Способ защиты от подделок и контроля подлинности ценных изделий
Владельцы патента RU 2343547:
Давлетшин Ильдар Загитович (RU)
Уласевич Михаил Степанович (RU)
Бацев Сергей Владимирович (RU)
Изобретение относится к способам защиты ценных изделий от подделки и может быть использовано для защиты от подделки музейных ценностей, дорогостоящих лекарственных препаратов, объектов интеллектуальной собственности, банкнот, кредитных и иных ценных бумаг. Технический результат заключается в повышении уровня надежности защиты от подделок и копирования ценных изделий. В способе на ценном изделии формируют пассивное защитное средство заданной структуры, в качестве материала защитного средства используют магнитные квази-2D островковые пленки Со наноразмерного уровня, а также мультислои, в которых островковые пленки Со отделены наноразмерными слоями SiO2, при этом в качестве детектируемых информативных признаков используют аномальное поглощение излучения указанными наноструктурами, а возможность контроля наличия и подлинности защитного средства обеспечивают методом анализа по оптическим эффектам в процессе внешнего воздействия на него зондирующего электромагнитного излучения инфракрасного оптического диапазона. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к способам защиты ценных изделий от подделки и может быть использовано для защиты от подделки музейных ценностей, включая картины, ювелирные изделия, а также дорогостоящих лекарственных препаратов, объектов интеллектуальной собственности, банкнот, кредитных и иных ценных бумаг, а также для обеспечения возможности последующего определения их подлинности с использованием технических средств.
Из уровня техники хорошо известны технические решения аналогичного характера.
Так из уровня техники известны индивидуальные средства защиты документов в виде перфорации, рисунок которой имеет узнаваемые нерегулярности. Перфорацию осуществляют с помощью лазерного луча, исходя из обычного рисунка, при этом управление лазером осуществляют посредством ЭВМ таким образом, что каждая перфорация имеет индивидуальную нерегулярность, зависящую от исходной величины, см. например, описание заявки DE №0368353, В44F 1/12, 1988.
К недостаткам данного способа можно отнести, что они могут быть достаточно легко воспроизведены с высокой степенью соответствия оригиналу с помощью современных средств, широко известных и доступных широкому кругу специалистов.
Так из уровня техники известен способ защиты от подделки и контроля подлинности ценных изделий, раскрытый в описании патента РФ №2074420, G07D 7/00, G01N 24/08, 27.02.1997. Способ заключается во введении в материал защищаемого предмета или нанесении на него метки, в качестве которой используют стабильный изотоп осмия-187 или его соединение, а определение его наличия осуществляется по ядерным магнитным свойствам. Введение в материал защищаемого предмета или нанесение на него стабильного изотопа осмия-187 может осуществляться в химическом соединении, обеспечивающем постоянную ориентацию магнитных моментов электронных оболочек атомов осмия-187. Данный способ позволяет упростить и удешевить защиты от подделки банкнот, ценных бумаг и документов при обеспечении высокой степени защищенности.
Вместе с тем из уровня техники известен способ защиты от подделки ценных изделий, раскрытый в описании к патенту РФ №2144216, G07D 7/00, G07D 7/06, G06К 19/08, 10.01.2000. Согласно данному способу в качестве средства защиты используют изотопный индикатор на основе смеси стабильных изотопов. Защитную метку формируют посредством упомянутого изотопного индикатора таким образом, чтобы обеспечивалась возможность контроля ее наличия на защищаемом изделии (при детектировании), по меньшей мере, одним из методов спектрального анализа (например, рентгенофлуоресцентным или люминесцентным методами). Данная защитная метка может быть сформирована непосредственно на защищаемом изделии или независимо от него в любом известном виде и по известным технологиям.
Кроме того, из уровня техники известны технологии аналогичного назначения, раскрытые в описаниях зарубежных охранных документов, например GB 1193511, JP 9119867, US 4533244.
Также из уровня техники известен способ защиты от подделки и контроля подлинности ценных изделий, раскрытый в описании к патенту РФ №2276409, G07D 7/06, G06К 19/14, 10.05.2006 (ближайший аналог). Согласно данному способу на изделии формируют пассивное защитное средство заданной структуры, которая обеспечивает возможность контроля наличия и подлинности упомянутого средства физическим методом анализа по резонансным эффектам в процессе внешнего воздействия на него зондирующим электромагнитным излучением заданной радиочастоты и детектирования параметров определенных информативных признаков в резонансном отклике защитного средства на упомянутое внешнее воздействие с последующим автоматическим сопоставлением зарегистрированных параметров этих информативных признаков с эталонными значениями. В качестве пассивного защитного средства используют металлизированную, по меньшей мере, трехслойную резонансную фильтровую структуру. В качестве зондирующего излучения используют радиочастоту СВЧ-диапазона, в качестве информативных признаков используют характерные пиковые значения частотной характеристики коэффициентов прямой передачи и обратного отражения.
К недостаткам всех приведенных выше аналогов следует отнести их недостаточную надежность. Это связано, прежде всего, с тем, что современный уровень развития вычислительной, аналитической и множительной техники позволяет воспроизвести с высокой степенью идентичности практически любую ценную бумагу в неограниченном количестве при сравнительно небольших материальных затратах.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение уровня надежности защиты от подделок и копирования ценных изделий.
При реализации данного изобретения достигаются несколько технических результатов, один из которых заключается в повышении степени сложности выполнения защитного средства на ценном изделии с одновременным снижением возможности его подделки, копирования, изменения.
Указанная задача решается тем, что в способе защиты от подделок и контроля подлинности ценных изделий на ценном изделии формируют пассивное защитное средство заданной структуры, обеспечивают возможность контроля его наличия и подлинности.
В качестве материала защитного средства могут быть использованы магнитные квази-2D (практически плоские) островковые (т.е. состоящие из отдельных маленьких частичек, разделенных зазорами) пленки Со, а также гибридные мультислои, в которых островковые пленки Со отделены слоями SiO2.
При этом в качестве детектируемого информативного признака используют аномальное поглощение излучения такими пленками, а возможность контроля наличия и его подлинности защитного средства обеспечивают методом анализа по оптическим эффектам в процессе внешнего воздействия на него зондирующего электромагнитного излучения в инфракрасном (ИК) диапазоне спектра.
Металл-диэлектрические композиты (гранулированные пленки) представляют собой совокупность хаотически расположенных малых металлических включений размером 1-10 nm и диэлектрика, заполняющего промежутки между ними. Существует некоторое критическое содержание металла х=хс (порог протекания), выше которого эти материалы обладают металлическими свойствами. Ниже порога проводимость композита определяется туннельными переходами электрона между отдельными гранулами металла и подобна прыжковой проводимости легированных полупроводников [1]. С физической и практической точки зрения наибольший интерес представляет ряд уникальных явлений, наблюдаемых в этих материалах при содержании металла, близком к порогу протекания, в частности аномальное поглощение излучения.
Для квази-2D гранулированных пленок на основе немагнитных металлов типа Au установлено, что максимальная величина аномального поглощения в данных системах не превышает 0,5.
В то же время экспериментальные исследования спектров оптического поглощения магнитных квази-2D островковых пленок Со, а также гибридные мультислои, в которых островковые пленки Со отделены слоями SiO2, показали, что в них поглощение возрастает до уровня 0,84. Для сравнения укажем, что коэффициент поглощения (отношение поглощаемой энергии к энергии падающего потока) «Абсолютно черного тела» (тело, которое при любой температуре полностью поглощает весь падающий на него поток излучения независимо от длины волны) равен 1 [2].
При этом маскирование пленки Со тонким слоем SiO2 предохраняет Со от воздействия внешней среды.
Детектирование аномального поглощения излучения производится с помощью фоторегистрирующих устройств, обладающих спектральной чувствительностью в диапазоне длин электромагнитных волн зондирующего излучения.
Ниже приводится описание графических материалов, никоим образом не ограничивающих все возможные варианты осуществления заявленного изобретения.
Типовая схема исследований аномального поглощения показана на фиг.1.
Поглощение А в исследуемых наноструктурах определялось путем измерения их пропускания T и отражения R [1]:
A=1-T-R
В описываемом эксперименте измерения были выполнены с помощью Фурье-спектрометра Bruker IFS 113 в диапазоне волн λ=1,2÷70 μm при температуре 300К. Результаты измерений представлены на фиг.2.
Для анализа обнаруженных в экспериментах особенностей в рамках работы [1] были выполнены численные расчеты спектров поглощения. Как видно из фиг.2, полученные результаты хорошо согласуются с результатами экспериментов, что дает основание утверждать о возможности создания наноструктурных материалов для целей защиты ценных изделий с заданными спектрами поглощения.
На фиг.3 представлен вариант блок-схемы устройства для детектирования аномального поглощения излучения.
В отличие от схемы эксперимента (фиг.1) выбором материала ЗМ (10) (например, используя полированный металл) обеспечивают отсутствие прохождения зондирующего излучения сквозь этот материал, что приводит к практическому отсутствию имеющей место в эксперименте компоненты пропускания.
Нумерация, наименование основных элементов устройства и принятые ниже сокращения приведены ниже:
1 - зондирующий лазер (ЗЛ) ИК-диапазона,
2 - лазерное пятно (ЛП) ЗЛ,
3 - поглощающая наноструктура (ПНС),
4, 5 - оптические линзы (ОЛ),
6 - оптическая призма (ОП),
7 - узкополосный оптический фильтр (УОФ),
8 - фоторегистрирующее устройство (ФРУ),
9 - защищаемое изделие (ЗИ),
10 - защитная метка (ЗМ),
11 - устройство детектирования ЗМ (УДЗМ),
12 - электронно-вычислительное устройство (ЭВУ),
13 - монитор ЭВУ (МЭВУ),
14 - электромеханическое устройство (ЭМУ).
При конструировании оптической схемы устройства выбирается такое взаиморасположение оптических элементов схемы, при котором обеспечивается максимум поглощения зондирующего излучения.
Ниже приводится пример осуществления изобретения, никоим образом не ограничивающий все возможные варианты его реализации.
Для реализации рассмотренного способа защиты ценных изделий, в частности банкнот, кредитных документов и иных ценных бумаг, выбирают структуру защитной метки, наиболее подходящую для защищаемого устройства. Могут быть использованы различные известные из уровня техники варианты и способы формирования и нанесения защитной метки.
Поскольку конкретные методы нанесения изображений, например, на банкноты различных достоинств являются охраняемыми сведениями государства, а их выбор не ограничивает сферу применения предлагаемого способа, предположим, что защитная метка выполняется из полированного металла, на который нанесены полоски из материала с аномально высокой поглощающей способностью.
При этом представляется целесообразным размещение полосок из рассматриваемого вещества в локальных областях ЗМ (10), разнесенных по ее площади в определенном порядке. Например, это может быть выполнено в виде штрихкода.
Упомянутый штрихкод может нести в себе информацию, например, о номинале банкноты, серии и номере с указанием года выпуска и т.п.
Применение ОП (6) в устройстве обусловлено необходимостью обеспечения требуемого «оптического контакта», необходимой ориентации плоскости ЗМ (10) по отношению к осям зондирующего излучения и формируемого защитной меткой отраженного сигнала.
Детектирование штрихкода защитной метки происходит следующим образом.
Начальной выставкой обеспечивается совмещение ЗМ (10) и ЛП (2). При отсутствии ЗМ (10) или нахождении ЛП (2) ЗЛ (1) не на ПНС (3) отраженное излучение в полосе пропускания УОФ (7) попадает на вход ФРУ (8) и формирует на его выходе соответствующий электрический сигнал (например, сигнал логической «1»), который поступает для дальнейшей обработки в ЭВУ (12).
При совпадении ЛП (2) и полоски ПНС (3) происходит характерное аномальное поглощение, что приводит к существенному снижению интенсивности отраженного излучения. Настройкой чувствительности ФРУ (8) добиваются отсутствия влияния на его работу этой малоинтенсивной отраженной составляющей. Тем самым на выходе ФРУ (8) формируется сигнал логического «0».
Именно это взаиморасположение ЗМ (10) и основных элементов УДЗМ (11) изображено на фиг.3.
Далее, по сигналу ЭВУ (12) включается ЭМУ (14), которое обеспечивает линейное сканирование источника зондирующего излучения в направлении, перпендикулярном штрихам кода ЗМ (10), сформированным на ее поверхности с помощью ПНС (3).
На основе информации с ФРУ (8) (есть сигнал, нет сигнала, или, по другому, присутствует сигнал логического «0» или логической «1») и информации ЭМУ (14) о линейном положении УДЗМ (11) относительно ЗМ (10) в процессе сканирования, ЭВУ (12) формирует электронную версию штрихкода и выводит дешифрированный результат на МЭВУ (13).
Если же на ЗИ (9) нанесена поддельная ЗМ (10), то при сканировании вдоль нее ЛП (2) изменение интенсивности отраженной компоненты не приведет к столь же аномально высокой глубине модуляции выходного сигнала ФРУ (8), как это имело бы место в случае оригинальной ЗИ (10). Это обстоятельство с высокой вероятностью будет обнаружено ЭВУ (12) с выдачей соответствующей информации на МЭВУ (13).
Современный уровень техники позволяет выполнить оборудование для устройства детектирования ЗМ (10) как в стационарном, так и в переносном вариантах.
В качестве фотоаппаратуры, регистрирующей наличие аномального поглощения излучения, может быть использован, например, фотоэлектронный усилитель (ФЭУ) или иное устройство, например, на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС).
Оптические линзы ОП (4, 5) и УОФ (7) особенностей не имеют.
Последовательность работы устройства детектирования защитной метки и идентификацию подлинности обеспечивает программа ЭВУ (12).
Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает гарантированную защиту ценных изделий от подделки и возможность последующего автоматического определения их подлинности с высокой достоверностью.
Литературные источники
1. А.Н.Драченко, А.Н.Юрасов, И.В.Быков и др. Оптические свойства магнитных квази-2D нанокомпозитов в ИК-области спектра. Физика твердого тела, 2001, том 43, вып.5.
2. Ландсберг Г.С. Оптика, 4 изд., М., 1957 (Общий курс физики, т.3).
1. Способ защиты от подделки ценных изделий и контроля их подлинности, при котором на ценном изделии формируют пассивное защитное средство заданной структуры, обеспечивают возможность контроля его наличия и подлинности, в качестве материала защитного средства используют магнитные квази-2D островковые пленки Со наноразмерного уровня, а также мультислои, в которых островковые пленки Со отделены наноразмерными слоями SiO2, при этом в качестве детектируемых информативных признаков используют аномальное поглощение зондирующего электромагнитного излучения оптического диапазона защитным средством, а возможность контроля наличия и подлинности защитного средства обеспечивают методом анализа по оптическим эффектам в процессе внешнего воздействия на него указанного излучения и детектирования информативных признаков в оптическом отклике защитного средства на упомянутое внешнее воздействие, заключающемся в снижении интенсивности отраженного излучения, с последующим автоматическим и визуальным сопоставлением зарегистрированных параметров информативных признаков с информативными признаками, содержащимися в базе данных средства детектирования.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве зондирующего электромагнитного излучения используют лазерное когерентное излучение в инфракрасном оптическом диапазоне длин волн.
