AT377028B

AT377028B - Wertpapier mit echtheitsmerkmalen in form von nur im unsichtbaren bereich des optischen spektrums lumineszierenden substanzen

Info

Publication number: AT377028B
Application number: AT900281A
Authority: AT
Inventors: Wittich Kaule; Gerhard Stenzel; Gerhard Schwenk
Original assignee: Gao Ges Automation Org
Priority date: 1980-05-30
Filing date: 1981-05-29
Publication date: 1985-01-25
Also published as: ATA900281A

Description

Die Erfindung betrifft ein Wertpapier mit lumineszierenden Echtheitsmerkmalen.

Unter der Bezeichnung "Wertpapier" werden hier Banknoten, Scheckformulare, Aktien und
Briefmarken sowie Ausweise, Kreditkarten, Scheckkarten, Pässe, Flugscheine und andere Urkunden und Dokumente verstanden.

Um Fälschungen und Verfälschungen zu verhindern, wird seit langem versucht, schutzbedürf- tiges Wertpapier so auszubilden, dass Unbefugte dieses nicht unerkennbar abändern oder nachbilden können.

Dabei haben sich in der Vergangenheit besonders die Sicherungsmethoden bewährt, deren
Merkmale einerseits von jedermann ohne technische Hilfsmittel und ohne besonderes Sachwissen eindeutig auf Echtheit geprüft werden können, die aber bei der Herstellung der Merkmale eine derart hohe handwerldiche Kunstfertigkeit erforderlich machen, dass der Fälscher nicht in der
Lage ist, den Herstellungsprozess fachmännisch nachzuvollziehen.

Besonders bei Banknoten hat sich die Ausstattung mit echten Wasserzeichen und mit Sicher- heitsfäden bewährt, weil diese nur während der Papierherstellung mittels aufwendiger Vorrichtun- gen vorgenommen werden kann. Echtheitsmerkmale von vergleichbarem Wert sind extrem feine und deshalb handwerklich sehr anspruchsvolle Stahltiefdruckmuster.

Seit einiger Zeit ist im internationalen Zahlungsverkehr ein starker Trend zur Automation erkennbar. Dabei hat sich gezeigt, dass die bislang verwendeten Echtheitsmerkmale nicht im glei- chen Masse für eine automatische Prüfung geeignet sind. Weil der Nachweisautomat das zur Prü- fung vorgelegte Wertpapier nicht ganzheitlich erfasst, ist er leichter durch Nachahmung zu täu- schen als die menschlichen Sinne, für welche diese Merkmale konzipiert sind. Dadurch wurde es erforderlich, zusätzlich zu den genannten visuell prüfbaren Echtheitsmerkmalen weitere zu schaffen, die vom Prüfautomaten mit vergleichbarer Sicherheit erkannt werden können.

Eindrucksfälschungen werden daher weiter erschwert, wenn die für eine automatische Prüfung vorgesehenen Merkmale durch die menschlichen Sinne nicht erfasst werden können.

In der Patentliteratur sind inzwischen zur automatengerechten Absicherung von Wertpapieren eine Reihe von optischen, elektrischen und magnetischen Merkmalen vorgeschlagen worden. Diese
Echtheitskennzeichen eignen sich für die Prüfung in Vorrichtungen wie z. B. Geldausgabeautomaten ; man kann diese Merkmale aber nicht vom Kunden unbemerkt und unauffällung am Bankschalter und bei vergleichbaren Gelegenheiten überprüfen.

Bei Wertpapieren mit magnetischen Sicherheitsfäden ist man, wie überhaupt bei magnetisch wirksamen Merkmalen, gezwungen, das Dokument in der Nachweisapparatur genau zu positionieren und beidseitig einen engen Kontakt mit dem Magnetfelddetektor, wie z. B. einer Spule, eines Magnetkopfes, eines Tonkopfes, einer Feldplatte od. dgl., herzustellen.

Aus den gleichen Gründen scheiden auch elektrisch leitende Einlagerungen oder Aufdrucke als Merkmal bei einer unauffälligen und schnellen Prüfung aus. Zudem genügt meist ein Bleistiftstrich zur Imitation eines derartigen Merkmals.

Es wurden bereits Wertpapiere mit optischen Echtheitsmerkmalen bekannt, bei deren automatischer Prüfung weder eine genaue Positionierung noch ein enger Kontakt mit der Prüfapparatur notwendig ist.

Bei einer ersten Gruppe derartiger Merkmale wird die lokale Absorption bei Wellenlängen des infraroten bzw. des ultravioletten Spektralbereiches geprüft ; die Papiere werden deshalb durch geeignete Massnahmen schon bei der Herstellung mit Durchlässigkeitsmustern ausgestattet. Wenn man nicht die Nachteile eines grossflächigen Aufdrucks in Kauf nehmen möchte, dann muss man bei der Prüfung derartiger Wertpapiere eine aufwendige Mustererkennung vornehmen. Dadurch ist der Anwendungsbereich bereits stark eingeschränkt.

Eine erkannte derartige Markierung lässt sich mit Substanzen nachahmen, die ebenfalls im Handel erhältlich sind.

Bei einer zweiten Gruppe optischer Merkmale verwendet man die Fluoreszenzemission von Merkmalstoffen zum Echtheitsnachweis.

Die Absicherung von Wertpapieren gegen Fälschung mittels lumineszierender Substanzen ist schon seit langem bekannt. Bereits in der DE-PS Nr. 449133 aus dem Jahre 1925 und der DE-PS Nr. 497037 aus dem Jahre 1926 wird das Einbringen von lumineszierenden Substanzen in Wertpapiere

beschrieben, wobei die dabei verwendeten Luminophore mit ultravioletten oder andern unsicht- baren Strahlen anregbar sind und im sichtbaren Bereich emittieren.

In den US-PS Nr. 3, 473, 027 und Nr. 3, 525, 698 sind Luminophore und deren Verwendung als Co- dierfarben auf der Basis von mit Seltenerdmetallen dotierten Wirtsgittern, die gegebenenfalls coakti- viert sind, beschrieben, bei denen die Anregung im UV-Bereich und im kurzwelligen sichtbaren
Bereich erfolgt und die Emissionen im nahen IR-Bereich zur Erweiterung des verwendbaren Spek- tralbereiches Verwendung finden.

In der DE-OS 2547768 werden codotierte Seltenerdmetall-Luminophore beschrieben, welche im IR-Bereich angeregt werden und im sichtbaren Bereich emittieren.

Die Verwendung von Luminophoren zur Absicherung von Datenträgern wird ferner in der
DE-OS 1599011 beschrieben sowie in der DE-OS 2903073, wobei die dort beschriebenen Leuchtstoffe im IR-Bereich angeregt werden.

In der Patentliteratur und der wissenschaftlichen Literatur wurde eine sehr grosse Anzahl verschiedener Seltenerdmetall-Luminophore beschrieben, die als Einkristalle für Festkörperlaser oder für andere Anwendungen geeignet sind. Beispielsweise kann auf die US-PS Nr. 3, 447, 851 und
Nr. 3, 480, 877 hingewiesen werden, in denen Kristalle mit Granatstruktur für die Lasertechnik be- schrieben werden, jedoch die Absicherung von Wertpapieren mit Luminophoren nicht angesprochen ist.

Der Stand der Technik bezüglich der Absicherung von Wertpapieren mit lumineszierenden
Substanzen lässt sich dahingehend zusammenfassen, dass die Anregung der Luminophore vorzugswei- se im UV- oder im IR-Bereich erfolgt, während die Emission im sichtbaren Spektrum (VIS) ent- weder erwünscht ist oder als nicht störend angesehen wird.

Alle in der Literatur im Zusammenhang mit Wertpapier-Absicherung genannten Lumineszenz- - Stoffe weisen auch zumindest zusätzlich Emission im VIS auf. Dadurch wird die Markierung bei entsprechender Anregung erkennbar ; ferner emittieren alle im Zusammenhang mit Wertpapier-Ab- sicherung bekannten IR-Luminophore in einem Spektralbereich, der mit handelsüblichen Bildwand- lern untersucht werden kann.

Die Luminophore werden bei einschichtigen Wertpapieren als Papierzusätze, als Papiereinlagerungen, beispielsweise als Melierfasern oder Sicherheitsfäden oder Druckfarben eingesetzt.

Es hat sich herausgestellt, dass bei der Absicherung von Wertpapieren mit Seltenerdmetall-Luminophoren wegen der im folgenden beschriebenen Eigenschaften derselben Schwierigkeiten auftreten. In neueren Veröffentlichungen werden daher meist"Datenkarten", d. h. im allgemeinen mehrschichtige Wertpapiere beschrieben, bei denen diese Schwierigkeiten umgangen werden können.

Schwierigkeiten bei der Absicherung von Wertpapieren insbesondere bei der Druckfarbenabsicherung von Wertpapieren, mit Seltenerdmetall-Luminophoren ergeben sich einmal durch deren Korngrösse. In den bereits vorgenannten Druckschriften, nämlich der US-PS Nr. 3, 473, 027 und der DE-OS 2547768 werden Korngrössen von einigen) im aufwärts genannt. Für übliche Druckpigmente sind jedoch Korngrössen unter lem erforderlich. Übliche bisher verwendete Seltenerdmetall-Luminophore weisen unter einer bestimmten Korngrösse keine ausreichende Effektivität mehr auf, so dass sie beim Zerkleinern erheblich an Lumineszenzintensität verlieren.

Sie müssen daher in grossen Mengen eingesetzt werden ; dies verursacht hohe Kosten und führt häufig zu nicht lösbaren technologischen Problemen, weil dazu die Grenze der Belastbarkeit der Druckfarbe mit Zusatzstoffen überschritten werden müsste.

Zur Umgehung dieser Schwierigkeiten bezüglich der Korngrösse werden teilweise lösliche organische Seltenerdmetall-Luminophore beschrieben, die jedoch naturgemäss nicht die für den Banknotendruck erforderliche Lösungsmittelechtheit aufweisen.

Bei der Absicherung von Wertpapieren wurde bisher bevorzugt Wert darauf gelegt, dass bei Anregung im UV-Bereich oder IR-Bereich Lumineszenz im sichtbaren Bereich auftritt oder in dem mit handelsüblichen Bildwandlern leicht zugänglichen nahen IR-Bereich. Bei der automatischen Echtheitserkennung von Wertpapieren stellt es jedoch einen zusätzlichen Sicherheitsfaktor dar, wenn die Absicherung nicht sichtbar ist oder es nicht möglich ist, diese mit üblichen Hilfsmitteln sichtbar zu machen.

In der DE-OS 1599011 wurde zur Tarnung von Beschriftungen bereits das Abdecken mit einer

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bis zu Konzentrationen von 5% und mehr mit Ionen von Seltenerdmetallen wie Praseodym, Neodym, Cer, Samarium, Europium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium oder Ytterbium dotiert.

Wir verweisen im übrigen auf die Zusammenstellung weiterer geeigneter Stoffe bei : Dieke "Spektra & Energy Levels of Rare Earth Ions in Crystals" Interscience N. Y. 1968, Kapitel 13, S. 189 ff.

3. Anregung IR - Emission UV
Grundsätzlich kann man Wertpapiere auch mit Lumineszenzstoffen kennzeichnen, die bei Anregung im IR eine Lumineszenzemission im UV zeigen. Für Wertpapiere, die starken Beanspruchungen ausgesetzt sind, z. B. Banknoten, hat diese Ausführungsform der Erfindung eingeschränkte Bedeutung, weil die Intensität der Lumineszenzemission relativ gering ist. Eine Anwendung ist nur in wenig beanspruchten Wertpapieren sinnvoll und erfordert verhältnismässig aufwendige Prüfgeräte.

Für diese Ausführung der Erfindung geeignete Merkmalstoffe, die das ungewöhnliche Verhalten zeigen, energiereichere Strahlung als die eingestrahlte zu emittieren, sind die schon vorstehend angesprochenen Ionen von Seltenerdmetallen in Wirtsgittern. Das Wirtsgitter koppelt hier zwei absorbierte IR-Photonen auf das Seltenerdmetallion, welches seine Anregungsenergie dann durch Aussenden eines einzelnen UV-Photons wieder abgibt.
EMI4.1
zwischen 950 und 1050 nm.

4. Anregung IR - Emission IR
Bei einschichtigen Dokumenten, z. B. bei Banknoten, bringt die Kennzeichnung mit Lumines- zenzstoffen, die nach Einstrahlung von IR eine Lumineszenzemission im IR zeigen, augenfällige Vorteile. Sowohl das Papier als auch die bei der Wertpapierherstellung verwendeten Druckfarben besitzen im IR eine höhere Transmission als im UV. Dieser Vorteil wird verstärkt durch die hohe Effektivität der zur Verfügung stehenden Lichtquellen, welche zudem leichter zu handhaben sind als die entsprechenden UV-Lichtquellen.

Entsprechende Lumineszenzstoffe gibt es in grosser Anzahl.

Geeignete organische Verbindungen sind in : Applied Phys. Letters, Vol 12, p 206 aufgeführt. Wir nennen als Beispiel : Kresylviolett.

Geeignete anorganische Verbindungen sind wieder einige der bereits genannten Ionen von Seltenerdmetallen in organischen und anorganischen Wirtsgittern.

Die weitere Beschreibung der Erfindung kann für alle vier Ausführungsformen gemeinsam erfolgen.

Das Unterdrücken von nicht erwünschten Emissionen im sichtbaren Bereich kann durch Verwendung von absorbierenden Substanzen erfolgen, die in jenen Wellenlängenbereichen absorbieren, bei denen der Luminophor eine unerwünschte Emission aufweist. Für diesen Zweck eignen sich insbesondere Farbstoffe und Farbpigmente. Vorzugsweise werden die Luminophore eingebettet in die absorbierenden Substanzen.

Luminophor und absorbierende Substanzen können aber auch als Mischung oder als übereinanderliegende Schichten auf oder in das Wertpapier gebracht werden.

Alternativ kann der Luminophor in Mischung einer absorbierenden Druckfarbe zugesetzt werden oder in das Papier eingebracht oder auf eine Sicherheitsfadenfolie aufgebracht werden. Der absorbierende Stoff kann gegebenenfalls in einem Firnis gelöst vorliegen. Ferner kommt es in Betracht, das Druckbild, das mit einer den Luminophor enthaltenden Druckfarbe hergestellt wurde, mit der absorbierenden Substanz zu überdecken, z. B. durch einen zweiten Druckvorgang.

Eine alternative Möglichkeit, nicht unerwünschte Emissionen im VIS-Bereich zu unterdrücken, besteht in der Verwendung geeignet absorbierender Wirtsgitter für Seltenerdmetall-Luminophore.

Vorzugsweise weisen diese Wirtsgitter eine Perovskit- oder Granatstruktur auf.

Unter Perovskiten werden hier Verbindungen der allgemeinen Formel

AXO, verstanden, wobei
A Scandium, Yttrium, Lanthan, ein Lanthanid mit den Ordnungszahlen 58 bis 71 und/oder
Wismut und
X ein oder mehrere absorbierende Übergangsmetalle, vorzugsweise Kobalt, Nickel, Mangan oder Eisen bedeuten.

Wie bereits erwähnt, kann das Wirtsgitter ein Mischgitter aus einem absorbierenden und einem nichtabsorbierenden Gitter gleicher Struktur sein, d. h. das absorbierende Übergangsmetall X kann teilweise durch andere Elemente ersetzt sein.

Insbesondere kommen in Frage dreiwertige Elemente, wie Aluminium, Gallium, Indium und Scandium sowie vierwertige zusammen mit zweiwertigen Elementen, wie Silizium oder Germanium mit Calcium, Magnesium und/oder Zink.

Als Granate werden hier insbesondere auch Verbindungen der nachstehend aufgeführten allgemeinen Formeln F1 bis F4 bezeichnet.
EMI5.1

X M M'0F4: : A3-2xB2xX5-xVx012'
Dabei bedeutet
A in allen Fällen : Yttrium, Scandium, die Lanthaniden mit Ausnahme von Praseodym und
Neodym. Letztgenannte Elemente können aber als Gemischbestandteile vorhanden sein. Als Gemischbestandteile kommen auch Wismut und Lan- than in Frage.

X in allen Fällen : ein Element aus der Gruppe Eisen, Aluminium, Gallium und Indium.

M' : ein Element aus der Gruppe Silizium, Germanium, Zinn und Zirkonium.

M bei F1 : ein Element aus der Gruppe Eisen, Kobalt, Nickel, Mangan und Zink. bei F2 : ein Element aus der Gruppe Silizium, Germanium, Zinn, Tellur, Zirko- nium und Titan. bei F3 : ein Element aus der Gruppe Aluminium, Gallium, Indium und Chrom.

B : ein Element aus der Gruppe Magnesium, Calcium, Strontium, Barium,
Mangan, Zink und Cadmium.

Wie die Formeln Fl, F2 und F4 ausweisen, ist die Bildung von "Mischgranaten' nicht nur auf den gegenseitigen Ersatz von Elementen der Oxydationsstufe 3 beschränkt. Bei F1 und F2 werden sowohl zweiwertige als auch vierwertige Elemente zusammen in das Gitter eingebaut, wobei durch die angegebene Stöchiometrie der notwendige Ladungsausgleich erzielt wird : bei F4 gilt gleiches für den Einbau von zweiwertigen und fünfwertigen Elementen ; hingegen beschreibt F3 den Austausch von Eisen durch dreiwertige Elemente für die kein Ladungsausgleich erfolgen muss.

Der Index x kann Werte zwischen 0 und maximal 5 annehmen, wobei dieser Wert von der Stöchiometrie begrenzt wird und sichergestellt sein muss, dass ein absorbierender Bestandteil vorliegt. Bevorzugte Beispiele von "Mischgranaten" zu den Fällen Fl bis F4 sind : zu Fl : Y, Fe, Ni Ge, 0
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EMI6.1

Für das Auftragen des Lumineszenzstoffes auf die Oberfläche des fertigen Dokumentes eignen sich bekannte Druckverfahren. z. B. Offsetdruck, Buchdruck, Stahldruck und Siebdruck.

Bevorzugt werden bei den erfindungsgemässen Wertpapieren lumineszierende Substanzen ein- gesetzt, die lösungsmittelecht sind und allen bezüglich Banknotenfarben vorgeschriebenen Bestän- digkeitsprüfungen entsprechen. Bei weniger hohen Ansprüchen an die Beständigkeit können aber natürlich auch andere Stoffe, die nicht alle diese bei der Banknotenherstellung üblichen Anforderun- gen erfüllen, verwendet werden.

Wertpapier nach dieser Erfindung ist gegen Fälschungen in hohem Masse gesichert ; dabei hängt der Grad der Sicherheit von der speziellen Wahl des Lumineszenzstoffes ab. Bei entsprechen- dem Aufwand kann eine Fälschung beliebig erschwert werden.

Die stark eingeschränkte Verfügbarkeit des ausgewählten Stoffes ist dabei nicht allein aus- schlaggebend. Die hohe Quantenausbeute der verwendbaren Lumineszenzstoffe erlaubt es, den
Merkmalstoff in so geringen Massen anzuwenden, dass eine chemische Analyse zur Identifizierung nur mit aufwendigen Geräten, z. B. mit Massenspektrometern, vorgenommen werden kann.

Erfindungsgemässes Wertpapier sendet nach Anregung durch ein unsichtbares optisches Prüf- signal ein ebenfalls unsichtbares optisches Echtheitssignal aus. Weil sichtbares Licht nicht stört, kann die Prüfung unter Raumlicht vorgenommen werden.

In vielen Anwendungsfällen ist es vorteilhaft die Prüfung in Gegenwart von Personen aber von diesen unbemerkt durchzuführen. Dann ist es naheliegend auch die Prüfvorrichtung unsicht- bar auszuführen.

Dies gelingt, wenn man dieselbe hinter einer undurchsichtigen Platte verbirgt, welche gleichwohl für das unsichtbare Prüfsignal sowie für das ebenfalls unsichtbare Echtheitssignal durchläs- sig ist.

Solche Platten können auf zweierlei Weise realisiert werden, durch absorbierende und auch durch reflektierende, insbesondere spiegelnde Materialien.

Beispiele für geeignet absorbierendes Material sind Woodsche Gläser, Anlaufgläser, dichroitisches Material, Germaniumscheiben, Siliziumscheiben und Kunststoffolien bzw. Kunststoffplatten, die geeignet absorbierendes Material als Füllstoff enthalten. Beispiele für geeignet reflektierende bzw. spiegelnde undurchsichtige Platten sind Interferenzfilter, Kaltlichtspiegel und polierte Germanium-bzw. Siliziumscheiben.

Die Positionierung des Wertpapiers im Prüfgerät ist unkritisch, da im allgemeinen keine Mustererkennung vorgenommen werden muss. Damit sind die Voraussetzungen für eine unauffällige automatische Prüfung gegeben.

Die weitere Beschreibung der Erfindung wird durch Figuren veranschaulicht. Es zeigen : Fig. 1 die schematische Zeichnung eines Prüfgerätes, Fig. 2 die schematische Zeichnung einer weiteren Ausführung eines Prüfgerätes.

Eine geeignete Prüfvorrichtung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt : Sie kann zur Echtheitskontrolle von erfindungsgemässen Wertpapieren in allen Ausführungsformen herangezogen werden. Das Wertpapier-l-liegt dabei auf einer undurchsichtigen schwarzen oder spiegelnden Platte - -2--, welche - z. B. am Bankschalter als Zählmulde oder als Träger einer Reklameaufschrift- unauffällig in die Tischplatte eingelassen ist. Die Positionierung des Wertpapiers und sein Abstand von der Platte sind nicht kritisch, da der Toleranzbereich in der Grössenordnung von cm liegt.

Die Platte --2-- absorbiert im sichtbaren Bereich vollständig, ist aber sowohl für das unsichtbare Prüflicht, als auch für das unsichtbare die Echtheit anzeigende, Lumineszenzlicht durchlässig. Unter dem in das Prüfgerät eingeführten Wertpapiers und von diesem durch die Platte --2-- getrennt, liegt der Lampenbereich --11--. Das Prüflicht wird dort von der Lichtquelle --3-- erzeugt und durch das Filter --4-- spektral begrenzt. Dabei tritt es durch die Beleuchtungsoptik-5--, durchsetzt Strahlteiler --6-- und undurchsichtige Platte --2-- und fällt dann auf das Wertpapier --1--. Wenn das Dokument echt ist und die charakteristischen Lumineszenzstoffe enthält, sendet es Lumineszenzlicht mit bestimmter spektraler Verteilung aus.

Das ausgesandte Licht tritt wieder durch die Platte --2-- und fällt auf den Strahlteiler --6--.

Das vom Wertpapier-l-in den Detektorbereich --7-- ausgestrahlte Lumineszenzlicht durch-

setzt die Detektoroptik, welche das Lumineszenzlicht auf die aktive Fläche des Detektors --9-- fokussiert. Vor Detektoroptik --8-- und Detektor --9-- ist ein Detektorfilter --10-- in den Strah- lengang gebracht ; es sorgt dafür, dass Streulicht von der Lichtquelle --3-- nicht auf den Detek- tor --9-- fallen kann. Das Filter --10-- ist so ausgebildet, dass es nur die für die Lumineszenz des Merkmalstoffes charakteristischen Wellenlängen durchlässt. Der Detektor --9-- erhält deshalb nur Licht, wenn das zu prüfende Wertpapier die erwartenden Echtheitsmerkmale aufweist.

In diesem
Fall wird über eine geeignete elektrische Schaltung ein Signalgeber aktiviert, der ein für den
Kunden nicht, für den Schalterbeamten jedoch gut erkennbares vorzugsweise optisches Signal aus- sendet. Je nach Anwendungszweck kann man wählen, ob das Signal bei positivem oder bei nega- tivem Ausgang der Prüfung gesendet wird.

Fig. 2 zeigt im Schema ein Prüfgerät in einer andern einfacheren Ausführung, bei der man ohne Strahlteiler auskommt. Dafür muss man allerdings ein Prüfsignal in Kauf nehmen, welches vom Abstand des Wertpapiers von der Schwarzglasplatte abhängt.

Die bisher beschriebenen Prüfvorrichtungen identifizieren bestimmte Lumineszenzstoffe mit hoher Sicherheit und zeichnen sich dabei durch eine einfache Konstruktion aus. Stellt man sehr hohe Ansprüche an die Identifizierung des Merkmalstoffes, so kann die Prüfvorrichtung auch diesen
Bedürfnissen angepasst werden.

Dabei wird der grundsätzliche Aufbau der Prüfvorrichtung-Schwarzglasplatte, Strahlteiler, Beleuchtungsbereich und Detektorbereich zu beiden Seiten des Strahlteilers - beibehalten. Die Änderung beschränkt sich auf die Ausführung der Beleuchtungskammer --11-- und der Auswerteelektronik. Diese Teile werden so ausgeführt, wie es die DE-OS 2645959 der gleichen Patentinhaberin lehrt.

Die Strahlung der Lichtquelle wird durch die rotierende Scheibe geschickt, welche mit zweierlei Filtern bestückt ist. Graufilter wechselt mit Filtern ab, welche den Merkmalstoff enthalten und deshalb das Prüflicht stoffspezifisch stark dämpfen. Je nachdem ob sich das Graufilter oder das auf den echten Stoff abgestimmte Spezialfilter im Strahlengang befindet und je nachdem ob ein"echter"oder ein"falscher"Lumineszenzstoff zur Prüfung vorliegt, emittiert die Probe Lumineszenzlicht entsprechender Intensität. Daraus kann mit Hilfe der in der DE-OS 2645959 beschriebenen Auswerteelektronik die ausserordentliche sichere Identifizierung eines bestimmten Merkmalstoffes vorgenommen werden.

Die im Prüfgerät zu verwendenden Filter und Lichtquellen müssen natürlich auf die Merkmalstoffe abgestimmt werden. Eine Anleitung, wie dies für die verschiedenen Stoffgruppen geschehen kann, weist Tabelle 1 aus.

Sowohl das Merkmal selbst als auch die Nachweisapparatur im Sinne dieser Erfindung lassen sich, wie aufgezeigt wurde, in weiten Grenzen an spezielle Anforderungen anpassen, die von Fall zu Fall an die Echtheitssicherung von Wertpapier gestellt werden und ermöglichen so problemgemässe und ökonomische Lösungen.

Selbstverständlich können ausser den hier beschriebenen neuartigen Nachweisapparaturen auch alle bekannten Verfahren zum Nachweis sichtbarer Lumineszenz in abgewandelter Form Verwendung finden.

Geeignete Luminophore für die erfindungsgemässen Wertpapiere und ihre Herstellung werden nachstehend an Hand von Beispielen näher beschrieben.
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Als Beispiel für einen erfindungsgemässen Seltenerdmetall-Luminophor mit im VIS absorbierenden Wirtsgitter.

63, 22 g Yttriumoxyd Y. 0" 7, 65 g Erbiumoxyd Er2O" 64 gEisenoxyd Fe2O,, 27, 76 g Indiumoxyd In203, 60 g entwässertes Natriumsulfat Na 2 SO, werden innig vermischt, im Aluminiumtiegel 6 h auf 840 C erhitzt, erneut vermahlen und weitere 14 h auf 1100 C erhitzt.

Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsprodukt zerkleinert, mit Wasser das Flussmittel herausgewaschen und bei 1000C an Luft getrocknet. Zur Erzielung einer möglichst hohen Kornfeinheit wird das Pulver anschliessend in einer Rührwerkskugelmühle vermahlen. Man erhält ein hellgrünes Pulver mit einer mittleren Korngrösse kleiner als l um.

Bei beliebiger Anregung zeigt dieser Luminophor, der ein aus Fig. 3 ersichtliches Anregungs-

spektrum aufweist keinerlei Lumineszenz im sichtbaren Bereich, jedoch bei Anregung gemäss Fig. 3 eine Emission, deren spektrale Verteilung durch Fig. 4 wiedergegeben ist und die gekennzeichnet ist durch eine starke Lumineszenz bei etwa 1, 5 (im im IR-Bereich, wo das Wirtsgitter optisch transparent ist. Der Luminophor eignet sich deshalb hervorragend für eine unsichtbare und unauffällig prüfbare Echtheitskennzeichnung von Wertpapier.

Demgegenüber zeigen alle üblichen mit Erbium dotierten Luminophore mit transparenten Wirtsgittern eine grüne Lumineszenz bei 0, 52 bis 0, 55 jim. Bei den erfindungsgemäss verwendeten Luminophoren tritt diese grüne Lumineszenz wegen der im sichtbaren Bereich absorbierenden Wirtsgitter nicht auf. Die verbleibende Infrarot-Lumineszenz bei etwa 1, 5 (im ist intensiver als bei üblichen transparenten Wirtsgittern. Diese Fluoreszenz liegt auch ausserhalb des mit handelsüblichen Bildwandlern zugänglich nahen IR-Bereichs.
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als Beispiel für einen mit einer geeignet absorbierenden Substanz ummantelten Luminophor mit erfindungsgemässen Eigenschaften.

215 g Yttriumoxyd YOg wurde innig mit 19, 3 g Thuliumoxyd TmOg und 234 g Ammoniummeta-
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Der Luminophor zeigt starke schmalbandige Emissionen bei 480 und 800 nm.

Dieser Luminophor wurde anschliessend in ein mit Permanentrot R extra gefärbtes Kunstharz eingebettet. Dazu wurden 8 g des Luminophors mit 60 g Isophorondiisocyanat, 34 g Toluolsulfon-
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In Fig. 5 ist das Remissionsspektrum des Farbstoffes"Permanentrot R extra" (Warenzeichen der Firma Hoechst AG) wiedergegeben. Es sind auch die schmalbandigen Emissionen des Luminophors eingezeichnet. Durch die Kombination von Luminophor und Farbstoff wird die Emission bei 480 nm unterdrückt und es ist lediglich die Emission bei 800 nm beobachtbar.

Es bereitet dem Fachmann keine Schwierigkeiten, auf der Grundlage der vorstehenden Beschreibung weitere Rezepturen zur Herstellung von lumineszierenden Substanzen anzugeben.

Tabelle 1
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<tb>
<tb> UV-UV <SEP> UV-IR <SEP> IR-UV <SEP> IR-IR
<tb> undurchsichtige <SEP> Platte <SEP> Woodsche <SEP> Gläser, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> Glassorten <SEP> UG <SEP> 1 <SEP> Anlaufgläser <SEP> z. <SEP> B. <SEP>
<tb>

UG <SEP> 5 <SEP> Glassorte <SEP> RG <SEP> 715
<tb> UG <SEP> 11 <SEP> RG <SEP> 780 <SEP>
<tb> - <SEP> absorbierend <SEP> RG <SEP> 830
<tb> (schwarz) <SEP> RG <SEP> 850
<tb> Halbleiter <SEP> wie <SEP> Germanium, <SEP> Selen, <SEP> Silizium <SEP> usw., <SEP> dichroitische <SEP> Filter,
<tb> Folien <SEP> bzw. <SEP> Kunststoffplatten <SEP> mit <SEP> absorbierenden <SEP> Füllstoffen,
<tb> - <SEP> reflektierend
<tb> (spiegelnd) <SEP> Interferenzfilter, <SEP> Kaltlichtspiegel, <SEP> polierte <SEP> Si-oder <SEP> Ge-Scheiben <SEP>
<tb> Blockfilter <SEP> Glas- <SEP> oder <SEP> Interferenzfilter <SEP> je <SEP> nach <SEP> verwendetem <SEP> Merkmalstoff
<tb> Detektor <SEP> Photo-Multiplier <SEP> 700-850 <SEP> nm <SEP> Photomultipl. <SEP> Photo- <SEP> 700 <SEP> - <SEP> 850 <SEP> nm <SEP> Photomultipl.
<tb>

Si-Photodioden <SEP> 700-1100 <SEP> nm <SEP> Si-Photodiod.-Multipl. <SEP> 700-1100 <SEP> nm <SEP> Si-Photodiod.
<tb>

700 <SEP> - <SEP> 1600 <SEP> nm <SEP> Ge-Photodiod. <SEP> Si-Photo-700-1600 <SEP> nm <SEP> Ge-Photodiod.
<tb> 700 <SEP> - <SEP> 3000 <SEP> nm <SEP> PbS-Photowdst. <SEP> dioden <SEP> 700 <SEP> - <SEP> 3000 <SEP> nm <SEP> PbS-Photowdst.
<tb> 700 <SEP> - <SEP> 3500 <SEP> nm <SEP> InAs-Photowdst. <SEP> 700 <SEP> - <SEP> 3500 <SEP> nm <SEP> InAs-Photowdst.
<tb>

2 <SEP> - <SEP> 13 <SEP> lem <SEP> HgCdTe-Photowdst. <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 13 <SEP> gm <SEP> HgCdTe-Photowdst.
<tb> 2-6) <SEP> im <SEP> InSb-Photowdst. <SEP> 2-6 <SEP> um <SEP> InSb-Photowdst.
<tb>

Lichtquelle <SEP> Quecksilberdampflampen, <SEP> Blitzlampen <SEP> Glühlampen <SEP> Leuchtdioden
<tb> Spektrallampen <SEP> Bogenlampen
<tb> Entladungslampen
<tb> Strahlteiler <SEP> Interferenz-Strahlteiler, <SEP> neutrale <SEP> Strahlteiler
<tb>

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Wertpapier mit Echtheitskennzeichen in Form von lumineszierenden Substanzen, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierenden Substanzen so ausgebildet sind, dass sie Lumineszenzemission nur im unsichtbaren Bereich des optischen Spektrums zeigen, wobei die Anregung ebenfalls mit unsichtbarem Licht vorgenommen werden kann.

2. Wertpapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierenden Substanzen aus einem Luminophor und einem oder mehreren absorbierenden Stoffen bestehen, wobei das Absorptionsspektrum der absorbierenden Stoffe das Emissionsspektrum des Luminophors derart überdeckt, dass die lumineszierenden Substanzen keinerlei Lumineszenzemission im sichtbaren Bereich des optischen Spektrums zeigen.

3. Wertpapier nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der absorbierende Stoff ein Farbstoff oder ein Pigment ist.

4. Wertpapier nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Substanz eine Mischung aus dem Luminophor und dem absorbierenden Stoff ist.

5. Wertpapier nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Substanz aus einem mit dem absorbierenden Stoff ummantelten Luminophor besteht.

6. Wertpapier nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Substanz aus einer mit dem absorbierenden Stoff beschichteten Luminophorschicht besteht.

7. Wertpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Luminophor ein breitbandiges Emissionsspektrum besitzt.

8. Wertpapier nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Luminophor eine organische Verbindung ist.

9. Wertpapier nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Luminophor ein Laserfarbstoff ist.

10. Wertpapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Substanz ein mit Seltenerdmetallen d. h. mit Yttrium, Scandium, Lanthan oder mit einem Lanthanid der Ordnungszahl 58 bis 71 dotiertes Wirtsgitter ist, wobei das Absorptionsspektrum des Wirtsgitters derart beschaffen ist, dass es im sichtbaren Bereich des optischen Spektrums zumindest bei den Wellenlängen stark absorbiert, bei denen die Dotierung luminesziert und so die unerwünschten sichtbaren Lumineszenzen unterdrückt.

11. Wertpapier nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirtsgitter als im sichtbaren Spektralbereich absorbierendes Element ein Metall der Nebengruppen VI, VII oder VIII enthält.

12. Wertpapier nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirtsgitter als absorbierendes Element Kobalt, Nickel, Mangan oder Eisen enthält.

13. Wertpapier nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirtsgitter eine Perovskit- EMI11.1 X ein oder mehrere absorbierende Übergangsmetalle, vorzugsweise Kobalt, Nickel, Mangan oder Eisen bedeuten.

14. Wertpapier nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirtsgitter eine Granatstruktur, eine Perovskitstruktur oder eine Ferritstruktur aufweist.

15. Wertpapier nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Granatstruktur durch die allgemeine Formel EMI11.2 beschreiben lässt, wobei A Yttrium, Scandium, die Lanthanide mit Ausnahme von Neodym, Praseodym sowie deren Gemische untereinander sowie mit Neodym, Praseodym, Lanthan und Wismut.

X ein Metall aus der Gruppe Eisen, Aluminium, Gallium und Indium, <Desc/Clms Page number 12> M ein Metall aus der Gruppe Eisen, Kobalt, Nickel, Mangan und Zink, M'ein Element aus der Gruppe Silizium, Germanium, Zinn und Zirkonium bedeutet und der Index x Werte zwischen 0 und 2, 5 annehmen kann.

16. Wertpapier nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Granatstruktur durch die allgemeine Formel A X B M O 3-x 5-x x x 12 beschreiben lässt, wobei A Yttrium, Scandium, die Lanthanide mit Ausnahme von Neodym, Praseodym sowie deren Gemische untereinander sowie mit Lanthan, Praseodym, Neodym und Wismut, B ein Element aus der Gruppe Magnesium, Calcium, Strontrium, Barium, Mangan, Zink und Cadmium, X ein Metall aus der Gruppe Eisen, Aluminium, Gallium und Indium, M ein Element aus der Gruppe Silizium, Germanium, Zinn, Tellur, Zirkonium und Titan bedeutet und der Index x Werte zwischen 0 und 3 annehmen kann.

17. Wertpapier nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Granatstruktur durch die allgemeine Formel EMI12.1 Febeschreiben lässt, wobei A Yttrium, Scandium, die Lanthanide mit Ausnahme von Neodym, Praseodym sowie deren Gemische untereinander sowie mit Neodym, Praseodym, Lanthan und Wismut, M ein Metall aus der Gruppe Aluminium, Gallium, Indium und Chrom bedeutet und der Index x Werte zwischen 0 und 5 annehmen kann.

18. Wertpapier nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Granatstruktur durch die allgemeine Formel -2xB5-xVx0l2 beschreiben lässt, wobei A Yttrium, Scandium, die Lanthanide mit Ausnahme von Neodym, Praseodym sowie deren Gemische untereinander sowie mit Neodym, Praseodym, Lanthan und Wismut, B ein Element aus der Gruppe Magnesium, Calcium, Strontium und Barium, X ein Element aus der Gruppe Aluminium, Gallium, Indium und Eisen bedeutet und der Index x Werte zwischen 0 und 1, 5 annehmen kann.

19. Wertpapier nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirtsgitter eine Ferritstruktur nach der allgemeinen Formel EMI12.2 aufweist, wobei M ein oder mehrere zweiwertige Metalle aus der Gruppe Indium, Cadmium, Kobalt, Man- gan, Eisen, Nickel, Kupfer oder Magnesium bezeichnet und M'für ein oder mehrere dreiwertige Lanthanide (Ordnungszahl 58 bis 71) steht und der Index x Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann.

20. Wertpapier nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Substanz zumindest teilweise grossflächig auf/in dem Wertpapier vorgesehen ist.

21. Wertpapier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Substanz der Papiermasse beigemischt ist.

22. Wertpapier nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, <Desc/Clms Page number 13> dass die lumineszierende Substanz in Form von Streifen auf/im Wertpapier vorhanden ist.

23. Wertpapier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Substanz als unsichtbare, das Wertpapier zumindest teilweise bedeckende Schicht, vorhanden ist.

24. Wertpapier nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Substanz bei Anregung mit ultraviolettem Licht im ultravioletten Bereich des optischen Spektrums luminesziert.

25. Wertpapier nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Substanz bei Anregung mit ultraviolettem Licht im infraroten Bereich des optischen Spektrums luminesziert.

26. Wertpapier nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Substanz bei Anregung mit infrarotem Licht im ultravioletten Bereich des optischen Spektrums luminesziert.

27. Wertpapier nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lumineszierende Substanz bei Anregung mit infrarotem Licht im infraroten Bereich des optischen Spektrums luminesziert.