Признак подлинности в виде люминофоров
Предложен защитный элемент, имеющий по меньшей мере первый люминофор и второй люминофор, которые характеризуются наличием в основном одинаковой общей полосы излучения. Каждый из обоих люминофоров характеризуется наличием по меньшей мере одной полосы возбуждения, которая приводит к испусканию излучения в общей полосе излучения, т.е. оба люминофора выбраны таким образом, что они при разном возбуждении способны испускать излучение на по меньшей мере одной общей длине волны, и для каждого из обоих люминофоров существует по меньшей мере по одной длине волны, на которой возможно возбуждение соответственно только одного люминофора, а возбуждение другого невозможно. Предложенный защитный элемент повышает степень защиты от подделки ценных документов. 7 н. и 11 з.п. ф-лы, 24 ил., 2 табл., 4 пр.
Настоящее изобретение относится к защитному элементу с по меньшей мере двумя люминофорами.
Под термином "ценный документ" согласно изобретению подразумеваются банкноты, чеки, акции, знаки оплаты, удостоверения личности (пропуска), кредитные карты, паспорта и иные документы, а также ярлыки, этикетки, печати, упаковки либо иные элементы для защиты различных товаров и изделий от подделки.
Использование люминофоров для защиты ценных документов от подделки известно уже достаточно давно. Возможность применения в этих целях переходных металлов и редкоземельных элементов (РЗЭ) в качестве люминесцирующих ионов в основных кристаллических решетках уже обсуждалась в данной области техники. Преимущество, связанное с применением таких ионов, состоит в том, что они после соответствующего возбуждения начинают испускать люминесцентное излучение, в спектре которого присутствует одна или несколько характеристических узких полос, которые облегчают их надежное обнаружение и отграничение от других спектров. Помимо этого в данной области техники уже обсуждалась также возможность применения в указанных целях комбинаций из переходных металлов и/или редкоземельных элементов. Преимущество подобных веществ состоит в том, что дополнительно к вышеуказанным характеристическим спектрам люминесценции наблюдаются также так называемые процессы передачи энергии, которые могут приводить к появлению сложных спектров люминесценции. В ходе таких процессов передачи энергии один ион может передавать свою энергию другому иону, и в этом случае спектры люминесценции могут состоять из нескольких узких полос или линий, характеристических для обоих ионов.
Однако существует лишь ограниченное количество различных ионов с характеристическими свойствами, делающими такие ионы пригодными для защиты ценных документов от подделки. Помимо этого ионы переходных металлов и/или редкоземельных элементов испускают люминесцентное излучение на одной или нескольких характеристических длинах волн, которые зависят от природы иона и от основной кристаллической решетки и которые можно предсказать. Процессы передачи энергии также приводят к такой характеристической люминесценции участвующих в ее испускании ионов.
Однако для обнаружения защитных элементов, соответственно содержащихся в них люминофоров у всех известных защитных элементов и применяемых в качестве них люминофоров используется возможность дифференцирования испускаемых ими излучений, т.е. их характеристических спектров люминесценции. Испускаемые разными люминофорами излучения прежде всего различаются между собой своей длиной волны, что позволяет однозначно идентифицировать такие излучения на основании соответствующей каждому из них длине волны. В качестве примера других критериев, позволяющих на их основании дифференцировать люминофоры, можно назвать время затухания люминесценции или ее интенсивность. Подобные защитные элементы известны, например, из WO 2009/136921 A1, WO 2006/024530 A1, WO 2005/035271 A2, WO 81/03508 A1, WO 99/38700 A1, WO 99/38701 A1, WO 99/39051 A1 и DE 3048734 A1.
Описанные защитные элементы, используемые для защиты ценных документов от подделки, состоят из отдельных люминофоров, которые различаются между собой своими спектральными и/или временными свойствами. Такие защитные элементы, изготавливаемые и применяемые в самых разнообразных видах, заделывают в материал ценных документов и/или наносят на них. При этом возможно использование люминофоров в различных сочетаниях. Полосы излучения применяемых люминофоров образуют своего рода спектральный код. Несколько разных люминофоров можно комбинировать между собой в системы, при этом отдельные системы не зависят одна от другой. Излучение, испускаемое применяемыми люминофорами, называют также люминесценцией, которая может представлять собой флуоресценцию и/или фосфоресценцию.
Уже указанное выше ограниченное количество люминофоров, а также ограниченное количество различных спектральных линий их излучения обусловливают необходимость такого взаимного согласования испускаемых используемыми люминофорами излучений, которое для возможности дифференцирования разных люминофоров исключало бы взаимное наложение испускаемых ими излучений в пределах одного ценного документа. В соответствии с этим существуют лишь очень ограниченные возможности по интегрированию разных люминофоров в отдельный ценный документ, который благодаря этому можно было бы надежно отличать от других ценных документов.
Исходя из описанного выше уровня техники, в основу настоящего изобретения была положена задача предложить защитные элементы с по меньшей мере двумя люминофорами, пригодными прежде всего для маркировки ценных документов в качестве их признаков подлинности, при этом такие защитные элементы должны обеспечивать еще более высокую степень защиты ценных документов от попыток их подделки. Помимо этого должно обеспечиваться расширение многообразия отличимых друг от друга защитных элементов.
Указанная задача решается с помощью объектов изобретения, заявленных в независимых пунктах формулы изобретения. В соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения представлены различные предпочтительные варианты осуществления изобретения.
Согласно изобретению предлагаемый в нем защитный элемент с по меньшей мере двумя люминофорами имеет первый и второй люминофоры, которые характеризуются наличием в основном одинаковой общей полосы излучения, при этом по меньшей мере первый или второй люминофор характеризуется либо оба люминофора характеризуются наличием по меньшей мере одной полосы возбуждения, которая приводит к испусканию излучения только первым или вторым люминофором в общей полосе излучения.
Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что для защиты ценного документа от подделки можно совместно использовать даже те люминофоры, которые ранее невозможно было вообще или невозможно было надежно дифференцировать друг от друга на основании испускаемых ими излучений. Дифференцирование люминофоров друг от друга возможно благодаря наличию у них разных полос возбуждения при наличии одинаковой полосы излучения. В результате существенно расширяются существующие возможности по защите ценных документов от подделки. Подобный фактор позволяет предусматривать множество дополнительных кодов или кодовых комбинаций. Помимо этого благодаря тому факту, что люминофоры невозможно дифференцировать друг от друга исключительно на основании испускаемых ими излучений, существенно повышается степень защиты, обеспечиваемой содержащим люминофоры защитным элементом.
В особенно предпочтительном варианте подобный защитный элемент можно использовать для защиты ценных документов от подделки и/или для их кодирования, например, путем заделки в материал или объем ценного документа и/или нанесения на него либо путем заделки в материал или объем признаков подлинности, предназначенных для ценных документов, или нанесения на такие признаки подлинности.
Проверку наличия защитного элемента, ценного документа или признака подлинности можно выполнять путем возбуждения люминофоров первым излучением с длиной волны, которая лежит в основном в одной из полос возбуждения, которая приводит к испусканию излучения только первым или вторым люминофором в общей полосе излучения.
Такая проверка путем возбуждения на разных длинах волн, которые соответствуют разным полосам возбуждения совместно используемых люминофоров, позволяет дифференцировать друг от друга даже те люминофоры, которые из-за наличия у них общей полосы излучения воспринимались до настоящего времени как единственный люминофор.
Другие преимущества настоящего изобретения вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения, а также последующего описания некоторых вариантов его осуществления, рассмотренных со ссылкой на прилагаемые к описанию графические материалы, на которых показано:
на фиг.1 - полосы возбуждения и излучения защитных элементов и
на фиг.2 - полосы возбуждения и излучения других защитных элементов.
На фиг.1 показаны полосы возбуждения и излучения защитных элементов, которые используются, например, для защиты ценных документов от подделки. Такие защитные элементы состоят из специфической комбинации люминофоров. Для образования защитного элемента, предназначенного для применения на одном ценном документе, соответственно на ценном документе одного типа, используют по меньшей мере два разных люминесцирующих вещества, называемых также люминофорами, которые, например, совместно наносят на ценный документ, соответственно заделывают в его материал, прежде всего в его основу (бумажную и/или полимерную основу) в составе пластинок, волокон и т.д. Люминофоры заделывают в материал ценного документа или наносят на него таким образом, чтобы они пространственно по меньшей мере в отдельных частях взаимно перекрывались, а предпочтительно оба они присутствовали совместно везде, где они находятся, и чтобы тем самым при попытке анализа ценного документа измерительными средствами такие люминофоры проявлялись как единый люминофор. Помимо этого возможно наличие других люминофоров. При наличии таких других люминофоров в последующем описании говорится не о по меньшей мере двух разных люминофорах, а о по меньшей мере двух люминесцирующих системах.
По меньшей мере две люминесцирующие системы выбраны с таким расчетом, что они способны испускать по меньшей мере одно общее излучение, т.е. при (возможно разном) возбуждении испускают излучение на по меньшей мере одной общей длине волны. При этом под "общей длиной волны/общим излучением" подразумевается наложение или перекрытие спектров по меньшей мере одного общего излучения или испускание по меньшей мере одного очень близкого излучения (например, непосредственно соседнего), вследствие чего излучения регистрируются датчиками с разрешающей способностью более 50 нм, прежде всего более 10 нм, как единое излучение, т.е. не могут быть достоверно дифференцированы.
Помимо этого "общее излучение" обоих люминофоров может иметь примерно одинаковую ширину линии, при этом по меньшей мере две люминесцирующие системы характеризуются наличием по меньшей мере одной длины волны, на которой их совместное возбуждение невозможно, т.е. либо существует длина волны, на которой возможно возбуждение одной из обеих люминесцирующих систем (тогда как на других длинах волн, на которых возможно возбуждение люминесцирующих систем, возможно возбуждение обеих люминесцирующих систем), либо для каждой из обеих люминесцирующих систем существует по меньшей мере по одной длине волны, на которой возможно возбуждение соответственно только одной люминесцирующей системы, а возбуждение другой невозможно или возможно лишь с гораздо меньшей эффективностью. Под "меньшей эффективностью" при этом подразумевается эффективность, которая ниже в 5 раз, а предпочтительно ниже в 10 раз. При этом по меньшей мере одна длина волны при возбуждении аналогичной интенсивности обусловливает наличие также аналогичной интенсивности в общем излучении, сравнимой с интенсивностью общего или другого возбуждения. Выражение "аналогичная интенсивность" означает при этом, что в спектре возбуждения общего излучения высота одной и высота другой полос возбуждения различаются между собой не более чем в 10 раз, предпочтительно не более чем в 5 раз, более предпочтительно не более чем в 3 раза, особенно предпочтительно не более чем в 2 раза, наиболее предпочтительно не более чем в 1,07 раза.
В изобретении используются системы передачи энергии от сенсибилизатора (фотоприемника) к люминофору. Энергия может передаваться при этом полностью или же только частично. В изобретении используется тот неожиданно установленный факт, что при применении приемлемых методов обнаружения возможно также использование систем, которые из-за взаимодействий между их излучениями до настоящего времени не удавалось дифференцировать и которые поэтому были неприменимы.
В том случае, когда системы возбуждают неизбирательно, то при возбуждении на длинах волн, на которых происходит возбуждение первого люминофора, и при возбуждении на длинах волн, на которых происходит возбуждение второго люминофора, получают некоторое (конкретное) общее люминесцентное излучение (хотя оно и исходит от обеих разных систем). При возбуждении же на по меньшей мере одной длине волны (а предпочтительно на обеих разных индивидуальных длинах волн), на которой (на каждой из которых) возможно возбуждение соответственно только одного из люминофоров, получают обособленно излучение, испускаемое только одной из обеих систем.
На фиг.1а в графическом виде представлена зависимость интенсивности от длины волны для первого люминофора, который для полосы 12 излучения характеризуется наличием первой полосы 11 его возбуждения и второй полосы 11' его возбуждения. Второй же люминофор для той же полосы 12 излучения характеризуется наличием только одной полосы 10 его возбуждения, которая практически идентична полосе 11 возбуждения первого люминофора. Тем самым при возбуждении излучением с длиной волны, которая соответствует полосам 10, 11 возбуждения, первый и второй люминофоры невозможно дифференцировать один от другого. Однако возбуждение излучением с длиной волны, соответствующей второй полосе 11' возбуждения, позволяет дифференцировать первый люминофор от второго люминофора.
На фиг.1б в графическом виде представлена зависимость интенсивности от длины волны для первого люминофора, который для полосы 12 излучения характеризуется наличием первой полосы 11 его возбуждения и второй полосы 11' его возбуждения. Второй же люминофор для той же полосы 12 излучения характеризуется наличием только одной полосы 10 его возбуждения, которая практически идентична полосе 11 возбуждения первого люминофора. Дополнительно к этому для полосы 12 излучения второй люминофор характеризуется наличием второй полосы 10' его возбуждения. Тем самым при возбуждении излучением с длиной волны, которая соответствует полосам 10, 11 возбуждения, первый и второй люминофоры невозможно дифференцировать один от другого. Однако возбуждение излучением с длиной волны, соответствующей второй полосе 11' возбуждения первого люминофора, позволяет распознать его. Возбуждение же излучением с длиной волны, соответствующей второй полосе 10' возбуждения второго люминофора, позволяет распознать его.
Указанные в последующих примерах длины волн представляют собой примерные значения. Фактические же значения определяются используемой матрицей, соответственно используемой основной кристаллической решеткой.
Пример 1
Люминесцирующая система 1: Еr:матрица
Люминесцирующая система 2: Yb,Тm:матрица
Обе люминесцирующие системы испускают излучение на длине волны 1 мкм при возбуждении на длинах волн видимой или ближней инфракрасной области спектра и поэтому не дифференцируемы одна от другой на основании испускаемого ими излучения на длине волны 1 мкм. Очевидно, что такие системы можно дифференцировать при других длинах волн, однако в этом случае остается неопределенность касательно интенсивности в общей спектральной линии. Поэтому анализ общей спектральной линии является согласно изобретению определяющим.
Система Еr:матрица возбуждается на длинах волн 520 нм, 650 нм и 800 нм. Система Yb,Тm:матрица характеризуется совместным возбуждением на длине волны 800 нм, однако допускает также возможность ее возбуждения на длине волны 700 нм, на которой система 1 не возбуждается.
Подобная образующая признак подлинности система (т.е. комбинация из люминесцирующей системы 1 и люминесцирующей системы 2) после ее заделки в объем материала банкноты (или после добавления в краску) при возбуждении на любой из длин волн 520, 650, 700 нм испускает излучение с длиной волны 1 мкм. При возбуждении же такой системы на длине волны 800 нм также можно наблюдать излучение с длиной волны 1 мкм, источником которого в этом случае, однако, являются обе люминесцирующие системы.
Пример 2
Люминесцирующая система 1: Тm:матрица
Люминесцирующая система 2: Yb,Тm:матрица
Обе люминесцирующие системы испускают излучение с длиной волны 1,9 мкм. Системы 1 и 2 всегда могут возбуждаться на тех длинах волн, на которых возможно возбуждение Тm, например на длине волны 800 нм. Однако возбуждение системы 2 дополнительно возможно на длине волны около 980 нм.
После добавления подобной образующей признак подлинности системы (т.е. комбинации из люминесцирующей системы 1 и люминесцирующей системы 2) в общую краску обе эти люминесцирующие системы испускают излучение при возбуждении во всех характерных для Тm полосах. Лишь при возбуждении на длине волны около 980 нм возбуждается исключительно люминесцирующая система 2.
Особенно предпочтительны образующие признак подлинности системы, которые испускают только одно излучение (или только одно значительное излучение).
Для применения в предусмотренных изобретением целях пригодны в принципе все люминофоры. Особенно же предпочтительны люминофоры с большим количеством узких полос излучения и/или возбуждения. Наиболее предпочтительны системы на основе редкоземельных элементов, т.е. легированные ионами редкоземельных элементов в качестве люминофоров основные кристаллические решетки с их многочисленными узкими спектральными линиями. В последующем описании такие системы обозначаются как "люминофор:матрица", при этом люминофор введен в качестве легирующей примеси в матрицу, соответственно в основную кристаллическую решетку.
Особенно предпочтительно применение систем со стоксовым сдвигом, поскольку такие системы доступны с высокой эффективностью, т.е. позволяют легировать их с низкой степенью.
Ниже в таблице 1 в сводном виде представлены возможные предлагаемые в изобретении системы с излучениями в инфракрасной области спектра. Тот же принцип можно использовать и применительно к люминофорам с излучением в видимой области спектра.
| Таблица 1 | |
| Один люминофор | Один или несколько люминофоров |
| А, АВ, АВС, AC, ACD, AED | AD |
| С, ВС, CDE | CD, BCD |
| F, BF, CF, DF, DEF, BDF | |
| Е, BE, DE, GE, CGE | |
| А, АВ, AG | |
| Е, IE, EGH | |
| AD, GI, EGJ | D, ED, GH |
| Е, ЕI | |
| С, CJ, CH, FH | KH |
В таблице 1 буквы А-К обозначают множества люминофоров. Входящие в такие множества А-К люминофоры представляют собой следующие:
| А={Но} | В∈{Cr, Fe, Mn} | С={Тm} |
| D∈{Yb, Еr} | Е={Nd} | F={Еr} |
| G={Yb} | Н∈{Еr, Тm} | I∈{Yb, Cr} |
| J∈{Но, Тm} | К∈{Cr} |
Люминесцирующая система образуется в результате выбора одного или нескольких люминофоров.
В предлагаемой в изобретении образующей признак подлинности системе используют две люминесцирующие системы (или же большее их количество). Обе люминесцирующие системы могут представлять собой индивидуальные люминофоры или даже смеси люминофоров. В особенно предпочтительном варианте люминесцирующие системы состоят из люминофоров одной группы с одинаковой длиной волны излучения. Подобные группы разных люминофоров с одинаковыми длинами волн излучения указаны в каждой из строк таблицы 1.
Люминофоры внедрены в пригодные для применения в предусмотренных изобретением целях основные кристаллические решетки. Наиболее предпочтительны при этом неорганические основные кристаллические решетки прежде всего из-за узости определяющих люминесценцию спектральных линий.
Тип матрицы не имеет решающего значения для настоящего изобретения. Однако она может использоваться для тонкой настройки полос возбуждения, соответственно излучения. Данный фактор актуален прежде всего в том случае, когда для возбуждения люминесцентного излучения используются источники узкополосного возбуждающего излучения (например, лазеры). В этом случае согласно изобретению можно также использовать системы типа РЗЭ:матрица А и (такой же) РЗЭ:матрица Б.
Предпочтительны матрицы из группы, включающей гранаты, перовскиты, сульфиды, оксисульфиды, апатиты, ванадаты, оксиды, стекла и другие. Матрицы, пригодные для применения в предусмотренных изобретением целях, известны, например, из WO 2006/024530 А1.
Пример 3
Люминесцирующая система 1: Еr,Yb:матрица, Tm:YIG
Люминесцирующая система 2: Yb, Но:матрица в смеси с Ho:YIG
Применение смесей люминофоров в качестве люминесцирующих систем предпочтительно прежде всего в том случае, когда ценный документ снабжают независимо друг от друга разными люминесцирующими системами (люминесцирующей системой 1 и люминесцирующей системой 2), например, дозируют с помощью разных регулирующих контуров или из разных дозаторов либо независимо друг от друга добавляют в краску с использованием разных систем обеспечения качества.
Именно в этом случае варьируются обе люминесцирующие системы (например, варьируется интенсивность спектральных линий, относящихся к обеим люминесцирующим системам). Тем самым от одного места банкноты к другому ее месту, соответственно от одной банкноты к другой одной их серии BN (или одной партии продукции) обе люминесцирующие системы и прежде всего интенсивности их излучений не зависят друг от друга и варьируются независимо друг от друга.
Соотнесение с люминофорами в люминесцирующих системах 1 и 2 определенных интенсивностей, т.е. соотнесение с люминесцирующей системой 1 интенсивностей I11, I12, а с люминесцирующей системой 2 - интенсивностей I21, I22 для конкретных люминофоров L11, L12, L21, L22 систем, позволяет дополнительно повысить степень защиты всей системы (состоящей из люминесцирующей системы 1 и люминесцирующей системы 2), поскольку отношение интенсивностей I21/I22 (и/или I11/I12), определяемое смесью порошков, составляющих люминесцирующую систему 2, обнаруживается лишь в том случае, когда возбуждение происходит на "правильной" длине волны для люминесцирующей системы 1, соответственно люминесцирующей системы 2.
Информация о подобных соотношениях остается известна только определенному учреждению, например центральному банку, и могла бы использоваться для аутентификации банкнот серии BN.
При возбуждении на длине волны, на которой возможно возбуждение совместно обеих люминесцирующих систем, т.е. люминесцирующая система 1 реагирует на возбуждение, испуская излучение интенсивностью I11, а люминесцирующая система 2 реагирует на возбуждение, испуская излучение интенсивностью I21, для общей спектральной линии получают, например, смешанную интенсивность (I11+I21), которая не должна находиться ни в какой определенной взаимосвязи с интенсивностью I12 и интенсивностью I22, поскольку обе люминесцирующие системы имеют относящиеся только к ним определенные отношения интенсивностей, но из-за их в целом независимого дозирования не имеют никакой общей базы интенсивности.
В другом варианте обе люминесцирующие системы 1 и 2 могут находиться в определенной связи между собой. В этом случае, кроме того, и обе пары интенсивностей I11, I12 и I21, I22 связаны между собой.
Наряду с соотнесением между собой интенсивностей для аутентификации можно анализировать и соотносить между собой свойства люминесцирующих систем.
Реализация особых возможностей в процессе аутентификации ценного документа возможна различными путями.
Характеристические времена люминесценции. Измерение одного общего, характеристического для ценного документа времени люминесценции при возбуждении на длине волны, на которой происходит возбуждение обеих систем. Измерение разных, характеристических индивидуально для каждой из люминесцирующих систем 1 и 2 времен люминесценции при возбуждении каждой подсистемы. Характеристические времена люминесценции могут представлять собой времена нарастания люминесценции или же времена ее затухания, при этом времена освещения или облучения могут быть разными и согласованы с каждой подсистемой или же могут быть одинаковыми. Равным образом в пределах одной банкноты можно использовать разные времена ее освещения, при этом для определения подлинности банкноты, соответственно для ее аутентификации можно соотносить времена затухания общего излучения с временами затухания других переходов.
Отношения интенсивностей. Измерение общей интенсивности излучений обеих люминесцирующих систем. Измерение отдельных интенсивностей излучений обеих люминесцирующих систем путем измерения при возможно совместном возбуждении и путем соотнесения с интенсивностями излучений подсистем (при однократном или многократном индивидуальном возбуждении). Соотнесение всех таких времен люминесценции друг с другом для аутентификации ценного документа.
Спектральные свойства. При совместном возбуждении общее излучение проявляет наложение спектров излучения обеих люминесцирующих систем. Результирующий спектр изменен относительно спектра излучения люминесцирующей системы 1, равно как и спектра излучения люминесцирующей системы 2, например уширен, сдвинут, изменен по своей форме. При разном возбуждении, соответственно при разной возбуждаемости получают спектр иной формы. Для аутентификации ценного документа можно также соотносить друг с другом форму спектров при одиночном/отдельном/совместном возбуждении.
Указанные различия можно использовать также для создания кодов, т.е. для дифференцирования друг от друга разных ценных документов, выполненных по одной и той же системе, например по их номиналам, сериям и иным признакам.
Ценный документ можно снабжать люминесцирующими системами различными путями.
Снабжение ценного документа люминесцирующими системами может заключаться в их заделке в материал его основы (бумажной и/или полимерной основы), в добавлении в печатную краску, в интегрировании в признаки подлинности, соответственно защитные признаки (защитные нити, волокна, пластинки и иные).
Ценный документ можно снабжать обеими люминесцирующими системами LS1 и LS2, используя отдельные системы обеспечения качества с независимыми дозаторами. Однако ценный документ можно также снабжать обеими люминесцирующими системами LS1 и LS2, используя связанные системы обеспечения качества или единственный дозатор, в каковом случае обе системы (и, как следствие, интенсивности их излучения, определяемые параметрами дозирования) оказываются находящимися в определенной взаимосвязи между собой. Такая взаимосвязь может отражать информацию о партии продукции, информацию о серии или иную информацию.
Способ проверки наличия защитного элемента с по меньшей мере двумя люминофорами, соответственно с двумя люминесцирующими системами может предусматривать использование в этих целях одного датчика или нескольких датчиков. Такой датчик анализирует или такие датчики анализируют отдельные люминесцирующие системы, например, путем определения соотношения между возможно многократными интенсивностями излучения отдельных люминесцирующих систем. Для этого люминесцирующие системы точно так же возбуждают излучениями с разными длинами волн 11 (возможно совместное возбуждение), и/или 12 (возбуждение только системы 1), и/или 13 (возбуждение только системы 2). Для этого по выбору или дополнительно люминесцирующие системы поочередно и/или совместно облучают излучениями с длинами волн 11, 12 и 13. Помимо этого возможно пространственно разное возбуждение люминесцирующих систем, например, вдоль одной анализируемой дорожки возможно возбуждение излучением с длиной волны 11, а вдоль другой анализируемой дорожки - излучением с длиной волны 12. При анализе в целях, например, аутентификации ценного документа можно учитывать все возможные свойства, например времена люминесценции, отношения интенсивностей, спектральные свойства и иные параметры.
На фиг.2а в графическом виде представлена зависимость интенсивности от длины волны для первой люминесцирующей системы 1. На фиг.2б в графическом виде представлена зависимость интенсивности от длины волны для второй люминесцирующей системы 2.
Люминесцирующая система 1 состоит из двух люминофоров. Первый люминофор, соответствующие которому характеристики интенсивности обозначены на чертеже сплошными линиями, поглощает излучение с длинами волн 11 и 12 и испускает излучение с длиной волны 13 и возможно с другими не представленными на чертеже длинами волн. Второй люминофор, соответствующие которому характеристики интенсивности обозначены на чертеже штриховыми линиями, поглощает излучение, например, с длинами волн 14 и 12 и испускает излучение с длиной волны 15.
Люминесцирующая система 2 также состоит из двух люминофоров. Третий люминофор, соответствующие которому характеристики интенсивности обозначены на чертеже штрихпунктирными линиями, поглощает излучение с длинами волн 16 и 17 и испускает излучение с длиной волны 18 и возможно с другими не представленными на чертеже длинами волн. Четвертый люминофор, соответствующие которому характеристики интенсивности обозначены на чертеже пунктирными линиями, поглощает излучение, например, с длиной волны 19, которая в рассматриваемом примере равна длине волны 16, и испускает излучение с длиной волны 110.
При возбуждении на длине волны 12, равной примерно длине волны 17, излучение испускают и Люминесцирующая система 1 с длиной волны 13 (и 15), и Люминесцирующая система 2 (с длиной волны 18). Излучения с длинами волн 13 и 18 взаимно накладываются, т.е. не могут быть дифференцированы датчиком одно от другого. Соответственно получают наложенный спектр, отражающая который кривая является наложением обозначенных сплошной и штрихпунктирной линиями кривых и по спектральным характеристикам, а также касательно характеристической формы, времен люминесценции, интенсивностей отлична от отдельных спектральных линий.
При возбуждении на длине волны 16 в результате наложения друг на друга полос 13, 18 получают только полосу 18 (наряду с характеристической физикой), в которой излучает люминесцирующая система 2. При возбуждении же на длине волны 11 получают только полосу 13 (наряду с характеристической физикой), в которой излучает люминесцирующая система 1. Сказанное свидетельствует о том, что не всегда требуется возбуждать всю люминесцирующую систему (в данном случае люминесцирующие системы 1 и 2) излучением с одной длиной волны.
Свойства обеих люминесцирующих систем (1 и 2) можно отрегулировать таким образом, чтобы спектральная форма, интенсивности, времена затухания люминесценции и иные параметры, присущие люминесцирующей системе 1 (т.е. штриховые и сплошные кривые), а также те же параметры, присущие люминесцирующей системе 2 (пунктирные и штрихпунктирные кривые), находились во взаимосвязи между собой. Сказанное означает, что для аутентификации ценного документа, т.е., например, для его признания в качестве подлинного или действующего, существует одна или несколько закономерностей, которые должны соблюдаться в подобных параметрах.
По этой причине потенциальному фальсификатору придется столкнуться с той проблемой, что ему неизвестна информация о тех длинах волн, при которых соответствующие величины были поставлены в соответствие друг другу. Благодаря этому значительно повышается степень защиты от подделки. Сказанное справедливо прежде всего в том случае, когда обе люминесцирующие системы 1 и 2 независимо друг от друга заделывают в материал ценного документа, соответственно наносят на него. В другом варианте сказанное справедливо также в том случае, когда обе люминесцирующие системы хотя и заделывают совместно в материал ценного документа, соответственно совместно наносят на него, однако целенаправленно варьируют соответствующие величины. В еще одном варианте взаимосвязь можно также сохранять неизменной и в этом случае количественно оценивать также суммарные интенсивности.
Ниже рассмотрена конструкция датчиков. Их можно использовать не только в автоматической машине для проверки ценных документов, в которой проверяемые ценные документы перемещаются мимо датчиков, но и в портативном устройстве для проверки ценных документов.
Применение двух независимых датчиков, которые не находятся во взаимосвязи между собой. Каждый датчик измеряет параметры или свойства своей собственной люминесцирующей системы, т.е. люминесцирующей системы, для анализа которой он предназначен. Для этого он возбуждает на по меньшей мере тех длинах волн (и детектирует на тех длинах волн), которые обосабливают собственную люминесцирующую систему. В особенно предпочтительном варианте по меньшей мере один из датчиков детектирует, кроме того, люминесцентное излучение и при возбуждении излучением, возбуждающим обе люминесцирующие системы, и использует эту информацию для аутентификации ценного документа, например, путем определения отношения интенсивностей спектральной линии, присущей собственной люминесцирующей системе, и общей для обеих люминесцирующих систем спектральной линии, при этом такое отношение интенсивностей ставится в соответствие известному, ожидаемому отношению интенсивностей излучения отдельной или обеих люминесцирующих систем. При этом можно использовать все физические характеристики, прежде всего времена люминесценции, интенсивности, спектры, спектральные формы и иные параметры.
Применение независимого датчика и комбинированного датчика. Независимый датчик измеряет свойства или параметры исключительно собственной люминесцирующей системы (как независимые датчики). При этом такой датчик хотя и может обнаруживать вторую люминесцирующую систему, однако не обрабатывает никакую дополнительную информацию о ней. В комбинированном датчике хранятся или сохраняются либо передаются в него полученные, например, на основании результатов статистических анализов данные об обеих люминесцирующих системах. Такие данные используются для аутентификации ценного документа. При этом можно использовать все физические характеристики, прежде всего времена люминесценции, интенсивности, спектры, спектральные формы и иные параметры.
Применение многофункционального датчика. В данном случае используется только один датчик, который способен (но необязательно должен) измерять все описанные выше свойства обеих люминесцирующих систем. Сказанное означает, что датчик возбуждает отдельно или совместно обе люминесцирующие системы и выполняет соответствующую обработку. При этом можно использовать все физические характеристики, прежде всего времена люминесценции, интенсивности, спектры, спектральные формы и иные параметры.
В принципе можно детектировать не только общее излучение. Помимо этого для повышения надежности можно также детектировать дополнительные линии излучения и/или возбуждения люминесцирующих систем.
Ниже рассмотрено несколько вариантов аутентификации. Процессы аутентификации выполняются в датчиках. Особенно предпочтительно, чтобы датчики, например, на разных стадиях обработки различались между собой на одном уровне аутентификации или по уровням аутентификации. Именно при соблюдении подобного условия потенциальному фальсификатору становится сложнее проанализировать принцип действия датчика. В одном датчике предпочтительно предусматривать возможность комбинированной реализации нескольких таких вариантов аутентификации. Связанное с этим преимущество обусловлено прежде всего возможностью соотнесения между собой различных вариантов аутентификации (в данном случае, например, соотнесения между собой интенсивностей) для повышения достоверности результата аутентификации. Под "соотнесением" при этом подразумевается сравнение полос, отношений, пороговых значений, диапазонов интенсивностей, положительных и отрицательных результатов аутентификации (сравнение с пороговыми значениями) и иных параметров. В последующей таблице 2 описанный выше пример представлен в обобщенном виде.
| Таблица 2 | ||||||||||||||||||
| Возбуждение | Излучение | |||||||||||||||||
| LS1 | LS2 | Люминесцирующая система | LS1 | LS2 | ||||||||||||||
| L11 | L12 | L21 | L22 | Люминофор | L11 | L12 | L21 | L22 | ||||||||||
| Название | Обнаружение | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | Длина волны/полоса | А | b | с | d | А | f | g | h |
| Вариант аутентификации 1 | избирательно L11 | X | необ. | н.в. | н.в. | необ. | е | необ. | необ. | необ. | / | / | необ. | необ. | ||||
| Вариант аутентификации 2 | L11/L21 совместно | х | необ. | х | необ. | е | необ. | необ. | необ. | е | необ. | необ. | необ. | |||||
| Вариант аутентификации 3 | избирательно L21 | н.в. | н.в. | необ. | х | необ. | / | / | необ. | необ. | е | необ. | необ. | необ. | ||||
| Вариант аутентификации 4 | избирательно L12 | необ. | х | необ. | необ. | необ. | необ. | е | необ. | необ. | необ. | необ. | необ. | |||||
| Вариант аутентификации 5 | избирательно L22 | необ. | необ. | необ. | х | необ. | необ. | необ. | необ. | необ. | необ. | е | необ. | |||||
| Вариант аутентификации 6 | L1 полностью | х | доп. | х | доп. | / | / | необ. | е | необ. | е | необ. | / | / | необ. | необ. | ||
| Вариант аутентификации 7 | L2 полностью | / | / | необ. | х | доп. | х | доп. | / | / | необ. | необ. | е | необ. | необ. | необ. | ||
| Вариант аутентификации 8 | L1 и L2 полностью | х-1 | необ. | х | необ. | х-2 | необ. | х | необ. | е-1 | необ. | 8 | необ. | е-2 | необ. | е | необ. |
Пояснения к таблице:
х возбуждаем в данном случае
необ. необязательно возбуждаем
н.в. не возбуждаем
/ не испускает излучение
е обнаруживается в данном случае
доп. дополнительное излучение отдельно во времени/пространстве
х-1, х-2 отдельно во времени или пространстве
е-1 излучение при возбуждении х-1
е-2 излучение при возбуждении х-2
Пример толкования таблицы (вариант аутентификации 1)
Люминесцирующая система LS1 состоит из люминофоров L11 и L12. Люминесцирующая система LS2 состоит из люминофоров L21 и L22.
В отношении люминесцирующей системы LS1 справедливо следующее условие: люминофор L11 возбуждаем на длинах волн 1 и 2 (и при определенных условиях еще и на других длинах волн). При этом понятие "длины волн" или понятие "длины волн возбуждения" должно трактоваться как "полосы возбуждения". Люминофор L12 возбуждаем в полосах возбуждения 3 и 4 (и при определенных условиях еще и в других полосах возбуждения). При возбуждении люминофора L11 он излучает в полосах А и b (и при определенных условиях еще и в других полосах). При возбуждении люминофора L12 он излучает в полосах с и d (и при определенных условиях еще и в других полосах). Сказанное соответственно относится и к люминесцирующей системе LS2.
В варианте аутентификации 1 облучают в полосе 1, в которой возбуждаема Люминесцирующая система LS1 ("х"), а Люминесцирующая система LS2 не возбуждается (поэтому в таблице дважды указано "н.в."). При облучении в полосе 1, в которой возбуждаема Люминесцирующая система LS1, она испускает излучение в полосе А ("е" в таблице). Однако именно на этой соответствующей изобретению длине волны люминофор L21 не возбуждается и поэтому не испускает никакое излучение (прежде всего излучение в полосе А).
Одновременное возбуждение люминофора L12: в полосе 1, в которой возбуждается люминофор L11, необязательно можно также возбуждать люминофор L12 (в полосе 3 его возбуждения). В этом случае и люминофор L12 испускает излучение в соответствующих ему полосах c и d.
Одновременное возбуждение люминофора L22: в полосе 1, в которой возбуждается люминофор L11, необязательно можно также возбуждать люминофор L22 (в полосе 7 его возбуждения). В этом случае и люминофор L22 испускает излучение в соответствующих ему полосах g и h.
Смещенное во времени или пространственно смещенное возбуждение люминофора L12 или L22 2-й длиной волны: аутентификацию необязательно можно также проводить облучением еще на одной длине волны, на которой люминофор L12 возбуждается в полосе 3 и/или люминофор L22 возбуждается в полосе 7, но люминофор L21 не возбуждается. Подобный вариант соответствовал бы чередующемуся во времени и/или пространственно смещенному 2-му возбуждению. Сказанное означает, что полосе 3 возбуждения люминофора L12 может, но необязательно должна соответствовать та же длина волны, что и полосе 1 возбуждения люминофора L11.
Пример 4
Образующая защитный признак система из люминесцирующей системы 1 и люминесцирующей системы 2:
Люминесцирующая система 1: L11: Er:La2O2S, L12: Mn:Li3PO4
Люминесцирующая система 2: L21: Nd,Yb:Y2O2S, L22: Yb,Tm:YVO4
Концентрацию Tm в составе Yb,Tm выбирают при этом настолько малой, что он не обладает никаким существенным возбуждением в видимой и ближней инфракрасной областях спектра, т.е. в спектре возбуждения на длине волны 1 мкм характеризуется интенсивностью возбуждения, которая составляет менее 10% от интенсивности возбуждения систем L11 и L21. Образующую защитный признак систему интегрируют в ценный документ, заделывая в его объем люминесцирующую систему 1 и люминесцирующую систему 2 независимо одна от другой (но одновременно). Для этого образующие защитные признаки люминесцирующие системы, например, диспергируют и дисперсии равномерно вводят в бумажную массу (пульпу) при изготовлении бумаги. Обе люминесцирующие системы контролируют пригодными для этого, независимыми друг от друга системами контроля качества на соответствие показателей интенсивности излучения таких люминесцирующих систем техническим условиям.
Для аутентификации ценного документа существуют датчики, которые, например, интегрируют в машины для обработки банкнот. Такие датчики могут быть также выполнены независимо от машин для обработки банкнот в виде портативных устройств и т.д.
Вариант аутентификации 1 (для люминофора L11). Возбуждение на длине волны 650 нм (поскольку в данном случае возбуждаем люминофор L11, но не люминофор L21) и обнаружение люминофора L11 на длине волны около 1 мкм. Датчик необязательно дополнительно обнаруживает люминофор L11 на длине волны 1,5 мкм и соотносит интенсивность излучения на этой длине волны с интенсивностью излучения на длине волны около 1 мкм. Датчик необязательно обнаруживает люминофор Mn:Li3PO4 на длине волны его излучения и соотносит интенсивность излучения на этой длине волны с интенсивностью излучения на длине волны около 1 мкм.
Вариант аутентификации 2 (комбинация люминофоров L11 м L21). Возбуждение на длине волны 520 нм (поскольку в данном случае возбуждаемы и люминофор L11, и люминофор L21) и обнаружение. Обнаружение комбинации из люминофоров L11 и L21 на длине волны около 1 мкм. Необязательно дополнительно обнаружение люминофора L11 на длине волны 1,5 мкм и соотнесение интенсивности излучения на этой длине волны с другой измеренной интенсивностью излучения системы LSI и/или системы LS2 (или их комбинации).
Вариант аутентификации 3 (для люминофора L21). Возбуждение на длине волны 584 нм (поскольку в данном случае возбуждаем люминофор L21, но не люминофор LS12) и обнаружение люминофора L21 на длине волны около 1 мкм.
Вариант аутентификации 7 (для люминофоров L21 и L22). Возбуждение на длине волны 580 нм (поскольку в данном случае возбуждаем люминофор L21, но не люминофор L11) и обнаружение люминофора L21 на длине волны около 1 мкм. Со смещением во времени или в пространстве возможно возбуждение на длине волны около 0,95 мкм (поскольку в данном случае возбуждаем люминофор L22) и обнаружение люминофора L22 на длине волны около 1,8 мкм. Интенсивности излучений соотносят между собой.
Вариант аутентификации 6 (для люминофоров L11 и L12)
Возбуждение на длине волны 660 нм (поскольку в данном случае возбуждаемы люминофоры L11 и L12, но не люминофор L21) и обнаружение люминофора L11 на длине волны около 1 мкм. Необязательно дополнительно обнаружение люминофора L11 на длине волны 1,5 мкм. Обнаружение люминофора L12 на длине волны около 1,2 мкм. Интенсивности излучений соотносят между собой и, например, проверяют на соответствие известным отношениям интенсивностей.
Вариант аутентификации 8 (для системы LS1 и необязательно для системы LS2)
Возбуждение на длине волны около 1 мкм (поскольку в данном случае возбуждаемы все системы) и обнаружение. Обнаружение смешанного излучения люминофоров L11, L21, L22 на длине волны около 1 мкм. Обнаружение люминофора LS11 на длине волны около 1,5 мкм. Обнаружение люминофора L12 на длине волны около 1,2 мкм. Обнаружение люминофора L22 на длине волны около 1,8 мкм. Интенсивности излучений соотносят между собой и, например, проверяют на соответствие известным отношениям интенсивностей.
Во всех вариантах аутентификации при необходимости альтернативно или дополнительно определяют характеристические времена люминесценции и/или спектры путем спектрального анализа, соответственно анализа формы спектра. Иными словами, вместо интенсивности в качестве критерия аутентификации можно было бы проверять также характеристическое время люминесценции, спектральную форму и иные параметры.
В одном из предпочтительных вариантов для аутентификации используют два независимых друг от друга датчика, выполняющих варианты аутентификации 6 и 7. Таким путем обе люминесцирующие системы 1 и 2 задействуют независимо одна от другой, однако в спектрах испускаемых ими излучений в результате их взаимного наложения присутствует общая линия, наличие которой ощутимо усложняет выявление внутрисистемных взаимозависимостей. Датчики согласно изобретению анализируют обе люминесцирующие системы независимо одна от другой. Датчики, кроме того, необязательно по меньшей мере анализируют также наличие второй люминесцирующей системы.
В еще одном предпочтительном варианте выполняют варианты аутентификации 1 и 2. Таким путем независимо выявляют наличие люминесцирующей системы 1, а предназначенный для обнаружения люминесцирующей системы 2 датчик анализирует ее таким образом, что при обработке зарегистрированных данных он учитывает известные только ему внутрисистемные сведения о люминесцирующей системе 2.
В одном из особенно предпочтительных вариантов по меньшей мере, например, в центральном банке имеется мастер-датчик (главный датчик), в котором объединены варианты аутентификации 6, 7. Тем самым он не только может для аутентификации использовать взаимосвязи, присущие каждой отдельной люминесцирующей системе, но и может, кроме того, проверять известную взаимосвязь (или отсутствие определенной взаимосвязи) между системами. Для этого в одном из особенно предпочтительных вариантов используют датчик, который облучает проверяемый ценный документ несколькими источниками возбуждающего излучения (на нескольких длинах волн) и спектроскопически по многим каналам регистрирует отклик образующей признак подлинности системы. При этом для спектроскопического разрешения можно использовать спектрометр, перестраиваемые фильтры, оттененные фильтры, несколько дискретных фильтрующих каналов или их комбинации.
Аутентификацию банкноты можно при этом выполнять в несколько стадий аналогично тому, как это описано выше.
Рассмотренный в предшествующем описании защитный элемент можно использовать для проверки подлинности снабженных им объектов. Однако вместо этого или дополнительно к этому защитный элемент может образовывать код или кодовую комбинацию. В случае банкнот в виде такого кода, соответственно такой кодовой комбинации может быть представлена, например, информация о типе валюты и/или о номинале банкнот. Равным образом в виде такого кода, соответственно такой кодовой комбинации может быть представлена информация о серии банкнот.
1. Защитный элемент, имеющий по меньшей мере первый люминофор и второй люминофор, которые характеризуются наличием в основном одинаковой общей полосы излучения, при этом каждый из обоих люминофоров характеризуется наличием по меньшей мере одной полосы возбуждения, которая приводит к испусканию излучения в общей полосе излучения, т.е. оба люминофора выбраны таким образом, что они при разном возбуждении способны испускать излучение на по меньшей мере одной общей длине волны, и для каждого из обоих люминофоров существует по меньшей мере по одной длине волны, на которой возможно возбуждение соответственно только одного люминофора, а возбуждение другого невозможно.
2. Защитный элемент по п.1, у которого первый и второй люминофоры характеризуются наличием в основном одинаковой общей полосы возбуждения для общей полосы излучения.
3. Защитный элемент по п.1, у которого первый и второй люминофоры присутствуют с полным или частичным пространственным взаимным перекрытием.
4. Защитный элемент по п.1, имеющий другие люминофоры.
5. Ценный документ, снабженный защитным элементом по одному из пп.1-4 и выполненный из бумаги и/или полимера.
6. Ценный документ по п.5, у которого защитный элемент заделан в объем ценного документа и/или присутствует в нанесенном на него слое.
7. Ценный документ по п.5, у которого защитный элемент нанесен на него в виде невидимого по меньшей мере частичного покрытия.
8. Ценный документ по п.5, у которого защитный элемент примешан к печатной краске.
9. Ценный документ по п.5, у которого люминофор скомбинирован с по меньшей мере одним другим признаком подлинности.
10. Признак подлинности для ценного документа, имеющий носитель и по меньшей мере один заделанный в него и/или нанесенный на него защитный элемент по одному из пп.1-4.
11. Признак подлинности по п.10, который имеет вид полосы или ленты либо представлен в виде жидкости.
12. Признак подлинности по п.10, у которого носитель выполнен в виде защитной нити, пластинки, крапчатого волокна, этикетки или ярлыка или образован краской.
13. Способ изготовления ценного документа по одному из пп.5-9 или признака подлинности по одному из пп.10-12, заключающийся в том, что защитный элемент добавляют в печатную краску, которой затем запечатывают ценный документ или признак подлинности.
14. Способ изготовления ценного документа по одному из пп.5-9 или признака подлинности по одному из пп.10-12, заключающийся в том, что защитный элемент наносят в виде покрытия.
15. Способ изготовления ценного документа по одному из пп.5-9 или признака подлинности по одному из пп.10-12, заключающийся в том, что защитный элемент заделывают в объем ценного документа или признака подлинности.
16. Способ проверки наличия защитного элемента по одному из пп.1-4, или ценного документа по одному из пп.5-9, или признака подлинности по одному из пп.10-12, заключающийся в том, что люминофоры возбуждают первым излучением с длиной волны, которая лежит в основном в одной из полос возбуждения, которая приводит к испусканию излучения только первым или вторым люминофором в общей полосе излучения.
17. Способ по п.16, при осуществлении которого наличие защитного элемента, ценного документа или признака подлинности выявляют по наличию излучения в общей полосе излучения при возбуждении первым возбуждающим излучением.
18. Способ по п.16, при осуществлении которого для возбуждения люминофоров используют второе возбуждающее излучение в одной из полос возбуждения первого или второго люминофора, не возбуждаемого первым возбуждающим излучением.
