Ценный документ, защищенный от подделки, и способ определения его подлинности

Изобретение относится к области защиты ценных документов от подделки и предназначено для приборного определения подлинности защищаемых полиграфических изделий, таких как все виды ценных документов. Ценный документ имеет маркировку, включающую, по меньшей мере, одно неорганическое соединение с кристаллической структурой, легированное ионами редкоземельных элементов, обладающее свойством селективного взаимодействия с излучением в оптическом диапазоне спектра, характеризующееся тем, что при воздействии на него излучением в заданной полосе оптического спектра излучение соединения только в этой же полосе спектра имеет избыток над температурным излучением с конечной длительностью 10^-10 секунд и больше. Технический результат - повышение уровня защищенности ценного документа. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 пр.

 

Изобретение относится к области защиты ценных документов от подделки и предназначено для приборного определения подлинности защищаемых полиграфических изделий, таких как банкноты и бланки ценных бумаг, а также акцизные и почтовые марки.

Одним из наиболее эффективных и технически целесообразных решений для контроля подлинности банкнот со скрытыми защитными признаками является оценка свойств переизлучения соединений, входящих в состав защитной маркировки или основу банкнот и ценных документов. Преимуществами данного подхода являются высокая производительность, высокий уровень защищенности за счет возможности создания скрытых защитных элементов, возможность бесконтактного способа контроля.

В силу указанных преимуществ, скрытые защитные признаки на основе использования нелинейных оптических свойств различных неорганических соединений нашли широкое применение при высокоскоростной сортировке банкнот, совмещенной с контролем их подлинности.

При этом главным требованием к данному классу скрытых машиночитаемых признаков, предназначенных только для контроля банкнотоприемной техникой, является надежность регистрации и труднообнаружимость населением при использовании обычных методов исследований, в частности спектральных и люминесцентных методов анализа.

Известна ценная бумага (WO 81/03507 А1 1981) с маркировкой - признаком подлинности на основе кристаллической структуры с ионами редкоземельных металлов. Поглощение излучения и фотовозбуждение происходят в видимой и ближней ИК-области, и имеется прозрачная область в ближней ИК-области, где данное соединение только излучает. В этом же источнике информации описан способ контроля подлинности ценной бумаги, отличающийся тем, что возбуждающее и индуцированное излучения делятся на несколько каналов с определенной шириной полос, индуцированное излучение измеряется и полученная матрица измеренных значений используется в качестве критерия подлинности. При анализе подлинности предлагается из всей совокупности параметров отклика рассматривать только интенсивность спектральных полос.

Недостатком этого решения является недостаточная стойкость к имитаторам, поскольку только спектр индуцированного излучения неорганического вещества на основе редкоземельных элементов не является его однозначной характеристикой, данные спектры хорошо изучены и определяются характером расположения энергетических уровней в атомах редкоземельных металлов-активаторов. Следовательно, имитатор с аналогичным активатором, даже имея отличия по химическому составу, может иметь сходный или полностью аналогичный спектр индуцированного излучения в заданной спектральной полосе.

В источнике WO 81/03510 А1, 1981 описана ценная бумага с признаками подлинности в виде люминесцентных веществ, при этом они проявляют спектр люминесценции только в невидимых областях спектра, причем возбуждение производится также невидимым светом, а также способ незаметного контроля подлинности ценной бумаги, отличающийся тем, что ценная бумага подвергается возбуждению источником света в невидимой области спектра, и что испускаемый люминесцентный свет в невидимой области спектра анализируется детекторным устройством по длине волны, или времени релаксации.

Данное техническое решение основано на использовании люминесцентных соединений, излучающих по закону Стокса, и известных из других областей техники, поэтому не решает задачи повышения уровня защищенности ценного документа от подделки.

В источнике WO 2007/003531 А1, 11.01.2007 описывается ценный документ с защитным признаком на основе люминофора для использования в защищенных от подделки документах, включающий кристаллическую решетку основного вещества - оксисульфида редкоземельного элемента, легированного, по крайней мере, двумя типами ионов. Люминофор обладает антистоксовой люминесценцией и люминесценцией по закону Стокса. Данный люминофор содержит два компонента, в качестве которых указаны оксисульфид иттрия, активированный иттербием, гольмием, и оксисульфид иттрия активированный иттербием, эрбием в разных соотношениях.

К недостаткам данного решения, с одной стороны, следует отнести использование в качестве защитного признака известных люминесцентных веществ. Известные из уровня техники люминесцентные вещества являются потенциально доступными для фальшивомонетчика, и, кроме этого, комбинация их свойств известна и хорошо изучена, что способствует облегчению поиска и подбора имитаторов. Поскольку люминесцентные свойства защитного признака, описанного в прототипе, зависят только от природы легирующего вещества (иона редкоземельного элемента, РЗЭ), то после первичного определения типа используемого в защитной маркировке РЗЭ, потенциальному фальшивомонетчику становится достаточно легко подобрать имитаторы, причем, как уже говорилось выше, имитаторы могут существенно отличаться от аутентичного вещества по химическому составу.

С другой стороны, использование люминесцентных соединений, излучающих в стоксовой или антистоксовой областях спектра относительно возбуждающего излучения, при современном развитии аналитической техники достаточно хорошо поддается исследованию и анализу.

Наиболее близким к предложенному изобретению является WO 81/03509 А1, 1981, в котором описана ценная бумага с люминесцентными признаками подлинности, возбуждение люминесценции происходит в узкой области длин волн, и в вблизи этой же области происходит люминесценция. Описывается способ установления подлинности ценных бумаг путем фотовозбуждения излучением и наблюдением за характеристиками возбуждения или люминесценции, отличающийся тем, что возбуждение производится спектрально вблизи излучения люминесценции, а также способ, отличающийся тем, что в спектральной области, близкой к области возбуждения, наблюдается затухание излучения люминесценции.

Данное техническое решение подразумевает контроль характера затухания люминесценции, что является существенным отличием от других рассматриваемых решений. Однако задача повышения защищенности ценного документа по сравнению с предлагаемым способом не решается в полной мере по трем основным причинам:

1. В указанном техническом решении применены люминесцентные вещества, известные из уровня техники, что существенно упрощает расшифровку признака, а затем поиск и подбор имитаторов.

2. Предложенное техническое решение оговаривает близко расположенные, но не совпадающие полосы излучения/возбуждения. При этом будем считать, что спектральное разрешение технического решения определяется спектральной шириной излучения полупроводникового лазера, используемого в качестве источника излучения (то есть ДА, от 5 до 30 нм в зависимости от используемого спектрального диапазона).

3. Не оговаривается отсутствие в спектре излучения соединения дополнительных стоксовых или антистоксовых полос, регистрируемых доступными аналитическими методами, и по наличию которых можно определить факт его присутствия в защитной маркировке, а также не оговаривается отсутствие в спектре возбуждения соединения дополнительных полос, лежащих вне основной области регистрации, при воздействии на которые вещество можно обнаружить доступными аналитическими методами, и обнаружить факт его присутствия в защитной маркировке по наличию индуцированного стоксового и/или антистоксового излучения.

Задачей и техническим результатом предложенного изобретения является повышение уровня защищенности ценного документа от подделки за счет применения неорганического соединения, неизвестного из уровня техники и обладающего свойствами, обеспечивающими надежную и однозначную идентификацию ценного документа, но при этом являющимся труднообнаруживаемым стандартными аналитическими методами спектрального и люминесцентного анализа.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что ценный документ, такой как банкнота, акцизная марка, почтовая марка, паспорт, проездной документ, водительские права, удостоверение личности, ценная бумага, пластиковая карта или подобный документ, защищенный от подделки, содержащий на своей поверхности и/или в своем составе скрытую защитную маркировку, содержащую, по меньшей мере, одно неорганическое люминесцентное соединение с кристаллической структурой, легированное ионами редкоземельных элементов, которое обладает свойством селективного взаимодействия с излучением в оптическом диапазоне спектра, характеризующийся тем, что при воздействии на него излучением в заданной полосе оптического спектра излучение соединения только в этой же полосе спектра имеет избыток над температурным излучением с конечной длительностью 10^-10 секунд и больше.

В качестве таких неорганических соединений могут быть использованы, например, соединения, соответствующие следующей эмпирической формуле:

Ln^I _2-X-Y-ZLn^II _xCe_YMe_ZO_3-CS_C

где Ln^I - Y и/или, La, Gd,

Ln^II - Eu, или Tb, или Dy, или Sm, или Yb, или Er, или Ho, или Nd, или Pr, или Tm,

Me - Al и/или Ga,

0,0001≤x≤0,4

0,00001≤y≤0,01

0≤z≤0,025

0≤c≤1

или другие соединения, обладающие свойством избирательного поглощения оптического излучения только в одной спектральной полосе.

Кроме того, ценный документ может характеризоваться тем, что защитная маркировка выполнена офсетным способом печати.

Поставленная задача и технический результат достигаются также с помощью уникального способа определения подлинности ценного документа со всеми вышеуказанными присущими ему признаками. При этом способ включает обнаружение скрытой защитной маркировки на ценном документе путем измерения и последующего анализа интенсивности и длительности избыточного излучения в заданной спектральной полосе.

Следует подчеркнуть, что такие измерения и их анализ впервые проводятся для достижения указанного технического результата в отношении маркировки с помощью нового, не известного из уровня техники соединения.

Поскольку предлагаемое изобретение, в отличие от известных технических решений, основано на использовании неорганических соединений, не известных ранее из уровня техники, следовательно, совокупность параметров люминесценции, характеризующая данный вид люминесцирующих веществ, не встречается в известных технических решениях и не может быть имитирована известными из уровня техники решениями, ни по отдельности, ни в каком-либо их сочетании.

Использование при идентификации защитной маркировки измерения и последующего анализа интенсивности и длительности избыточного излучения в заданной спектральной полосе позволяет использовать неизвестные из уровня техники неорганические соединения, подбор и исследования которых вызывают затруднения у потенциальных фальшивомонетчиков.

Пример 1.

Ценный документ, содержащий скрытую защитную маркировку, выполненную бесцветной краской офсетным способом печати и включающую 10% неорганического соединения Y_1,689Ce_0,001Tm_0,3Al_0,01O₂S.

Определялись характеристики маркировочного соединения, являющиеся основой способа определения подлинности ценного документа, согласно которому обнаружение скрытой защитной маркировки на ценном документе предполагается путем измерения и последующего анализа избыточного излучения в спектральной полосе шириной 20 нм на длине волны 810 нм при отсутствии избыточного излучения в любых других полосах оптического спектра длин волн, а также при отсутствии избыточного излучения при воздействии на вещество возбуждающим излучением в диапазонах от 300 до 800 нм и от 820 до 2500 нм.

Представленное неорганическое соединение обладает следующей совокупностью параметров.

1. Отсутствие избыточного излучения во всем диапазоне спектра, кроме указанной полосы 810 нм шириной 20 нм.

2. Кинетика затухания избыточного излучения характеризуется постоянной времени 2,0 мкс.

3. Отсутствие визуального проявления при любом виде оптического возбуждения в видимом диапазоне спектра 400-700 нм.

Пример 2.

Ценный документ, содержащий скрытую защитную маркировку, выполненную офсетным способом печати и включающую 5% неорганического соединения Y_1,834Ce_0,001Er_0,15Al_0,015O₃.

Определялись характеристики маркировочного соединения, являющиеся основой способа определения подлинности ценного документа, согласно которому обнаружение скрытой защитной маркировки на ценном документе предполагается путем измерения и последующего анализа избыточного излучения в спектральной полосе шириной 30 нм на длине волны 1550 нм при отсутствии избыточного излучения в любых других полосах оптического спектра длин волн, а также при отсутствии избыточного излучения при воздействии на вещество возбуждающим излучением в диапазонах от 300 до 1535 нм и от 1565 до 2500 нм.

Представленное неорганическое соединение обладает следующей совокупностью параметров:

1. Отсутствие избыточного излучения во всем диапазоне спектра, кроме указанной полосы 1550 нм шириной 30 нм.

2. Кинетика затухания избыточного излучения характеризуется постоянной времени 1500 мкс.

3. Отсутствие визуального проявления при любом виде оптического возбуждения в видимом диапазоне спектра 400-700 нм.

Таким образом, очевидно, что технический результат достигается путем введения в защитную маркировку ценного документа неорганического люминесцентного соединения с кристаллической структурой, легированной ионами редкоземельных элементов, и обладающего свойством селективного взаимодействия с излучением в оптическом диапазоне спектра, характеризующегося тем, что при воздействии на него излучением в заданной полосе оптического спектра излучение соединения только в этой же полосе спектра имеет избыток над температурным излучением с конечной длительностью 10^-10 секунд и больше.

1. Ценный документ, защищенный от подделки, содержащий на своей поверхности и/или в своем составе скрытую защитную маркировку, включающую, по меньшей мере, одно неорганическое соединение с кристаллической структурой, легированное ионами редкоземельных элементов, обладающее свойством селективного взаимодействия с излучением в оптическом диапазоне спектра, отличающийся тем, что при воздействии на него излучением в заданной полосе оптического спектра излучение соединения только в одной спектральной полосе спектра имеет избыток над температурным излучением с конечной длительностью 10^-10 секунд и более.

2. Ценный документ по п.1, отличающийся тем, что он представляет собой банкноту, акцизную марку, почтовую марку, паспорт, проездной документ, водительские права, удостоверение личности, ценную бумагу, пластиковую карту.

3. Ценный документ по любому из пп.1-2, отличающийся тем, что в качестве неорганического соединения используют соединение, соответствующее следующей эмпирической формуле:
Ln^I _2-X-Y-ZLn^II _XCe_Y Me _ZO_3-CS_С
где Ln^I-Y и/или, La, Gd,
Ln^II-Eu, или Tb, или Dy, или Sm, или Yb, или Er, или Ho, или Nd, или Pr, или Tm,
Me-Al и/или Ga,
0,0001≤x≤0,4
0,00001≤y≤0,01
0≤z≤0,025
0≤c≤1

4. Ценный документ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что неорганическое соединение защитной маркировки обладает свойством селективного взаимодействия с излучением в оптическом диапазоне спектра в пределах от 0,1 мкм до 10 мкм, предпочтительно в пределах от 0,4 мкм до 2,5 мкм.

5. Ценный документ по п.4, отличающийся тем, что неорганическое соединение представляет собой частицы размером в пределах от 0,01 мкм до 100 мкм.

6. Ценный документ по п.5, отличающийся тем, что заданная ширина спектральной полосы взаимодействия неорганического соединения защитной маркировки с оптическим излучением составляет от 1 нм до 50 нм.

7. Ценный документ по любому из пп.5, 6, отличающийся тем, что защитная маркировка выполнена полиграфическим способом, предпочтительно способом офсетной печати.

8. Ценный документ по любому из пп.5, 6, отличающийся тем, что защитная маркировка внедрена в массу бумаги или пластика, или внедрена в поверхностный слой бумаги или пластика, или нанесена в составе клеевого слоя между внутренними слоями многослойного документа.

9. Ценный документ по п.8, отличающийся тем, что защитная маркировка выполнена в виде геометрических фигур, гильоширных элементов, графических и цифробуквенных символов, образует кодировку или представляет любую совокупность всего перечисленного.

10. Способ определения подлинности ценного документа по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что проводят обнаружение скрытой защитной маркировки на ценном документе путем облучения защитной маркировки излучением в заданной спектральной полосе и последующего измерения и анализа интенсивности и длительности избыточного излучения в той же спектральной полосе.