用于对具有零场NMR特征的数据载体进行真实性检查的设备的制作方法

本发明涉及一种用于对具有零场核磁共振(nmr)特征的平面数据载体进行真实性检查的设备。

背景技术：

1、诸如有价文件或证明文件之类的数据载体以及其它的贵重物品、如名牌商品通常配设有安全元件以用于提供安全保障，该安全元件可以核实数据载体的真实性并且同时用作防止未经许可的复制的保护。

2、为了实现自动的真实性检查以及必要时对配设的数据载体进行进一步的传感检测和处理，安全元件通常机器可读地设计。为此目的，长久以来使用具有机器可读的磁性区域的安全元件，其信息内容可以在真实性检查中由处理系统的磁性传感器进行检测和评估。

3、一段时间以来，如例如在出版物ep 2 778 705 a1中描述的那样，也将具有核磁共振特征的安全元件用于文件和其他数据载体的安全保障。

4、核磁共振(nuclear magnetic resonance，nmr)描述了一种物理效应，其中，样品的原子核在恒定磁场b0中吸收和发射电磁交变场。核自旋在此以与磁场强度b0成比例的拉莫尔频率ωl围绕恒定磁场的轴线进动。通过激励线圈的合适的共振激励脉冲，样品的宏观磁化可以从恒定磁场的z方向倾斜到xy平面。

5、偏转的磁化mxy然后以拉莫尔频率围绕z轴旋转，并且在此在接收线圈中感应出可测量的电压，该接收线圈可以与激励线圈相同。由于b0场中的不均匀性，宏观可测量的电压随着一定的时间常数(t2*)减小，这被称为自由感应衰减(free-induction-decay，fid)。然而，在受限程度下，单个核的磁矩的潜在的去相位是可逆的。如果在时间点te/2施加180°脉冲、即被选择为使得磁化旋转180°的激励脉冲，则在回波时间te产生所谓的自旋回波，该自旋回波可以通过接收线圈中的电磁脉冲进行测量。

6、通过多个以te分开的180°脉冲的彼此相继的切换，产生一系列自旋回波，其幅度由于自旋-自旋相互作用随时间常数t2减小。与此并行地，平衡磁化随特征性时间常数t1沿z轴再次建立。

7、nmr应用长久以来广泛应用于医学成像和化学结构分析，但通常需要强静磁场b0，以便感应出可测量的磁化。

8、对于文件安全方面的应用，所谓的零场核磁共振技术、例如核四极矩共振(nqr)或铁磁学中的核磁共振(nmr-fm)特别受到关注。该零场核磁共振技术不需要外部磁场b0，而是该场由于固有效应已经存在于晶体中。这允许测量结构的显著简化，并且还使零场nmr物质作为有价文件(如钞票、卡、护照或贴片)中的安全特征而受到关注。

9、所提及的出版物ep 2 778 705 a1公开了一种用于具有零场nmr签名的钞票的安全标记，以及一种相关的没有外部磁场的传感器手持设备。

10、然而，为了对零场nmr安全特征进行可靠的真实性检查，必须克服多个困难。因此，信噪比(snr)是每个零场nmr测量的关键参数并且应尽可能大。所谓的死区时间τ描述了如下时间常数：存储在传感器的共振电路中的能量在激励脉冲后随该时间常数减小。死区时间可以是与时间常数t2*相同的数量级，使得在长的死区时间的情况下，自由感应衰减的密集初始部分的探测受到抑制。此外，由于运动试样进入或离开传感器区域的影响，尤其在确定时间常数时可能出现不希望的伪影，为了可靠的测量必须将该伪影最小化。最后，必须使与所检查的特征集不相关的对所测量的信号强度的干扰影响保持尽可能低或完全避免。

技术实现思路

1、由此出发，本发明要解决的技术问题在于，提供一种这类的设备，该设备允许对具有零场nmr安全特征的数据载体进行简单且可靠的真实性检查。

2、该技术问题通过独立权利要求的特征来解决。本发明的扩展方案是从属权利要求的主题。

3、根据本发明，这类的设备包含一个或多个用于产生用于零场nmr特征的激励脉冲的激励线圈以及多个接收线圈的阵列，该接收线圈独立于激励线圈并且至少部分地彼此相邻地布置，该接收线圈用于对零场nmr特征的信号响应进行位置分辨的探测。

4、接收线圈阵列的接收线圈的数量n在此大于激励线圈的数量m，并且被激励线圈覆盖的面积fa至少部分地、尤其完全覆盖被接收线圈阵列的接收线圈覆盖的面积fe，并且超过了该面积fe的大小。

5、被激励线圈覆盖的面积fa可以尤其以多于10％、多于20％或甚至多于50％的方式超过被接收线圈覆盖的面积fe。如果规定将平面数据载体运输通过所述设备以进行真实性检查，则被激励线圈覆盖的面积fa除了被接收线圈覆盖的面积fe之外有利地还检测在运输方向上位于被覆盖的面积fe前面和/或后面的面积区域。

6、被表面线圈或表面线圈阵列覆盖的面积例如对应于如下区域：在该区域中，在运行时在线圈平面上方出现显著的磁场、即例如场强超过空间最大值的50％的磁场。替换地，被表面线圈或表面线圈阵列覆盖的面积可以通过其几何尺寸的包络来定义、即例如作为在其中包含有线圈/线圈阵列的所有印制导线的最小正方形面积。

7、接收线圈阵列的接收线圈有利地通过尤其以导体回路或螺旋线圈形式的表面线圈形成。激励线圈也可以通过表面线圈、尤其通过导体回路或螺旋线圈形成。

8、在一种有利的设计方案中，接收线圈阵列的接收线圈分别具有500μm或更小的线圈半径。由此，该设备特别良好地适配于具有约100μm的厚度的薄试样的真实性检查。一个或多个激励线圈有利地具有明显更大的直径、例如大约5mm。

9、接收线圈阵列有利地形成一维或二维阵列。接收线圈阵列尤其可以形成线性(一维)n×1阵列，或者表示矩形n×m阵列，其中，n＝n*m。然而，接收线圈也可以布置在另外的网格类型(例如六边形网格)的网格位置上，或者也可以具有不规则的布置。在一种有利的构型中，接收线圈的数量n为2至10。

10、为了更好地相互退耦，可以规定，接收线圈阵列的接收线圈至少部分地彼此重叠地布置。

11、在一种合适的设计方案中，该设备仅包含唯一一个激励线圈。

12、在一种有利的设计方案中，接收线圈阵列包含两个或更多个子阵列，所述子阵列的接收线圈分别被设计为固定的接收频率，其中优选地，两个或更多个子阵列的每个子阵列的各个接收线圈彼此同心地布置。如果接收线圈阵列包含多个子阵列，则有利地设置与子阵列的数量对应的数量的相关的激励线圈。

13、子阵列有利地具有不同的接收频率，这实现了多频谱的测量。相关的激励线圈的共振频率有利地对应于子阵列的相应的接收频率。

14、接收线圈和/或激励线圈有利地分别配设有用于相互退耦的有源的退耦装置。

15、有利地规定，被接收线圈覆盖的面积fe与待检查的零场nmr特征的大小一致，使得被覆盖的面积fe覆盖零场nmr特征的整个宽度或甚至整个面积。

16、在一种优选的设计方案中，设备的接收线圈在接收电路中和/或激励线圈在发射电路中分别配设有定向耦合器，尤其用于补偿诸如放大器漂移或脉冲缺陷之类的干扰影响。

17、根据一种有利的扩展方案，该设备包含具有参考样本的附加的单个校准线圈，该单个校准线圈布置为与一个或多个激励线圈的激励场至少部分地重叠。

18、该设备可以包含激励线圈和接收线圈的两个或更多个子布置，其中，每个子布置包含唯一一个激励线圈和由多个独立于相应激励线圈的接收线圈组成的相关联的重叠的阵列。在子布置中，被激励线圈覆盖的面积(fa,i)大于被相关联的接收线圈阵列的接收线圈覆盖的面积(fe,i)。子布置优选地彼此相同地构造，即子布置分别包含由激励线圈和接收线圈组成的相同配置。

19、在一种有利的设计方案中，该设备定义了用于待检查的平面数据载体的检查面，其中，激励线圈和接收线圈阵列的接收线圈布置在检查面的相同侧上。

20、在一种替换的同样有利的设计方案中，该设备定义了用于待检查的平面数据载体的检查面，其中，激励线圈和接收线圈阵列的接收线圈以小的距离布置在检查面的相对置的侧上。

21、该设备有利地被设计和设置为用于对核四极矩共振(nqr)特征或铁磁学中的nmr特征进行真实性检查。