglicht eine starke Reduktion der Zerlegekraft bei gleichzeitig kleiner Baugröße und leichter Beweglichkeit der Potentiometer. Dabei kommen vorzugsweise die magnetischen Potentiometer der nachfolgend genauer beschriebenen Typen in Betracht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst zumindest ein magnetisches Potentiometer des Magnetkerns zwei beabstandete magnetische Leiter und ein magnetisches Flussleitstück, welches sich mit variabler Länge im Freiraum zwischen den beiden Leitern erstreckt, um abhängig von der Länge des Flussleitstücks einen variablen magnetischen Widerstand zu erzeugen. Das magnetische Flussleitstück kann beispielsweise ein magnetischer Zylinder sein und insbesondere durch einen verschiebbaren Bolzen oder eine Gewindestange gebildet sein. Die Länge des Flussleitstücks im Freiraum kann zwischen Null und dem Abstand der magnetischen Leiter variieren. Die beiden oben genannten Zustände des magnetischen Potentiometers mit unterschiedlichem Widerstand können durch eine Stellung minimaler bzw. maximaler Länge des Flussleitstücks im Freiraum gebildet sein. Diese Ausführungsform erlaubt eine besonders starke Verringerung der Zerlegekraft.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung umfasst zumindest ein magnetisches Potentiometer des Magnetkerns zwei beabstandete magnetische Leiter und ein sich zwischen den Leitern erstreckendes Flussleitstück mit einem umschlossenen magnetischen Modifikationselement, welches variabel in dem Flussleitstück positionierbar ist, um abhängig von der Position des Modifikationselements im Flussleitstück einen variablen magnetischen Widerstand zu erzeugen. Das magnetische Modifikationselement kann beispielsweise ein magnetischer Zylinder sein, der mehr oder weniger weit in eine entsprechende Bohrung des Flussleitstücks eingeschoben oder eingedreht werden kann. Die beiden oben genannten Zustände des magnetischen Potentiometers mit unter- schiedlichem Widerstand können durch eine minimal bzw. maximal eingeschobene Position des Modifikationselements im Flussleitstück gebildet sein. Diese Ausführungsform ist mechanisch besonders stabil.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst zumindest ein magnetisches Potentiometer des Magnetkerns zwei beabstandete magnetische Leiter und ein sich zwischen den Leitern erstreckendes Flussleitstück, welches mit einer magnetischen Modifikationsplatte kombinierbar ist, um abhängig von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Modifikationsplatte einen variablen magnetischen Widerstand zu erzeugen. Diese Ausführungsform ist mechanisch besonders einfach.

Die genannten Elemente der magnetischen Potentiometer, insbesondere die magnetischen Flussleitstücke, das Modifikationselement bzw. die Modifikationsplatte sind vorteilhaft mit Materialien hoher relativer Permeabilität p _r gebildet. Vorzugsweise haben die Materialien eine relative Permeabilität > 50, besonders bevorzugt sind Materialien mit einer relativen Permeabilität > 200. Weiter sind die genannten Elemente vorzugsweise aus einem Material mit hohen Sättigungsflussdichte, insbesondere Bs > 1,0 T oder sogar Bs > 1,8 gebildet, um eine Sättigung und damit ein Absinken der Permeabilität bei hohen Magnetfeldstärken zu vermeiden. Vorteilhafte Materialien sind weichmagnetische Materialien wie SiFe- und NiFe-Legierungen, CoFe- Legierungen, Weicheisen o- der magnetische Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt unterhalb von 0,55% .

Magnetische Potentiometer können mit Vorteil neben einem Zerlegespalt des Magnetkerns angeordnet sein, insbesondere können zwei magnetische Potentiometer auf beiden Seiten eines Zerlegespalts angeordnet sein. Diese Position ist gut für eine Verstellung zugänglich. Magnetische Potentiometer können mit Vorteil auch so angeordnet sein, dass sie einen Nebenschluss zwischen den Schenkeln und/ oder Jochen des Magnetkerns und den Polschuhen und/ oder Permanentmagneten des Magnetkerns erzeugen können. Dies ermöglicht eine besonders starke Reduktion der Zerlegekraft. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Sensorelement weiter eine Modulationsspule zur Erzeugung eines zeitlich variierenden Magnetfelds in dem Luftspalt und einen Resonator zur Anregung des Spinresonanz-Merkmals des zu prüfenden Datenträgers auf. Der Resonator ist insbesondere auch zur Erfassung der Signalantwort des Spinresonanz-Merkmals ausgebildet und er kann vorteilhaft die Signalantwort des Spinresonanz-Merkmals aufnehmen und an einen Detektor ausgeben.

Das Sensorelement umfasst bevorzugt weiter eine Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, anhand der von dem Resonator erfassten Signalantwort des Spinresonanz-Merkmals ein Prüfergebnis zu erzeugen. Dazu wird bevorzugt eine aus der Signalantwort abgeleitete charakteristische Eigenschaft mit einem Referenzwert oder einem Referenzintervall verglichen, und bei ausreichend hoher Übereinstimmung ein positives Prüfergebnis ausgegeben, das zum Beispiel die Echtheit oder eine Klassenzugehörigkeit des geprüften Wertdokuments anzeigt. Als charakteristische Eigenschaften können beispielsweise die Resonanzfrequenz der Spinresonanz, deren Linienbreite oder Amplitude, eine Relaxationszeit der Spinresonanz oder die räumliche Verteilung des Spinresonanz-Merkmals herangezogen werden.

Die Spinresonanzen können beispielsweise mit einem Dauerstrich (CW)-Verfahren, einem gepulsten Verfahren oder einem Rapid-Scan-Verfahren bestimmt werden.

Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zum Zerlegen eines Sensorelements der beschriebenen Art, bei dem das zumindest eine magnetische Potentiometer des Magnetkerns in den zweiten Zustand gebracht wird, und der Magnetkern entlang des zumindest einen Zerlegespalts zerlegt wird. Enthält das Sensorelement mehrere magnetische Potentiometer, werden vorteilhaft alle Potentiometer in den zweiten Zustand gebracht, um die größtmögliche Reduktion der Zerlegekraft zu erreichen. Die Erfindung enthält weiter ein Verfahren zur Montage eines Sensorelements der beschriebenen Art. Bei dem Verfahren wird ein erstes Teilstück des Magnetkerns bereitgestellt, das zumindest einen Teil der genannten Polarisationseinrichtung zur Erzeugung des statischen magnetischen Flusses aufweist, und das zumindest ein zwischen zwei Zuständen schaltbares magnetisches Potentiometer aufweist, welches sich in dem zweiten Zustand befindet oder in den zweiten Zustand gebracht wird. Weiter wird ein zweites Teilstück des Magnetkerns bereitgestellt. Der Magnetkern des Sensorelements wird aus dem ersten und zweiten Teilstück montiert, so dass in dem Magnetkern einerseits ein Luftspalt ausgebildet wird, in dem durch die Polarisationseinrichtung ein statischer magnetischer Fluss erzeugt wird, und andererseits zumindest ein Zerlegespalt zwischen den Teilstücken ausgebildet wird. Nach der Montage des Magnetkerns wird das zumindest eine magnetische Potentiometer in den ersten Zustand gebracht, um das Sensorelement auf eine Messung an einem Spinresonanz-Merkmal eines in den Luftspalt eingebrachten Datenträgers einzurichten.

Enthält das Sensorelement mehrere magnetische Potentiometer, so werden die angegebenen Schritte vorteilhaft für alle magnetischen Potentiometer ausgeführt. Auch das zweite Teilstück des Magnetkerns kann einen Teil der genannten Polarisationseinrichtung zur Erzeugung des statischen magnetischen Flusses aufweisen und kann zumindest ein zwischen zwei Zuständen schaltbares magnetisches Potentiometer aufweisen. In diesem Fall werden die angegebenen Schritte vorteilhaft auch für die magnetischen Potentiometer des zweiten Teilstücks ausgeführt. Beispielsweise ist das Sensorelement nur dann auf eine Spinresonanz-Messung eingerichtet, wenn sich alle magnetischen Potentiometer des Magnetkerns im ersten Zustand befinden.

Die Erfindung enthält schließlich auch ein Verfahren zur Prüfung eines flächigen Datenträgers, insbesondere einer Banknote, mit einem Spinresonanz-Merkmal, mittels eines Sensorelements der beschriebenen Art. Bei dem Verfahren wird geprüft, ob sich das zumindest eine magnetische Potentiometer des Magnetkerns in dem ersten Zustand be- findet und, falls dies nicht der Fall ist, wird das zumindest eine magnetische Potentiometer in den ersten Zustand gebracht. Dann wird ein zu prüfender flächiger Datenträger in den Luftspalt des Magnetkerns eingebracht und eine Spinresonanz-Messung an dem Datenträger vorgenommen.

Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch das Sensorelement einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung eines Banknotenbearbeitungssystems im Regelbetrieb mit den in den ersten Zustand geschalteten magnetischen Potentiometern,

Fig. 2 das Sensorelement der Fig. 1 mit den für Montage-, Wartungs- oder Installationsaufgaben in den zweiten Zustand geschalteten magnetischen Potentiometern,

Fig. 3 den Aufbau und die Funktionsweise einiger erfindungsgemäß verwendeter magnetischer Potentiometer,

Fig. 4 magnetische Ersatzschaltbilder für das Sensorelement der Figuren 1 und 2, wobei (a) das vollständige magnetische Ersatzschaltbild zeigt, und (b) für R _p » Rz das idealisierte Ersatzschaltbild im Regelbetrieb der Fig. 1 zeigt,

Fig. 5 schematisch ein Sensorelement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung im Regelbetrieb, wobei (a) die Seitenansicht des Sensorelements in der x-z-Ebene und (b) die Seitenansicht in der y-z-Ebene zeigt, Fig. 6 in (a) und (b) das Sensorelement der Fig. 5 bei gleichen Ansichten im inoperablen Zustand,

Fig. 7 das vollständige magnetische Ersatzschaltbild des Sensorelements der Figuren 5 und 6,

Fig. 8 den Betrag der berechneten Streufelder der oberen Kreishälfte des Sensorelements entlang der mittigen Lotgeraden des Polschuhs in den zwei Konfiguration der Figuren 1 und 2, und

Fig. 9 die relative Zerlegekraft Fz,rei eines magnetischen Kreises nach Figuren 1 und 2 in Abhängigkeit vom Bolzendurchmesser d (obere x-Achse), bzw. dem Verhältnis zwischen dem Bezugswiderstand R _re f im magnetischen Kreis und dem Potentiometerwiderstand Rp der Potentiometer (untere x- Achse).

Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sensorelementen für die Echtheitsprüfung von Banknoten erläutert. Die Figuren 1 und 2 zeigen dazu schematisch das Sensorelement 10 einer Prüfvorrichtung eines Banknotenbearbeitungssystems. Die selbst nicht dargestellten Banknotenprüflinge enthalten in einem Merkmalsbereich ein Spinresonanz- Merkmal, dessen charakteristische Eigenschaften insbesondere zum Nachweis der Echtheit der Banknote dienen. Die Prüflinge werden entlang eines Transportpfads 12 durch einen Luftspalt 24 des Sensorelements 10 geführt, der in der Darstellung der Figuren 1 und 2 senkrecht auf der Papierebene steht.

Das Sensorelement 10 der Figuren 1 und 2 enthält einen magnetischen Kreis, der wegen seiner Geometrie als H-Typ-Kreis bezeichnet wird. Der magnetische Kreis umfasst einen Magnetkern 20, der den magnetischen Fluss zweier Permanentmagnete 22 und in der Regel weiterer, in der Figur der Einfachheit halber nicht dargestellter, Spulenelemente zu einem Luftspalt 24 leitet, der sich in axialer Richtung zwischen den Polschuhen 26 des magnetischen Kreises erstreckt und in dem die Spinresonanzmessung an den Banknotenprüflingen stattfindet.

Der Magnetkern 20 bildet einen magnetischen Rückschluss für den magnetischen Fluss 14 der Permanentmagnete 22, der in Fig. 1 in der linken Hälfte des Sensorelements zur Illustration eingezeichnet ist. Die vertikalen Rückschlusselemente des Magnetkerns 20 werden dabei als Schenkel, die horizontalen Rückschlusselemente als Joche bezeichnet.

Der Magnetkern 20 weist weiter zwei Zerlegespalte 30 auf, an denen der magnetische Kreis für Montage-, Wartungs- oder Installationsaufgaben getrennt und in zwei Kreishälften 16, 18 zerlegt werden kann.

Wie weiter oben grundsätzlich beschrieben, wird für eine große Signalstärke bei der Banknotenprüfung eine hohe Feldstärke des Polarisationsfelds Bo im Luftspalt 24 angestrebt. Mit zunehmendem permanent-magnetischen Polarisationsfeld steigen allerdings auch die Kräfte und Streufelder zwischen den Einzelkomponenten des magnetischen Kreises, die einerseits eine Zerlegung des Sensorelements erschweren und anderseits auch zu einer Gefährdung bei der Einlagerung eines in seine Einzelteile zerlegten magnetischen Kreises führen können.

Zur Überwindung dieser Probleme sind in dem Magnetkern 20 vier magnetische Potentiometer 32 vorgesehen, die den Regelbetrieb des Sensorelements bei der Banknotenprüfung nicht beeinflussen, die aber eine signifikante Reduktion der Zerlegekräfte und Streufelder ermöglichen.

Die magnetischen Potentiometer 32 sind jeweils zwischen zwei Zuständen schaltbar, die jeweils in den Figuren 1 und 2 illustriert sind. In dem in Fig. 1 gezeigten ersten Zustand der Potentiometer 32 befindet sich das Sensorelement 10 im Regelbetrieb und ist auf eine Messung an einem Spinresonanz-Merkmal eines Banknotenprüflings im Luftspalt 24 eingerichtet. In dem zweiten Zustand der Potentiometer 32, der in Fig. 2 illustriert ist, fließt ein substantieller Teil des magnetischen Flusses durch die Potentiometer 32 und verringert dadurch neben dem Fluss im Luftspalt 24 insbesondere auch den Fluss in den Zerlegespalten 30. Die Zerlegekräfte der beiden Kreishälften 16, 18 sind dadurch deutlich reduziert und erlauben eine leichtere Montage bzw. Demontage des magnetischen Kreises.

Um näher zu erläutern, wie der magnetische Fluss mit Hilfe der magnetischen Potentiometer 32 gezielt umgeleitet wird, wird zunächst mit Bezug auf Fig. 3 der Aufbau und die Funktionsweise einiger erfindungsgemäß verwendeter magnetischer Potentiometer genauer beschrieben.

Figur 3(a) zeigt eine erste Ausführungsform eines magnetischen Potentiometers 40, bei dem sich ein magnetisch leitender Zylinder 44 mit variabler Länge h und Querschnittsfläche A zwischen zwei im Abstand 1 angeordneten magnetischen Leitern 42 erstreckt. Die Länge I2 des Zylinders 44 kann im Allgemeinen zwischen 0 und 1 liegen, so dass zwischen den Leitern 42 neben dem magnetischen Zylinder 44 auch ein Freiraum 48 der Länge h = I-I2 vorliegt. Beträgt die relative Permeabilität des Materials des Zylinders 44 2 und wird die relative Permeabilität des Freiraums 48 mit i bezeichnet, so ist der magnetische Gesamtwiderstand des zwischen den äußeren Leitern 42 gebildeten Potentiometers 40 näherungsweise gegeben durch

R = li/ (po piA) + I2/ (po P2A) = (I-I2)/ (po piA) + I2/ (po P2A), mit der Permeabilität des Vakuums pO.

Der magnetische Widerstand des Potentiometers 40 kann somit über die Länge I2 des magnetisch leitenden Zylinders 44 eingestellt werden. Da für magnetische Materialien P2 > pi gilt, ergibt sich ein maximaler magnetischer Widerstand des Potentiometers 40 für h = 0 und ein minimaler magnetischer Widerstand für I2 = 1. In einem Sensorelement können diese beiden Extremwerte und die zugehörigen Stellungen des Zylinders 44 die beiden oben genannten Zustände unterschiedlichen magnetischen Widerstands des magnetischen Potentiometers 40 darstellen.

Eine zweite Ausführungsform eines magnetischen Potentiometers 50 ist in Fig. 3(b) in Vorder- und Seitenansicht gezeigt. Bei dem Potentiometer 50 stellt ein magnetisches Flussleitstück 54 eine Verbindung zwischen einem oberen und einem unteren magnetischen Leiter 52 her. Das Flussleitstück 54 ist aus einem Material mit relativer Permeabilität 12 gebildet und umschließt einen in Längsrichtung verschiebbaren Zylinder 56 der Permeabilität ps > pi. Das Flussleitstück 54 und der Zylinder 56 befinden sich einem Freiraum 58 der relativen Permeabilität pi, der insbesondere auch die Bohrung im Flussleitstück 54 ausfüllt. Durch die Position 1 des Zylinders 56 innerhalb des Flussleitstücks 54 kann der magnetische Widerstand des Potentiometers 50 eingestellt werden. Insbesondere ergibt sich ein maximaler magnetischer Widerstand des Potentiometers 50 für 1 = Imax/ also einen maximal weit herausgeschobenen Zylinder 56 und ein minimaler magnetischer Widerstand für 1 = 0, also einen vollständig in das Flussleitstück 54 eingeschobenen Zylinder 56. In einem Sensorelement können diese beiden Extremwerte und die zugehörigen Stellungen des Zylinders 56 relativ zu dem Flussleitstück 54 als die beiden oben genannten Zustände unterschiedlichen magnetischen Widerstands des Potentiometers 50 genutzt werden.

Figur 3(c) zeigt eine weitere Ausführungsform eines magnetischen Potentiometers 60. Dabei verbindet ein Flussleitstück 64 der relativen Permeabilität p2 zwei äußere magnetische Leiter 62. Die relative Permeabilität des Freiraums 68 wird wieder mit pi bezeichnet. Durch das Hinzufügen einer Modifikationsplatte 66 mit der relativen Permeabilität p3 > pi kann der magnetische Widerstand zwischen den beiden äußeren Leitern 62 reduziert werden. In einem ersten Zustand mit hinzugefügter Modifikationsplatte 66 ist der Widerstand des magnetischen Potentiometers 60 daher niedrig, in einem zweiten Zustand ohne Modifikationsplatte 66 hoch. Um zwei Zustände mit einem möglichst großen Unterschied im magnetischen Widerstand bei kleinem Querschnitt der Potentiometerelemente zu erhalten, sind die Potentiometer 40, 50, 60 vorteilhaft mit Materialien hoher relativer Permeabilität 12 bzw. ps gebildet. Die relative Permeabilität ist dabei vorzugsweise > 50. Besonders bevorzugt ist eine relative Permeabilität > 200. Um eine Sättigung und damit ein Absinken der Permeabilität bei hohen Magnetfeldstärken zu vermeiden, wird vorteilhaft ein Material mit einer hohen Sättigungsflussdichte gewählt, beispielsweise weichmagnetische Materialien mit Bs > 1,0 T, wie etwa SiFe- oder NiFe-Legierungen, oder weichmagnetische Materialien mit sogar Bs> 1,8 T, wie etwa CoFe- Legierungen, Weicheisen oder magnetische Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt unterhalb von 0,55% .

Zurückkommend auf die Darstellung der Figuren 1 und 2 sind in dem Sensorelement 10 in jeder der beiden Hälften des magnetischen Kreises 16, 18 zwei magnetische Potentiometer 32 vom Typ des Potentiometers 40 der Fig. 3(a) vorgesehen. Die magnetisch leitenden Zylinder der Potentiometer sind dabei jeweils durch weichmagnetische Gewindestangen 34 gebildet, die im ersten Zustand der Fig. 1 nach außen herausgeschraubt und im zweiten Zustand der Fig. 2 in den magnetischen Kreis hineingeschraubt sind. Wie im Zusammenhang mit Fig. 3(a) erläutert, ist der magnetische Widerstand der Potentiometer 32 im ersten Zustand (Fig. 1) maximal und im zweiten Zustand (Fig. 2) minimal. Die Potentiometer bilden daher im zweiten Zustand der Fig. 2 einen Nebenschluss innerhalb des magnetischen Kreises, der den Fluss im Luftspalt 24 und den Zerlegespalten 30 reduziert.

Die Reduktion des magnetischen Flusses mit Hilfe der Potentiometer 32 lässt sich anhand magnetischer Ersatzschaltbilder veranschaulichen. Figur 4 zeigt dazu in Fig. 4(a) das vollständige magnetische Ersatzschaltbild des Sensorelements 10 der Figuren 1 und 2, bei dem die Permanentmagneten 22 als Spannungsquellen P berücksichtigt sind und die magnetischen Elemente des Magnetkreises als Jochwiderstände Rj, als Schenkelwi- derstände Rs, als Widerstände der Leiterelemente am Zerlegespalt Rz und als Luftspaltwiderstand RL eingezeichnet sind. Die variablen Widerstände der vier Potentiometer 32 sind mit Rp bezeichnet. Die Polschuhe und eventuellen Spulenelemente sind der Einfachheit halber vernachlässigt.

Bei maximalem magnetischem Widerstand der Potentiometer 32, also im Regelbetriebszustand der Fig. 1, ist R _p » Rz, so dass praktisch kein magnetischer Fluss über die Potentiometer 32 fließt. Dieser Zustand kann daher durch das idealisierte Ersatzschaltbild der Fig. 4(b) beschrieben werden, und es wird deutlich, dass der magnetische Fluss im Luftspalt 24 im Regelbetrieb des Sensorelements 10 durch die magnetischen Potentiometer 32 nicht gestört wird.

Für Montage- oder Zerlegearbeiten werden die Gewindestangen 34 in den magnetischen Kreis hineingeschraubt, der magnetische Widerstand der Potentiometer 32 dadurch minimiert, und durch den entstehenden Nebenschluss der magnetische Fluss im Luftspalt 24 und den Zerlegespalten 30 reduziert. Dabei hat sich überraschend gezeigt, dass bereits ein Potentiometerwiderstand Rp « 3*Rz ausreicht, um die Zerlegekraft deutlich zu reduzieren. Es fließt dann ein substantieller Teil des magnetischen Flusses durch die magnetischen Potentiometer 32, während gleichzeitig der Fluss im Luftspalt 24 und in den Zerlegespalten 30 reduziert wird.

Neben der Verringerung der Zerlegekräfte, die eine Montage und Demontage des magnetischen Kreises erleichtern, führt die Verlagerung des magnetischen Flusses vom Luftspalt 24 bzw. den Zerlegespalten 30 in die Potentiometerelemente 32 vorteilhaft auch dazu, dass sich geringere Streufelder in der Umgebung der Kreiselemente ausprägen, wie weiter unten im Detail beschrieben.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr mit Bezug auf die Figuren 5 bis 7 erläutert. Die Figuren 5 und 6 zeigen ein erfindungsgemäßes Sensorelement 70 jeweils in (a) in Seitenansicht in der x-z-Ebene und in (b) in Seitenansicht in der y-z- Ebene. Dabei ist das Sensorelement 70 in Fig. 5 im Regelbetrieb und in Fig. 6 im inoperablen, auf die Zerlegung eingerichteten Zustand dargestellt. Figur 7 zeigt das vollständige magnetische Ersatzschaltbild des Sensorelements 70.

Der magnetische Kreis des Sensorelements 70 ist ebenfalls vom H-Typ und enthält wie die Ausgestaltung der Figuren 1 und 2 einen Magnetkern 20 mit Permanentmagneten 22, einem magnetischen Rückschluss und einem sich zwischen zwei Polschuhen 26 erstreckenden Euftspalt 24, in dem die Spinresonanz-Messung stattfindet. Der magnetische Kreis enthält Zerlegespalte 72, die bei dem Sensorelement 70 allerdings so angeordnet sind, dass der ursprüngliche H-Typ-Kreis durch Abnahme des linken Kreisschenkels 74 zu einem C-Typ-Kreis demontiert werden kann. Dies stellt vor allem bei Wartungsarbeiten in Banknotenbearbeitungsmaschinen eine häufig auftretende Aufgabe dar. Tritt beispielsweise ein Banknotenstau in der Maschine auf, wird der Transportpfad 12 im Euftspalt 24 durch die Demontage des Kreisschenkels 74 zugänglich und der Banknotenstau kann leichter behoben werden.

Der Magnetkern 20 des Sensorelements 70 enthält zwei unterschiedliche Typen magnetischer Potentiometer 80, 84. Einerseits sind in unmittelbarer Nähe der beiden Zerlegespalte 72 jeweils zwei Potentiometer 80 der in Fig. 3(b) beschriebenen Art vorgesehen, die in Reihe in den magnetischen Kreis geschaltet sind. Die verschiebbaren Zylinder dieser Potentiometer sind in dem Sensorelement 70 durch weichmagnetische Gewindestangen 82 gebildet, die in den magnetischen Kreis hineingeschraubt (Fig. 5) oder weitgehend herausgeschraubt (Fig. 6) sein können. Wie im Zusammenhang mit Fig.

3(b) erläutert, ist der magnetische Widerstand der Potentiometer 80 im ersten, hineingeschraubten Zustand der Fig. 5 klein, im zweiten, herausgeschraubten Zustand der Fig. 6 dagegen wesentlich größer.

Die Reihenschaltung der Potentiometer 80 ist besonders gut in dem magnetischen Ersatzschaltbild der Fig. 7 zu erkennen, in dem neben den bereits aus Fig. 4 bekannten Elementen P, Rj und Rs, die an den Zerlegespalten angeordneten Potentiometer 80 als variable magnetische Widerstände R _p C eingezeichnet sind. Der magnetische Widerstand des Zerlegespaltes wird der Einfachheit halber nicht gezeigt. Der magnetische Widerstand R _s des Schenkels 74, der im Zerlegfall zu entfernen ist, bildet dabei natürlicherweise einen geeigneten Bezugswiderstand für die Größe der Potentiometerwiderstände R _p CO.

Am rechten Schenkel des Magnetkerns 20 ist ein magnetisches Potentiometer 84 der in Fig. 3(c) beschriebenen Art ausgebildet, wobei der rechte Schenkel 76 des Magnetkerns die Rolle des Flussleitstücks und eine abnehmbare weichmagnetische Platte 86 (Fig. 6) die Rolle der Modifikationsplatte übernimmt. Wie in Fig. 7 gezeigt, ist das Potentiometer 84 mit magnetischem Widerstand R _p parallel in den magnetischen Kreis geschaltet.

Im Regelbetrieb der Fig. 5 sind die Gewindestangen 82 der Potentiometer 80 vollständig eingeschraubt, ihr in Serie geschalteter magnetischer Widerstand R _p 0) ist daher klein. Auf der anderen Seite ist die weichmagnetische Platte 86 des Potentiometers 84 abgenommen, so dass der parallel geschaltete magnetische Widerstand R _p des Potentiometers 84 hoch ist, wie im Zusammenhang mit Fig. 3(c) erläutert, hn Regelbetrieb des Sensorelements 70 wird der magnetische Fluss im Euftspalt 24 durch die magnetischen Potentiometer 80, 84 daher nicht gestört.

Im Zerlegezustand der Fig. 6 sind die Gewindestangen 82 der Potentiometer 80 des ersten Typs herausgeschraubt, ihr in Serie geschalteter magnetischer Widerstand R _p C0 ist daher hoch, so dass sie den linken Kreisschenkel 74 mit magnetischen Widerstand R _s weitgehend vom magnetischen Fluss abkoppeln. Im Potentiometer 84 des zweiten Typs ist die weichmagnetische Platte 86 nunmehr angebracht, so dass der parallel geschaltete magnetische Widerstand R _p des Potentiometers 84 niedrig ist und der magnetische Fluss vom Euftspalt 24 und dem linken Kreisschenkel 74 weggeleitet wird. Der linke Kreisschenkel 74 kann daher für die Wartungsarbeiten leicht entfernt werden. Anstelle der in den Ausführungsbeispielen zur Illustration gezeigten weichmagnetischen Gewindestangen und weichmagnetischen Platten können auch andere magnetischen Elemente mit hoher relativer Permeabilität verwendet werden, insbesondere weichmagnetische Bolzen, weichmagnetische Kegel-Elemente und weichmagnetische Flügel-Elemente.

Einige vorteilhafte Eigenschaften der erfindungsgemäßen Sensorelemente werden nunmehr anhand von Simulationen und Vergleichsrechnungen genauer erläutert.

Zunächst wurde der magnetische Kreis des Sensorelements 10 der Figuren 1 und 2 simuliert. Der magnetische Kreis enthält dabei zwei NdFeB-Permanentmagnete, sowie einen magnetischen Rückschluss und zwei Polschuhe, die aus einem weichmagnetischen Stahl mit einem Kohlenstoff-Gehalt < 0,19% und einer Sättigungsmagnetisierung von 2,05 T gebildet sind. Die Permanentmagnete weisen eine Remanenz von 1,29 T und Abmessungen von 30 mm x 60 mm x 20 mm auf. Ihre Magnetisierung ist parallel zur z- Achse gerichtet. Der magnetische Kreis hat ohne die magnetischen Potentiometer Außenkonturen von 30 mm x 140 mm x 140 mm. Die Joche und Schenkel haben einen Querschnitt von 20 mm x 30 mm. Im Zentrum des magnetischen Kreises befindet sich entlang der z- Achse ein Luftspalt einer Höhe von 20 mm.

Der magnetische Kreis enthält darüber hinaus zwei Zerlegespalte 30, die es erlauben, den Kreis in der x-y-Ebene zu trennen. In jedem der beiden Kreisschenkel befinden sich zwei magnetische Potentiometer 32, wobei jedes der Potentiometer 32 als Zylinderelement einen weichmagnetischen Bolzen enthält, der aus dem gleichen Material wie der Rückschluss gebildet ist. Der Durchmesser der weichmagnetischen Bolzen beträgt dabei jeweils 15 mm, seine nutzbare Länge 20 mm.

Für diesen magnetischen Kreis wurde nun die Zerlegekraft Fz berechnet, also diejenige Kraft, die mindestens notwendig ist, um die obere Kreishälfte 16 in z-Richtung von der unteren Kreishälfte 18 abzuziehen. Darüber hinaus wurde auch die Bo-Flussdichte im Zentrum des Luftspalts 24 bestimmt. Diese Flussdichte ist direkt proportional zur Resonanzfrequenz des Spinresonanzmerkmals und daher maßgeblich für die Betriebsfähigkeit des Sensorelements 10. Alle Berechnungen wurden jeweils für die beiden in den Figuren 1 und 2 dargestellten Zustände der Potentiometer 32 vorgenommen.

Als Konfiguration 1 bzw. erster Zustand wird die Konfiguration der Fig. 1 bezeichnet, in der sich der Magnetkreis im Regelbetrieb befindet und die Potentiometer 32 vollständig ausgefahren sind.

Als Konfiguration 2 bzw. zweiter Zustand wird die Konfiguration der Fig. 2 bezeichnet, in der sich der Magnetkreis in einem nicht-betriebsfähigen aber leicht zerlegbaren Zustand befindet. Die Potentiometer 32 erzeugen im zweiten Zustand einen Nebenschluss zwischen den Kreisschenkeln und den Polschuhen, beziehungsweise zwischen den Kreisschenkeln und den Permanentmagneten. Grundsätzlich ist es allerdings auch möglich, einen Nebenschluss nur zwischen den Kreisschenkeln und den Polschuhen o- der nur zwischen den Kreisschenkeln und den Permanentmagneten zu erzeugen, oder einen Nebenschluss auch mit Hilfe des Kreisjochs zu erzeugen.

Die nachfolgende Tabelle I zeigt die Ergebnisse der Berechnung der Zerlegekraft Fz und der Flussdichte Bo im Zentrum des Luftspalts in den beiden Konfigurationen.

Tabelle I:

Tabelle I zeigt, dass die Zerlegekraft Fz durch den Einsatz der magnetischen Potentiometer 32 um fast 50% reduziert wird. Diese Halbierung der aufzubringenden Kraft Fz erlaubt ein wesentlich komfortableres und sichereres Arbeiten bei Montage- und Wartungsaufgaben. Gleichzeitig geht mit dem Abfall der Zerlegekraft Fz auch ein Abfall der Flussdichte Bo im Luftspalt einher. Diese Verringerung der Flussdichte ist gleichbedeutend mit einer Verringerung der Resonanzfrequenz des Spin-Merkmals, vorliegend konkret um 24 %. Da die Bandbreite, innerhalb der beispielsweise ein Streifenleitungs-Resonator eines Sensorelements messfähig ist, typischerweise weniger als 1% der Grundfrequenz beträgt, ist bei dem starken Abfall des Polarisationsfelds Bo die Kombination aus magnetischem Kreis und Resonator in der Konfiguration 2 nicht mehr in der Lage, ein vorgegebenes Spinresonanz-Sicherheitsmerkmal zu vermessen. Dies ist jedoch unproblematisch, da Spinresonanz-Messungen nur mit dem Sensorelement in Konfiguration 1 ausgeführt werden sollen.

Neben einer Reduzierung der Zerlegekräfte verringert die Verwendung der erfindungsgemäßen Potentiometer 32 auch die auftretenden Streufelder eines zerlegten magnetischen Kreises.

Zur Illustration zeigt das Diagramm 90 der Fig. 8 den Betrag der berechneten Streufelder der oberen Kreishälfte 16 des Sensorelements 10 entlang der mittigen Lotgeraden des Polschuhs 26. Der Feldverlauf in Konfiguration 1 (Fig. 1) ist dabei als Kurve 92, der Feldverlauf in Konfiguration 2 (Fig. 2) als Kurve 94 dargestellt. Die Darstellung verläuft in negative z-Richtung (in den Figuren 1 bzw. 2 also von oben nach unten) und beginnt im Zentrum des Luftspalts 24 bei z=0. In beiden Konfigurationen wurde die untere Kreishälfte 18 jeweils entfernt.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich, sind die Streufelder in Konfiguration 2 (Kurve 94) bei allen z- Werten niedriger als die Streufelder in Konfiguration 1 (Kurve 92). So ist etwa im Zentrum des Luftspalts 24 bei z=0 das Streufeld in Konfiguration 2 durch den geringen magnetischen Widerstand der Potentiometer 32 um 24% niedriger als das Streufeld in Konfiguration 1 bei hohen Potentiometerwiderständen. In einer weiteren Simulationsrechnung wurde bei dem Sensorelement 10 der Figuren 1 und 2 der Einfluss der Gewinde- bzw. Bolzendurchmesser und damit der Einfluss des magnetischen Potentiometerwiderstands auf die Zerlegekraft näher untersucht.

Dazu wurden die magnetischen Potentiometer 32 des Sensorelements 10 mit Bolzen mit Durchmessern d im Bereich zwischen 2 mm und 20 mm simuliert, und die Zerlegekraft in z-Richtung bestimmt. Die Bohrungen in den Kreisschenkeln wurden dabei so bemessen, dass sie durch die jeweiligen Bolzen vollständig ausgefüllt werden.

Die Berechnungsergebnisse sind dem Diagramm 95 der Fig. 9 zusammengefasst und veranschaulicht. Für jeden gewählten Bolzendurchmesser d, dargestellt auf der oberen x-Achse, wurde die Zerlegekraft berechnet, und zwar sowohl für vollständig eingeschraubte Bolzen (Fig. 2, minimaler Wert des Potentiometerwiderstands Rp) als auch für maximal herausgeschraubte Bolzen (Fig. 1, maximaler Wert des Potentiometerwiderstands Rp).

Die Fig. 9 zeigt auf der y- Achse die relative Zerlegekraft Fz,rei, also für jeden Bolzendurchmesser d die Zerlegekraft Fz,min bei minimalem Potentiometerwiderstand (zweiter Zustand, leicht zerlegbar) bezogen auf die Zerlegekraft bei maximalem Potentiometerwiderstand Fz,max (erster Zustand, Regelbetrieb). Eine relative Zerlegekraft Fz,rei von 100% entspricht der Zerlegkraft der zur Spinresonanz-Messung eingerichteten Ausgangssituation der Fig. 1, eine relative Zerlegekraft von weniger als 100% zeigt eine entsprechende Verringerung der Zerlegekraft gegenüber der Ausgangssituation an.

Auf der unteren x-Achse ist das Verhältnis zwischen dem relevanten Bezugswiderstand R _re f im magnetischen Kreis und dem minimalen Potentiometerwiderstand Rp der Potentiometer 32 im zweiten, zerlegefähigen Zustand aufgetragen. Als relevanter Bezugswiderstand Rref ist dabei der Gesamtwiderstand des überbrückten magnetischen Rückschusses zwischen den beiden Potentiometern der oberen und unteren Kreishälfte verwendet. Aus der Darstellung der Fig. 9 ist ersichtlich, dass schon Potentiometerelemente mit einem Wider stands Verhältnis RR _e f/Rp = 0.33 (entsprechend Rp = 3*RR _e f) die Zerlegekraft um etwa 20 % reduzieren (entspricht in etwa Datenpunkt 96). Mit weiter abnehmendem magnetischem Widerstand, also mit zunehmendem Bolzendurchmesser d, setzt sich die Reduktion der Zerlegekraft fort. Bei Bolzen mit sehr großem Durchmesser d, insbesondere mit RRef/Rp > 1, wird die Zerlegekraft um etwa 60% reduziert und verschwindet bei noch größerem Bolzendurchmesser fast vollständig.

Mit einer weiteren Simulationsrechnung wurde der magnetische Kreis des Sensorelements 70 der Figuren 5 und 6 näher untersucht. Dabei sind im Regelbetrieb (Fig. 5) der Rückschluss, die Polschuhe und die verwendeten Permanentmagnete identisch zum magnetischen Kreis der Figuren 1 und 2. Im Folgenden wird diese Konfiguration als Konfiguration 1 bzw. erster Zustand bezeichnet. Anders als dieser weist das Sensorelement 70 allerdings vertikale Zerlegespalte 72 auf, mit denen der H-Typ-Kreis durch Demontage eines Schenkels 74 in einen C-Typ-Kreis überführt werden kann.

Zur Erleichterung der Demontage befinden sich nahe der beiden Zerlegespalte 72 weichmagnetische Gewindestangen mit einem Durchmesser von je 10 mm. Im Regelbetrieb der Fig. 5 sind die Gewindestangen in den Rückschluss eingeschraubt. Zur Demontage des Kreisschenkels 74 können die Gewindestangen halbseitig aus dem Rückschluss gedreht werden, wie in Fig. 6 illustriert. Zusätzlich kann an den rechten Kreisschenkel 76 eine weichmagnetische Platte 86, beispielsweise mit Abmessungen von 30 mm x 10 mm x 140 mm angebracht werden. Sowohl die Potentiometer-Gewindestangen 82 als auch die Potentiometer-Platte 86 sind für die Berechnung aus dem gleichen weichmagnetischen Stahl wie die Polschuhe und der Rückschluss gefertigt. Im Folgenden wird diese Konfiguration als Konfiguration 2 bzw. zweiter Zustand bezeichnet. Für diesen magnetischen Kreis wurde wieder die Zerlegekraft Fz berechnet, wobei die Zerlegkraft in diesem Ausführungsbeispiel die Kraft darstellt, die mindestens notwendig ist, um den linken Kreisschenkel 74 in negative y-Richtung vom Kreis (in Fig. 5(b) und 6(b) also nach links) abzuziehen.

Die Berechnung wurde für die beiden in den Figuren 5 bzw. 6 dargestellten Konfigurationen mit den unterschiedlichen Zuständen der Potentiometer 80, 84 vorgenommen.

Tabelle II:

Aus Tabelle II ist ersichtlich, dass durch die Potentiometer 80, 84 die notwendige Zerlegekraft zum Abziehen des Kreisschenkels 74 um fast 40% reduziert werden kann.

Darüber hinaus weist der magnetische Kreis in der Konfiguration der Fig. 6 eine starke Asymmetrie im Aufbau auf. Diese Asymmetrie spiegelt sich auch in der Verteilung des magnetischen Flusses im Kreis wieder und führt letztendlich zu einer asymmetrischen Bo-Verteilung im Luftspalt. Dies ist gleichbedeutend mit einer schlechten Feldhomoge- nität, die eine Banknoten-Messung erschwert. Dies ist jedoch unproblematisch, da Spinresonanz-Messungen nur mit dem Sensorelement in Konfiguration 1 ausgeführt werden sollen.

Bezugszeichenliste

10 Sensorelement

12 Transportpfad

16 obere Kreishälfte

18 untere Kreishälfte

20 Magnetkern

22 Permanentmagnete

24 Luftspalt

26 Polschuhe

30 Zerlegespalte

32 magnetische Potentiometer

34 weichmagnetische Gewindestangen

40 magnetisches Potentiometer

42 magnetische Leiter

44 magnetisch leitender Zylinder

48 Freiraum

50 magnetisches Potentiometer

52 magnetische Leiter

54 Flussleitstück

56 verschiebbarer Zylinder

58 Freiraum

60 magnetisches Potentiometer

62 magnetische Leiter

64 Flussleitstück

66 Mo difikationsplatte

68 Freiraum

70 Sensorelement

72 Zerlegespalte

74 linker Kreisschenkel 76 rechter Kreisschenkel

80 magnetische Potentiometer (erster Typ)

82 weichmagnetische Gewindestangen

84 magnetisches Potentiometer (zweiter Typ) 86 weichmagnetische Platte

90 Diagramm

92 Feldverlauf in Konfiguration 1

94 Feldverlauf in Konfiguration 2

95 Diagramm 96 Datenpunkt RR _e f/Rp = 0.33