BR112020010825A2 - sensor de luz e escâner para detectar luz de luminescência recebida a partir de um material luminescente com uma luz de excitação dentro de uma faixa de comprimento de onda de excitação - Google Patents
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Abstract
O escâner divulgado para detectar um tempo de decaimento da luz emitida por um material luminescente tem uma unidade de controle operável para adaptar a corrente de acionamento, ou o valor da tensão de acionamento, alimentando sua fonte de luz para, por conseguinte, adaptar a intensidade da luz de excitação transmitida ao material luminescente de modo que seu sensor de luz de alta sensibilidade possa medir de forma confiável a luz de luminescência emitida em resposta à luz de excitação e, desta forma, determinar com precisão um valor de tempo de decaimento correspondente.
Description
[0001] A presente invenção se refere ao campo técnico de dispositivos ópticos para detectar e determinar características de tempo de decaimento da luz de luminescência emitida por um material luminescente. Particularmente, a invenção se refere a dispositivos ópticos, tais como escâners ópticos (portáteis) para autenticar um item compreendendo um material luminescente com base nas características do tempo de decaimento da luz de luminescência emitida pelo referido material em resposta à iluminação com luz de excitação apropriada.
[0002] Os materiais luminescentes são comumente usados em marcações de segurança para serem dispostos em documentos ou artigos, ou no material a granel de documentos ou artigos, como um recurso de autenticação. Um material luminescente tipicamente converte energia de uma radiação de excitação de um determinado comprimento de onda em luz emitida tendo outro comprimento de onda. A emissão de luminescência usada para autenticação de uma marcação pode se situar na faixa do espectro partir da luz UV (abaixo de 400 nm), luz visível (de 400 a 700 nm) ou luz infravermelha próxima à média (de 700 a 2500 nm).
[0003] Um material "conversor ascendente" emite radiação em um comprimento de onda mais curto do que a radiação de excitação. Em contraste, um material de "conversor descendente" emite radiação a um comprimento de onda mais longo do que a radiação de excitação. A maioria dos materiais luminescentes podem ser excitados em mais de um comprimento de onda, e alguns materiais luminescentes podem emitir simultaneamente em mais de um comprimento de onda.
[0004] A luminescência pode ser dividida em: (i) fosforescência, que se refere à emissão de radiação atrasada observável após a radiação de excitação ser removida (tipicamente, com uma vida útil de decaimento a partir de cerca de 1 µs a cerca de 100 s), e (ii) fluorescência, que se refere à emissão de radiação estimulada mediante excitação (tipicamente, com uma vida útil de decaimento abaixo de 1 µs).
[0005] Desta forma, um material luminescente, mediante iluminação com luz de excitação dentro de uma primeira faixa de comprimento de onda, tipicamente emite luz de luminescência dentro de uma segunda faixa de comprimento de onda, que pode diferir ou se sobrepor à referida primeira faixa de comprimento de onda (dependendo do material utilizado). As propriedades espectrais características de um material luminescente, tal como seu perfil de intensidade de luz de emissão com o tempo, ou seu tempo de decaimento característico após que a excitação tenha parado, por exemplo, é uma assinatura desse material e podem, desta forma, ser usada como um recurso de autenticação para detectar autenticidade ou falsificação.
[0006] Materiais luminescentes são ingredientes clássicos de tintas ou revestimentos de segurança. Por exemplo, as seguintes patentes divulgam substâncias luminescentes (que podem incluir misturas de pigmentos tendo propriedades distintas de tempo de decaimento) e papel de segurança, incluindo tais substâncias: EP 0 066 854 B1, US 4.451.530, US 4.452.843, US 4.451.521. Os processos e aparelhos para detectar luz de luminescência e autenticidade de um item marcado também são bem conhecidos: vide, por exemplo, US 4.598.205 ou US 4.533.244 (que divulgam o sensor de comportamento de decaimento de emissões de luminescência). Os símbolos codificados luminescentes são conhecidos a partir de US 3.473.027 e um leitor óptico para códigos luminescentes foi divulgado em US 3.663.813. As patentes US 6.996.252 B2, US 7.213.757 B2 e US 7.427.030 B2 divulgam usar dois materiais luminescentes, tendo propriedades distintas de tempo de decaimento, para autenticação de um item.
[0007] Um escâner convencional para detectar luz de luminescência tempo-dependente compreende uma fonte de energia, uma fonte de luz conectada à fonte de energia para iluminar um material luminescente com luz de excitação, um sensor de luz para medir uma intensidade da luz de luminescência emitida pelo material luminescente, e uma unidade de controle (processador) para controlar a fonte de energia, fonte de luz e sensor de luz para adquirir um perfil de intensidade com o tempo da luz de luminescência emitida e calcular um valor de tempo de decaimento a partir desse perfil de intensidade.
[0008] As fontes de luz convencionais para tais escâners (dependendo em qual parte do espectro é para ser usado para a detecção do material luminescente) são lâmpadas incandescentes, (tipicamente para comprimentos de onda entre cerca de 400 nm a cerca de 2500 nm) (essas lâmpadas são usadas com dispositivos mecânicos ou optoeletrônicos para transmitir luz pulsada) lâmpadas flash (como por exemplo, lâmpada flash de Xenônio de alta pressão) laser ou Diodos Emissores de Luz (LEDs, que emitem na região UV, visível ou IR, tipicamente para comprimentos de onda a partir de cerca de 250 nm a cerca de 1 mícron). As fontes de luz convencionais são alimentadas por meio de uma corrente de acionamento (um LED, por exemplo) ou por meio de tensão de acionamento (lâmpadas de descarga, por exemplo).
[0009] Os fotodetectores ou sensores de luz convencionais para escâners são fotodíodos (únicos ou matrizes), circuitos de fototransistor ou de fotorresistência, sensores lineares CMOS ou CCD.
[0010] Os escâners portáteis convencionais (com ou sem fio), além de seu módulo de energia específico para fornecer energia ao escâner, também podem compreender um módulo de rádio para comunicação sem fio (por Wi-Fi, por exemplo), um módulo de exibição (um visor de cristal líquido LCD ou visor cinescópio, por exemplo) para exibir dados medidos ou parâmetros de varredura e uma interface de controle para inserir condições de varredura (incluindo botões tendo funções múltiplas e um botão de ligar/desligar).
[0011] Classicamente, uma curva de intensidade decadente de luz de luminescência (perfil de intensidade com o tempo) a partir de um material luminescente é modelada (ajustada) por uma lei exponencial I(t)≈ I0 exp(-α[t-t0]), em que o tempo t é contado a partir do instante t0 no qual a luz de excitação é removida. Desta forma, para obter um valor correspondente à constante de taxa de decaimento α que caracteriza o material luminescente, é necessário medir um perfil de intensidade de emissão, composto por valores de intensidade sucessivos I(t1),…, I(tn), durante um intervalo de tempo de medição Δtmeas após que a excitação tenha parado. Em um escâner convencional, uma fonte de luz pulsada ilumina o material luminescente com uma luz de excitação de uma determinada intensidade e em um primeiro faixa de comprimento de onda somente durante um intervalo de tempo de excitação Δtex; possivelmente, com um atraso de tempo após a iluminação ter parado, o sensor de luz começa a medir valores sucessivos da intensidade da luz de luminescência decadente em uma segunda faixa de comprimento de onda durante um intervalo de tempo de medição Δtmeas, e o correspondente perfil de intensidade de luminescência I(t) é armazenado em uma memória. A operação pode ser repetida de modo a obter uma pluralidade de perfis de intensidade de luminescência e calcular valores médios mais confiáveis. Normalmente, é possível definir o intervalo de tempo de excitação e/ou o atraso de tempo, para evitar problemas com um valor de intensidade de luminescência abaixo de um valor limite de detecção do sensor de luz ou acima de seu valor limite de saturação. Contudo, algumas outras variantes também são conhecidas.
[0012] Por exemplo, a patente US 6.264.107 B1 divulga a determinação de um tempo de decaimento a partir do tempo requerido para que a intensidade da fosforescência latente caia através de dois limites predeterminados. Esta patente divulga um escâner que compreende um refletor de LED (FLED) como fonte de luz, isto é, uma fonte de luz muito intensa. Tal fonte de luz tão intensa é de fato necessária neste caso para carregar o suficiente uma etiqueta compreendendo o material luminescente (fósforo) e prevenir o problema de baixa resposta do sinal em relação ao ruído.
[0013] Em uma outra abordagem, a patente US 7.262.420 B1 divulga a realização de múltiplas iluminações com luz de excitação para obter um único valor de tempo de decaimento: a fonte de luz é ativada sucessivamente (durante o mesmo intervalo de tempo de excitação) e uma única medida de intensidade de luminescência é desempenhada após que a iluminação do material luminescente com a fonte de luz de excitação tenha sido desligada, mas cada medição sucessiva é desempenhada com um atraso de tempo diferente contado a partir do tempo em que a luz de excitação é desligada. Contudo, este método requer uma iluminação por valor de intensidade medido. Além disso, a fim de obter resultados mais confiáveis, este método requer medições repetidas correspondentes a um mesmo atraso de tempo.
[0014] A fim de obter um sinal de luminescência mais forte, alguns escâners permitem definir o intervalo de tempo de excitação, de modo a "carregar" o suficiente as partículas luminescentes no material luminescente. Além disso, para uma melhor precisão do valor de tempo de decaimento determinado, uma pluralidade de perfis de intensidade válidos são adquiridos sucessivamente (por exemplo, a cerca de cem), essas curvas são, então, somadas e o sinal resultante é normalizado e o sinal normalizado é usado para calcular o valor de tempo de decaimento. Um perfil de intensidade é válido se o valor da intensidade do pelo menos primeiro ponto do perfil de intensidade estiver acima do limite de detecção do sensor de luz e abaixo do seu limite de saturação (se referido valor for muito baixo ou muito alto, o tempo de excitação é aumentado ou diminuído, respectivamente).
[0015] Os escâners convencionais enfrentam sérios problemas no caso de marcações de segurança com pequena quantidade de material luminescente ou com material luminescente tendo uma fraca resposta à excitação da luz, particularmente por tempos de decaimento curtos (por exemplo, a partir de cerca de 100 µs a alguns ms). A fim de poder detectar os sinais de intensidade de luminescência de baixo nível resultantes, é necessário aumentar a sensibilidade do escâner, pois ao meramente aumentar o tempo de excitação geralmente não é suficiente para resolver esse problema: por exemplo, devido à quantidade de calor gerada quando usa pulsos de luz de excitação longa, é necessário aumentar a separação entre a fonte de luz de iluminação e o material luminescente usando um guia de luz entre a fonte de luz e uma superfície iluminada do material luminescente, uma porção oca central do guia de luz servindo para coletar a luz de emissão de luminescência resultante de volta para o sensor de luz. Contudo, o uso de um guia de luz para coletar luz de emissão ocasiona perdas de intensidade de luz de luminescência e, desta forma, não parece conveniente para detectar sinais de intensidade de luz de baixo nível. Ao tentar aumentar a sensibilidade do escâner aproximando o sensor de luz do material luminescente para evitar tais perdas de intensidade de luminescência também ocasiona problemas: como um alto nível de intensidade de iluminação é necessário para ocasionar uma resposta de emissão de luminescência de intensidade suficiente (isto é, acima do nível do limite de detecção do sensor de luz), o sensor de luz é geralmente saturado e o "tempo cego" resultante necessário para recuperar (isto é, medir com precisão uma intensidade de luminescência abaixo do nível de saturação do sensor de luz) necessita pelo menos ter um atraso de tempo
(muito longo) após o final da iluminação antes do início das medições de intensidade de luz de luminescência. Contudo, devido ao rápido sinal decrescente da resposta da intensidade de luz de luminescência à iluminação da excitação, tal atraso de tempo entre o final da iluminação e o início da detecção da luz de luminescência ocasiona que uma parte do sinal de intensidade de luminescência mais alta não possa ser usada para determinar um valor do tempo de decaimento. Somente uma parte de baixo nível do sinal de intensidade de luz de luminescência pode ser medida, mas com menor precisão, particularmente no caso de sinal de luminescência fraco.
[0016] Além disso, no caso do sensor de luz estar disposto muito próximo de uma superfície da marcação que compreende o material luminescente (por exemplo, a cerca de alguns milímetros ou menos), a iluminação de excitação potente que deve ser transmitida à marcação (por exemplo, com um FLED, “Flash LED”) satura mais facilmente o fotodíodo. Tal situação contribui para aumentar o tempo geral de recuperação do fotodíodo e, também, pode ocasionar que um nível excessivo de corrente flua no circuito (com possíveis danos correspondentes). Desta forma, no caso de uma iluminação potente em leitores convencionais, um guia de luz é disposto entre a fonte de luz e a marcação, de modo a paliar essas desvantagens, mas com o inconveniente mencionado acima de diminuir a sensibilidade do sensor óptico (pois menos luz de luminescência é detectada). O problema adicional devido ao guia de luz é que ainda mais luz de iluminação é necessária, com a inconveniência do consumo de energia e dissipação de calor. Contudo, no caso de nenhum guia de luz seja usado entre a fonte de luz e a marcação luminescente, o efeito de saturação mencionado acima praticamente inviabiliza a detecção precisa de um perfil de intensidade de luminescência devido ao tempo cego excessivo (tipicamente de 80 a 100 µs ou mais) antes que o sensor de luz se recupere (isto é, volta ao estado não saturado).
[0017] Claramente, aumentar o tempo de medição também não é uma solução, pois somente a parte do sinal de intensidade de luminescência emitida logo após o final da excitação pela luz de iluminação é de fato relevante para determinar as características do tempo de decaimento (isto é, quando o sinal de intensidade de emissão é forte o suficiente para ser detectado pelo sensor de luz com boa precisão). Este é particularmente o caso quando se tenta medir valores curtos do tempo de decaimento a partir do sinal de emissão fraco ("curto" significa um valor inferior a cerca de 100 µs).
[0018] Desta forma, ainda é necessário um escâner de alta sensibilidade capaz de detectar sinais de intensidade de luz de luminescência fraca a partir de um material luminescente de uma marcação e adquirir o perfil de intensidade luminescente correspondente para calcular com precisão as características do tempo de decaimento e, no entanto, operável para transmitir altas intensidades de luz de excitação ao material luminescente, enquanto elimina praticamente as perdas de luz durante a iluminação da coleta de luz de luminescência e marcações.
[0019] A presente invenção é almejada em prover um sensor de luz de alta sensibilidade e um escâner incorporando o referido sensor de luz, particularmente um escâner óptico portátil compacto, operável para detectar sinais de intensidade de luz de luminescência fraca para determinar com precisão o tempo de decaimento correspondente de um material luminescente que evita as desvantagens do estado da técnica mencionadas acima.
[0020] De acordo com um aspecto da invenção, um sensor de luz para detectar luz de luminescência recebida de um material luminescente, compreende: - um regulador de polarização operável para transmitir uma tensão de polarização Vb;
- um fotodíodo tendo um cátodo conectado ao regulador de polarização, de modo que o fotodíodo seja polarizado inversamente pela tensão de polarização Vb transmitida, o fotodíodo sendo operável para transmitir, em um modo fotocondutor, uma intensidade de fotocorrente Ip em resposta à luz de luminescência recebida em uma determinada faixa espectral de fotodíodo; - um amplificador de transimpedância de inversão, incluindo um amplificador operacional com um resistor de realimentação Rf e um capacitor de realimentação Cf montado em paralelo com o resistor de realimentação Rf entre um terminal de entrada inversora e um terminal de tensão de saída do amplificador operacional, o terminal de entrada inversora do amplificador operacional sendo conectado a um ânodo do fotodíodo e operável para converter a intensidade de fotocorrente transmitida Ip em um sinal de tensão de saída Vout no terminal de tensão de saída; - o sensor de luz adicionalmente compreendendo um transistor de junção bipolar PNP, do qual o emissor E e a base B estão conectados em paralelo com o referido resistor de realimentação Rf e o capacitor de realimentação Cf, com sua base B conectada ao referido terminal de tensão de saída e seu coletor C aterrado.
[0021] O regulador de polarização do sensor de luz é, preferencialmente, um regulador de polarização de resposta transitória rápida de baixo ruído.
[0022] O sensor de luz pode adicionalmente compreender os capacitores C1 e C2 em série conectados ao cátodo do fotodíodo e aterrados, um resistor aterrado Rg conectado a um terminal de entrada não inversora do amplificador operacional e um terminal entre os capacitores C1 e C2, que são adaptados para eliminar variações de tensão ocasionadas pelo regulador de polarização.
[0023] O sensor de luz pode adicionalmente compreender um sensor de corrente de polarização conectado entre um terminal de tensão de saída do regulador de polarização e o cátodo do fotodíodo operável para medir uma intensidade da corrente de polarização Ibias transmitida ao fotodíodo.
[0024] De acordo com outro aspecto da invenção, um escâner para detectar luz de luminescência a partir de um material luminescente mediante iluminação com uma luz de excitação dentro de uma faixa de comprimento de onda de excitação, o referido material luminescente emitindo a referida luz de luminescência dentro de uma faixa de comprimento de onda de emissão, compreende: - uma fonte de energia operável para transmitir corrente de acionamento variável ou tensão de acionamento; e - uma fonte de luz conectada à referida fonte de energia e operável para iluminar o referido material luminescente com a referida luz de excitação dentro da referida faixa de comprimento de onda de excitação quando alimentada com a corrente de acionamento ou a tensão de acionamento transmitida pela fonte de energia, durante um intervalo de tempo de excitação Δtex, a referida fonte de luz sendo operável para produzir a referida luz de excitação com uma intensidade de luz de excitação variando de acordo com a corrente de acionamento ou a tensão de acionamento transmitida, o referido escâner adicionalmente compreendendo - o sensor de luz mencionado acima equipado com um sensor de corrente de polarização operável para transmitir o sinal de tensão de saída Vout para um terminal de entrada de um conversor de sinal analógico para digital conectado ao terminal de tensão de saída mediante iluminação do referido material luminescente com a referida fonte de luz e a detecção da correspondente luz de luminescência emitida, o conversor de sinal analógico para digital sendo operável para converter o sinal de tensão de saída Vout em um sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada durante um intervalo de tempo de medição Δtmeas; e - uma unidade de controle conectada ao sensor de corrente de polarização para receber um valor medido da intensidade da corrente de polarização Ibias e adicionalmente conectada a um barramento de controle, a unidade de controle sendo operável para controlar - a fonte de energia por meio de um primeiro conversor de sinal digital para analógico conectado entre a fonte de energia e o barramento de controle, definindo um valor da corrente de acionamento ou tensão de acionamento e um valor do intervalo de tempo de excitação Δtex, e - o sensor de luz por meio do conversor de sinal analógico para digital, adicionalmente conectado ao barramento de controle, e um segundo conversor de sinal digital para analógico, conectado a um resistor de compensação Ro conectado ao ânodo do fotodíodo e adicionalmente conectado ao barramento de controle para converter uma intensidade de corrente de compensação Io em uma intensidade de corrente de compensação digitalizada, para definir um valor do intervalo de tempo de medição Δtmeas e adquirir o sinal de intensidade de luz de luminescência durante o valor do intervalo de tempo de medição Δtmeas para formar um perfil de sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada I(t), em que - referida unidade de controle é adicionalmente operável para receber o referido sinal de intensidade de luz de luminescência e controlar a referida fonte de energia para adaptar o valor da corrente de acionamento, ou o valor da tensão de acionamento, transmitida à fonte de luz de modo que um valor de intensidade de luz de luminescência correspondente a um sinal de intensidade de luz de luminescência transmitida esteja abaixo de um valor de intensidade máxima Imax correspondente a um valor limite de saturação do fotodíodo.
[0025] A unidade de controle do escâner, de acordo com a invenção, pode ser adicionalmente operável com base no valor medido da intensidade da corrente de polarização Ibias para adaptar o valor da corrente de acionamento, ou o valor da tensão de acionamento, transmitida à fonte de luz de modo que um nível da intensidade da corrente correspondente no fotodíodo esteja abaixo de um valor limite de intensidade de corrente do fotodíodo e do nível da intensidade de corrente correspondente através do transistor de junção bipolar PNP está abaixo de um valor limite de intensidade de corrente de transistor.
[0026] Além disso, em uma modalidade do escâner de acordo com a invenção, a unidade de controle pode adicionalmente ser operável com base no valor medido de intensidade da corrente de polarização Ibias, um valor recebido da intensidade de corrente de compensação digitalizada Io, e um valor recebido do sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada para definir um valor da intensidade de corrente de compensação transmitida Io por meio do segundo conversor de sinal digital para analógico. O escâner pode adicionalmente ter a unidade de controle operável para desligar a fonte de luz e, então, adquirir sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada e definir um valor da corrente de compensação de modo a tornar próximo de zero o sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada adquirido, compensando assim uma intensidade de corrente devido à luz perdida. O escâner pode ter também a unidade de controle adicionalmente operável para alimentar a fonte de luz e, então, formar um perfil de sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada I(t), verificar se um valor de um sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada adquirido após o intervalo de tempo de medição Δtmeas está próximo de zero e, no caso de referido valor verificado não ser próximo de zero, adicionalmente definir um valor da corrente de compensação e tornar próximo de zero o valor de um sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada adicionalmente adquirido após a medição de intervalo de tempo Δtmeas e, então, controlar o escâner para iluminar o material luminescente durante o intervalo de tempo de excitação Δtex, adquirir pelo menos um perfil de sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada I(t) correspondente sobre o intervalo de tempo de medição Δtmeas e armazenar em uma memória cada perfil de sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada adquirido. Preferencialmente, o escâner pode ter sua unidade de controle adicionalmente operável para determinar um valor de um tempo de decaimento do material luminescente a partir de um perfil de sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada armazenado. Além disso, a unidade de controle pode ser adicionalmente operável para decidir que o material luminescente é genuíno no caso de o valor de tempo de decaimento determinado corresponder a um valor de referência do tempo de decaimento.
[0027] Em qualquer uma das variantes mencionadas acima de modalidade de um escâner de acordo com a invenção, a fonte de luz de iluminação pode compreender um LED plano, o fotodíodo pode ser um fotodíodo plano e referidos LED plano e fotodíodo plano podem ser montados adjacentes e ligados em um membro de suporte plano de uma peça frontal do escâner para iluminar o material luminescente e coletar luz de luminescência correspondente, permitindo assim que a peça frontal seja disposta próximo ao material luminescente para aprimorar a eficiência de captação de luz de luminescência e iluminação sem necessitar de um guia de luz. Preferencialmente, o escâner tem sua iluminação da fonte de luz compreendendo uma pluralidade de LEDs planos ligados em série sobre o membro de suporte, e uma pluralidade de fotodíodos planos ligados em paralelo sobre o membro de suporte.
[0028] Adicionalmente, em um escâner de acordo com a invenção, a definição da intensidade da luz de excitação por meio da intensidade da corrente de acionamento ou do valor da tensão de acionamento (dependendo da fonte de alimentação adaptada à fonte de luz), de modo que o sinal de luminescência detectado é aceitável (isto é, está dentro da faixa de operação confiável do sensor de luz), permite obter intensidades de luminescência confiáveis e ter o mesmo tempo de excitação para cada perfil de intensidade de luminescência e, desta forma, uma pluralidade de perfis de intensidade correspondentes a um mesmo tempo de excitação pode ser usado para obter um perfil (possivelmente normalizado) tendo melhor precisão.
[0029] O valor da intensidade de luminescência pode ser considerado aceitável pela unidade de controle se estiver dentro de uma determinada faixa de valores de intensidade de luminescência. Por exemplo, o valor da intensidade da luminescência pode estar acima de um limite de detecção do sensor de luz e abaixo de um limite de saturação do sensor de luz, isto é, dentro de uma faixa confiável de detecção do sensor de luz. A faixa de valores de intensidade de luminescência também pode garantir que uma taxa de sinal para ruído de uma intensidade de luminescência medida esteja acima de um valor limite e o sensor de luz não sature durante a operação de medição correspondente.
[0030] A presente invenção será descrita mais detalhadamente daqui em diante com referência aos desenhos anexos, nos quais números similares representam elementos similares nas diferentes figuras e nos quais aspectos e recursos proeminentes da invenção são ilustrados.
[0031] A Figura 1 é uma ilustração de uma forma típica de um sinal de intensidade de luz de luminescência recebido a partir de um material luminescente em resposta à iluminação de excitação.
[0032] A Figura 2 é uma ilustração esquemática de um circuito elétrico de um sensor de luz para detectar luz de luminescência a partir de um material luminescente de acordo com uma modalidade da invenção.
[0033] A Figura 3 é uma ilustração esquemática do circuito elétrico do sensor de luz da Figura 2, com conexão adicional a um sensor de corrente de polarização, de acordo com a invenção.
[0034] A Figura 4 ilustra um esquema de circuito elétrico de um escâner de acordo com a invenção, incorporando o sensor de luz da Figura
3.
[0035] A Figura 5 ilustra uma peça frontal de escâner compacta que integra uma fonte de luz com LEDs planos e um sensor de luz com fotodíodos planos, de acordo com uma modalidade da invenção.
[0036] A Figura 6 ilustra o esquema de circuito elétrico da fonte de luz da Figura 5.
[0037] A Figura 7 ilustra o esquema do circuito elétrico do sensor de luz da Figura 5.
[0038] A fim de obter um sensor de luz de alta sensibilidade capaz de detectar sinais de intensidade luz de luminescência fraca a partir de um material luminescente de uma marcação (para permitir a aquisição do perfil de intensidade de luminescência I(t) e o cálculo preciso de um tempo de decaimento característico do material luminescente a partir do perfil), um circuito eletrônico específico foi desenvolvido, que possibilita a rápida recuperação (isto é, dessaturação) de um fotodíodo de alta sensibilidade do sensor de luz logo após uma iluminação potente com luz de excitação ter sido transmitida à marcação, de modo que a detecção precisa do sinal de intensidade de luz luminescente seja emitida pelo material luminescente da marcação em resposta a esta a excitação pode começar logo após o final da iluminação, enquanto o sinal de intensidade de luminescência (fraca e decrescente) ainda estiver próximo do máximo da intensidade de emissão (isto é, imediatamente após o final do pulso de iluminação), mesmo no caso de que o fotodíodo esteja disposto muito próximo a uma superfície emissora do material luminescente.
[0039] A Figura 1 mostra uma forma típica de um sinal de intensidade de luz de luminescência de um material luminescente em resposta à iluminação de excitação.
Um pulso de luz de excitação potente (com espectro de comprimento de onda dentro de uma faixa de comprimento de onda de excitação, por exemplo, por meio de um FLED, "Refletor de LED") primeiro ilumina uma marcação que compreende um material luminescente durante um intervalo de tempo de excitação Δtex e, então, em resposta ao material luminescente emite luz de luminescência (dentro de uma faixa de comprimento de onda de emissão) com uma intensidade atingindo um valor máximo Iem no final da iluminação no instante t0. Devido à iluminação potente, esse valor Iem geralmente está acima de um valor máximo de intensidade Imax correspondente a um valor limite de saturação de um fotodíodo de um sensor de luz usado para detectar a emissão de luz de luminescência.
Tipicamente, o sinal de intensidade de luz de luminescência emitida IL ao longo do tempo pode ser ajustado por uma curva exponencial decrescente IL = Iem exp(- (t-t0)/τ), com τ sendo um valor de tempo de decaimento característico do material luminescente específico considerado.
Geralmente, o fotodíodo começa a detectar com precisão o sinal de intensidade de luminescência somente a partir de um instante t1 após o final da iluminação em t0, uma vez que está em estado insaturado, para detectar um valor correspondente I1 da intensidade de luz de luminescência emitida e continua a detectar intensidades de luz de luminescência I2 (t2),…, IN (tN) nos respectivos instantes subsequentes t2,…, tN durante um intervalo de tempo de medição Δtmeas antes que a intensidade de luz de luminescência decrescente emitida caia abaixo de um valor mínimo de intensidade Imin (próximo de zero) correspondente a um valor limite de ruído do fotodíodo (abaixo do qual os valores de intensidade medidos não são precisos o suficiente). Por exemplo, para ilustrar o significado da expressão “próximo de zero”, o sensor de luz com os cinco fotodíodos de D5 a D9 mostrados nas Figuras 5 e 7, um valor típico da intensidade mínima Imin é cerca de cinco vezes a intensidade da corrente negra, isto é, a cerca de 5x5 nA = 25 nA para uma tensão inversa (polarização) de cerca de 20 V. Desta forma, os valores de intensidade de luz de luminescência medidos I1 (t1),…, IN (tN) podem ser usados para determinar (por meio de métodos de ajuste de curva ou interpolação) um perfil de intensidade de luz de luminescência I(t) a partir do qual um valor do parâmetro τ característico de tempo de decaimento pode ser determinado (assim como conhecido na técnica). Na prática, a fim de obter um valor estatístico (médio) mais confiável para τ, o ciclo de detecção de iluminação é repetido um certo número de vezes para adquirir uma pluralidade de perfis de intensidade de luz de luminescência. Como exemplo, mencionamos um material luminescente que pode ser excitado com luz de iluminação na faixa de comprimento de onda de infravermelho (IV) (isto é, compreendido entre cerca de 700 nm e 1 mm, por exemplo, a cerca de 900 nm), com pulsos de iluminação correspondentes a um intervalo de tempo de excitação Δtex de cerca de 100 µs e emissão de luz de luminescência na faixa de infravermelho (IR) (por exemplo, a cerca de 900 nm) com um intervalo de tempo de medição Δtmeas de vários milissegundos (por exemplo, a cerca de 4 ms). A luz de luminescência infravermelha IR emitida, dependendo do material luminescente, tem uma característica de tempo de decaimento τ (constante de tempo de decaimento) que pode estar na faixa entre cerca de alguns µs e alguns ms (por exemplo, entre 15 µs e 10 ms).
[0040] A fim de obter o sensor de luz de recuperação rápida de alta sensibilidade mencionado acima, ilustrado na Figura 2 com somente um fotodíodo (1), o módulo fotodíodo compreende o fotodíodo (1) montado para operar no modo fotocondutor (isto é, um fotodiodo com polarização inversa) com uma alta tensão positiva Vb aplicada no seu cátodo por meio de um baixo ruído, um regulador de polarização de resposta transitória rápida (2) e um amplificador de transimpedância inversora, incluindo um amplificador operacional (3), do qual o terminal de entrada inversora está conectado ao ânodo do fotodíodo (1) e o terminal de entrada não inversor é aterrado. O amplificador de transimpedância inversora também compreende um resistor de realimentação Rf e um capacitor de realimentação Cf (aqui, Rf e Cf designam respectivamente o elemento do resistor e seu valor de resistência e o elemento do capacitor e seu valor de capacitância), em paralelo com o resistor de realimentação Rf, conectado entre o terminal de entrada inversora e o terminal de tensão de saída (4) do amplificador operacional (3). A polarização inversa aumenta a largura da camada de depleção da junção p-n do fotodíodo, com a consequência de que a capacitância da junção é baixada e o tempo de resposta é reduzido (o desempenho de alta frequência é desta forma aprimorado).
[0041] O resistor de realimentação Rf é para definir o ganho (alto) do amplificador de transimpedância inversora, e o capacitor de realimentação (valor pequeno) Cf é para aprimorar a estabilidade. Quando iluminado com luz de luminescência, o fotodíodo (1) transmite uma intensidade de fotocorrente Ip ao amplificador operacional (3) que transmite uma tensão de saída correspondente Vout no terminal de saída (4). De acordo com a invenção, a fim de reduzir drasticamente o tempo total de recuperação do fotodíodo (1), mesmo que o fotodíodo seja disposto próximo à superfície do material luminescente (o amplificador operacional não é, então, capaz de evacuar toda a corrente), um transistor de junção bipolar PNP (5) é adicionalmente conectado em paralelo entre o resistor de realimentação e o capacitor de realimentação, com seu coletor C conectado à terra para evacuar a corrente de surto que aparece quando o fotodíodo transmite uma corrente forte e satura à medida que a fototensão de saída se aproxima da tensão de polarização inversa Vb e, desta forma, permite encurtar o tempo de dessaturação do sensor de luz (o PNP “auxilia” o amplificador operacional na evacuação da corrente). A conexão do coletor C à terra também reduz o efeito de chamada ocasionado pela perturbação da fonte de alimentação do amplificador operacional (não mostrada) devido à variação da fotocorrente quando o pulso de iluminação para.
Por exemplo, um regulador de tensão (não mostrado) que fornece o amplificador operacional (3) e o transistor (5) gera tipicamente uma corrente enorme de cerca de 500 mA e ocasiona a chamada.
O emissor E e a base B do transistor (5) são conectados em paralelo com o resistor de realimentação Rf e o capacitor de realimentação Cf, a base B sendo conectada ao terminal de saída (4). Conforme indicado, o ganho do amplificador operacional é definido pelo valor do resistor de realimentação Rf, mas também é a fonte dominante de ruído (efeito de chamada). Ao conectar o coletor C à terra, o regulador de polarização não é perturbado e o efeito de chamada é fortemente reduzido.
Essa configuração é particularmente conveniente para fotodíodos iluminados com baixos níveis de intensidade de luz que requerem um alto ganho (grande valor de Rf). Como resultado dessa configuração do circuito, uma velocidade de comutação rápida compatível com os ciclos de medição da iluminação é permitida, características mais curtas do tempo de decaimento podem ser obtidas a partir da intensidade da luz de luminescência medida (como a intensidade é detectada anteriormente), sinal de intensidade fraco devido a uma menor quantidade de material luminescente na marcação pode ser detectado (como o sinal não se deteriorou muito quando o fotodíodo começa a detectar) e a sensibilidade do sensor de luz é por conseguinte aumentada.
Além disso, o aumento da intensidade do pulso de excitação transmitido ao material luminescente (para detectar o nível de emissão de luminescência devido à quantidade reduzida de material de luminescência) gera uma forte fotocorrente transmitida pelo fotodíodo (1). Contudo, o fotodíodo satura quando a fototensão de saída se aproxima da tensão de polarização inversa Vb, e a saturação do amplificador operacional pode ser evitada evacuando a corrente de surto no fotodíodo através da terra (graças ao transistor PNP que drena a corrente de surto).
[0042] Preferencialmente, a fim de eliminar variações de tensão devido ao regulador de polarização (2) (tentando manter a tensão de polarização no valor Vb durante os ciclos de medição de iluminação), dois capacitores C1 e C2 são montados em série e conectados entre o ânodo de o fotodíodo (1) e a terra (para bloquear as variações AC da corrente de polarização Ibias resultante a partir das variações de tensão de polarização devido ao pulso) e um resistor aterrado Rg é conectado entre o terminal de entrada não inversor do amplificador operacional (3) e um terminal entre os dois capacitores C1 e C2. Além disso, um resistor Ro pode adicionalmente ser conectado ao ânodo do fotodíodo (1) e definido para absorver a corrente de compensação e desacelerar a intensidade da corrente de compensação medida Io para uma faixa confiável.
[0043] Conforme mostrado na Figura 3, o sensor de luz pode também compreender um sensor de corrente de polarização (6) conectado entre o terminal de tensão de saída Vb do regulador de polarização (2) e o ânodo do fotodíodo, para medir uma intensidade da corrente de polarização Ibias transmitida ao fotodíodo (1). Tal sensor de corrente de polarização é necessário para controlar o nível de intensidade de corrente no fotodíodo (1) e evitar danificá-lo (essa intensidade de corrente pode atingir valores altos, por exemplo, 300 mA ou até mais), limitando o nível de iluminação de excitação.
[0044] A Figura 4 mostra um esquema de circuito elétrico de um escâner de acordo com a invenção, incorporando o sensor de luz mostrado na Figura 3. O escâner compreende uma fonte de energia (7) para transmitir corrente de acionamento ou tensão de acionamento variável a uma fonte de luz (8). Esta fonte de luz (8) pode iluminar um material luminescente (não mostrado) com uma luz de excitação dentro de uma faixa de comprimento de onda de excitação (adaptada ao material luminescente) quando alimentada pela fonte de energia (7), durante um intervalo de tempo de excitação Δtex, a fonte de luz (8) sendo operável para iluminar o material luminescente com a referida luz de excitação tendo uma intensidade de luz de excitação variando de acordo com a corrente de acionamento ou a tensão de acionamento transmitida pela fonte de energia (7).
[0045] O escâner adicionalmente incorpora o sensor de luz da Figura 3, que, mediante a iluminação do material luminescente com a fonte de luz (8) e a detecção da correspondente luz de luminescência emitida pelo fotodíodo (1), é operável para transmitir o sinal de tensão de saída Vout a um terminal de entrada de um ADC (9) (“conversor de sinal analógico para digital”) conectado ao terminal de tensão de saída (4). Este ADC (9) converte o sinal de tensão de saída Vout, recebido durante um intervalo de tempo de medição Δtmeas, em um sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada correspondente.
[0046] O escâner adicionalmente compreende uma unidade de controle (10) conectada ao sensor de corrente de polarização (6) para receber um valor medido da intensidade da corrente de polarização Ibias e é também conectada a um barramento de controle (11).
[0047] A unidade de controle (10) controla a fonte de energia (7) por meio de um primeiro DAC (12) ("conversor de sinal digital para analógico") conectado entre a fonte de energia (7) e o barramento de controle (11), definindo um valor da corrente de acionamento ou tensão de acionamento e um valor do intervalo de tempo de excitação Δtex.
[0048] A unidade de controle (10) também controla o sensor de luz por meio do ADC (9), adicionalmente conectado ao barramento de controle (11), e um segundo DAC (13), conectado ao resistor de compensação Ro conectado ao ânodo do fotodíodo (1) e adicionalmente conectado ao barramento de controle (11) para converter a intensidade de corrente de compensação Io em uma intensidade de corrente de compensação digitalizada, para definir um valor do intervalo de tempo de medição Δtmeas e adquirir o sinal de intensidade de luz de luminescência durante o valor do intervalo de tempo de medição Δtmeas e para formar um perfil de sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada I(t),
[0049] A unidade de controle (10) é adicionalmente operável para controlar a fonte de energia (7) para adaptar o valor da corrente de acionamento, ou o valor da tensão de acionamento, transmitida à fonte de luz (8) com base no sinal de intensidade de luz de luminescência recebido, de modo que o valor de intensidade de luz de luminescência correspondente ao sinal de intensidade de luz de luminescência recebido esteja abaixo de um valor de intensidade máxima Imax correspondente a um valor limite de saturação do fotodíodo (1) e do amplificador operacional (3).
[0050] A Figura 5 mostra uma vista da peça frontal do escâner compacto, tendo um formato quadrado de dimensões 8x8 mm, em que uma fonte de luz com quatro LEDs planos de D1 a D4 ligados em série e um sensor de luz com cinco fotodíodos planos de D5 a D9 (aqui, fotodíodos de resposta rápida) ligados em paralelo são integrados em um suporte plano (eles são colados ao suporte), de acordo com uma modalidade da invenção. Essa ligação em paralelo permite atingir um alto nível de sensibilidade para detecção de luz. Aqui, os fotodíodos têm uma faixa de sensibilidade espectral de 750 nm a 1100 nm, uma área sensível a radiação de 1 mm2, um tempo de subida e descida de 5 ns, uma capacitância de 11 pF, a sensibilidade espectral do chip sendo 0,65A/W no comprimento de onda λ = 870 nm, com corrente negra de 1 nA e tensão inversa de 20 V. Tal fronte compacta permite posicionar os LEDs e os fotodíodos muito próximos da superfície de uma marcação, incluindo o material luminescente, evitando desta forma qualquer guia de luz e perdas correspondentes, enquanto minimiza a luz dispersa. Por exemplo, esse cabeçote de detecção de iluminação frontal permite medir sinais de intensidade de luz de luminescência a cada 200 ns e adquirir tipicamente de 30 a 40 valores durante um intervalo de tempo de medição Δtmeas.
[0051] Como exemplo, um ciclo de medição compreende as seguintes etapas: - uma etapa preliminar para definir a compensação (por meio de DAC (13), em que o sensor de luz do escâner detecta luz para adquirir um perfil de intensidade I(t) sem iluminação de excitação pela fonte de luz (8). Isso permite eliminar o componente do sinal de intensidade da fotocorrente devido à luz difusa. - os pulsos de luz de iluminação são transmitidos pela fonte de luz (8), que serve para definir a amplitude dos pulsos, de modo que a intensidade máxima de fotocorrente detectada (Iem no início do decaimento) seja inferior ao valor de intensidade máximo Imax correspondente ao valor limite de saturação do sensor de luz.
Então, a intensidade da corrente de compensação Io é adicionalmente verificada e possivelmente definida (por meio de DAC (13)), de modo que o valor mínimo da intensidade da fotocorrente medida seja muito próximo de zero. - em uma etapa subsequente, um ciclo de iluminação com luz de excitação durante o tempo de excitação Δtex e aquisição do sinal de intensidade de luz de luminescência durante o intervalo de tempo de medição Δtmeas é desempenhado para obter (e armazenar) perfis de intensidade de luz de luminescência digitalizada I(t) (tipicamente, a cerca de cem), e uma média é calculada durante os referidos perfis que, por sua vez, são usados para calcular uma característica de tempo de decaimento τ (teste) correspondente. - uma etapa final de autenticação é, então, desempenhada comparando o valor calculado τ com um valor de referência τref para o material luminescente: no caso de correspondência (razoável), a marcação incluindo o material luminescente é considerada genuína; se não, a marcação é considerada falsa.
Neste exemplo, valores de tempo de decaimento de cerca de 100 a 120 µs podem ser medidos.
Outros exemplos foram testados com medições bem-sucedidas de valores de tempo de decaimento de cerca de 30 µs.
[0052] A matéria divulgada acima deve ser considerada ilustrativa e não restritiva e serve para proporcionar uma melhor compreensão da invenção definida pelas reivindicações independentes.
Claims (13)
1. Sensor de luz para detectar luz de luminescência recebida a partir de um material luminescente compreendendo: um regulador de polarização (2) operável para fornecer uma tensão de polarização Vb; um fotodíodo (1) tendo um cátodo conectado ao regulador de polarização (2), de modo que o fotodíodo (1) seja polarizado inversamente pela tensão de polarização Vb transmitida, o fotodíodo (1) sendo operável para transmitir, em um modo fotocondutor, uma intensidade de fotocorrente Ip em resposta à luz de luminescência recebida em uma determinada faixa espectral de fotodíodo; um amplificador de transimpedância de inversão, incluindo um amplificador operacional (3) com um resistor de realimentação Rf e um capacitor de realimentação Cf montado em paralelo com o resistor de realimentação Rf entre um terminal de entrada inversora e um terminal de tensão de saída (4) do amplificador operacional (3), o terminal de entrada inversora do amplificador operacional (3) sendo conectado a um ânodo do fotodíodo (1) e operável para converter a intensidade de fotocorrente transmitida Ip em um sinal de tensão de saída Vout no terminal de tensão de saída (4); caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um transistor de junção bipolar PNP (5), do qual o emissor E e a base B estão conectados em paralelo com o referido resistor de realimentação Rf e o capacitor de realimentação Cf, com sua base B conectada ao referido terminal de tensão de saída (4) e seu coletor C aterrado.
2. Sensor de luz, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o regulador de polarização (2) é um regulador de polarização de resposta transitória rápida de baixo ruído.
3. Sensor de luz, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende os capacitores
C1 e C2 em série conectados ao cátodo do fotodíodo (1) e aterrados, um resistor aterrado Rg sendo conectado a um terminal de entrada não inversora do amplificador operacional (3) e um terminal entre os capacitores C1 e C2, adaptado para eliminar variações de tensão ocasionadas pelo regulador de polarização (2).
4. Sensor de luz, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um sensor de corrente de polarização (6) conectado entre um terminal de tensão de saída do regulador de polarização (2) e o cátodo do fotodíodo (1) operável para medir uma intensidade da corrente de polarização Ibias transmitida ao fotodíodo (1).
5. Escâner para detectar luz de luminescência de um material luminescente mediante iluminação com uma luz de excitação dentro de uma faixa de comprimento de onda de excitação, o referido material luminescente emitindo a referida luz de luminescência dentro de uma faixa de comprimento de onda de emissão, compreendendo: uma fonte de energia (7) operável para transmitir corrente de acionamento ou tensão de acionamento variável; e uma fonte de luz (8) conectada à referida fonte de energia (7) e operável para iluminar o referido material luminescente com a referida luz de excitação dentro da referida faixa de comprimento de onda de excitação quando alimentada com a corrente de acionamento ou a tensão de acionamento transmitida pela fonte de energia (7), durante um intervalo de tempo de excitação Δtex, a referida fonte de luz (8) sendo operável para produzir a referida luz de excitação com uma intensidade de luz de excitação variando de acordo com a corrente de acionamento ou a tensão de acionamento transmitida, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um sensor de luz, conforme a reivindicação 4, operável para transmitir o sinal de tensão de saída Vout para um terminal de entrada de um conversor de sinal analógico para digital (9) conectado ao terminal de tensão de saída (4) mediante iluminação do referido material luminescente com a referida fonte de luz (8) e a detecção da correspondente luz de luminescência emitida, o conversor de sinal analógico para digital (9) sendo operável para converter o sinal de tensão de saída Vout em um sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada durante um intervalo de tempo de medição Δtmeas; e uma unidade de controle (10) conectada ao sensor de corrente de polarização (6) para receber um valor medido da intensidade da corrente de polarização Ibias e adicionalmente conectada a um barramento de controle (11), a unidade de controle (10) sendo operável para controlar a fonte de energia (7) por meio de um primeiro conversor de sinal digital para analógico (12) conectado entre a fonte de energia (7) e o barramento de controle (11), definindo um valor da corrente de acionamento ou tensão de acionamento e um valor do intervalo de tempo de excitação Δtex, e o sensor de luz por meio do conversor de sinal analógico para digital (9), adicionalmente conectado ao barramento de controle (11), e um segundo conversor de sinal digital para analógico (13), conectado a um resistor de compensação Ro conectado ao ânodo do fotodíodo (1) e adicionalmente conectado ao barramento de controle (11) para converter uma intensidade de corrente de compensação Io em uma intensidade de corrente de compensação digitalizada, para definir um valor do intervalo de tempo de medição Δtmeas e adquirir o sinal de intensidade de luz de luminescência sobre o valor do intervalo de tempo de medição Δtmeas para formar um perfil de sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada I(t), em que referida unidade de controle (10) é adicionalmente operável para receber o referido sinal de intensidade de luz de luminescência e controlar a referida fonte de energia (7) para adaptar o valor da corrente de acionamento, ou o valor da tensão de acionamento, transmitida à fonte de luz (8) de modo que um valor de intensidade de luz de luminescência correspondente a um sinal de intensidade de luz de luminescência transmitida esteja abaixo de um valor de intensidade máxima Imax correspondente a um valor limite de saturação do fotodíodo (1).
6. Escâner, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle (10), com base no valor medido da intensidade da corrente de polarização Ibias, é adicionalmente operável para adaptar o valor da corrente de acionamento, ou o valor da tensão de acionamento, transmitida à fonte de luz (8) de modo que um nível da intensidade da corrente correspondente no fotodíodo (1) esteja abaixo de um valor limiar de intensidade de corrente do fotodíodo e do nível da intensidade de corrente correspondente através do transistor de junção bipolar PNP (5) está abaixo de um valor limite de intensidade de corrente de transistor.
7. Escâner, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 e 6, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle (10), com base no valor medido de intensidade da corrente de polarização Ibias, um valor recebido da intensidade de corrente de compensação digitalizada Io, e um valor recebido do sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada, é adicionalmente operável para definir um valor da intensidade de corrente de compensação transmitida Io por meio do segundo conversor de sinal digital para analógico (13).
8. Escâner, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle é operável para desligar a fonte de luz (8) e, então, adquirir sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada e definir um valor da corrente de compensação de modo a tornar próximo de zero o sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada adquirido, compensando assim uma intensidade de corrente devido à luz difusa.
9. Escâner, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle é adicionalmente operável para alimentar a fonte de luz (8) e, então, formar um perfil de sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada I(t), verificar se um valor de um sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada adquirido após o intervalo de tempo de medição Δtmeas está próximo de zero, e, caso o valor verificado não esteja próximo de zero, adicionalmente definir um valor da corrente de compensação para fazer um valor de um sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada adquirido após o intervalo de tempo de medição Δtmeas próximo de zero, e, então, controlar o escâner para iluminar o material luminescente durante o intervalo de tempo de excitação Δtex, adquirir pelo menos um perfil de sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada I(t) correspondente durante o intervalo de tempo de medição Δtmeas e armazenar em uma memória cada perfil de sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada adquirido.
10. Escâner, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle é adicionalmente operável para determinar um valor de um tempo de decaimento do material luminescente a partir de um perfil de sinal de intensidade de luz de luminescência digitalizada armazenado.
11. Escâner, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle é adicionalmente operável para decidir que o material luminescente é genuíno no caso de o valor de tempo de decaimento determinado corresponder a um valor de referência do tempo de decaimento.
12. Escâner, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 5 a 11, caracterizado pelo fato de que a fonte de luz de iluminação (8) compreende um LED plano, o fotodíodo (1) é um fotodíodo plano e referidos LED plano e fotodíodo plano são montados adjacentes e ligados em um membro de suporte plano de uma peça frontal do escâner para iluminar o material luminescente e coletar luz de luminescência correspondente, permitindo assim que a peça frontal seja descartada perto do material luminescente para aprimorar a eficiência de captação de luz de luminescência e iluminação sem necessitar de um guia de luz.
13. Escâner, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a iluminação da fonte de luz (8) compreende uma pluralidade de LEDs planos ligados em série sobre o membro de suporte, e uma pluralidade de fotodíodos planos ligados em paralelo sobre o membro de suporte.
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