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      用于認(rèn)證價(jià)值文檔的方法和認(rèn)證裝置的制作方法

      文檔序號:6681869閱讀:176來源:國知局
      專利名稱:用于認(rèn)證價(jià)值文檔的方法和認(rèn)證裝置的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本技術(shù)領(lǐng)域一般地涉及通過使用結(jié)合在價(jià)值文檔的著色的印刷物質(zhì)內(nèi)的隱蔽成分的紅外激勵(lì)和紅外發(fā)射來認(rèn)證靜止或移動(dòng)的價(jià)值文檔的方法和驗(yàn)證裝置。
      背景技術(shù)
      存在許多方式來驗(yàn)證價(jià)值文檔,從簡單的到復(fù)雜的。一些方法涉及在文檔之上或結(jié)合到文檔中的可見的(即,外顯的)特征,諸如信用卡上的全息圖,鈔票上凸出的圖像或水印,鈔票內(nèi)的安全箔、安全帶、著色線或著色纖維,或護(hù)照上的上浮和/或下沉的圖像。雖然 這些特征容易用眼睛檢測并且可不需要用于認(rèn)證的設(shè)備,但這些外顯的特征容易被冒充的贗造者和/或偽造者所識(shí)別。同樣地,除了外顯的特征,隱藏的(即,隱蔽的)特征可以被結(jié)合到價(jià)值文檔中。隱蔽特征包括結(jié)合到價(jià)值文檔的襯底中的不可見的熒光纖維、化學(xué)敏感染色劑、熒光色素或染料。隱蔽特征還可以被包括在印刷到價(jià)值文檔的襯底上的墨水中,或被包括在被用于制造薄膜的樹脂內(nèi),該薄膜被用于層疊的價(jià)值文檔中。因?yàn)殡[蔽特征不可被人眼所檢測,所以需要被配置成檢測這些隱蔽特征的檢測器來認(rèn)證價(jià)值文檔。存在許多驗(yàn)證系統(tǒng)(例如,隱蔽特征和對應(yīng)的檢測器),這些驗(yàn)證系統(tǒng)例如被用來認(rèn)證鈔票。例如,Kaule等人的編號為4,446,204的美國專利公開了一種具有以添加的或施加的著色劑形式的可認(rèn)證特征的安全紙,一方面該著色劑可能檢查該安全紙的紅外透射屬性,即使是在印刷的圖像中(如果適當(dāng)?shù)脑?,以及另一方面該著色劑具有磁性屬性,其中紅外透射和磁性測試均能彼此不受影響,卻能夠在安全紙上的相同位置處被執(zhí)行。然后使用已知的檢測設(shè)備來將檢測器匹配到可認(rèn)證特征不同位于的光譜范圍以用于驗(yàn)證。進(jìn)一步,Nagase的編號為5,679,959的美國專利公開了一種支票辨別裝置,其包括光源,用于投射刺激光到支票表面上,光電倍增器,用于響應(yīng)于具有該刺激光的照射來光電地檢測從該支票發(fā)射的光,并產(chǎn)生與所檢測的光的量相對應(yīng)的檢測數(shù)據(jù),R0M,用于存儲(chǔ)參考數(shù)據(jù),以及中央處理單元(“CPU”),用于將由該光電倍增器所產(chǎn)生的檢測數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)在該ROM中的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。然而,當(dāng)來自偽造物的所檢測的發(fā)射輻射與可信的發(fā)射輻射參數(shù)相似時(shí),這樣的系統(tǒng)未能檢測偽造文檔。許多已知的驗(yàn)證系統(tǒng)涉及檢測隱蔽的可認(rèn)證特征并評價(jià)它的發(fā)射光譜。如果僅檢測到發(fā)射,則該價(jià)值文檔被認(rèn)為是可信的,否則其作為偽造物而被拒絕。當(dāng)可認(rèn)證特征被整體包含在襯底上的印刷物質(zhì)(諸如墨水)中時(shí),一個(gè)問題隨著這種類型的現(xiàn)有驗(yàn)證系統(tǒng)而出現(xiàn),因?yàn)樗?jīng)受佩戴和磨損損耗。因而,存在不可預(yù)測的可認(rèn)證特征的發(fā)射光譜幅值的惡化,并因此,認(rèn)證裝置可能將可信文檔不準(zhǔn)確地識(shí)別為偽造物。另一個(gè)問題涉及的事實(shí)在于,隨時(shí)間過去,因?yàn)閭卧煺咭呀?jīng)變得更老道并且更加可以使用能檢測價(jià)值文檔中的這些特征的結(jié)合的科學(xué)裝置,所以這種方法已經(jīng)變得不夠安全。存在現(xiàn)有的驗(yàn)證系統(tǒng),其涉及檢測磷光體的衰變時(shí)間,該磷光體由可見或紫外光源在靜止情形下所激勵(lì)。例如,Vasic等人的編號為7,030,371的美國專利公開了攜帶示出了時(shí)間延緩發(fā)射特性的發(fā)光標(biāo)記混合物的安全文檔或物品,這些發(fā)光標(biāo)記混合物由允許快速提取特性發(fā)光參數(shù)(諸如發(fā)射強(qiáng)度和時(shí)間常數(shù))的方法和設(shè)備所認(rèn)證。另外,Alien等人的編號為20090152468的美國公布公開了一種技術(shù)和裝置,用于通過準(zhǔn)確地測量正被使用的特定示蹤劑(taggant)的輻射的衰變時(shí)間來檢測在樣本的激勵(lì)之后從示蹤劑材料樣本發(fā)射的紅外輻射。然而,這些系統(tǒng),不涉及移動(dòng)價(jià)值文檔的檢測和認(rèn)證。
      多個(gè)現(xiàn)有技術(shù)專利,包括例如,Muth等人的編號為6,686,074的美國專利公開了使用包含磷光體的兩種稀土離子,該磷光體由于反斯托克斯(anti-stokes)過程而吸收入射激勵(lì)電磁輻射波長并以更短的波長來發(fā)射電磁輻射。該反斯托克斯過程是效率差的,其中轉(zhuǎn)換效率僅幾個(gè)百分比,并且所發(fā)射的更短的波長輻射可以被印墨中存在的顏料所容易地吸收。Oshima等人的編號為5,932,139的美國專利公開了熒光物質(zhì)、熒光成分、熒光標(biāo)記載體及其光學(xué)讀取器。熒光墨水沉積物包含熒光物質(zhì),該熒光物質(zhì)具有諸如釩酸鹽、磷酸鹽、硼酸酯、鑰酸鹽和鎢酸鹽的釹(Nd) Jg(Yb)和鉺(Er)含氧鹽或有機(jī)物質(zhì)。該熒光材料能夠發(fā)射與具有更大波長的激勵(lì)光的波長不同的波長的熒光(典型的下轉(zhuǎn)換過程效應(yīng))。雖然發(fā)射波長處于紅外范圍中,但僅表明了該吸收發(fā)生在可見或近紅外的光譜范圍中。所使用的墨水具有染料,該染料在光譜的可見區(qū)域中是吸收性,因此由熒光材料所吸收的能量較小。在近紅外區(qū)域中,熒光物質(zhì)僅具有窄線(nairow line)吸收,并且因此,大多數(shù)入射輻射不被熒光物質(zhì)所吸收,以及因而所發(fā)射的紅外強(qiáng)度具有較小的強(qiáng)度。盡管有用于認(rèn)證價(jià)值文檔的現(xiàn)有的驗(yàn)證系統(tǒng),但存在對于可靠地和準(zhǔn)確地檢測靜止的或移動(dòng)的價(jià)值文檔的系統(tǒng)的需求,該系統(tǒng)諸如是涉及分類或檢測鈔票的系統(tǒng)。該驗(yàn)證系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)將安全特征結(jié)合在難以復(fù)制的價(jià)值文檔之中和/或之上,并且應(yīng)當(dāng)具有唯一的且足夠復(fù)雜以防止價(jià)值文檔的偽造或贗造的檢測辨別方法和特征。同樣重要的是,諸如鈔票的這些價(jià)值文檔能以高速來被認(rèn)證。

      發(fā)明內(nèi)容
      在一個(gè)方面,提供了一種用于價(jià)值文檔上的印刷物質(zhì)中的示蹤劑。該示蹤劑包括無機(jī)晶格,該無極晶格包括至少第一稀土活性離子和第二稀土活性離子。該第一稀土活性離子吸收具有大約1300至大約2200 nm的第一波長的激勵(lì)入射紅外輻射,并且將所吸收的紅外輻射傳送到第二稀土活性離子,以及該第二稀土活性離子以比激勵(lì)入射紅外輻射的第一波長大的大約1400至大約2200 nm的第二波長來發(fā)射紅外輻射。在另一個(gè)方面,提供了一種用于認(rèn)證價(jià)值文檔的方法。該方法包括a)向認(rèn)證裝置提供價(jià)值文檔,該價(jià)值文檔包括印刷物質(zhì),該印刷物質(zhì)包括示蹤劑,該示蹤劑包括無機(jī)晶格,該無機(jī)晶格包括至少第一稀土活性離子和第二稀土活性離子,其中該第一稀土活性離子吸收具有大約1300至大約2200 nm的第一波長的激勵(lì)入射紅外輻射,并且將所吸收的紅外輻射傳送到第二稀土活性離子,以及該第二稀土活性離子以比激勵(lì)入射紅外輻射的第一波長大的第二波長來發(fā)射紅外輻射;b)用該認(rèn)證裝置的紅外照明源來將第一波長的激勵(lì)入射紅外輻射提供給該示蹤劑;C)用該認(rèn)證裝置的紅外檢測器來檢測從該第二稀土活性離子發(fā)射的紅外輻射,并從該紅外檢測器產(chǎn)生發(fā)射數(shù)據(jù);d)用認(rèn)證裝置的處理單元來檢驗(yàn)該發(fā)射數(shù)據(jù)處于預(yù)選擇的驗(yàn)證準(zhǔn)則之內(nèi);以及e)將認(rèn)證數(shù)據(jù)從處理單元輸出以認(rèn)證或拒絕該價(jià)值文檔。


      出于說明和描述的目的已經(jīng)選擇了特定的示例,并且這些特定的示例在形成說明書的一部分的附圖中被示出。圖I說明了用于典型的紅墨水、綠墨水、紫墨水和黑墨水的測量透射(與所指示的I-透射相等的吸收),指示了超過1000 nm紅外波長的紅外波長中的高透射光譜范圍的可用性;
      圖2a和2b示出了相似的吸收曲線,該吸收曲線說明了摻雜有鉺稀土離子的典型的無機(jī)宇乙招石槽石的測量吸收行為,示出了低于1100 nm的窄線吸收行為和1400至1700 nm紅 外波長范圍中的寬帶吸收;
      圖3說明摻雜有鉺稀土離子的典型的無機(jī)釔鋁石榴石的公布的發(fā)射行為,示出了 1400至1700 nm紅外波長范圍中的發(fā)射行為;
      圖4說明了典型的商業(yè)銦砷化鎵(InGaAs)紅外檢測器的曲線族,示出了從可見光譜的邊緣到大約2200 nm的檢測能力;以及
      圖5說明了本技術(shù)的移動(dòng)價(jià)值文檔認(rèn)證系統(tǒng)的一個(gè)示例的示意性布置。
      具體實(shí)施例方式本技術(shù)涉及可被結(jié)合在價(jià)值文檔之中或結(jié)合到價(jià)值文檔上的示蹤劑,以及涉及用于認(rèn)證包括結(jié)合在印刷物質(zhì)之內(nèi)的示蹤劑的價(jià)值文檔的方法。本技術(shù)的價(jià)值文檔包括襯底,并且也可包括印刷物質(zhì)的至少一個(gè)區(qū)域。在一些示例中,諸如當(dāng)襯底被著色時(shí),示蹤劑可以被結(jié)合到該襯底中。該襯底可以是用于價(jià)值文檔的任何合適的襯底,包括但不限于紙張和塑料材料。示蹤劑還可以被結(jié)合到印刷物質(zhì)中。諸如墨水的印刷物質(zhì)可以是包括黑色的任何顏色。印刷物質(zhì)的可見光譜范圍中的吸收量取決于它的顏色。例如,當(dāng)印刷物質(zhì)是黑色時(shí),光譜分析示出了它跨越可見光譜進(jìn)行吸收。本技術(shù)認(rèn)識(shí)到,包括黑色的所有顏色的襯底和印刷物質(zhì)傾向于具有在光譜的紅外部分中顯著減少的吸收,而不考慮顏色,并且通過著色物質(zhì)的紅外透射因紅外波長增加而增加。同樣地,具有稀土活性離子的示蹤劑可以被添加到襯底或用來創(chuàng)建印刷物質(zhì)(諸如墨水)的材料中,其中它有效地吸收入射激勵(lì)紅外輻射并發(fā)射具有減少的吸收系數(shù)的紅外光譜范圍中的紅外信號。該示蹤劑可以被隱藏在襯底或印刷物質(zhì)中,對于價(jià)值文檔的用戶以及在價(jià)值文檔的例行檢查時(shí)是完全不可見的。稀土活性離子也可展示低于1000 nm的吸收和發(fā)射,但是具有其吸收屬性的襯底或墨水的著色大大地減少了那些光譜范圍中的激勵(lì)和發(fā)射。進(jìn)一步將示蹤劑中的稀土活性離子激勵(lì)成紅外(IR,超過1300 nm)將不會(huì)激勵(lì)在光譜上低于1300 nm的發(fā)射線。這種屬性進(jìn)一步掩蓋了襯底或印刷物質(zhì)中的示蹤劑的存在,作為安全特征而增加其價(jià)值。用于與本技術(shù)一起使用的合適的示蹤劑被紅外入射輻射所有效地激勵(lì),該紅外入射輻射具有印刷物質(zhì)的高度透明窗中的波長,并且該示蹤劑在印刷物質(zhì)的高度透明窗內(nèi)發(fā)射具有更長的波長的紅外輻射。當(dāng)激勵(lì)波長更接近示蹤劑的發(fā)射波長時(shí),來自示蹤劑的紅外發(fā)射過程的效率增加。而且,因?yàn)榧t外波長區(qū)域中的激勵(lì)波長可能比示蹤劑發(fā)射器的一些傳統(tǒng)的發(fā)射波長更大,所以當(dāng)更大的激勵(lì)波長被用于激勵(lì)時(shí),不激勵(lì)那些傳統(tǒng)的發(fā)射波長躍遷,允許了所期望的發(fā)射的效率更大。合適的示蹤劑也通過在示蹤劑的晶格內(nèi)結(jié)合至少兩種稀土活性離子來作為帶吸收劑而不是作為窄線吸收劑來吸收激勵(lì)紅外輻射。帶吸收劑在紅外波長的寬光譜范圍上吸收入射紅外輻射,并因此可以被諸如LED的紅外照明源所充足地激勵(lì)。與示蹤劑中的稀土活性離子相關(guān)聯(lián)的一些吸收線是低于1000 nm的窄帶吸收劑。這些窄帶吸收線可以是非常強(qiáng)的,但是因?yàn)樗鼈円彩钦模源嬖谂c諸如LED的便宜的光源相重疊的非常差的光譜。該窄帶和光譜位置還可以創(chuàng)建針對發(fā)現(xiàn)并調(diào)整激光二極管到該吸收線的重要的挑戰(zhàn)。由示蹤劑所吸收的總能量與入射激勵(lì)輻射的波長上的示蹤劑的吸收截面有關(guān),印刷物質(zhì)的總厚度包括示蹤劑和激勵(lì)源光譜。通常,激勵(lì)源包括激光二極管和LED。激光二極管能以非常窄的波長發(fā)射大量光子,但是必須被調(diào)到用于最佳性能的吸收峰值。另外,出于 所需要的光學(xué)安全控制理由,在這種類型的應(yīng)用中使用激光二極管是不期望的。LED展示了從該紫外(UV)到紅外(IR)區(qū)域的增加的光譜寬度。該較寬的光譜寬度通常是針對示蹤劑內(nèi)的活性離子的可見區(qū)域中窄吸收線的較差的光譜配色。然而,當(dāng)波長朝向紅外區(qū)域增加時(shí),因?yàn)樵S多離子展示了在該區(qū)域中的寬帶吸收,所以LED是良好的光譜配色。另外,LED是節(jié)省成本的解決方案,并且在紅外中的光譜范圍中可用。本技術(shù)的示蹤劑可以包括至少兩種稀土活性離子。雖然不意在被限定于任何理論,但所相信的是,在激勵(lì)該示蹤劑時(shí),激勵(lì)光子被第一稀土活性離子所吸收并衰變到存儲(chǔ)水平。在至少一些示例中,第一稀土活性離子通過寬帶吸收來吸收入射激勵(lì)輻射,意思是該第一稀土活性離子的吸收特征是寬的,諸如從大約20 nm到大約50 nm,或更大。該能量接著被非輻射地傳送到結(jié)合在示蹤劑的相同的晶格內(nèi)的第二稀土活性離子,并接著作為該第二稀土活性離子的更高波長特性的光子而被發(fā)射。高強(qiáng)度發(fā)射需要入射激勵(lì)光子的高吸收。已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)的是,包括稀土活性離子的示蹤劑在大約400 nm至大約900 nm的激勵(lì)紅外波長范圍中作為窄線吸收劑來通常吸收入射紅外輻射,同時(shí)示蹤劑中的一些稀土活性離子展示了大約1300 nm至大約2200 nm的紅外波長范圍中的寬帶吸收。起于躍遷而終止于接近基態(tài)的示蹤劑的發(fā)射線也是相同光譜范圍中的吸收劑。以大約1500 nm至大約1900nm的紅外波長來吸收入射激勵(lì)紅外輻射的示蹤劑由商業(yè)LED所容易地激勵(lì)。當(dāng)?shù)谝幌⊥粱钚噪x子通過寬帶吸收來吸收入射激勵(lì)輻射時(shí),低功率LED將充分地激勵(lì)合適的示蹤劑。由示蹤劑中的第二稀土活性離子以通常在大約1700 nm至大約2200 nm的范圍中的波長所發(fā)射的高強(qiáng)度紅外輻射,被商業(yè)可得的擴(kuò)展的銦砷化鎵(InGaAs)檢測器所容易地和可靠地檢測,該銦砷化嫁(InGaAs)檢測器可從 Pennsylvania Montgomeryville 的 Teledyne JudsonTechnologies公司獲得。合適的紅外檢測器以預(yù)選擇的波長從第二稀土活性離子接收發(fā)射的紅外輻射。在至少一些示例中,墨水可被用來創(chuàng)建價(jià)值文檔上的印刷物質(zhì)。由此,可提供包括本技術(shù)的示蹤劑的墨水。該墨水也可包括適于渲染墨水的其它成分,使該墨水在價(jià)值文檔上可印刷以及以其它方式有益于它對該價(jià)值文檔的預(yù)期應(yīng)用。例如,該墨水可以包括至少一種液體或凝膠,該示蹤劑被混合或懸浮到該液體或凝膠中。該墨水可接著被印刷到價(jià)值文檔上以提供包括示蹤劑的印刷物質(zhì)。由于從LED燈到結(jié)合在印刷物質(zhì)中的該示蹤劑的光子能量傳遞的高效率,該示蹤劑將大量能量非輻射地傳遞到第二稀土離子的發(fā)射能級,提供了來自第二離子的發(fā)射。同樣地,該墨水可以包括少量示蹤劑,例如包括的示蹤劑的量占該墨水重量的從大約O. 01%到大約40%,或墨水重量的從大約到O. 01%到大約5%的。墨水在干燥時(shí)傾向于損失很少的重量,因此價(jià)值文檔上的印刷物質(zhì)被預(yù)計(jì)具有的示蹤劑的量與被印刷以形成印刷物質(zhì)的初始墨水大約相同。出于測量目的,可認(rèn)為印刷物質(zhì)中的示蹤劑的量與墨水中的示蹤劑的量相同。由此,示蹤劑能以占印刷物質(zhì)重量的從大約O. 01%到大約40%的量來存在于價(jià)值文檔上的印刷物質(zhì)中,包括但不限于大約或出自以下的量占印刷物質(zhì)重量的大約O. 1%、占印刷物質(zhì)重量的大約O. 5%、占印刷物質(zhì)重量的大約1%、占印刷物質(zhì)重量的大約2%、占印刷物質(zhì)重量的大約5%、占印刷物質(zhì)重量的大約10%、占印刷物質(zhì)重量的大約15%、占印刷物質(zhì)重量的大約20%、占印刷物質(zhì)重量的大約25%、占印刷物質(zhì)重量的大約30%、或占印刷物質(zhì)重量的大約35%。在一些示例中,示蹤劑能以占印刷物質(zhì)重量的從大約O. 01%到大約5%的量存在于價(jià)值文檔上的印刷物質(zhì)中。優(yōu)選地,印刷物質(zhì)中的示蹤劑的量是足夠的,使得即使當(dāng)諸如鈔票的價(jià)值文檔上的印刷物質(zhì)被磨損時(shí),在印刷物質(zhì)內(nèi)將 存在足夠的示蹤劑以識(shí)別和驗(yàn)證可信的價(jià)值文檔。在示蹤劑被直接結(jié)合到襯底中的示例中,該示蹤劑能以任何合適的量存在于該襯底中,包括例如,按襯底重量的從大約O. 01%到大約40%,包括但不限于大約或出自以下的量占襯底重量的大約O. 1%、占襯底重量的大約O. 5%、占襯底重量的大約1%、占襯底重量的大約2%、占襯底重量的大約5%、占襯底重量的大約10%、占襯底重量的大約15%、占襯底重量的大約20%、占襯底重量的大約25%、占襯底重量的大約30%、或占襯底重量的大約35%。在一些示例中,示蹤劑能以占襯底重量的從大約O. 01%到大約5%的量存在于價(jià)值文檔的襯底中。優(yōu)選地,襯底中的示蹤劑的量是足夠的,使得即使當(dāng)諸如鈔票的價(jià)值文檔上的襯底被磨損時(shí),將在襯底內(nèi)存在足夠的示蹤劑以識(shí)別和驗(yàn)證可信的價(jià)值文檔。合適的基質(zhì)物質(zhì)包括用于要被用在本技術(shù)中的示蹤劑的稀土活性離子,這些稀土活性離子包括從由以下所組成的組中所選擇的無機(jī)晶格鋁酸鹽、硼酸鹽、石榴石、氧化物、硅酸鹽、氟化物、鍺酸鹽、鑰酸鹽、氟氧化物、硫氧化物、磷酸鹽、鎢酸鹽、鈮酸鹽、鉭酸鹽、釩酸鹽及其組合。至少兩種活性離子作為摻雜物而被結(jié)合在示蹤劑的晶格內(nèi),并且代替主晶格中的某些離子。用來代替示蹤劑晶格矩陣中的主晶格離子的稀土活性離子的吸收和發(fā)射特性,受到所使用的特定的稀土離子的能級以及來自晶體場的效應(yīng)的影響?;钚噪x子可以從由稀土元素組成的組中選擇,這些稀土元素諸如是鉺、欽、錢、鐠、鏑、釹、或其它合適的稀土元素及其混合物?;钚噪x子通常代替晶格中的諸如釔、鑭或釓的離子。例如鉺的活性離子之一展示了大約1400 nm至大約1700 nm的范圍中的入射紅外福射的寬帶吸收,非福射地將能量傳送到從以上所列出的活性離子中所選擇的第二稀土活性離子,其發(fā)射大約1600nm至大約2200 nm范圍中的紅外福射。本技術(shù)涉及價(jià)值文檔認(rèn)證裝置,其認(rèn)證具有包括本技術(shù)的示蹤劑的襯底或印刷物質(zhì)的價(jià)值文檔。該價(jià)值文檔認(rèn)證裝置可以包括紅外照明源、接收以預(yù)選擇波長從示蹤劑發(fā)射的紅外輻射;以及至少一個(gè)處理單元。諸如計(jì)算機(jī)的一個(gè)或多個(gè)處理單元可被用來存儲(chǔ)真實(shí)和/或測試發(fā)射數(shù)據(jù)。通過使用合適的紅外檢測器和濾波器來根據(jù)檢測來自第二稀土活性離子的光發(fā)射而獲得發(fā)射數(shù)據(jù)。該信號被電子地捕獲并被核對以檢驗(yàn)這些值在預(yù)定認(rèn)證限制之內(nèi),其接著基于那些預(yù)定的通過/失敗參數(shù)來認(rèn)證或拒絕該測試價(jià)值文檔。本技術(shù)還涉及通過檢查包括示蹤劑的價(jià)值文檔來認(rèn)證價(jià)值文檔的方法,該示蹤劑包括至少兩種稀土活性離子,其中的一種稀土活性離子吸收具有第一波長的激勵(lì)入射紅外光,該第一波長包括但不限于大約1400至大約1900 nm的范圍中的波長,以及其中的第二稀土活性離子發(fā)射具有第二波長的紅外輻射,該第二波長包括但不限于大約1600至大約2200 nm的范圍中的波長。該價(jià)值文檔由對大約1000 nm至大約2200 nm的波長范圍中的光敏感的擴(kuò)展的銦砷化鎵檢測器或其它合適的檢測器所檢查。該檢測系統(tǒng)可以包括濾光器,該濾光器在僅通過由示蹤劑所發(fā)射的預(yù)選擇的波長范圍的光程中??梢栽谠搩r(jià)值文檔是靜止時(shí)或例如在高速鈔票認(rèn)證和計(jì)數(shù)機(jī)器中移動(dòng)時(shí)進(jìn)行這種真實(shí)性的檢查。該方法在沒有具有高度可靠性的示蹤劑的情況下,檢測和拒絕價(jià)值文檔。本技術(shù)可以通過當(dāng)示蹤劑由與第一稀土活性離子的吸收帶相對應(yīng)的入射紅外輻射所激勵(lì)時(shí),測量來自結(jié)合在價(jià)值文檔的印刷物質(zhì)內(nèi)的隱蔽示蹤劑的紅外發(fā)射,來增加驗(yàn)證系統(tǒng)的安全性和真實(shí)性精確度。入射紅外波長和發(fā)射紅外波長兩者均落入最低限度地被印墨所吸收的波長范圍內(nèi)而與印墨顏色的無關(guān)。因此,該隱蔽示蹤劑可以被隱藏在對于人 眼或包括紫外線屏蔽(ultraviolet screening)的最常見的檢測方法不可見的價(jià)值文檔的暗區(qū)域內(nèi)。因?yàn)樵撌聚檮┗谌缬芍骶Ц袼绊懙幕钚噪x子來僅以已知的特定波長帶發(fā)射紅外輻射,所以檢測需要紅外檢測器和濾光器的適當(dāng)選擇的組合,因此增加了價(jià)值文檔的安全性。用于包括鈔票的價(jià)值文檔的諸如墨水的印刷物質(zhì)以許多顏色出現(xiàn)。在可見光譜中的墨水的吸收屬性提供了人眼察覺的顏色。如以上所提到的,黑墨水吸收了可見光譜內(nèi)的大部分波長。因此,如果該示蹤劑激勵(lì)光源落入著色物質(zhì)的吸收光譜內(nèi),則該印刷物質(zhì)具有強(qiáng)吸收屬性。以類似方式,在印刷物質(zhì)的更高的吸收范圍中的來自示蹤劑的任何發(fā)射也被顯著地減少并且沒有生成有用的檢測信號。在紅外波長范圍中所測量的該透射(I-吸收)因光的波長增加而增加到非常高的透射值。發(fā)現(xiàn)了透射上的增加或吸收上的減少超出了 1000nm的紅外波長。圖I說明了用于包括紅墨水、綠墨水、紫墨水和黑墨水的典型墨水的測量吸收光譜。每種著色墨水示出了不同的光譜透射行為,以創(chuàng)建在反射時(shí)由人眼所察覺的顏色。所有顏色的墨水示出了紅外波長區(qū)域中的尤其是超過1000 nm的紅外吸收。另外,發(fā)現(xiàn)紅外透射因紅外波長增加而改善。因此,如果示蹤劑將由入射紅外激勵(lì)輻射所激勵(lì),則該輻射可用于由示蹤劑吸收而與印墨的顏色或它的印刷密度無關(guān)。因而,該示蹤劑可以被隱藏在對于價(jià)值文檔的用戶完全不可見的價(jià)值文檔的濃密印刷的暗區(qū),提供了安全的認(rèn)證特征。本主題技術(shù)涉及使用印墨,該印墨展示了為激勵(lì)示蹤劑所需的入射激勵(lì)輻射的光譜窗中的減少的吸收。鉺是一種稀土活性離子,其起到寬帶吸收劑的作用,以從紅外LED吸收入射示蹤劑激勵(lì)輻射。圖2a和2b說明了摻雜有鉺稀土活性離子的典型的已知無機(jī)釔鋁石榴石的測量吸收數(shù)據(jù),并且示出了如圖I中所示的低于大約1100 nm的窄線吸收行為和從大約1400至大約1700 nm的紅外波長范圍中的寬帶吸收。圖2a和2b示出了與由Sardar等人出版的“Absorption intensities and emission cross section of principal intermanifoldand inter-Stark transitions of Er3+C4fn)polycrystalline ceramic garnet Y3Al5O12^(Journal of Applied Physics, 97, 123501 (2005))中所公開的相類似的吸收曲線,其示出了僅達(dá)到1100 nm的吸收行為。如圖I中所示的,發(fā)現(xiàn)寬帶吸收的波長與印墨的高透射紅外波長范圍相符合,以及因此,嵌入印墨中的示蹤劑在1400到1700 nm的紅外波長范圍中可以通過印墨被容易地激勵(lì),而沒有衰減。諸如從美國California的Marubeni美國公司可得的Marubeni L1550-03 (其是發(fā)射了峰值在1550 nm的輻射光譜帶的銦砷化鎵LED燈)的商業(yè)LED設(shè)備,可被用作為用于示蹤劑的光子激勵(lì)的入射光源。存在商業(yè)可得的其它的LED燈光源,其將在本技術(shù)中是有用的并且將為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知。因?yàn)槭聚檮┑墓庾蛹?lì)以1550 nm被執(zhí)行,導(dǎo)致更短的波長發(fā)射的更多的高能電子躍遷不被激勵(lì),并且所吸收的光子能量被非輻射地傳送到第二稀土離子,該第二稀土離子的能級導(dǎo)致了具有大約1600至大約2200 nm的范圍中的波長的更高的波長發(fā)射。圖3 說明了如由 Sardar 等人出版的 “Absorption intensities and emissioncross section of principal intermanifold and inter-Stark transitions of Er3+ (4fn) polycrystalline ceramic garnet Y3A15012,,(Journal of Applied Physics, 97,123501 (2005))的示出了 1600至2200 nm紅外波長范圍中的發(fā)射行為的具有鉺稀土活性離子的典型的無機(jī)釔鋁石榴石的發(fā)射行為。圖4說明了典型的商業(yè)銦砷化鎵(InGaAs)紅外檢測器的曲線族,該曲線族示出了從可見光譜的邊緣到大約2200 nm的檢測能力。圖5說明了移動(dòng)價(jià)值文檔認(rèn)證裝置100的示意性布置。該價(jià)值文檔101穿過該認(rèn)證裝置。該價(jià)值文檔101具有與示蹤劑相結(jié)合的印墨102。該示蹤劑從發(fā)光二極管(LED)103接收以1550 nm的典型波長的引入的激勵(lì)紅外輻射。該LED 103光被透鏡系統(tǒng)104和105所校準(zhǔn),以作為點(diǎn)或作為線或?qū)挿秶鷣碚彰髟搩r(jià)值文檔。大約1400 nm到大約2200 nm的范圍中的來自示蹤劑的紅外發(fā)射被反射鏡106、濾光器107和聚焦透鏡108引導(dǎo)到檢測器109。處理單元110提供電力給該LED 103,驅(qū)動(dòng)該價(jià)值文檔通過該認(rèn)證裝置并接收所檢測的紅外輻射發(fā)射數(shù)據(jù)。如果該檢測器109從價(jià)值文檔101上的印墨102內(nèi)所結(jié)合的示蹤劑接收并傳遞適當(dāng)波長的紅外發(fā)射到處理單元110,則該價(jià)值文檔101被認(rèn)為是可信的,或相反,其作為偽造物而被拒絕。根據(jù)前述,將理解的是,盡管已經(jīng)在此出于說明的目的描述了特定的示例,但可以在不背離本公開的精神和范圍的情況下進(jìn)行各種修改。因此,所意在的是,前述的詳細(xì)描述被認(rèn)為是說明性的而不是限制性的,并且所理解的是,隨后的權(quán)利要求包括所有等效方式并意在特別地指出和清楚地要求保護(hù)該所要求保護(hù)的主題。
      權(quán)利要求
      1.一種示蹤劑,包括 無機(jī)晶格,其包括至少第一稀土活性離子和第二稀土活性離子; 其中該第一稀土活性離子吸收具有1300nm至2200 nm的第一波長的激勵(lì)入射紅外輻射,并且將所吸收的紅外輻射傳送到第二稀土活性離子,以及該第二稀土活性離子以比該激勵(lì)入射紅外輻射的第一波長大的1400nm至2200 nm的第二波長來發(fā)射紅外輻射。
      2.根據(jù)權(quán)利要求I的示蹤劑,其中該示蹤劑包括來自從以下所組成的組中所選擇的稀土元素的至少兩種稀土活性離子鉺、欽、銩、鐠、鏑、釹及其混合物。
      3.一種價(jià)值文檔,包括 示蹤劑,其具有包括至少第一稀土活性離子和第二稀土活性離子的無機(jī)晶格; 其中該第一稀土活性離子吸收具有1300至2200 nm的第一波長的激勵(lì)入射紅外輻射,并且將所吸收的紅外輻射傳送到第二稀土活性離子,以及該第二稀土活性離子以比該激勵(lì)入射紅外輻射的第一波長大的1400至2200 nm的第二波長來發(fā)射紅外輻射。
      4.根據(jù)權(quán)利要求3的價(jià)值文檔,其中該價(jià)值文檔包括印刷物質(zhì),并且該示蹤劑存在于該印刷物質(zhì)中,其量占該印刷物質(zhì)的重量的O. 01%到40%。
      5.根據(jù)權(quán)利要求3的價(jià)值文檔,其中該第一和第二稀土活性離子均從由以下所組成的組中選擇鉺、欽、銩、鐠、鏑、釹及其混合物。
      6.根據(jù)權(quán)利要求3的價(jià)值文檔,該無機(jī)晶格從由以下所組成的組中選擇鋁酸鹽、硼酸鹽、石榴石、氧化物、硅酸鹽、氟化物、鍺酸鹽、鑰酸鹽、氟氧化物、硫氧化物、磷酸鹽、鎢酸鹽、鈮酸鹽、鉭酸鹽、釩酸鹽及其組合。
      7.一種用于認(rèn)證價(jià)值文檔的方法,包括 a)向認(rèn)證裝置提供價(jià)值文檔,該價(jià)值文檔包括示蹤劑,該示蹤劑包括無機(jī)晶格,該無機(jī)晶格包括至少第一稀土活性離子和第二稀土活性離子,其中該第一稀土活性離子吸收具有1300至2200nm的第一波長的激勵(lì)入射紅外輻射,并且將所吸收的紅外輻射傳送到第二稀土活性離子,以及該第二稀土活性離子以比該激勵(lì)入射紅外輻射的第一波長大的第二波長來發(fā)射紅外輻射; b)用該認(rèn)證裝置的紅外照明源來將第一波長的激勵(lì)入射紅外輻射提供給該示蹤劑; C)用該認(rèn)證裝置的紅外檢測器來檢測從該第二稀土活性離子發(fā)射的紅外輻射,并從該紅外檢測器產(chǎn)生發(fā)射數(shù)據(jù); d)用該認(rèn)證裝置的處理單元來檢驗(yàn)該發(fā)射數(shù)據(jù)處于預(yù)選擇的驗(yàn)證準(zhǔn)則之內(nèi);以及 e)將認(rèn)證數(shù)據(jù)從處理單元輸出以認(rèn)證或拒絕該價(jià)值文檔。
      8.根據(jù)權(quán)利要求12的方法,其中該方法包括印刷物質(zhì),并且該示蹤劑存在于該印刷物質(zhì)中,其量占該印刷物質(zhì)的重量的O. 01%到40%。
      9.根據(jù)權(quán)利要求12的方法,其中該第一和第二稀土活性離子均從由以下所組成的組中選擇鉺、欽、銩、鐠、釹及其混合物。
      10.根據(jù)權(quán)利要求12的方法,其中該無機(jī)晶格從由以下所組成的組中選擇鋁酸鹽、硼酸鹽、石榴石、氧化物、硅酸鹽、氟化物、鍺酸鹽、鑰酸鹽、氟氧化物、硫氧化物、磷酸鹽、鎢酸鹽、鈮酸鹽、鉭酸鹽、釩酸鹽及其組合。
      全文摘要
      示蹤劑可以被結(jié)合到價(jià)值文檔之中或之上。該示蹤劑包括摻雜有兩種稀土離子的晶體示蹤劑。該示蹤劑可結(jié)合到其中的襯底或印刷物質(zhì)具有最小的吸收紅外波長窗,并且該示蹤劑由該波長范圍中的入射紅外輻射所激勵(lì)。合適的第一稀土離子用作為入射紅外輻射的有效寬帶吸收劑,并將能量非輻射地傳遞到第二稀土離子,該第二稀土離子以比該入射紅外輻射大的波長來發(fā)射紅外輻射。所發(fā)射的紅外輻射也處于該示蹤劑所結(jié)合到其中的印刷物質(zhì)或襯底的最小吸收透射窗中。認(rèn)證價(jià)值文檔的方法包括以預(yù)定值來檢測所發(fā)射的輻射。
      文檔編號G07D7/12GK102763141SQ201080064307
      公開日2012年10月31日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
      發(fā)明者C.劉, J.凱恩, W.R.拉波波爾特 申請人:霍尼韋爾國際公司
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