Ценный документ с люминесцентными свойствами
Изобретение относится к средствам защиты ценных документов. Техническим результатом является повышение степени защиты. В заявке описана система люминесцентных защитных признаков, люминесцентный защитный признак, а также устройство и способ для проверки этого люминесцентного защитного признака. Система ценных документов включает в себя люминесцентные материалы, обладающие невидимым, но машиночитаемым спектральным кодом, образованным, по меньшей мере, двумя указанными материалами с перекрывающимися спектральными полосами в качестве отклика, при этом каждый материал представляет собой порошковый пигмент и содержит матрицу с внедренным люминофором. 8 н. и 47 з.п. ф-лы, 6 ил., 4 табл.
Изобретение относится к люминесцентному защитному признаку, который под воздействием возбуждения испускает люминесцентное излучение.
Аналогичным образом настоящее изобретение относится к основе, снабженной вышеупомянутым люминесцентным защитным признаком.
Настоящее изобретение также относится к устройству и способу для проверки люминесцентного защитного признака основы, позволяющим, например, определить подлинность этой основы.
Известно применение люминесцентных веществ для маркировки банкнот. В частности, известна технология независимой оценки разных люминесцентных веществ в маркировке объекта при одновременном использовании нескольких разных люминесцентных веществ для его защиты от подделки. Предпосылкой для этого служил тот факт, что различные типы подобных веществ испускают излучение в разных спектральных диапазонах. В частности для этого использовались вещества, испускавшие излучение в видимом диапазоне спектра под воздействием ультрафиолетового или инфракрасного возбуждающего излучения, такие как люминофоры, длина волны возбуждающего излучения для которых больше длины волны индуцированного излучения, либо легированный европием ванадат иттрия или легированный марганцем силикат.
Для защиты соответствующего объекта люминесцентные материалы наносились методом печати на материал-подложку или включались в ее состав, например, вводились в состав бумаги или также в состав защитных элементов, таких как защитные нити или неравномерно окрашенные защитные волокна.
Однако даже при одновременном использовании нескольких люминофоров, их отдельные излучения оценивались независимо друг от друга, а когда спектры их излучений совпадали, такая оценка становилась полностью невозможной. Это облегчало жизнь фальсификаторам, во-первых, при выявлении расположенных вдали друг от друга одиночных спектральных полос люминесцентного излучения, и, во-вторых, при имитации таких спектральных полос при помощи сходных веществ.
Другая известная идея состоит в том, чтобы использовать наличие и отсутствие отчетливо обособленных спектральных полос люминесцентного излучения при наложении иных спектров излучения для кодирования с целью увеличить количество различимых кодов. Получаемые таким образом разнообразные коды позволяют, например, определять различные номиналы банкнот или виды валют. Однако такие спектральные коды с отчетливо обособленными полосами спектра люминесцентного излучения имеют недостаток, заключающийся в том, что фальсификатор вновь может легко проанализировать их и, исследовав несколько банкнот, может также легко определить код, например, использующийся в случае отдельных номиналов банкнот.
В публикации ЕР 1182048 описывается пример способа, используемого для определения подлинности ценного документа, в котором излучение люминесцентного свойства защиты уже является закодированным, а данное излучение сравнивается с контрольным спектром излучения.
Помимо данного подхода существует множество других систем для автоматической проверки банкнот. Применяемые для этих целей датчики в течение последних нескольких лет получили широкое распространение, поскольку, не только как это было прежде, лишь эмитирующие деньги центральные банки, но и все увеличивающееся количество коммерческих банков и торговых организаций стали применять устройства для автоматической проверки банкнот, такие как машины для пересчета денег, машины для сортировки денег, машины для приема денежных депозитов или торговые автоматы.
Такое разрастающееся за пределы банковского сектора распространение иногда весьма высококачественных датчиков для проверки банкнот имеет негативную сторону в том смысле, что фальсификаторы также в растущих объемах получают возможность приобретать такие датчики и могут, путем анализа сигналов измерений указанных аппаратов, соответствующим образом адаптировать свои подделки.
Для решения этой проблемы в публикации WO 97/39428 предлагается решение, согласно которому банкнота должна содержать средство высокой степени защиты, состоящее из смеси двух разных веществ, введенных в состав или нанесенных на бумагу, а также средство низкой степени защиты, состоящее из другого вещества. Описывается, что средство высокой степени защиты используется для проверки в таких требующих высокого уровня безопасности местах, как банки, в то время как средство низкой степени защиты используется для проверки лишь в таких не требующих высокого уровня безопасности местах, как установленные в общедоступных местах торговые автоматы.
Однако такое объединение веществ, обладающих различными защитными свойствами и применяющихся для разных категорий безопасности, увеличивает затраты, необходимые для соответствующего выбора веществ с должными свойствами и, таким образом, повышает затраты на производство соответствующих ценных документов.
Следовательно, существует необходимость в альтернативной системе обеспечения защиты банкнот от подделки, которая будет учитывать вышеупомянутые проблемы, возникающие в результате широкого распространения датчиков для проверки банкнот.
Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача повышения степени защиты от подделки банкнот или иных ценных документов.
Решение этой задачи достигается совокупностью признаков независимых пунктов формулы изобретения.
Необходимо подчеркнуть, что признаки зависимых пунктов формулы изобретения и варианты осуществления изобретения, изложенные в последующем описании, могут быть использованы в комбинации или также независимо друг от друга и от объекта независимых пунктов формулы изобретения.
Основами (подложками) в контексте настоящего изобретения обычно являются защищенные от подделки документы, такие как банкноты или чеки, ценные документы, изготовленные из бумаги и/или полимеров, такие как паспорта, защищенные от подделки карты, например идентификационные или кредитные карты, этикетки для защиты (от подделки или кражи) предметов роскоши и т.д.
Согласно настоящему изобретению определение термина "основа" также включает возможные промежуточные продукты, используемые при изготовлении защищенных от подделки документов. Такими продуктами могут быть, например, материалы-подложки с защитным признаком, которые применяются или входят в состав подлежащей защите от подделки конечной основы. Таким материалом-подложкой, например, может быть пленочный элемент, такой как нить безопасности с защитными свойствами. Этот материал-подложка крепится известным образом к защищаемому объекту, такому как банкнота.
Согласно настоящему изобретению формулировка "основа с защитным признаком" означает, что защитный признак соединен с основой любым возможным способом. Это делается следующим образом.
Защитный признак может быть нанесен на основу, например, напрямую при помощи печати, распыления, рассеивания по поверхности и т.д., либо опосредованно при помощи приклеивания или ламинирования - припрессовывания материала с таким защитным признаком к основе.
Альтернативным образом защитный признак может быть внедрен в саму основу, то есть он может быть включен в состав материала бумажной или полимерной основы. Например, защитный признак может быть смешан с бумажной массой в процессе производства бумаги, или он может быть добавлен к полимерному материалу при экструзии пленок.
Термин "излучение" не ограничивается видимым излучением (ВИ), но также включает другие виды излучения, такие как излучение в инфракрасной области (ИК), ближней (длинноволновой) инфракрасной области (БИК) или в ультрафиолетовой области (УФ) спектра. В данной заявке комбинация указанных видов излучения также определяется термином "излучения". Это относится как к излучению возбуждения, так и к индуцированному излучению.
Предпочтительно, чтобы возбуждение осуществлялось излучением в невидимых невооруженным глазом диапазонах спектра, и особенно предпочтительно, чтобы оно осуществлялось излучением в ИК-, БИК- или УФ-областях спектра или комбинацией таких излучений.
Термин "сигнал отклика" относится к излучению, которое испускается люминесцентным защитным признаком в ответ на воздействие, или облучение, возбуждающим излучением. Сигнал отклика обычно находится в невидимом диапазоне спектра и может быть представлен излучением, например, в ИК-, БИК- и/или УФ-областях спектра или комбинацией таких излучений. Сигнал отклика представлен в виде спектра излучения, т.е. зависимости интенсивности люминесценции от длины волны индуцированного излучения.
Альтернативным образом сигнал отклика может быть представлен в виде спектра возбуждения, т.е. зависимости интенсивности люминесцентного излучения от длины волны возбуждающего излучения.
Дальнейшие варианты осуществления настоящего изобретения и его преимущества рассматриваются в следующем описании, поясняемом чертежами, на которых показано:
на фиг.1 - схематическое изображение предлагаемой в изобретении основы,
на фиг.2 - схематическое изображение считывающего устройства, используемого для считывания данных излучения люминесцентного защитного признака, соединенного с такой основой,
на фиг.3 - пример сигнала отклика такого люминесцентного защитного признака в схематическом представлении,
на фиг.4 - следующий пример сигнала отклика люминесцентного защитного признака в схематическом представлении,
на фиг.5 - следующий пример сигнала отклика люминесцентного защитного признака в схематическом представлении и
на фиг.6 - еще один пример сигнала отклика люминесцентного защитного признака в схематическом представлении.
Общие замечания
На фиг.1 изображена основа 10, которая - в данном случае в качестве примера - является банкнотой 10.
Как было упомянуто выше, в виде основы 10 также может выступать любой другой объект, включая основы промежуточных продуктов в виде материала-подложки, такого как пленка или нить, соединенных с конечной основой, которая и подлежит защите. Основа 10 содержит люминесцентный защитный признак 100.
Защитный признак 100 может быть соединен с основой 10 любым из упомянутых выше способов.
Защитный признак 100 включает вещества с люминесцентными свойствами, которые испускают люминесцентное излучение в ответ на возбуждающее излучение. Такой сигнал отклика содержит информацию, основанную на спектральном распределении индуцированного и/или возбуждающего излучения (например, распределение интенсивности индуцированного излучения в диапазоне длин волн).
Материалы люминесцентного защитного признака
Предпочтительно, чтобы люминесцентный защитный признак 100 содержал по меньшей мере два люминесцентных материала, спектры излучения и/или возбуждения которых различны, а сигналы отклика находятся в смежных областях спектра.
Возбуждение и излучение материалов с люминесцентными свойствами может осуществляться в УФ-, ВИ- и/или ИК-областях спектра. При этом в дальнейшем описании ИК-область спектра также будет включать БИК-область.
В качестве примера могут использоваться вещества, возбуждаемые в УФ-области и излучающие в видимой области спектра, такие как легированный европием ванадат иттрия Eu:YVO4, легированный марганцем кремний и т.д. Также возможно использовать люминесцентные вещества, возбуждаемые в видимой области спектра и излучающие в видимой области. Далее также можно использовать вещества, возбуждаемые в видимой области и излучающие в инфракрасной области спектра. Также можно использовать вещества, возбуждаемые в инфракрасной области и излучающие в видимой области спектра, такие как люминофоры, длина волны излучения которых больше длины волны возбуждающего света. Предпочтительными являются люминесцентные вещества, возбуждаемые в УФ-области спектра и также излучающие в УФ-области. Вещества, возбуждаемые в инфракрасной области спектра и излучающие в инфракрасной области, также являются предпочтительными.
Примеры веществ, возбуждаемых УФ-излучением и люминесцирующих в видимой области спектра (УФ-ВИ):
Согласно настоящему изобретению следующие химические соединения могут использоваться в качестве веществ, возбуждаемых в ультрафиолетовой (УФ) и излучающих в видимой (ВИ) областях спектра (см.табл.1):
| Таблица 1 | |
| Химическое соединение | Максимум спектра излучения λмакс, нм |
| Mn:Zn2SiO4 | 520 |
| Ag,Ni:ZnS | 460 |
| Eu:YVO4 | 632 |
| Eu:хелат | 600 |
| Mn,Pb:CaSiO3 | 610 |
| Mn:KMgF3 | 596 |
| Pr:Y2O2S | 515 |
| Tb:Y2O2S | 544 |
| Tb:La2O2S | 548 |
| Ce:Y2SiO5 | 415 |
| Dy:YVO4 | 570 |
| Ti:Ba2P2O7 | 500 |
Примеры веществ, возбуждаемых видимым излучением и люминесцирующих в ИК-области спектра (ВИ-ИК):
Согласно настоящему изобретению следующие химические соединения могут использоваться в качестве веществ, возбуждаемых излучением в видимой области (ВИ) и излучающих в инфракрасной области спектра (ИК):
ErGd2O2S,
ErNaYW2O6,
Yb,Er:CaF2.
Указанные вещества возбуждаются на длине волны возбуждения, примерно равной 550 нм, и излучают на длине волны излучения, примерно равной 1100 нм.
Примеры веществ, возбуждаемых ИК-излучением и люминесцирующих в видимой области спектра (ИК-ВИ):
Вещества, возбуждаемые в инфракрасной (ИК) и излучающие в видимой области спектра (ВИ), являются так называемыми преобразователями излучения с повышением частоты. Согласно настоящему изобретению можно использовать следующие вещества:
Yb,Er:Y2O2S,
Yb,Er:YVO4,
Yb,Er:стекло ZBLAN.
Примеры веществ, возбуждаемых УФ-излучением и люминесцирующих в УФ-области спектра (УФ-УФ):
Согласно настоящему изобретению следующие химические соединения могут использоваться в качестве веществ, возбуждаемых в ультрафиолетовой (УФ) и излучающих в ультрафиолетовой (УФ) области спектра:
Ce:YPO4 (максимум спектра излучения на 380 нм),
Pr:GdBO3 (максимум спектра излучения на 312 нм),
Ce:SrAl12O19 (максимум спектра излучения на 305 нм),
Pb:BaSi2O5 (максимум спектра излучения на 350 нм),
Eu:SrBeO7 (максимум спектра излучения на 370 нм).
Примеры веществ, возбуждаемых ИК-излучением и люминесцирующих в ИК-области спектра (ИК-ИК):
Согласно настоящему изобретению следующие химические соединения могут использоваться в качестве веществ, возбуждаемых в инфракрасной (ИК) и излучающих в инфракрасной (ИК) области спектра:
ErCaF2Er:LiYF4,
Er:KY(WO4)2,
Er:YAG,
где указанные вещества возбуждаются на длине волны, примерно равной 850 нм, и излучают на длине волны, примерно равной 1500 нм.
Подобным образом возможно использовать
Nd:Y3Ga5O12,
Nd:KY(WO4)2,
Nd:SrAl12O19,
Nd: стекло ZBLAN,
где указанные вещества возбуждаются на длине волны, примерно равной 800 нм.
Также можно использовать:
Pr:SrMoO4 с излучением на длине волны, примерно равной 1040 нм,
V:MgF2 с излучением на длине волны, примерно равной 1122 нм, и
Ni:MgO с излучением на длине волны, примерно равной 1314 нм.
Согласно настоящему изобретению, в частности, необходимо использовать люминесцентные вещества, содержащие люминофор в матрице. Люминофорами могут быть ионы или молекулы.
Особенно предпочтительно использовать в качестве люминофоров редкоземельные элементы, такие как La, Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb, Lu, или же ионы Bi, Pb, Ni, Sn, Sb, W, Tl, Ag, Cu, Zn, Ti, Mn, Cr или V, равно как и органические люминофоры или любую комбинацию из указанных люминофоров.
Примеры люминофоров в виде флуорофоров перечислены в таблице 2. Указанные значения длин волн возбуждения и максимума спектра излучения являются приблизительными, поскольку эти значения сильно зависят от исходной матрицы, в которую флуорофоры внедрены (смещающий эффект растворителя).
| Таблица 2 | ||
| Флуорофор | Длина волны возбуждения, нм | Максимум спектра излучения, нм |
| Родамин 6G | 520 | 560 |
| Родамин 700 | 645 | 644 |
| Карбазин 720 | 650 | 670 |
| Иридий 125 | 760 | 850 |
| Иридий 144 | 780 | 850 |
| HDITCI* | 780 | 830 |
| * 1,1',3,3,3',3'-гексаметил-4,4',5,5'-дибензо-2,2'-индотрикарбоцианин йодид |
Другими примерами органических люминофоров являются 3-фенилы, 4-фенилы, 5-фенилы, 6-фенилы, оксазолы, фенилфуран, оксадиазолы, стильбен, карбостирол, кумарин, стирол-бензол, сульфафлавин, карбоцианин-иодид, флуоресцеин, флуорол, родамин, сульфор-ходамин, оксазин, карбазин, пиридин, гексацианин, стирилы, фталоцианин, нафталоцианин, гексадибензоцианин, дикарбоцианин.
Как возможный вариант, органические люминофоры должны быть стабилизированы соответствующими методами, если их стабильность не является достаточной для применения.
В качестве матриц, в частности, применяются кристаллические решетки таких неорганических веществ, как YAG (алюмоиттриевый гранат), ZnS, YAM (моноклинный алюминат иттрия), YAP (иттрий-алюминиевый перовскит), цеолит типа AlPO5, Zn2SiO4, YVO4, CaSiO3, KMgF3, YaO2S, La2O2S, Ba2P2O7, Gd2O2S, NaYW2O6, SrMoO4, MgF2, MgO, CaF2, Y3Ga5O12, KY(WO4)2, SrAl12O19, ZBLAN, LiYF4, YPO4, GbBO3, BaSi2O5, SrBeO7 и т.д.
Также подходящими являются матрицы таких органических веществ, как полиметилметакрилат, полиэтилен, поливинилбутират, полистирол, полипропилен и т.д.
Предпочтительно использовать неорганические люминесцентные вещества, в матрицах которых присутствуют редкоземельные элементы. В частности можно использовать следующие вещества:
КЕ:A2O3,
где RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Gd, Lu, Sc, Al, Hf.
RE: A2O3S,
где RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Gd, Lu.
RE:ADO4,
где RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Zn, Sn,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Si, Ge.
RE:A5D(EO4)3 или RE:A2D(EO4)2,
где RE в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb,
А в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Са, Sr, Ba,
D в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей F, C1, ОН,
Е в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Р, Sb, Bi, V, Nb, Та.
RE:A3D,
где RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Li, Na, К,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Р, Sb, Bi, V, Nb, Та.
RE: A3D2-XE3+XO12, где 0<=х<=2, и
RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Gd, Lu,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Al, Ga, Tl, Sc, Fe, Cr,
Е означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей, Al, Ga, T1, Fe.
RE:ADO4,
где RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Са, Sr, Ва, Рb,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Cr, Mo, W, S, Se, Те.
RE:AD(EO4)2,
где RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Li, Na, К,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Gd, Lu,
Е означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Р, Cr, Mo, W, S, Se, Те.
RE:A2DO8,
где RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Gd, Lu,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Cr, Mo, W, S, Se, Те.
RE:ADE2O6, где
RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Li, Na, К,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Gd, Lu,
Е означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Мо, W.
RE:ADO4, где
RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Y, La, Gd, Lu,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Р, V, Sb, Nb, Та.
RE:A2DEO8,
где RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Gd, Lu,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Si, Ge, Sn,
Е означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Cr, Мо, W.
RE:AD5O14,
где RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Се, Gd, Lu,
D означает Р.
RE:AD12O19,
где RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Се, Gd, Lu,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Al, Ga, Tl, Sc.
RE:AD4O7,
где RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Са, Sr, Ba, Mg,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Al, В.
RE:ADO5,
где RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Gd, Lu, Sc,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Si, Ge.
RE:ADTiO6,
где RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Gd, Lu, Sc,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Nb, Та.
RE:AF2 или RE:AD2E2G3O12, или RE:A2DG2O7, где
RE в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb,
А в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Са, Sr, Ba,
D в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Са, Sr,
Е в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Се, Gd, Lu,
G в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Si, Ge, Sn.
RE:ADO4,
где RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Li, Na, К,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Р, Nb.
RE:AE или RE:ADE2, или RE:ADO,
где RE в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb, Си, Ag, Mn, Pb, Ni,
А в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Zn, Cd,
D в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Zn, Cd,
Е в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей S, Se.
Ti:ADSiO3,
где А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Ca, Sr,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Ca, Sr.
Ti:AD2O7,
где А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Ca, Sr, Ва,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Р, Sb.
РЕ:A3D3O9,
где RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Gd, Lu,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Al, Ga, Sc.
RE:А3(DO4)2,
где RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Cu, Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb,
А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Ca, Sr, Ba,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Р, Sb, Bi, V, Nb, Та.
λ:A5O(EO4)3 или X:A2D(EO4)2, или λ:AO2Al16O27,
где λ в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mn, Eu,
А в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Ca, Sr, Ba,
D в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей F, C1, ОН,
Е в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Р, Sb, Bi, V, Nb, Та,
G означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Ca, Sr, Ba.
Мn:A2D,
где А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Li, Na, К,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Р, Sb, Bi, V, Nb, Та.
Mn:AD(EO4) или Mn:A2EO4 или Mn:GEO4,
где А в соответствующих случаях означает Zn,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Be, Mg, Ca, Sr, Ba,
Е в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Si, Ge, Sn, Ti, Zr,
G означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Ge, Sn.
Mn:А3(DO4),
где А означает Zn,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Р, Sb, Bi, V, Nb, Та.
Mn:ADO3,
где А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Ca, Sr, Ba,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Si, Ge, Sn.
Eu:AB4O7 или Еu:A3P2O7,
где А в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Ca, Sr, Ba.
Eu:AB4O7, или Eu:ASO4, или Eu:A4Al14O25, или Eu:AAl2Si2O8,
где А в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Ca, Sr, Ba.
Eu:AD3(EO4)2,
где А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Ca, Sr, Ba,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Ca, Sr, Ba,
Е означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Р, Sb, Bi, V, Nb, Та.
Pb:AD2O5 или Pb:ADO3,
где А в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Ca, Sr, Ba,
D в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Si, Ge, Sn.
Pb:A2DSiO7, или Pb:ASiO3, или Pb:ASi2O7, или Pb:A3Si2O7,
где А в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Ca, Sr, Ba,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Zn.
Pb:ADO4,
где А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Ca, Sr, Ba,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Cr, Mo, W.
Bi:A3ECl6,
где А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Li, Na, К, Cs,
Е означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Се, Gd, Lu.
В1:АВО3,
где А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Sc, Y, La.
Bi:ADB4O12,
где А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Се, Gd, Lu,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Al, Ga, T1.
Bi:ADAlO4 или Bi:DOCl, или Bi:D2O3, где
А в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Ca, Sr, Ba,
D в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Се, Gd, Lu.
Bi2Al4O9 или Bi4AlGe3O12
Bi:ADO4,
где А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Gd, Lu,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Р, V, Sb, Nb, Та.
Sn:А3(DO4)2 или Sn:A2D2O7,
где А в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Al,
D в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Р, Sb, Bi, V, Nb, Та.
Sb:A5D(EO4)3 или Sb:A5-XD1-X(EO4)3(SbO)X, где 0<=х<=0,1, и
А в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Са, Sr, Ba,
D в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей F, Cl, ОН,
Е в соответствующих случаях означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Р, Sb, Bi, V, Nb, Та.
W:AWO4,
где А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Са, Sr, Ba.
T1:A(DO4)2,
где А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Са, Sr, Ba, Zn,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Р, Sb, Bi, V, Nb, Та.
Ni:AO,
где А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Са.
V:AF2,
где А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Са, Sr.
V:A2D3F19,
где А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Са, Sr, Ba,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Gd, Lu.
V:AD5O14,
где А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Gd, Lu, Се,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Р, Sb.
V:ADE4O12,
где А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Li, Na, К,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Gd, Lu, Ce,
Е означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Р, Sb.
Y:АВ4(EO4)3О,
где А означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Mg, Ca, Sr, Ba,
D означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Y, La, Gd, Lu,
Е означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Si, Ge, Sn, Pb.
RE:стекло,
где RE означает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb,
стекло означает стекло ZBLAN, AZF, кальциево-алюминатное стекло, фторидное стекло, фторфосфатное стекло, силикатное стекло, сульфидное стекло, фосфатное стекло, германатное стекло.
Пример для получения органических систем:
Для получения органических люминесцентных веществ, которые могут быть использованы согласно настоящему изобретению, флуорофор растворяют в органической матрице, полностью полимеризируют и измельчают замораживанием. Полученные подобным образом пигменты могут быть подвергнуты дальнейшей обработке посредством необязательной добавки TiO2 и смешивания результата со связующим веществом с получением печатной краски.
Альтернативным образом на первой стадии может быть изготовлена беспримесная матрица в форме порошка, а затем, на второй стадии, она вместе с флуорофором будет подвергнута обработке под давлением в автоклаве.
Из числа возможных люминофоров и матриц предпочтительно использовать комбинации люминофоров в виде редкоземельных элементов и неорганические матрицы, и комбинации органических люминофоров с органическими матрицами.
Тем не менее, также допускается использование в качестве люминесцентного вещества хелатов, причем в этом случае, например, редкоземельный элемент внедряется в органическую матрицу.
Согласно настоящему изобретению для получения перекрывающихся спектров излучения предпочтительно использовать системы, базирующиеся на редкоземельных элементах. Эти системы основаны на люминесценции ионов редкоземельных элементов, помещенных в исходную кристаллическую решетку основного вещества, так называемую "матрицу".
Предпочтительно, чтобы по меньшей мере два люминесцентных вещества с перекрывающимися спектрами излучения имели одинаковые матрицы, но разные люминофоры, или же разные матрицы с одинаковым люминофором.
Если используется лишь один люминофор в разных кристаллических решетках основного вещества, то данные кристаллические решетки могут различаться по своей кристаллографической конфигурации и/или химическому составу.
Изменение кристаллографической структуры и/или химического состава кристаллической решетки основного вещества, однако, приводит лишь к незначительному различию спектров излучения указанных люминесцентных веществ, вследствие чего они перекрывают друг друга, согласно идее настоящего изобретения.
Во-первых, матрицы могут иметь одинаковый химический состав (например, могут быть получены из одинаковых химических элементов, обычно с различным содержанием указанных элементов), но при этом обладать разными кристаллографическими конфигурациями.
Такие матрицы образуют семейство матриц, которые весьма сходны друг с другом по химическому составу, но различаются по своей кристаллографической структуре. К примерам такого семейства можно отнести матрицы АИГ (алюмо-иттриевый гранат Y3Al5O12) и матрицы МАИ (моноклинный алюминат иттрия Y4Al2O9).
Если фальсификатор при помощи химического анализа попытается определить тип использованного люминесцентного вещества в целях подделки основы путем имитации данного вещества, то он, возможно, сможет проанализировать отдельные элементы, но соответствующую кристаллографическую конфигурацию матрицы учесть будет невозможно. Фальсификатор придет к предположению, что в люминесцентном веществе присутствует лишь одна матрица. Если, воспроизводя защитный признак, он не примет во внимание роль соответствующих кристаллографических структур разных матриц в определении подлинности проверяемого документа, то имитация люминесцентного защитного признака будет содержать не оба люминесцентных материала, а лишь один.
Во-вторых, матрицы могут обладать одинаковой кристаллографической конфигурацией, но иметь разный химический состав.
Такие матрицы могут быть получены для заданной кристаллографической структуры, включающей атомы или группы атомов, выбранные, например, из числа О, N, С, Y, Al, Fe, Cr, P, W, Si, Zn, Gd, Ga, S, La, Ca.
Согласно данному изобретению преимущественным является использование люминесцентных веществ с узким спектром излучения. В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения указанные люминесцентные вещества с узким спектром излучения комбинируют с люминесцентными веществами, испускающими широкополосное излучение и люминесцирующими в том же диапазоне длин волн, что и люминесцентные вещества с узким спектром излучения. Используемые в данном случае люминесцентные вещества с широким спектром излучения могут быть как неорганическими, так и органическими веществами. Безусловно, согласно настоящему изобретению также можно использовать вещества, испускающие только широкополосное люминесцентное излучение.
Из имеющегося в настоящее время в наличии большого количества люминесцентных веществ выбираются такие люминесцентные вещества, спектры излучения по меньшей мере двух из которых перекрываются. На фиг.4 схематически показан спектр (зависимость интенсивности люминесцентного излучения от длины волны возбуждающего света), где несколько веществ с одиночными спектральными полосами Р в комбинации образуют люминесцентный защитный признак 100, а огибающая кривая спектра всего люминесцентного защитного признака показана пунктирной линией.
Такие системы не поддаются четкому спектральному разделению при помощи использования имеющихся в свободной продаже спектрометров, особенно когда содержащиеся совместно люминесцентные вещества присутствуют в защитном признаке в концентрациях, малых для обработки такими устройствами, и, более того, когда возможны лишь кратковременные измерения. Из-за перекрытия спектров излучения в результате анализа вместо ясно разграниченных отдельных спектров получаются неясные или неструктурированные спектры (огибающая кривая широкополосного излучения), интерпретация которых является весьма трудной задачей. Такая огибающая кривая широкополосного излучения показана на фиг.4 пунктирной линией. В идеальном случае идентификация отдельных применяемых веществ, по сути, становится невозможной. Это делает процесс анализа и интерпретации предлагаемой в изобретении комбинации веществ весьма трудным или невозможным делом для фальсификатора.
Согласно настоящему изобретению термин "перекрытие спектра" относится по меньшей мере к двум спектральным полосам разных веществ, которые по существу перекрывают друг друга, т.е. их независимый друг от друга анализ становится невозможным. Таким образом, полное выделение отдельных спектральных полос становится невозможным. При этом разрешение измерения обычно составляет от 10 до 15 нм.
Термин "широкополосный" относится к сигналу отклика, представленному неструктурированной огибающей кривой широкополосного излучения, где спектральные детали перекрывающихся спектров не могут быть проанализированы (см. пример пунктирной линии на фиг.4).
Термин "узкополосный" относится к сигналу отклика, представленному спектральным отпечатком, т.е. варианту, когда элементы перекрывающихся спектров могут быть проанализированы (см., например, пунктирную линию на фиг.4). Узкие спектральные полосы предпочтительно имеют полную ширину на половине максимума, примерно равную 50 нм или меньше, например, в случае с органическими системами или УФ-ВИ-системами. Более предпочтительным является ситуация, когда узкие спектральные полосы имеют полную ширину на половине максимума, примерно равную 15 нм, что наблюдается, например, в случае с системами с редкоземельными элементами.
Альтернативным образом можно использовать перекрывающиеся спектры возбуждающего излучения вместо перекрывающихся спектров люминесцентного излучения.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения можно использовать не только перекрывающиеся спектры излучения, но и перекрывающиеся спектры возбуждающего излучения.
Уровень сложности защитного признака может быть дополнительно повышен, если использовать перекрытие спектров излучения не только лишь двух веществ, входящих в состав защитного признака, а большего числа таких веществ. Это позволяет создать люминесцентный защитный признак, которое будет задействовать широкий диапазон длин волн. Внутри такого диапазона может быть создано множество систем кодирования, которые будут задействовать различные его спектры.
Согласно настоящему изобретению по меньшей мере в одном спектральном диапазоне присутствует наложение, или перекрытие, по меньшей мере двух спектров. В дальнейшем такой участок будет именоваться зоной перекрытия.
Также, конечно, можно сформировать полный спектр таким образом, чтобы указанная зона перекрытия сочеталась с дополнительным спектром, не пересекающимся с зоной перекрытия. Спектральные полосы такого дополнительного спектра, таким образом, лежат в другом спектральном диапазоне, который может напрямую примыкать к первой зоне перекрытия или находиться на некотором отдалении от нее. Такой дополнительный спектр сам может состоять из комбинаций перекрывающихся спектров излучений разных веществ, дающих вторую зону перекрытия, либо может быть спектром излучения единственного вещества.
В дальнейших вариантах осуществления изобретения также возможно комбинировать спектры излучения более чем двух веществ, как было только что указано.
Вместе с тем, предпочтительно комбинировать спектральные диапазоны, которые не прилегают непосредственно друг к другу, а находятся в разных областях спектра. Например, если один спектральный интервал находится в области видимого излучения, то другой спектральный интервал должен находиться в области инфракрасного излучения. Здесь особенно предпочтительным является ситуация, когда для возбуждения этих двух спектральных интервалов используются разные виды излучения, такие как возбуждение УФ-излучением/свечение в области видимого света и возбуждение в области видимого света/свечение в области ИК-излучения.
Пример неорганического защитного признака с двумя люминесцентными веществами (возбуждение УФ-излучением/свечение в ВИ-области):
В одном варианте осуществления изобретения порошок Mn:Zn2SiO4 смешивается с порошком PrY2O2S и добавляется к бумажной массе в процессе изготовления бумаги. При воздействии на готовую бумагу УФ-излучением Mn:Zn2SiO4 люминесцирует на длине волны 520 нм, a Pr:Y2O2S - на длине волны 515 нм.
Пример неорганического защитного признака с тремя люминесцентными веществами (возбуждение УФ-излучением/свечение в ВИ-области):
В другом варианте осуществления изобретения порошок Tb:La2O2S, порошок Tb:Y2O2S и порошок Ag,Ni:ZnS перемешиваются. Смесь перерабатывается в печатную краску и наносится на защищаемую бумагу. При воздействии на отпечаток УФ-излучением три соединения люминесцируют на длинах волн, указанных в таблице, при этом три спектральных полосы люминесценции перекрываются.
Пример неорганического защитного признака с тремя люминесцентными веществами (возбуждение ИК-излучением/свечение в ИК-области):
В дальнейшем варианте осуществления изобретения порошок Er:LaPO4, порошок Er:GdPO4 и порошок Er:CePO4 перемешиваются. Люминесцентные вещества содержат одинаковые люминофоры, но при этом имеют разные матрицы. Смесь перерабатывается в печатную краску и наносится на защищаемую бумагу. При воздействии на отпечаток ИК-излучением три соединения люминесцируют в ИК-области, при этом три спектральных полосы люминесценции перекрываются.
Пример неорганического защитного признака с двумя люминесцентными веществами (возбуждение ИК-излучением/свечение в ИК-области):
В дальнейшем варианте осуществления изобретения порошок Er:YAl12O19 и порошок Er:GdAl12O19 перемешиваются. Люминесцентные вещества содержат одинаковые люминофоры, но при этом имеют разные матрицы. Смесь перерабатывается в печатную краску и наносится на защищаемую бумагу. При воздействии на печать ИК-излучением оба соединения люминесцируют в ИК-области, при этом спектральные полосы люминесценции перекрываются.
Согласно настоящему изобретению в качестве альтернативы можно комбинировать люминесцентные вещества таким образом, чтобы различные вещества возбуждались излучением в разных спектральных диапазонах и/или излучали в других спектральных диапазонах, например вещества, которые возбуждаются в УФ-области и излучают в ВИ-области спектра, могут комбинироваться с веществами, которые возбуждаются в видимой области спектра и излучают в видимой области. Если спектральные диапазоны этих комбинаций веществ являются смежными, то можно изготовить очень компактные датчики излучений, поскольку разделение спектра может быть произведено одиночным элементом, например спектрометром или системами фильтров, который или которые будут охватывать оба диапазона длин волн излучения данных комбинаций веществ.
Согласно настоящему изобретению перекрывающиеся комбинации излучений одиночных веществ находятся по меньшей мере в одном из указанных диапазонов длин волн. Во-первых, такие перекрывающиеся комбинации одного спектрального диапазона можно комбинировать с чистыми спектрами (т.е. спектрами чистых веществ) в другом спектральном диапазоне. Это позволяет значительно увеличить количество различимых одиночных веществ и, тем самым, существенно повысить уровень защиты по сравнению с системами защиты, присутствующими на настоящий момент на рынке.
Пример неорганического защитного признака с тремя люминесцентными веществами (возбуждение УФ-излучением/свечение в УФ- и ВИ-области):
Порошок Ce:YPO4 (максимум спектра излучения примерно на 380 нм), порошок Ti:Ва2Р2О7 (максимум спектра излучения примерно на 500 нм) и порошок Mn,Pb:CaSiO3 (максимум спектра излучения примерно на 610 нм) перемешиваются. Смесь перерабатывается в печатную краску и наносится на защищаемую бумагу. При воздействии на печать УФ-излучением три компонента люминесцируют на указанных длинах волн в УФ-области и ВИ-области спектра, причем люминесцентные спектральные диапазоны Ti:Ba2P2O7 и Mn,Pb:CaSiO3 перекрываются в ВИ-области спектра, тогда как Ce:YPO4 люминесцирует как отдельное вещество в другом спектральном диапазоне (УФ). Таким образом, используя вариации отдельных веществ, можно систематично увеличить количество имеющихся в распоряжении систем. Кроме этого становится возможным использовать комбинации веществ, излучения которых совпадают в обоих спектральных диапазонах, т.е. также в УФ-области.
В дальнейшем варианте осуществления изобретения предусматривается аналогичная комбинация двух или более диапазонов длин волн, в которых находятся перекрывающиеся спектры отдельных веществ, которые в пограничном случае перекрываются во всем имеющемся спектральном диапазоне излучений люминесцентных веществ. Тогда для каждого отдельного спектрального диапазона можно сделать выбор на предмет того, использовать ли одиночные вещества либо комбинации перекрывающихся спектров, если по меньшей мере в одном спектральном диапазоне присутствуют перекрывающиеся спектры.
Согласно настоящему изобретению особым преимуществом для повышения уровня защиты обладает вариант сочетания веществ, спектры возбуждения и/или излучения которых не являются смежными, а наоборот разнесены по разным областям спектра, например возбуждаемые УФ/излучающие в ВИ-области в комбинации с возбуждаемыми в ВИ/излучающими в ИК-области.
Особое преимущество в данном случае дает применение разных технологий для возбуждения люминесценции в двух спектральных диапазонах. Безусловно, то же самое преимущество можно получить при применении разных технологий детекторов излучений, и даже в случае с возбуждающим и индуцированным излучением. Аналогичным образом, это может быть применимо и в случае с излучением в БИК- или ИК-области спектра. Например, могут использоваться системы с длиной волны, находящейся ниже или выше 1100 нм, которые могут поддаваться обнаружению или уже не поддаваться обнаружению при помощи кремниевых детекторов. Сложность обнаружения излучения таких систем значительно выше, чем для традиционных систем.
Если такие системы не комбинировать друг с другом, как это известно из уровня техники, линии их узкополосного излучения не будут перекрываться, что позволило бы легко разделить их в спектре излучения, но поскольку эти линии узкополосного излучения являются перекрывающимися, то уровень защиты системы от анализа и имитации становится лучше.
Особенным преимуществом, однако, будут обладать вышеописанные системы узкополосного люминесцентного излучения в комбинации с системами широкополосного люминесцентного излучения, излучающими в том же диапазоне длин волн. В частности, здесь необходимо упомянуть органические флуоресцентные системы, а также неорганические системы, испускающие широкополосное излучение, такие, например, как хорошо известная система ZnS:Cu.
Пример перекрывающихся спектров возбуждения и излучения:
Согласно примеру осуществления изобретения комбинируются три люминесцентных вещества Mn:MgGa2O4(21), Eu:Sr2P2O7(22) и YNBO4:TB(23). Люминесцентное вещество в виде порошка может, например, быть добавлено к бумажной массе при производстве бумаги, либо смешано со связующим веществом при производстве печатной краски.
На фиг.6 показан спектр возбуждения (пунктирная линия) и спектр излучения (непрерывная линия) трех люминесцентных веществ. Максимум излучения Eu:Sr3P2O7 равен приблизительно 450 нм, максимум излучения Mn:MgGa2O4 равен примерно 500 нм, а максимум излучения YNBO4:TB равен примерно 545 нм.
Спектры возбуждения создаются облучением люминесцентных веществ источниками света с разными длинами волн и определением вида излучения, вызывающего люминесцентное свечение. В настоящем примере используются две УФ-лампы, испускающих излучение на длине волны 254 и 365 нм, и три светоизлучающих диода, испускающих излучение на длине волны 380, 400 или 420 нм. Различные источники излучения освещают образец по очереди, что позволяет определить соответствующий сигнал отклика.
При использовании только что упомянутых веществ оба спектра возбуждения и излучения перекрываются, так что оба этих спектра могут быть использованы согласно настоящему изобретению.
Для целей оценки возможно определение лишь наличия или отсутствия сигнала в соответствующем спектральном диапазоне, или, в зависимости от пользователя, также возможно выделение отдельных спектров. Таким образом, например, центральный банк может использовать анализ с разложением на спектральные элементы как спектра возбуждения, так и спектра испускания, в то время как, например, коммерческий банк может использовать лишь разложение спектра возбуждения, но не спектра испускания, измеряя, таким образом, лишь огибающую кривую 30 спектра (штрихпунктирная линия) примерно в области 500 нм. Для производителей же торговых автоматов могут быть доступны лишь данные об огибающих кривых спектров испускания 30 и возбуждения 31.
Пример применения перекрывающихся и не перекрывающихся спектров излучения:
Желательно различать разные номиналы банкнот и дополнительно наделить различные проверяющие банкноты учреждения разными полномочиями для проведения таких проверок, что осуществимо, например, при помощи следующей системы.
| Таблица 3 | ||||
| Номинал | Ce:YPO4 | Ce:Y2SiO5 | Ti:Ba2P2O7 | Mn,Pb:CaSiO3 |
| Первый спектральный диапазон | Второй спектральный диапазон | |||
| 10 | + | + | - | - |
| 20 | + | + | + | - |
| 30 | + | + | - | + |
| 40 | + | + | + | + |
| 50 | + | - | + | + |
В принципе, различия между номиналами банкнот определяются наличием (+) или отсутствием (-) указанных в Таблице 3 люминесцентных веществ. Максимум излучения Ce:YPO4 приходится на длину волны 380 нм, Ce:Y2SiO5 - на 415 нм,
Ti:Ba2P2O3 - на 500 нм и Mn,Pb:CaSiO3 - на 610 нм. Таким образом можно разграничить два спектральных диапазона: первый в пределах от примерно 300 до 450 нм и второй в пределах от примерно 450 до 650 нм.
Денежная единица номиналом 10 характеризуется наличием двух перекрывающихся спектров в первом спектральном диапазоне, причем во втором спектральном диапазоне отсутствует какой бы то ни был сигнал.
Денежная единица номиналом 20 характеризуется наличием двух перекрывающихся спектров в первом спектральном диапазоне, причем во втором спектральном диапазоне дополнительно присутствует одиночная спектральная полоса излучения Ti:Ba2P2O7.
Денежная единица номиналом 30 характеризуется наличием двух перекрывающихся спектров в первом спектральном диапазоне, причем во втором спектральном диапазоне дополнительно присутствует одиночная спектральная полоса излучения Mn,Pb:CaSiO3.
Денежная единица номиналом 40 характеризуется тем, что в первом и втором спектральных диапазонах присутствуют перекрывающиеся спектры излучения.
Денежная единица номиналом 50 характеризуется наличием одиночной спектральной полосы излучения Ce:YPO4, причем во втором спектральном диапазоне присутствуют два перекрывающихся спектра излучения.
Вопрос о том, какую информацию об отдельных спектральных диапазонах передать пользователям, решается поставщиком системы. Так центральному банку может быть предоставлена вся информация о наличии конкретных перекрывающихся и не перекрывающихся спектров. Центральный банк, таким образом, будет иметь возможность установить, какие одиночные спектральные полосы и/или перекрывающиеся спектры соответствуют тем или иным номиналам банкнот. Благодаря этой информации дополнительно будет возможно выбрать систему кодирования. Коммерческим же банкам может быть предоставлена лишь частичная информация. Например, в случае номиналов 10 и 40 коммерческий банк будет иметь возможность проанализировать разрешение перекрывающихся спектров в первом спектральном диапазоне, но при этом в случае номинала 40 он будет иметь возможность измерить лишь огибающую кривую излучения во втором спектральном диапазоне. Производителям же торговых автоматов, например, может быть предоставлен доступ к еще более ограниченной информации. Таким образом, они не смогут выделять отдельные перекрывающиеся спектры для какого бы то ни было номинала банкнот, а смогут лишь обнаружить наличие или отсутствие сигналов в первом и/или втором спектральном диапазоне. Если желательно еще более ограничить количество предоставляемой пользователям информации о сигналах отклика, для номиналов с сигналами в первом и втором спектральных диапазонах можно передавать только информацию об огибающей кривой излучения для одного спектрального диапазона.
Возможности комбинирования могут возрасти еще более, например, при использовании дополнительных люминесцентных веществ в одиночных спектральных диапазонах, использовании новых спектральных диапазонов и применении матриц-пустышек, так чтобы для большого объема вариантов использования защитных систем можно было бы подобрать уникальные системы кодирования (кодировки).
Системы кодирования:
Еще одна идея, реализуемая настоящим изобретением, заключается в том, что сложное представление ожидаемого сигнала отклика может содержать более чем одну спектральную полосу.
Спектральные полосы указанного сложного представления могут формировать код, который сравнивается с кодом, сформированным спектральными полосами сохраненного сложного представления.
Этот код может основываться на специфических длинах волн одиночных спектральных диапазонов.
Альтернативным образом этот код может основываться на специфической интенсивности спектральных диапазонов.
Код также может быть разработан таким образом, что он будет основываться как на длине волн, так и на интенсивности спектральных диапазонов.
Также конечно возможно создать код лишь на основе спектральных полос испускания и/или спектра возбуждения.
В предлагаемых в изобретении системах предпочтительно также использовать системы, основанные на редкоземельных элементах, в которых применяются ионы лишь одного редкоземельного металла в разных матрицах. Для обычного кодирования, использующего спектры люминесцентного излучения, такие различия являются весьма малыми, чтобы позволить провести четкое разграничение взаимно независимых одиночных веществ.
Впрочем, в предлагаемой в изобретении системе для кодирования возможно использовать именно перекрытие спектров ионов редкоземельных металлов в разных матрицах.
В простейшем случае предлагаемая в изобретении комбинация состоит из ионов редкоземельного металла, помещенных в две разные матрицы, внедренные в защитный элемент. И в данном случае такой тип кодирования может быть применен либо в случае со спектрами испускания, либо в случае со спектрами возбуждения (либо в обоих случаях). Точный анализ даже показывает, что редкоземельные ионы особенно пригодны для такого типа кодирования, поскольку они обладают весьма узкими спектрами излучения, и поэтому многие различные комбинации, предлагаемые в изобретении, в диапазонах разных длин волн могут быть комбинированно использованы в общей системе, которая значительно увеличивает уровень сложности системы защиты и, таким образом, уровень безопасности по отношению к попыткам изготовления подделок.
Люминесцентные свойства при использовании возбуждения на нескольких длинах волн:
Уровень защиты системы, обладающей признаками изобретения, можно повысить еще более, путем использования не только перекрытия спектров излучения, но также и перекрытия спектров возбуждения.
В данном случае возможно предложить такую настройку двух обладающих признаками изобретения систем с перекрывающимися спектрами, чтобы при возбуждении излучением на длине волны, равной U, происходила регулировка заданного спектра излучения. Это должно означать, что спектр излучения соответствует заданному спектру излучения в пределах обусловленных отклонений. В таком случае особенно предпочтительным будет использовать различные дозировки одиночных веществ, спектры возбуждения которых различаются.
Подобное возможно при применении одинакового или сходного химического состава, поскольку, например, гранулометрические составы частиц порошков отличаются друг от друга. Различные партии ценных документов маркируются разными партиями веществ. В дальнейшем, при анализе разных партий ценных документов, устанавливается, что при возбуждении на длине волны, равной λ, не равной λ1, спектры излучения документов отличаются, предохраняя, таким образом, систематику системы кодов от анализа. Лишь при возбуждении при специфической длине волны, равной λ1, система демонстрирует определенные спектры излучения. Если же для обнаружения системы защиты используются необычные длины волн возбуждения, то анализ системы защиты становится еще более затруднительным.
Уровень защиты системы, обладающей признаками изобретения, можно повысить еще более, сочетая различные предлагаемые в изобретении комбинации, "подогнанные" друг к другу посредством излучения возбуждения на разных длинах волн.
Если объединить две предлагаемые в изобретении комбинации К(1,2)=αА1+βА2+γА3, содержащие отдельные вещества A1, A2, A3, то можно сделать так, чтобы спектры излучения одиночных веществ A1 и A2 демонстрировали заданный спектр излучения при волне возбуждения λ1, а спектры излучения одиночных веществ A2 и A3 - заданный спектр излучения при волне возбуждения λ2. Показатели α, β и γ отражают содержание веществ. Можно комбинировать различные партии одиночных веществ A1, A2 и A3, спектры возбуждения которых отличаются.
При производстве обеспечивается, чтобы совмещенный спектр одиночных веществ A1 и A2 соответствовал бы заданной закономерности для всех партий A1 и A2 (только), при возбуждении на длине волны λ1, в то время как перекрывающиеся спектры излучения одиночных веществ A2 и A3 соответствовали бы заданной закономерности для всех партий A2 и A3 (только), при возбуждении на длине волны λ1, не равной λ2.
Для достижения этой цели источник излучения, например источник 20 света, описанный более подробно в дальнейшем в отношении фиг.2, должен испускать излучение по меньшей мере на двух длинах волн λ1 и λ2. Безусловно можно использовать и более трех отдельных веществ.
Это правило также применимо тогда, когда кодирование производится не при помощи спектров излучения, а при помощи спектров возбуждения. В таком случае сигнал отклика R должен регистрироваться по меньшей мере двумя длинами волн, посредством которых одиночные вещества могут быть подогнаны друг к другу.
Неактивная матрица-пустышка
В любом случае люминесцентный защитный признак, помимо прочего, может также содержать по меньшей мере одну неактивную матрицу-пустышку (имитационную матрицу).
Наличие такой матрицы-пустышки обладает преимуществом, позволяющим дополнительно запутать фальсификатора, желающего произвести химический анализ люминесцентного защитного признака. Матрица-пустышка может состоять, например, только из материала матрицы, т.е. матрица не будет содержать люминофора. Соответственно матрица-пустышка не продемонстрирует какой бы то ни было эффект люминесценции под воздействием возбуждающего излучения. Альтернативным образом матрица-пустышка может содержать тот же самый люминофор, что использован в люминесцентном защитном признаке, но люминесцентное излучение люминофора матрицы-пустышки будет полностью блокироваться путем добавления небольших добавок так называемых гасителей люминесценции.
Такая матрица-пустышка оказывает значительное воздействие на результаты анализа защитного признака, изготавливаемого фальсификатором, но не влияет на характеристики спектрального излучения защитного признака.
В альтернативном примере осуществления изобретения одна или несколько матриц-пустышек люминесцентного защитного признака могут отличаться от матрицы или матриц, содержащих люминофор и являющихся оптически активными.
Наряду со спектральным анализом характеристик излучения люминофоров, химический состав защитного признака также может быть установлен при помощи элементного анализа для проверки подлинности.
Чтобы дополнительно повысить уровень защиты, кристаллографическая конфигурация может также использоваться в качестве признака подлинности. В частности, для проверки подлинности основы может применяться детальный анализ неактивных матриц-пустышек.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения защитный признак содержит по меньшей мере две неактивные матрицы-пустышки, образующие защитный код, который, как было отмечено выше, может быть определен при помощи детального анализа.
Пример неактивной матрицы-пустышки и ее применение:
В таблице 4 показаны различные люминесцентные вещества, которые в комбинациях с одной или двумя неактивными матрицами-пустышками используются для маркировки банкнот валюты XY, представленных тремя разными номиналами.
| Таблица 4 | |||
| Номинал | Вещество 1 | Вещество 2 | Вещество 3 |
| 10 | Yb,Er:Y2O2S (Люминесцентное вещество) | YVO4 (Матрица-пустышка) | ZBLAN (Матрица-пустышка) |
| 20 | Yb,Er,Dy:Y2O2S (Матрица-пустышка) | Yb.Er:YVO4 (Люминесцентное вещество) | ZBLAN (Матрица-пустышка) |
| 30 | Y2O2S (Матрица-пустышка) | Yb,Er:YVO4 (Люминесцентное вещество) | Yb,Er:ZBLAN (Люминесцентное вещество) |
Денежная единица номиналом 10 содержит люминесцентное вещество Yb,Er:Y2O2S и два других вещества, а именно YVO4 и ZBLAN, которые выступают в виде неактивных матриц-пустышек. При этом они не испускают люминесцентное излучение.
Денежная единица номиналом 20 содержит люминесцентное вещество Yb,Er:YVO4 и также неактивные матрицы-пустышки ZBLAN и Yb,Er,Dy:Y2O2S. В сравнении с веществом 1 денежной единицы номиналом 10 вещество 1 денежной единицы номиналом 20 дополнительно содержит DY, который выступает в качестве гасителя люминесценции, так что вещество 1 денежной единицы номиналом 20 не испускает никакого люминесцентного излучения.
Денежная единица номиналом 30 содержит два люминесцентных вещества и одну матрицу-пустышку.
Все вещества, использующиеся в денежных единицах разных номиналов, очень похожи, так что попытка их подделки является достаточно сложным делом.
Этот пример используется для иллюстрации применения матрицы-пустышки в принципе. Для дальнейшей реализации предлагаемого в изобретении защитного признака необходимо выбирать люминесцентные вещества, спектры излучений которых перекрываются. Список люминесцентных веществ, указанных в таблице 4, следовательно, может быть дополнен или заменен соответствующим образом.
Метод применения люминесцентных защитных признаков:
Вариант применения защитного признака заключается во включении защитных веществ в виде смеси порошка в материал основы (бумагу, полимерную основу, в т.ч. полимерное покрытие, в т.ч. бумажное покрытие, картон, накладки, нити, наклейки, элементы трафаретной печати). Задача состоит в том, чтобы внедрить смесь пигментов в основу таким образом, чтобы сохранилась информация о системе кодирования.
В данном случае для применения веществ защитного признака имеют интерес следующие технологические стадии.
Для создания смеси порошка ("кода") используются исходные порошки, смешиваемые при помощи смесителя сухим методом. На данной стадии может быть полезным подмешивать добавки, которые улучшают смешиваемость.
Важным является то, что после перемешивания порошковые смеси проверяются на наличие кода в правильных пропорциях, т.е. спектр излучения должен соответствовать заранее заданному спектру в пределах обусловленных допусков.
Для этой цели в лабораторном масштабе изготавливается и сравнивается со стандартом элемент защиты или другой соответствующий элемент (например, нанесенная ракелем пленка), который позволяет производить количественное сравнение.
Далее на бумажном комбинате порошок распыляется в большом резервуаре и последовательно добавляется соответствующим образом к бумажной массе.
Контроль качества во время добавления защитных веществ в материал основы:
Процесс добавления защитных веществ в материал контролируется, т.е. детектор, который по возможности производит более точные измерения, чем описанные далее детекторы, применяющиеся для проверки находящихся в обращении банкнот, перемещается вдоль бумажной ленты или основы и контролирует правильность кода. В данной версии детектор может лишь указать на соответствие измеряемого кода заранее заданному коду или его качеству, но он не вмешивается в контроль или управление процессом.
Для предотвращения разделения отдельных компонентов порошка во время процесса добавления его в состав основы можно использовать станцию измерения, за которой закрепляются следующие функции: Для каждого отдельного компонента порошка производится концентрат, который загружается в отдельные резервуары станции измерения. При этом снова может быть использован детектор, который посредством системы контроля обеспечивает корректное порционное распределение отдельных компонентов порошка.
Возможен также вариант, согласно которому основное количество порошка загружается в виде готовой смеси и лишь отклонения от заданной величины подаются через станцию измерения. В результате этого такая измерительная станция может иметь более компактную конструкцию, поскольку она будет задействована лишь для подачи количеств порошка, необходимых для корректирующих целей.
В конце этого раздела части более подробно рассматриваются два конкретных примера:
Подробный пример 1:
Cu:ZnS представляет собой люминесцентную систему, которая возбуждается в УФ-области и испускает широкополосное излучение в желто-зеленой части спектра испускания S1_365(λ) при возбуждении излучением с длиной волны λ=365 нм.
С другой стороны, Mn:SiO4 представляет собой люминесцентную систему, которая возбуждается в УФ-области и излучает в диапазоне красной части спектра испускания S2_365(λ) при возбуждении излучением с длиной волны λ=365 нм.
Эти два отдельных вещества теперь комбинируются, например, при люминесцентной печати в точно заданной пропорции, которая устанавливается таким образом, чтобы требуемый спектр S_tot(λ)=α*S1_365(λ)+β*S2_365(λ) задавался путем выбора параметров α и β в установленных пределах.
В простейшем случае система настраивается таким образом, чтобы возбуждение на обычной длине волны 365 нм порождало излучение в заданном спектре. Вместе с тем, возможна и такая предусмотренная изобретением ситуация, когда использование необычной длины волны возбуждения, например 254 нм, также приведет к люминесцентному излучению отдельных веществ.
Для решения задачи, положенной в основу изобретения, благоприятным фактором является возможность использования разных количеств конкретных веществ (например, Cu:ZnS), когда значение отношения спектров излучения А(365 нм)/А(254 нм) при λ=365 нм и λ=254 нм меняется при изменении используемых количеств таких веществ. Такой эффект, например, может быть достигнут путем контроля за условиями производства, например за продолжительностью времени отжига или посредством выбора подходящего размера частиц. Таким образом, значения интенсивности на длине волны возбуждения, равной 254 нм, могут поддерживаться на постоянном уровне, в то время как обычно они колеблются в области длины волны 365 нм.
При анализе таких систем код, при подсветке излучением лишь одной длины волны (в данном случае 365 нм), кажется полностью иным, хотя контроль качества регулируется таким образом, что при возбуждении системной длиной волны (равной в данном случае 254 нм) результат всегда представлен тем же самым спектром s_tot(λ)=α'*S1_254(λ)+β'*S2_254(λ). Когда же происходит подобный анализ большего количества банкнот, то очевидным становится другой спектр, и для производителя подделок оказывается неясным, каким образом он должен правильно скорректировать пропорции количеств используемых веществ.
Подробный пример 2:
Для иллюстрации расширенных возможностей осуществления изобретения по примеру 1 дополнительно можно использовать комбинации других веществ, таких, например, как Ag,Ni:ZnS. При этом отмечается отчетливое перекрытие спектров люминесценции.
При помощи этой дополнительной комбинации, используя заранее заданное количество веществ, можно создать большее количество систем кодирования. В дополнение к этому система становится все более и более сложной, поскольку фальсификатор, пытающийся ее имитировать, не сможет определить, на каких длинах волн спектры излучения подогнаны друг к другу.
В описанном здесь примере 2 также можно использовать несколько длин волн, т.е., например, первые две системы (из примера 1) подгоняются друг к другу на длине волны 245 нм, в то время как третья система (солегированная серебром) подгоняется к одной из первых двух на длине волны 365 нм. Также возможно сделать так, чтобы все три системы были подогнаны друг к другу на одной длине волны.
Проверка люминесцентных защитных признаков
На фиг.2 в очень схематической форме в виде примера показано устройство для проверки такого защитного признака 100. Подобное устройство может быть применено, например, в счетчике банкнот или сортировщике банкнот, в аппарате для приема наличных денег, в аппарате для выдачи наличных денег, либо в торговом автомате или также в портативных устройствах для проверки банкнот.
На фиг.2 основа 10 с защитным признаком 100, т.е. например, банкнота 10, подвергается облучению возбуждающим излучением Е, которое испускается источником 20 света или несколькими источниками 20 света. При облучении данным излучением защитный признак 100 испускает сигнал отклика R в форме люминесцентного излучения.
Сигнал отклика R, т.е. излучение, исходящее от банкноты 10, измеряется детектором 30, который содержит один или несколько датчиков, позволяющих производить измерения в разных спектральных диапазонах, при этом детектор 30 предпочтительно содержит спектрометр. Детектор 30 соединен с процессором 31, который может оценивать информацию, передаваемую люминесцентным сигналом отклика R. Процессор 31 соединен с запоминающим устройством 32, в котором ожидаемые сигналы отклика подлинных банкнот или производные величины таких сигналов содержатся в виде базовых опорных сигналов.
С целью определения, например, подлинности и/или номинала проверяемой банкноты 10 сигнал отклика R сравнивается в процессоре 31 с заранее заданными опорными сигналами или производными величинами таких сигналов, которые служат базовыми опорными сигналами и хранятся в запоминающем устройстве 32.
Применяемое в данном случае считывающее устройство 1 может содержать в одном корпусе, в зависимости от варианта использования, либо только детектор 30, или, опционально, также дополнительные компоненты 20, 31, 32.
Регистрация сигналов согласно разным категориям безопасности:
Одна из важных идей, реализуемых настоящим изобретением, состоит в том, чтобы в областях деятельности с разными категориями безопасности проверять один и тот же люминесцентный защитный признак различными способами, используя разные параметры датчика для разных категорий безопасности.
В отличие от известной системы WO 97/39428, в которой разные вещества используются в качестве защитных признаков для разных категорий безопасности, согласно настоящему изобретению одно и то же люминесцентное вещество может быть использовано для всех категорий безопасности, однако это вещество должно обнаруживаться различными способами в областях с разными категориями безопасности.
Согласно настоящему изобретению производитель датчиков по определяемым центральным банком стандартам может предоставлять заказчикам в областях, где требуется низкий уровень защиты, в таких, например, как производство торговых автоматов, которые обычно не отвечают высоким требованиям безопасности и свободны для доступа любых лиц, лишь такие датчики, которые могли бы измерять люминесцентное излучение банкнот лишь с более низким уровнем спектрального разрешения, чем датчики, которые производитель датчиков может поставлять заказчикам, предъявляющим высокие требования к уровню безопасности, таким как, например, коммерческие банки.
Соответствующим образом высококачественные датчики, используемые центральными банками (высшая категория безопасности) для проверки находящихся в обращении банкнот, поставляются только таким структурам и без их одобрения не могут поставляться каким-либо иным учреждениям.
Как следствие, для производителей подделок перекрыт доступ к датчикам, использующимся в областях более высокой категории безопасности, равно как и к информации, касающейся точной процедуры проверочных и оценочных методов, используемых такими изделиями.
В результате этого производители подделок не обладают возможностью модификации своих поддельных банкнот таким образом, чтобы они учитывали специфику процедуры проверочных и оценочных методов таких датчиков, которые используются центральными банками. В результате этого эффективным образом предупреждается создание подделок "высшего качества", которые невозможно было бы обнаружить даже при автоматической проверке в центральных банках.
Различные примеры применения такой системы детально объясняются ниже, при этом преимущественное использование ее также возможно в комбинации с другими системами защиты.
Возбуждающее излучение Е, которое соответственным образом используется при упрощенном и сложном режимах проверки, не обязательно должно иметь одинаковую длину волны. Предпочтительным является возбуждающее излучение ИК- или УФ-диапазона. При этом, в зависимости от применяемого режима, также может быть использовано излучение на других длинах волн.
Согласно настоящему изобретению источник 20 света может испускать возбуждающее излучение на разных длинах волн. Этот источник света может также использоваться для возбуждения люминесцентного свечения в разных веществах защитного признака, содержащихся в основе 10 в виде комбинации, путем задействования длин волн, наиболее подходящих для каждого конкретного случая. Предпочтительно для этой цели использовать источники 20 света, которые испускают излучение лишь в разнесенных диапазонах длин волн.
Пример:
Если защитный признак 100 является, например, комбинацией Eu:BaMg2Al11O27 (максимум излучения на длине волны, примерно равной 430 нм) и Ce:YAG (максимум излучения на длине волны, примерно равной 500 нм, очень широкая полоса), то можно сделать так, чтобы устройства считывания, которые используются в областях с более низкой категорией безопасности, таких, например, как торговые автоматы, измеряли сигнал отклика, т.е. люминесцентное излучение, только тогда, когда возбуждение происходило бы на длине волны, равной λ=365 нм, и сравнивали бы результат с опорным сигналом, характерным для данной длины волны возбуждения.
Те же считывающие устройства, что используются в областях с более высокой категорией безопасности, таких, например, как центральные банки, будут измерять испускаемое люминесцентное излучение, возбуждаемое на другой длине волны X, например, 254 нм, и сравнивать результат с опорным сигналом, характерным для данной длины волны возбуждения.
Благодаря ограничению информации о длине волны, на которой испускают возбуждающее излучение считывающие устройства, применяемые в областях с высокими требованиями к уровню безопасности, и благодаря тому, что производители подделок, используя более доступные считывающие устройства низкой категории безопасности, не могут получить никакой информации о том, что центральные банки проводят измерение люминесцентного излучения на длине волны, равной 254 нм, создание подделки "высшего качества" становится значительно более трудным делом.
Как уже было отмечено, еще одна идея настоящего изобретения состоит в том, что люминесцентный защитный признак 100 содержит, например, по меньшей мере два люминесцентных материала, которые в ответ на возбуждение излучением Е испускают люминесцентное излучение соответствующих спектральных диапазонов.
Фактически измеряемые спектральные полосы обладают определенной неисчезающей шириной даже тогда, когда используются самые высококачественные датчики, причем отдельные спектральные полосы не сливаются в один непрерывный спектр и, таким образом, детали спектра сохраняются. При дальнейшем уменьшении разрешения видимым остается лишь широкополосная огибающая кривая спектра, такая, как показана на фиг.4 (пунктирной линией).
Такая огибающая кривая спектра представляет собой упрощенный, широкополосный сигнал отклика, в то время как отдельное, разложенное по частотам представление отдельных спектральных полос может наблюдаться как сложное представление такого же самого сигнала отклика. Разрешение упрощенного широкополосного сигнала отклика настолько низко, что отдельные спектральные полосы сигнала отклика не наблюдаются, и измерить становится возможным лишь среднее значение сигнала отклика относительно заданного диапазона длин волн.
Иначе говоря, согласно настоящему изобретению сигнал отклика защитного признака можно измерить:
- в упрощенном представлении низкого разрешения, которое показывает широкополосный спектр лишь как огибающую кривую спектра без разложения на отдельные спектральные полосы, или
- в сложном представлении, которое показывает отдельные спектральные полосы при разложении их по частотам. Более того, можно сделать так, что это сложное представление сигнала отклика защитного признака будет показывать лишь разложение некоторых спектральных полос, которые действительно содержатся в сигнале отклика, или даже лишь одну из этих спектральных полос.
Соответственно, измерение отклика люминесцентного защитного признака можно выполнять следующим образом:
- упрощенным способом, который соответствует более низкой категории безопасности и применяется, например, в датчиках торговых автоматов, где сигнал отклика считывается лишь как широкодиапазонный спектр и сравнивается с упрощенным представлением ожидаемого сигнала отклика, который представлен широкодиапазонным спектром, и/или
- сложным способом, который соответствует более высокой категории безопасности и применяется, например, лишь в датчиках центральных банков и/или коммерческих банков, где по меньшей мере одна из спектральных полос сигнала отклика считывается посредством выделения в спектре отдельных, а сигнал отклика сравнивается с более сложным, т.е. имеющим более высокое разрешение, представлением ожидаемого сигнала отклика, который по меньшей мере включает одну спектральную полосу.
Помимо этих двух способов могут существовать и другие методы, соответствующие различным категориям безопасности. Например, датчики, поставляемые лишь в центральные банки, проводят измерения посредством высокого спектрального разрешения и/или проводят измерения большего количества отдельных спектральных полос, чем это могут сделать датчики, которые поставляются в коммерческие банки или производителям торговых автоматов.
Упрощенный способ требует наличия лишь простого датчика и может быть осуществлен, например, при помощи дешевого широкополосного датчика, в то время как сложный метод проверки может быть осуществлен лишь при помощи детектора высокого разрешения, который также может обнаруживать отдельные спектральные полосы сигнала отклика.
Одним из дальнейших режимов является, например, режим, в котором центральный банк может определять сигнал отклика с высоким разрешением в пределах всего измеряемого диапазона длин волн. Коммерческие банки, например, будут обладать возможностью разложения в спектр сигнала в первой частичной зоне спектра, в то время как во второй частичной зоне спектра они смогут определять лишь наличие или отсутствие сигнала отклика, но не смогут выделить его спектральные составляющие. Производители торговых автоматов или автоматических касс будут, например, обладать возможностью получать информацию о второй частичной зоне спектра. Эта группа пользователей также может иметь возможность определять наличие или отсутствие сигнала отклика, при этом не имея возможности выделения его спектральных составляющих.
Пример:
Если защитный признак 100 представляет собой, например, комбинацию Eu:SrB4O7 с полосой спектра на длине волны 370 нм и Pb:BaSi2O5 с полосой спектра на длине волны 350 нм, можно сделать так, что лишь считывающие устройства, применяемые в центральных банках, будут использовать спектрометр с разрешением в несколько нанометров, чтобы быть способными определить, что в данном защитном признаке присутствуют два вещества.
Коммерческие банки или производители торговых автоматов будут снабжаться лишь считывающими устройствами со спектрометрами, которые смогут определить лишь наличие люминесцентного излучения на длине волны 360 нм, но не форму спектра, и, тем более, они не смогут провести различие между Eu:SrB4O7 и Pb:BaSi2O5.
Если же, альтернативным образом, считывающие устройства коммерческих банков и производителей торговых автоматов будут снабжены спектрометрами, то они будут лишь устройствами с низким разрешением, например 30-50 нм, так что дифференциация спектров защитного признака, т.е. спектров Eu:SrB4O7 и Pb:BaSi2O5 не будет возможна. Информация же касательно комбинации перекрывающихся спектров, таким образом, останется ограниченной и доступной лишь в сфере компетенции центрального банка.
Поскольку фальсификатор обычно обладает доступом лишь к таким детекторам, которые, согласно упрощенному способу, проводят измерения лишь с низким разрешением, то предлагаемый в изобретении подход делает подделку защитного признака для фальсификаторов значительно более сложным делом.
Как было уже отмечено, определение спектральной характеристики с различными разрешениями может быть достигнуто, с одной стороны, при помощи предоставления считывающих устройств 1 для разных сфер применения, которые будут обладать различными разрешениями, например, за счет дифракционных решеток разной конструкции. Таким образом, параметры разных датчиков будут определяться различными схемами считывающих устройств 1.
Возможен альтернативный вариант, в котором считывающие устройства 1, применяемые в разных сферах, в принципе имеют одинаковую конструкцию и, например, также оборудованы идентичными дифракционными решетками, причем различная точность измерений достигается разными методами оценки измеряемых сигналов. Это может, например, означать, что программное обеспечение процессора 31 детектора 30 более низкой категории безопасности, использующегося для простого способа проверки, будет оценивать лишь измеряемые значения согласно кривой 16 фиг.5, в то время как программное обеспечение процессора 31 детектора 30 более высокой категории безопасности, использующееся для сложного способа проверки, будет оценивать спектр согласно графику 15 фиг.5.
Другими словами, упрощенный способ проверки может быть также осуществлен и при помощи детектора высокого разрешения путем преобразования, в данном случае, сигнала отклика в широкополосный сигнал (например, посредством свертывания с уменьшением разрешения), прежде чем этот сигнал будет подвергнут сравнению с упрощенным представлением, сохраненным в качестве опорного сигнала. Таким образом, в датчик попадает не опорный сигнал высокого разрешения, а лишь широкополосный сигнал, который является менее критическим с точки зрения безопасности.
В данном случае также может быть предусмотрен вариант, в котором различные параметры сенсора, т.е. простой или сложный методы проверки, разблокируются в зависимости от категории безопасности сферы, в которой применяется данный сенсор. Производитель сенсора может предложить, например, считывающее устройство 1 с детектором 30 и процессором 31, которое может осуществлять как сложную проверку, предназначенную для использования в сферах с высокими требованиями к безопасности, так и простую проверку, предназначенную для использования в сферах с более низким уровнем безопасности.
Поскольку исполнение данной операции осуществляется программными средствами, то для каждой различной сферы применения могут быть задействованы или заблокированы определенные программные функции процессора 31, так что, например, лишь в сферах с высокими требованиями к безопасности измерение люминесцентного излучения сможет происходить с высоким разрешением (например, кривая 15 фиг.5), а в сферах с низкими требованиями к безопасности измерение будет происходить с низкой степенью разрешения (например, кривая 16 фиг.5). В частности в данном случае опорный сигнал будет поступать в сенсор предпочтительно в закодированном виде.
Пример:
В вышеописанном примере защитного признака 100, изготовленного из Eu:SrB4O7 и Pb:BaSi2O5, например, во всех применимых считывающих устройствах будут использованы спектрометры с разрешением 2 нм, но лишь в считывающих устройствах, применяемых в центральных банках, будут инсталлированы программы оценки, которые фактически и будут затем оценивать данные измерений, полученные при таком разрешении. Во всех других сенсорах программы оценки будут находиться в процессоре, который будет преобразовывать данные, полученные при разрешении 2 нм, в данные низкого разрешения и лишь потом проводить их оценку.
Поскольку, как и во всех других примерах, программное обеспечение для оценки обычно хранится в закодированном виде в считывающем устройстве, фальсификатор, использующий считывающие устройства для сфер с низкими требованиями к безопасности, не будет обладать возможностью получения точных данных о составе защитного признака 100.
Кроме того, дополнительное преимущество дает вариант, в котором по меньшей мере в случае, когда считывающее устройство 1 должно производить проверку согласно высокой категории безопасности, необходимо пройти процедуру авторизации. Это может быть применимо как в отношении считывающих устройств с переменными функциями программного обеспечения, так и в отношении считывающих устройств, которые могут производить проверку исключительно согласно более высокой категории безопасности.
Пример:
Для целей авторизации, например, в данном случае может быть проверена категория безопасности пользователя считывающего устройства 1. Данный пользователь может авторизовать сам себя путем, например, использования микропроцессорной карты, биометрической идентификации или введения ПИН-кода.
В сложном методе проверки блок считывания в составе считывающего устройства предпочтительно содержит несколько узкополосных детекторов, каждый из которых выполнен с возможностью обнаружения части сигнала отклика в узкополосном секторе спектра.
В результате при сложном методе проверки сигнал ответа считывается как сумма узкополосных сигналов отклика. Соответствующие узкополосные диапазоны длин волн, из которых состоит спектр, могут покрывать весь спектр длин волн непрерывным или дискретным, т.е. лишь частичным образом. Предпочтительно, чтобы узкополосный диапазон длин волн был шириной 10 нм.
В сложном методе проверки, который соответствует более высокой категории безопасности, особенно предпочтительным является, если сигнал отклика представлен в виде множества узкополосных сигналов, каждый из которых измеряется отдельным узкополосным детектором.
В сложном методе проверки по меньшей мере одна спектральная полоса сигнала отклика R измеряется отдельно, а узкополосные сигналы отклика R сравниваются с составным представлением ожидаемого сигнала отклика, который формируется ожидаемыми узкополосными сигналами отклика и по меньшей мере содержит одну спектральную полосу, т.е. с сравниваются с опорным сигналом, который обладает более высоким разрешением, чем соответствующий опорный сигнал, применяемый при простом методе проверки.
В обоих случаях (упрощенном и сложном) основа испускает люминесцентное излучение под воздействием по меньшей мере одного возбуждающего излучения Е, люминесцентный сигнал отклика защитного признака на такое возбуждающее излучение измеряется, и сам сигнал отклика сравнивается с ожидаемым представлением, т.е. с ожидаемым опорным сигналом сигнала отклика (представление в данном случае может быть как упрощенным, так и сложным, все зависит от метода измерения).
Сравнивая измеряемый сигнал отклика R с сохраненным представлением (упрощенным или сложным), можно определить достоверность информации, содержащейся в сигнале отклика R, и таким образом проконтролировать подлинность проверяемой банкноты 10.
Пример:
Если защитный признак 100 является, например, комбинацией ErCaF2 со спектральной полосой на длине волны 845 нм и Er:YAG со спектральной полосой на длине волны 862 нм, то возможно сделать так, чтобы лишь считывающие устройства, применяемые в центральных банках (два узкополосных детектора с фильтрами), использовались бы для проведения сложного метода проверки, при котором каждый бы из этих детекторов проводил измерение в области спектра шириной приблизительно 15 нм. Первый узкополосный детектор в данном случае измерял бы участок с длиной волн от 840 до 855 нм, а второй узкополосный детектор измерял бы участок с длиной волн от 855 до 870 нм.
Оценивая сигналы этих двух узкополосных детекторов, например, посредством определения отношения интенсивности сигналов двух узкополосных детекторов к предопределенному контрольному значению, можно вывести заключение о подлинности банкноты.
Когда сенсоры, применяемые в торговых автоматах, измеряют лишь огибающую кривую спектра без измерения точного значения отношения интенсивности сигналов на участке с длиной волн от 855 до 870 нм к интенсивности сигналов на участке с длиной волн от 840 до 855 нм, фальсификатор, который в лучшем случае имеет доступ к сенсорам, применяемым в торговых автоматах, не сможет определить, что точная настройка отношения сигнала в интервалах от (840 до 855 нм) до (855 до 870 нм) представляет собой особое и подлежащее точному сохранению средство определения подлинности защитного признака 100 банкноты 10.
Как уже было отмечено, при оценке сигнала отклика R, с одной стороны, измеряемый сигнал отклика может сравниваться с ожидаемым сигналом отклика, чтобы было возможным проверить подлинность банкноты 10.
С другой стороны, сигнал отклика может включать дополнительную информацию, которая также связана с основой 10, такую как, например, информация о номинале или о серийном номере проверяемой банкноты 10. Только в случае, если проверяемый сигнал отклика соответствует ожидаемому сигналу отклика и, в добавление к этому, дополнительная информация, например, специфическая информация о номинале, представленная сигналом отклика, соответствует информации о номинале, известной благодаря другим проверкам, подлинность основы 10 оказывается подтвержденной.
Пример:
Если защитный признак 100, опционально в комбинации с другими веществами, содержит Mn:Zn2SiO4 со спектральной полосой на длине волны 520 нм и Ce:YPO4 со спектральной полосой на длине волны 380 нм, то возможно сделать так, чтобы количественное соотношение между Mn:Zn2SiO4 и Ce:YPO4 и, следовательно, релевантные сигналы отклика были бы выбраны определенным образом для каждого номинала банкнот.
Когда в результате проверки считывающим устройством, применяемым в центральном банке, например, посредством проверки напечатанного изображения и/или размеров банкноты 10, будет сделан вывод о ее номинале, то можно будет проверить, действительно ли отношение интенсивности сигналов на участке от 380 до 520 нм соответствует значению, являющемуся специфическим для номинала банкноты, величина которой была установлена ранее. Если это не так, то мы имеем дело с подделкой.
Пример:
Однако, как и в случае с предыдущим примером, сначала возможно определить номинал путем определения отношения интенсивности сигналов на участке от 380 до 520 нм, и затем, опционально, можно будет провести другие оценки, например, определение номинала путем иных проверок.
Проверка кодированного люминесцентного защитного признака:
Особенно в случае с простым методом проверки, который применяется в сферах с низкими требованиями к безопасности, возможно сделать так, чтобы детектор, задействованный в данной сфере, считывал бы закодированный спектр или спектры (спектр возбуждения и/или спектр излучения) и проверял, является ли прочитанный сигнал определенной спектральной подписью, т.е. одним из нескольких кодов, возможных к применению в случае банкнот, в то время как, однако, этот детектор не мог бы определить, какой из нескольких возможных кодов в действительности использован в данном случае.
Пример:
Например, в данном простом способе проверки возможно будет уточнить, является ли форма огибающей кривой всего спектра, измеряемого с низкой степенью разрешения (например, согласно пунктирной линии на фиг.4), заранее определенной, и при этом не будет возможно определить класс отдельных спектральных полос Р и, следовательно, не будет возможно сделать вывод о том, какой код из числа нескольких возможных кодировок для данной огибающей кривой спектра присутствует в действительности.
Другими словами, в частности в случае с простым способом проверки, код защитного признака может быть определен (лишь) частично, т.е. можно будет проверить, принадлежит ли считанный закодированный сигнал к части (т.е. к семье) заранее определенной системы кодов подлинных банкнот, в то время как нельзя будет определить, какой точно код был использован.
Пример:
С вариантом защитного признака 100, состоящего из Eu:YVO4 (632 нм), Mn,Pb:CaSiO3 (610 нм) и Mn:KMgF3 (596 нм) со спектром излучения, перекрывающимся на 600 нм, количественные соотношения отдельных веществ для разных видов кодов могут быть выбраны различным образом.
Считывающие устройства для областей с высокими требованиями к безопасности, которые используются в центральных банках и работают с разрешением, например, 10 нм, и благодаря этому могут проводить различие между отдельными полосами спектра трех веществ, могут точно отличить соотношение интенсивности сигналов трех отдельных спектральных полос длин волн 596 нм, 632 нм и 610 нм. По причине этого с помощью таких считывающих устройств можно определить различие между отдельными вариантами кодов, которые могут, например, отличаться для разных номиналов банкнот.
Коммерческим банкам, например, поставляются лишь такие сенсоры, которые измеряют или проводят оценку лишь с разрешением лишь 50 нм и которые, следовательно, могут лишь определить присутствие люминесцентного излучения в области примерно 600 нм и, таким образом, могут определить лишь присутствие кода, возможного в данной системе защиты, но которые не могут провести различие между отдельными кодами.
Как было уже отмечено, в случае со сложным вариантом проверки, т.е. когда проверка происходит в областях, предъявляющих высокие требования к уровню безопасности, возможно сделать так, чтобы точный код определялся путем сравнения сигнала отклика R точно определенным и достаточным образом, так, чтобы было возможно сопоставить результат с заранее установленным кодом подлинной банкноты или было бы возможно определить, что он не является кодом подлинной банкноты.
Проверка в двух диапазонах длин волн:
Измерение сигнала отклика R может быть произведено - вне зависимости от того, проводится ли это упрощенным или сложным способом - в разных диапазонах длин волн.
В примере на фиг.3 изображено два диапазона длин волн D1 и D2. На фиг.3 показано схематическое представление дальнейшего примера сигнала отклика R, т.е. интенсивности сигнала зависящего от длины волны спектра излучения защитного признака 100 после того, как оно было возбуждено соответствующим образом. Этот спектр содержит люминесцентные спектральные полосы Р соответствующих длин волн. Спектральные полосы, как схематически показано на фиг.3, являются идеализированными спектральными полосами, без указания какой-либо ширины вдоль горизонтальной оси длины волны. Реальный же сигнал отклика, согласно примеру фиг.4, будет содержать спектральные полосы, которые, конечно же, будут обладать определенной шириной и будут перекрываться друг с другом.
Пример:
Граница между диапазонами длин волн D1 и D2 предпочтительно определяется краем диапазона спектральной чувствительности кремниевого детектора. Этот край диапазона спектральной чувствительности располагается в зоне с длиной волны примерно 1100 нм. Кремниевые детекторы легко доступны и хорошо зарекомендовали себя в работе, хотя для более высоких длин волн, превышающих уровень границы диапазона спектральной чувствительности кремниевых детекторов, необходимо задействовать значительно более сложные и дорогие технологии детектирования. Доступ к таким технологиям затруднен, что является преимуществом при защите от подделки.
Упрощенное представление сигнала отклика R предпочтительно выступает за край диапазона спектральной чувствительности кремниевого детектора.
В подобных случаях сенсорный блок детектора следует адаптировать (как в случае проверки в упрощенном режиме, так и в случае проверки в сложном режиме), чтобы иметь возможность полностью считывать волновой спектр сигнала отклика R.
В предшествующем случае упрощенного представления сигнала отклика R фальсификатор, обладающий кремниевым детектором, будет измерять излучение защитного признака, сигнал отклика которого представлен в виде широкополосной огибающей кривой спектра и лишь в зоне спектра излучения, которое улавливают кремниевые детекторы.
В этом случае фальсификатор не будет обладать возможностью полностью провести измерение упрощенного представления ожидаемого спектра излучения.
Альтернативным образом упрощенное представление сигнала отклика R состоит из по меньшей мере двух упрощенных представлений ожидаемого сигнала отклика, и каждое такое упрощенное представление ожидаемого сигнала отклика определяется для соответственного, предпочтительно разнесенного друг от друга диапазона длин волн.
Например, можно будет увидеть два упрощенных представления, одно будет находиться в первой зоне ниже порогового значения, а другое - во второй зоне выше порогового значения.
Пример:
Пороговое значение может соответствовать краю диапазона спектральной чувствительности обычно доступного кремниевого детектора.
Метод, описанный для упрощенного способа проверки, может также быть применен и в случае со сложным способом. Помимо сложности оценки спектральных полос за пределами границы диапазона спектральной чувствительности кремниевого детектора, каждая отдельная спектральная полоса дополнительно должна быть измерена на предмет частотного разрешения.
Следовательно, является возможным сохранить сложное представление сигнала R не только в виде одного единого спектра, но также и в виде по меньшей мере двух сложных представлений Dl, D2 ожидаемого сигнала отклика с высоким разрешением по частоте, причем каждое сложное представление сигнала отклика будет определено точно и предпочтительно разнесено друг от друга в диапазоне длин волн.
Чтобы более полно проиллюстрировать настоящее изобретение, фиг.5 схематически отображает спектр люминесцентного излучения R того же самого защитного признака 100, измеряемый двумя различными детекторами 30 с различными уровнями спектрального разрешения, т.е. зависимость интенсивности измеряемого излучения I от длины волны λ люминесцентного излучения. Непрерывная кривая 15 показывает спектр люминесцентного излучения R, измеряемый при высоком разрешении, и пунктирную линию 16 спектра люминесцентного излучения R, измеряемого при низком разрешении.
Пример:
Защитный признак, подлежащий проверке, будет представлять собой смесь двух люминесцентных веществ А и В. В показанной области спектра основной максимум излучения вещества А, например, будет равен λA1 и второй максимум λA2. Вещество В в изображенной области спектра будет обладать единственным максимумом излучения на длине волны λB1, который в спектре излучения будет лишь слегка отдален от максимума излучения λB1 элемента А. В области длин волн λA1 и λB1 два вещества А и В, таким образом, будут обладать значительно перекрывающимися спектрами излучения.
Это перекрытие спектров веществ А и В приводит к тому, что лишь при измерении в высоком разрешении, согласно кривой 15, может быть обнаружена тонкая структура измеряемой кривой в области длин волн λA1 и λB1. Когда же измерение, согласно кривой 16, происходит при низком разрешении, в ходе которого не может быть должным образом более обнаружены различия по интенсивности I в области между длинами волн λA1 и λB1, то измеряется лишь огибающая кривая всего спектра 16, а детали тонкой структуры спектра, такие как, например, различные максимумы излучений λA и λB не могут быть определены.
В результате этого, в частности, когда интенсивность люминесцентного излучения вещества В в области длины волны λB1 значительно ниже, чем в случае с веществом А в области длины волны λA1, то лишь в случае измерения при высоком уровне разрешения (кривая 15) возможно обнаружить различие между результатами проверок защитного признака, содержащего не только вещество А, но и вещество В.
Таким образом, является предпочтительным, что разделение спектра, т.е. определение одиночных компонентов А, В в составе люминесцентного защитного признака, состоящего из нескольких разных веществ, будет осуществляться, лишь когда происходит проверка согласно требованиям более высокой категории безопасности.
Если же, согласно настоящему изобретению, для пользователей в областях более высокой категории безопасности будут предоставляться считывающие устройства высокого разрешения, а для пользователей в областях более низкой категории безопасности будут предоставляться считывающие устройства низкого разрешения, то лишь в тех областях использования, которые относятся к более высокой категории безопасности, будет возможно проведение различия между одиночными веществами А и В, обладающими весьма перекрывающимися спектрами излучения, в то время как проведение такой дифференциации при низком разрешении, согласно кривой измерения 16, не будет представляться возможным.
Из этого становится понятным, что лишь в областях использования, которые относятся к более высокой категории безопасности, можно будет получить информацию о наличии двух разных веществ А и В в проверяемых банкнотах, в то время как по соображениям меньшей точности измерения такая информация не может быть получена в областях использования, где предъявляются более низкие требования к уровню безопасности.
Если различные считывающие устройства 1, использующиеся для проведения простой или сложной проверки, будут осуществлять ее не только с разным спектральным разрешением, зависящим от уровня категории безопасности, но дополнительным или альтернативным образом также и в других спектральных диапазонах, как показано на особом примере на фиг.5, то возможно будет сделать так, что лишь считывающее устройство 1 более высокой категории безопасности сможет производить измерение в диапазоне длин волн dλн, где можно будет обнаружить основные максимумы излучений λA1, λB1 равно как и второй максимум излучения λA2, который, к тому же, разнесен в спектре с предыдущими.
В отличие от этого можно сделать так, чтобы все считывающие устройства 1 более низкой категории безопасности могли бы измерять или проводить оценку лишь в малом диапазоне длин волн dλN, в котором не содержится второй максимум длины волны λA2. Поскольку этот диапазон измерения исключен, фальсификатор не сможет определить ни действительное наличие вещества А, ни вещества В, для чего требуется сравнить относительную интенсивность максимумов λA1 и λA2. Это могло бы быть возможным лишь при определении значения отношения интенсивности (I(λA1)/(I(λА2)), которое изменяется значительным образом при наличии или отсутствии добавки вещества В. Благодаря похожему спектральному поведению при измерении с низким разрешением и наличию сжатого спектрального диапазона измерения dλN дифференциация веществ А и В в принципе является невозможной.
Ввиду этого информация о том, что защитный признак подлинной банкноты BN содержит оба вещества А и В и должно обладать максимумом излучения даже на длине волны, равной λA2, остается доступной лишь для использования лишь в сферах, предъявляющих повышенные требования к безопасности.
Пример:
Если защитный признак 100 содержит, например, помимо иных веществ Mn:Zn2SoO4 со спектральной полосой 520 нм и Ce:YPO4 со спектральной полосой 380 нм, то можно сделать так, что лишь считывающее устройство 1 более высокой категории безопасности применяемое в центральных банках будет проводить измерения в обоих диапазонах длин волн 380 нм и 520 нм, в то время как в торговых автоматах, например, будут использоваться лишь считывающие устройства более низкой категории безопасности, которые будут производить измерения в диапазоне от 450 до 550 нм.
По причине этого фальсификатор, который в большинстве случаев имеет доступ лишь к считывающим устройствам более низкой категории безопасности, изучая сигналы такого устройства, не будет иметь возможность сделать заключение о существовании добавки в виде Ce:YPO4, излучающей на длине волны, равной 380 нм.
Этот дополнительный пример показывает, что настоящее изобретение особенно полезно для проверки защитных признаков, содержащихся в основе 10, в состав которых входит комбинация веществ, поскольку точный состав таких веществ обычно хранится в секрете, что делает процесс создания подделок значительно более трудным делом.
Альтернативные методы проверки:
В предшествующей части были описаны некоторые различные методы проверки. Дополнительно, однако, возможны и другие альтернативы или модификации.
Согласно следующей идее настоящего изобретения возможно сделать так, чтобы детектор 30 осуществлял многоступенчатую проверку. Это можно осуществить, например, путем оценки результатов измерений, полученных при упрощенном методе, с низкой степенью разрешения на первой стадии проверки, а затем, на последующей стадии, уже использовать сложный метод проверки с более высокой степенью разрешения.
Так, например, на первой стадии проверки путем использования низкого разрешения (согласно способу измерения при упрощенном методе) можно определить лишь огибающую кривую 16 перекрывающегося спектра излучения, т.е. провести лишь первую оценку. Что же касается проверки, например, люминесцентного защитного признака 100, состоящего из нескольких веществ А, В с перекрывающимися спектральными полосами, то на первой стадии проверки возможно лишь определить факт наличия люминесцентных веществ, такой как, например, общий факт наличия некой группы веществ и/или кодов, точная идентификация которых на этой стадии проверки невозможна.
Это может быть осуществлено, например, посредством определения, например, лишь существования люминесцентного излучения в специфической области спектра.
Если на этой стадии проверки не обнаруживаются ожидаемые сигналы отклика, то проверка может быть прервана.
В противном случае на второй стадии проверки (согласно процедуре измерения при сложном методе) действительно подтверждается перекрытие сигнала отклика. Т.е. определяется, принадлежит ли он заранее предопределенным спектрам излучения, каждый из которых состоит из нескольких одиночных спектров отдельных веществ с люминесцентными свойствами и которые совмещены друг с другом. Это может быть произведено, например, при должном улавливании и проверке по меньшей мере одной или нескольких спектральных полос сигнала отклика R (например, согласно сложному представлению одиночных спектральных полос кривой 15 фиг.5).
Пример:
Ранее был приведен пример защитного признака 100, содержащего Eu:YVO4 (362 нм), Mn,Pb:CaSiO3 (610 нм) и Mn:KMgF3 (596 нм), где количественное соотношение отдельных веществ выбиралось разными способами для разных вариантов кода.
Можно предположить, что считывающее устройство, применяемое в центральных банках, содержит спектрометр, который работает с разрешением, например, 15 нм, и таким образом обладает способностью проводить различие между отдельными спектральными полосами излучения трех веществ. Далее, такое устройство может содержать широкополосный детектор с фильтром, которое, например, будет проводить сложные измерения в диапазоне от 550 до 640 нм. В результате обычной быстрой проверки сигнала от широкополосного детектора можно будет сделать вывод о наличии подделки, если такой сигнал будет находиться ниже, чем заданное контрольное значение. После этого отпадет необходимость в последующей стадии проверки, при которой сложным образом определяется интенсивность сигналов спектрометров в трех диапазонах длин волн отдельных спектральных полос 596 нм, 632 нм и 610 нм. Благодаря этому процесс оценки может быть ускорен.
В добавление к этому выше было указано, что измерения при простом или сложном методах проверки могут производиться в разных спектральных областях. В таком случае, в частности, нельзя будет сделать лишь так, чтобы для всех люминесцентных диапазонов длин волн возбуждение осуществлялось бы на разных длинах волн возбуждения, но возможно будет сделать так, чтобы для всех люминесцентных диапазонов длин волн возбуждение осуществлялось бы на одинаковой длине волны возбуждения.
Далее возможно сделать так, чтобы спектры возбуждения были закодированы, т.е. источник 20 света не испускал бы постоянные сигналы, а испускал бы модулированное по времени возбуждающее излучение Е. При этом сигналы отклика R также подвергаются модуляции способом, являющимся характерным для отдельного вещества или комбинации веществ защитного признака.
Далее, необходимо подчеркнуть, что, например, в случае сложного метода проверки измерение высоким разрешением в одном диапазоне длин волн может быть осуществлено в комбинации с измерением низким разрешением в другом диапазоне длин волн. Это может быть использовано, например, для отдельного определения лишь определенных особо значимых веществ люминесцентного защитного признака 100 из числа входящих в его состав веществ.
Как было уже детально объяснено выше, среди прочего настоящее изобретение характеризуется тем, что для областей разных категорий безопасности применяются различные детекторы. В областях, предъявляющих пониженные требования к уровню безопасности, проверка может быть осуществлена лишь простым способом, например, проверяется лишь огибающая кривая сигнала отклика R, в то время как в областях, предъявляющих повышенные требования к уровню безопасности, при сложном методе проверки можно выявлять, например, отдельные спектральные полосы Р сигнала отклика R, которые не распознаются при измерении огибающей кривой.
Однако также можно сделать и так, что в зависимости от области использования или релевантной категории безопасности будет проверяться другое свойство того же защитного признака 100.
Пример:
Возможно сделать так, что при использовании в областях, предъявляющих пониженные требования к уровню безопасности, таких, например, как торговые автоматы, будут проверяться лишь определенные оптические свойства основы, такие как, например, огибающая люминесцентного сигнала, в то время как в областях, предъявляющих повышенные меры к уровню безопасности, т.е., например, в центральных банках, будут проверяться и другие оптические и/или иные свойства защитного признака 100, такие как, например, магнитные свойства.
Таким образом, например, при комбинации люминесцентной и магнитной проверок, лишь считывающее устройство 1 более высокой категории безопасности сможет произвести это измерение магнитных свойств защитного признака, либо произвести его с большей точностью, чем считывающее устройство более низкой категории безопасности.
Как уже было отмечено, измерение может быть проведено различными способами, не только посредством измерения с различными вариантами погрешностей, такими как различные степени спектрального разрешения, или в разных спектральных областях. В зависимости от категории безопасности измерение может быть также произведено в разных частях поверхности банкноты.
1. Система ценных документов, в частности денежная система, включающая в себя множество отдельных документов, подразделенное на определенные подгруппы, каждая из которых обладает невидимым, но машиночитаемым спектральным кодом, образованным по меньшей мере двумя люминесцентными материалами, выдающими соответствующие перекрывающиеся спектральные полосы (Р) в качестве отклика (R) на возбуждающее излучение (Е), причем указанный код является общим для всех отдельных документов одной подгруппы, а коды разных подгрупп отличаются друг от друга, отличающаяся тем, что каждый люминесцентный материал представляет собой порошковый пигмент и содержит матрицу и по меньшей мере один внедренный в матрицу люминофор.
2. Люминесцентный защитный признак (100), используемый в сочетании с основой (10) защищенного от подделки или ценного документа либо промежуточного продукта для его изготовления с целью повышения уровня ее защиты от подделки, способный излучать несущий информацию люминесцентный отклик и содержащий по меньшей мере два люминесцентных материала, выдающих соответствующие перекрывающиеся спектральные полосы (Р) в качестве отклика (R) на возбуждающее излучение (Е), отличающийся тем, что каждый люминесцентный материал представляет собой порошковый пигмент и содержит матрицу и по меньшей мере один внедренный в матрицу люминофор.
3. Защитный признак по п.2, отличающийся тем, что люминесцентные материалы имеют разные люминофоры, но одинаковую матрицу, либо разные матрицы, но одинаковый люминофор.
4. Защитный признак по п.2 или 3, отличающийся тем, что разные матрицы изготовлены из, по существу, одинаковых химических элементов и имеют разные кристаллографические конфигурации.
5. Защитный признак по п.2 или 3, отличающийся тем, что разные матрицы имеют, по существу, одинаковую кристаллографическую конфигурацию, но изготовлены из разных химических элементов.
6. Защитный признак по п.2 или 3, отличающийся тем, что он включает в себя по меньшей мере одну неактивную матрицу-пустышку, не скомбинированную с люминофором, либо скомбинированную с люминофором таким образом, что люминофор не проявляет никаких люминесцентных свойств, вследствие чего неактивная матрица-пустышка при ее облучении не проявляет какого-либо люминесцентного эффекта.
7. Защитный признак по п.6, отличающийся тем, что неактивная матрица-пустышка или матрицы отличается от матрицы или матриц, скомбинированных с люминофором.
8. Защитный признак по п.2 или 3, отличающийся тем, что он включает в себя по меньшей мере две неактивные матрицы-пустышки, причем неактивные матрицы-пустышки формируют код.
9. Защитный признак по п.2 или 3, отличающийся тем, что по меньшей мере некоторые спектральные полосы люминесцентного материала формируют код.
10. Защитный признак по п.2 или 3, отличающийся тем, что при возбуждении он излучает частично в спектральном диапазоне, находящемся ниже границы диапазона спектральной чувствительности кремниевого детектора, и частично в спектральном диапазоне, находящемся выше границы диапазона спектральной чувствительности кремниевого детектора.
11. Основа (10) защищенного от подделки или ценного документа либо промежуточного продукта для его изготовления, содержащая люминесцентный защитный признак (100) по одному из пп.2-10.
12. Способ проверки люминесцентного защитного признака (100) основы (10) защищенного от подделки или ценного документа либо промежуточного продукта для его изготовления, такой, как банкнота (10), включающий воздействие на основу (10) по меньшей мере одним возбуждающим излучением (Е), измерение сигнала люминесцентного отклика (R) основы и сравнение сигнала отклика (R) с ожидаемым сигналом отклика, отличающийся тем, что измеренный сигнал отклика содержит перекрывающиеся спектральные полосы (Р), а считывание сигнала отклика возможно:
в упрощенном режиме, соответствующем более низкой категории безопасности, в котором сигнал отклика измеряют как широкополосный сигнал отклика и сравнивают с упрощенным представлением ожидаемого сигнала отклика, определяемым широкополосным спектром, при более низком разрешении, и/или
в сложном режиме, соответствующем более высокой категории безопасности, в котором сигнал отклика измеряют как набор узкополосных сигналов отклика, причем по меньшей мере одну из спектральных полос сигнала отклика измеряют с разрешением, обеспечивающим ее выделение в отдельности, а измеренные узкополосные сигналы отклика сравнивают со сложным представлением ожидаемого сигнала отклика, образуемым ожидаемыми узкополосными сигналами отклика и включающим по меньшей мере одну спектральную полосу, при более высоком разрешении.
13. Способ по п.12, в котором сложное представление ожидаемого сигнала отклика включает в себя более чем одну спектральную полосу.
14. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что сложное представление ожидаемого сигнала отклика включает в себя код, основанный на спектральных полосах сложного представления ожидаемого сигнала отклика.
15. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что код основан на соответствующих длинах волн спектральных полос в ожидаемом сигнале отклика.
16. Способ по п.14, отличающийся тем, что код основан на соответствующих интенсивностях спектральных полос в ожидаемом сигнале отклика.
17. Способ по п.15, отличающийся тем, что код основан на соответствующих интенсивностях спектральных полос в ожидаемом сигнале отклика.
18. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что проверку в упрощенном режиме осуществляют путем обнаружения по меньшей мере одного упрощенного представления ожидаемого сигнала отклика.
19. Способ по п.18, отличающийся тем, что по меньшей мере одно упрощенное представление ожидаемого сигнала отклика находится в спектральном диапазоне, находящемся ниже границы диапазона спектральной чувствительности кремниевого детектора.
20. Способ по п.18, отличающийся тем, что по меньшей мере одно упрощенное представление ожидаемого сигнала отклика включает в себя спектральный диапазон, содержащий границу диапазона спектральной чувствительности кремниевого детектора.
21. Способ по п.18, отличающийся тем, что проверку в упрощенном режиме осуществляют путем обнаружения по меньшей мере двух упрощенных представлений ожидаемого сигнала отклика в разных, предпочтительно разнесенных диапазонах длин волн (D1, D2).
22. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что по меньшей мере одно упрощенное представление ожидаемого сигнала отклика задано в первом диапазоне длин волн (D1), находящемся ниже границы диапазона спектральной чувствительности кремниевого детектора, а другое упрощенное представление ожидаемого сигнала отклика задано во втором диапазоне длин волн (D2), находящемся, по меньшей мере, частично выше границы диапазона спектральной чувствительности кремниевого детектора.
23. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что проверку в сложном режиме осуществляют путем обнаружения по меньшей мере одного сложного представления ожидаемого сигнала отклика.
24. Способ по п.23, отличающийся тем, что по меньшей мере одно сложное представление ожидаемого сигнала отклика включает в себя спектральный диапазон, содержащий границу диапазона спектральной чувствительности кремниевого детектора.
25. Способ по п.24, отличающийся тем, что по меньшей мере одно сложное представление ожидаемого сигнала отклика расположено в спектральном диапазоне, находящемся ниже границы диапазона спектральной чувствительности кремниевого детектора.
26. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что проверку в сложном режиме осуществляют путем обнаружения по меньшей мере двух сложных представлений ожидаемого сигнала отклика в разных, предпочтительно разнесенных диапазонах длин волн (D1, D2).
27. Способ по п.26, отличающийся тем, что по меньшей мере одно сложное представление ожидаемого сигнала отклика расположено в первом диапазоне длин волн (D1), находящемся ниже границы диапазона спектральной чувствительности кремниевого детектора, а другое сложное представление ожидаемого сигнала отклика расположено во втором диапазоне длин волн (D2), находящемся, по меньшей мере частично, выше границы диапазона спектральной чувствительности кремниевого детектора.
28. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что при проверке в упрощенном и сложном режимах используют возбуждающее излучение (Е) разных длин волн.
29. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что возбуждающее излучение (Е) включает в себя ИК-излучение.
30. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что ожидаемый сигнал отклика соответствует информации, позволяющей определить подлинность основы (10) путем сравнения с ожидаемым сигналом отклика.
31. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что ожидаемый сигнал отклика соответствует номиналу и/или серийному номеру основы (10).
32. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что одна часть ожидаемого сигнала отклика находится в первом спектральном диапазоне (D1), который измеряется первой системой обнаружения, а другая часть - в другом спектральном диапазоне (D2), который измеряется другой системой обнаружения.
33. Способ по п.32, отличающийся тем, что первый спектральный диапазон (D1) находится полностью ниже границы диапазона спектральной чувствительности кремниевого детектора, а второй спектральный диапазон (D2) находится, по меньшей мере, частично выше границы диапазона спектральной чувствительности кремниевого детектора.
34. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что в детекторе (30) выполняют многоэтапную проверку.
35. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что на первом этапе проверки в детекторе (30) измеренный сигнал отклика оценивают с более низким разрешением, а на последующем этапе проверки измеренный сигнал отклика оценивают в сложном режиме с более высоким разрешением.
36. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что на первом этапе проверки в детекторе (30) проверяют только общее наличие люминесцентного защитного признака (100), включающего в себя несколько веществ с перекрывающимися спектрами излучения, а на последующем этапе проверки определяют наличие по меньшей мере одного из веществ в составе люминесцентного защитного признака (100).
37. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что люминесцентный защитный признак (100) подвергают возбуждению одним или несколькими источниками (20) света на разных длинах волн.
38. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что люминесцентный защитный признак (100) подвергают возбуждению до состояния люминесценции с помощью модулированного по времени возбуждающего излучения (Е).
39. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что при измерении или оценке результатов измерений люминесцентного излучения это измерение или оценку проводят в разных диапазонах длин волн с разным спектральным разрешением.
40. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что защитный признак (100) образует кодировку, позволяющую проводить различия между разными основами, такие, как различные номиналы и/или серии банкнот в денежной системе, причем проверка в упрощенном режиме позволяет лишь определить наличие или отсутствие того или иного ранее известного кода, а конкретный тип кода определяют лишь при проверке в сложном режиме.
41. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что для проверки люминесцентных защитных признаков (100) основы (10) указанные защитные признаки возбуждаются излучением на длинах волн, отличающихся для областей низкой категории безопасности и областей высокой категории безопасности.
42. Способ получения люминесцентного защитного признака, характеризующийся тем, что раздельно синтезируют по меньшей мере два люминесцентных материала с перекрывающимися спектральными полосами (Р), отличающийся тем, что каждый люминесцентный материал содержит матрицу и по меньшей мере один внедренный в матрицу люминофор, причем люминесцентные материалы измельчают с получением порошковых пигментов заданного размера и смешивают эти пигменты с получением однородной смеси.
43. Способ изготовления основы защищенного от подделки или ценного документа либо промежуточного продукта для его изготовления, содержащей люминесцентный защитный признак, характеризующийся тем, что раздельно синтезируют по меньшей мере два люминесцентных материала с перекрывающимися спектральными полосами (Р), отличающийся тем, что каждый люминесцентный материал содержит матрицу и по меньшей мере один внедренный в матрицу люминофор, причем люминесцентные материалы измельчают с получением порошковых пигментов заданного размера, смешивают эти пигменты с получением однородной смеси и размещают полученную смесь внутри указанной основы (10) и/или на ее поверхности.
44. Способ производства системы ценных документов по п.1, в котором для каждой подгруппы выбирают по меньшей мере два люминесцентных материала для формирования кода, характеризующего соответствующую подгруппу, и размещают люминесцентные материалы, выбранные для указанных подгрупп, внутри отдельных документов соответствующих подгрупп и/или на поверхности этих документов.
45. Способ по п.44, отличающийся тем, что процесс размещения люминесцентных материалов контролируют путем измерения кода.
46. Способ по п.45, отличающийся тем, что в зависимости от результатов контроля регулируют дозировку люминесцентных материалов.
47. Считывающее устройство для проверки люминесцентного защитного признака (100) основы (10) защищенного от подделки или ценного документа либо промежуточного продукта для его изготовления, содержащее детектор (30), имеющий один или несколько элементов для измерения спектральных полос, находящихся выше границы диапазона спектральной чувствительности кремниевого детектора, и предназначенный для считывания сигнала отклика защитного признака (100) при его возбуждении, отличающееся тем, что детектор (30) выполнен с возможностью проверки люминесцентного защитного признака по одному из пп.2-10 с применением способа по одному из пп.12-41.
48. Система по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере два люминесцентных материала имеют разные люминофоры, но одинаковую матрицу, либо разные матрицы, но одинаковый люминофор.
49. Система по п.1 или 48, отличающаяся тем, что разные матрицы изготовлены из, по существу, одинаковых химических элементов и имеют разные кристаллографические конфигурации.
50. Система по п.1 или 48, отличающаяся тем, что разные матрицы имеют, по существу, одинаковую кристаллографическую конфигурацию, но изготовлены из разных химических элементов.
51. Система по п.1 или 48, отличающаяся тем, что она включает в себя по меньшей мере одну неактивную матрицу-пустышку, не скомбинированную с люминофором либо скомбинированную с люминофором таким образом, что люминофор не проявляет никаких люминесцентных свойств, вследствие чего неактивная матрица-пустышка при ее облучении не проявляет какого-либо люминесцентного эффекта.
52. Система по п.51, отличающаяся тем, что неактивная матрица-пустышка или матрицы-пустышки отличается(-ются) от матрицы или матриц, скомбинированных с люминофором.
53. Система по п.1, 48 или 52, отличающаяся тем, что она включает в себя по меньшей мере две неактивные матрицы-пустышки, причем неактивные матрицы-пустышки формируют код.
54. Система по п.1, 48 или 52, отличающаяся тем, что по меньшей мере некоторые спектральные полосы люминесцентного материала формируют код.
55. Система по п.1, 48 или 52, отличающаяся тем, что при возбуждении она излучает частично в спектральном диапазоне, находящемся ниже границы диапазона спектральной чувствительности кремниевого детектора, и частично в спектральном диапазоне, находящемся выше границы диапазона спектральной чувствительности кремниевого детектора.
