BRPI0110803B1 - Método, dispositivo e sistema de segurança, todos para autenticação de uma marcação - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO, DISPOSITIVO E SISTEMA DE SEGURANÇA, TODOS PARA AUTENTICAÇÃO DE UMA MARCAÇÃO".

Campo da Invenção A invenção é, no campo das marcações de segurança, aplicadas através de tintas ou composições de revestimento ou em materiais soltos, e de documentos ou artigos transportando tais marcações de segurança. Ela refere-se a um novo método para explorar as características de certos pigmentos luminescentes incorporados nas ditas tintas, composições de revestimento ou artigos. Em particular, ela lida com um método e um dispositivo permitindo explorar a característica luminescente do brilho tipo início de tarde de certos materiais luminescentes e compostos luminescentes e propõe um sistema de segurança para marcação e autenticação de um item. Fundamento da Invenção Materiais luminescentes estão entre os ingredientes clássicos de tintas ou revestimentos de segurança. Eles convertem a energia de uma radiação de excitação de um dado comprimento de onda em luz emitida de um outro comprimento de onda. A emissão luminescente explorada pode situar-se na faixa UV (abaixo de 400 nm), na faixa visível (400 - 700 nm) ou na faixa perto da infravermelha média (700 - 2500 nm) do espectro eletromagnético. Certos materiais luminescentes podem emitir simultaneamente em mais do que um comprimento de onda. A maioria dos materiais luminescentes pode ser excitada em mais do que um comprimento de onda.

Se a radiação emitida tem um comprimento de onda mais longo do que a radiação de excitação, alguém fala de luminescência de "Alimentação" ou "conversão descendente". Se a radiação emitida tem um comprimento de onda mais curto do que a radiação de excitação, alguém fala de luminescência "antialimentação" ou "de conversão ascendente". A luminescência pode ser de dois tipos diferentes: fluorescência ou fosforescência. A fluorescência é a emissão pronta da radiação com a excitação, enquanto que a fosforescência é a emissão com tempo atrasado da radiação, observável depois que a excitação foi interrompida. A fosfores- cência, também chamada de brilho tipo início de tarde, é caracterizada por uma queda específica da intensidade da luminescência em função do tempo; as durações correspondentes, que são específicas do material, podem variar do nanossegundo para a escala de tempo de múltiplas horas.

Os materiais luminescentes podem ser de natureza orgânica ou inorgânica. Exemplos do primeiro são as moléculas do tipo cianina, bem como as cumarinas, rodaminas, etc. Exemplos do último são os sulfetos de zinco dopados com cobre ou prata, granadas de alumínio de ítrio dopado com terras raras ou vanadatos de ítrio, etc. Uma outra classe de luminescentes pode ser encontrada entre os compostos metalorgânicos, por exemplo, as ftalocianinas de silício, beta-diquetonatos de terras raras, etc.

Materiais luminescentes podem ser utilizados em tintas ou revestimentos tanto como pigmentos quanto como materiais solúveis. Desenvolvimentos mais recentes tornaram disponíveis pigmentos luminescentes na forma coloidal. Aplicações particulares contam também com polímeros luminescentes, obtidos pela polimerização, copolimerização ou enxerto de moléculas luminescentes em ou sobre uma cadeia de polímero.

Todas essas classes de composto e formas de aplicação foram usadas em composições de segurança e para finalidades de segurança. O equipamento de detecção correspondente pode ser fabricado para discriminar entre luminescência pronta (fluorescência) ou luminescência atrasada (fosforescência). US 3.473.027 lida com o uso geral de compostos de terras raras orgânicos e inorgânicos como marcadores luminescentes visíveis e de IR para aplicações, tais como identificação de mercadorias e etiquetas, identificação pessoal, identificação e registro de veículos que passam, leitura por máquina da informação, códigos ZIP, faturas, rótulos, etc. e dispositivos de armazenamento de alta capacidade. A patente também descreve um "detector espectroscópico" para discriminar entre respostas luminescentes diferentes de linha estrita. US 3.412.245 adiciona as características de tempo de queda da luminescência nos fatores de codificação. Dessa maneira, os luminescentes baseados em terras raras, tendo tempos de queda da ordem de milissegun-dos, podem ser distinguidos de material fluorescente orgânico de queda mais rápida. A discriminação é feita através da excitação com fontes de luz de UV modulada ou pulsada de modo senoidal, usando modulação variável ou freqüência de pulso, em conjunto com a separação espectral dos diferentes comprimentos de onda de emissão. US 3.582.623 e US 3.663.813 revelam desenvolvimentos adicionais do equipamento de detecção espectroscópica para aspectos lumines-centes. US 3.650.400 descreve o uso de uma fonte de luz de pulsação, em conjunto com a detecção síncrona na freqüência de pulsação (princípio do "travamento"), para suprimir a influência da luz ambiente. Por esse método, o detector é somente sensitivo à resposta apropriada do luminescente. O inconveniente principal dos métodos da técnica anterior, que contam com a determinação da função de transferência de modulação do material, é sua lentidão inerente. Por essas razões, eles não são normalmente implementados em máquinas de autenticação de alta velocidade. US 4.047.033 descreve o uso de um material luminescente de conversão ascendente para finalidades de segurança, bem como equipamento de detecção correspondente. A detecção conta com a excitação com um LED IR GaAs, emitindo no comprimento de onda de 950 nm no modo contínuo ou pulsado, combinado com a identificação espectroscópica da emissão luminescente. É feito referência ao recurso indireto, medindo a de-fasagem do pulso, para estimar os tempos de elevação e queda característicos da resposta do luminescente. Esse método, entretanto, é fortemente afetado pelas variações na intensidade da luminescência, e portanto não é fácil de implementar na prática.

Um outro método da técnica anterior, adequado para autenticação em alta velocidade, conta com a excitação do pulso de uma amostra de teste em movimento em uma correia transportadora. Depois de passar da fonte de excitação de UV, a intensidade da luminescência induzida cai de acordo com as características de queda intrínsecas do material. Um ou vári- os fotodetectores, colocados em distâncias determinadas da fonte de UV ao longo da correia transportadora, são usados para estimar os pontos específicos das ditas características de queda. A desvantagem principal desse método é a sua limitação a tais materiais fosforescentes que têm tempos de queda de luminescência característicos da ordem de 50 milissegundos. Essa limitação é uma conseqüência das restrições mecânicas (velocidade da correia transportadora) do processo de detecção. É um objetivo da presente invenção proporcionar um método, um dispositivo e um sistema de segurança que superem os inconvenientes da técnica anterior. Em particular, a invenção deve permitir uma rápida amostragem da característica de queda de luminescência e deve ser, portanto, adequada para aplicações de leitura por máquina em alta velocidade.

Além do mais, a invenção deve permitir uma ampla escolha de materiais fosforescentes de conversão ascendente ou descendente, tendo tempos de queda a partir dos sub-microssegundos para a faixa de dez milissegundos ou maior. Um objetivo particular adicional da invenção é tornar o processo de autenticação mais confiável pela compensação das alterações da intensidade da luminescência, que podem ocorrer devido às mudanças na própria marcação luminescente (envelhecimento, sujeira) ou no equipamento de medição.

Sumário da Invenção Os objetivos acima são primariamente atingidos por um método, um dispositivo e um sistema de segurança para autenticação de uma marcação de prova luminescente e de acordo com as reivindicações independentes. A invenção é baseada em uma comparação das funções de emissão de luminescência dependentes do tempo de um material de prova com essa de um material de referência. Portanto, de acordo com a invenção, formas de curvas são usadas como o aspecto de autenticação, ao invés dos valores de intensidade das medições individuais. As ditas funções de emissão são comparadas na forma normalizada. Ao fazer isso, a comparação torna-se amplamente independente dos desvios de intensidade devido ao envelhecimento, alterações ou sujeira. A invenção conta adicionalmente com a avaliação direta da função da emissão de luminescência dependente do tempo de uma marcação de prova seguinte à excitação do pulso. O luminescente pode aqui ser excitado usando qualquer tipo de fonte intensa de radiação pulsada, por exemplo, diodos emissores de luz, diodos de laser, lasers comutados em Q e fontes de luz derivadas dos mesmos pela ótica não-linear, bem como pulsos de raio X ou feixes de partícula, em particular feixes eletrônicos pulsados. Depois da excitação com um pulso de excitação apropriado, de preferência com um pulso de luz de comprimento de onda e duração apropriados, o material luminescente emite parte da energia absorvida na forma da radiação de emissão de um segundo comprimento de onda. Em alguns casos, a dita emissão da radiação ocorre quase imediatamente, e pára com a interrupção da excitação. Em outros casos, a emissão é atrasada no tempo e a intensidade da radiação emitida segue uma lei de queda exponencial simples ou leis mais complicadas de forma hiperbólica ou até mesmo mostra um comportamento de elevação e queda, representativo dos processos complicados de transferência de energia interna e dos mecanismos de queda competidores. Em cada caso, entretanto, a evolução observada da intensidade de emissão como uma função do tempo, depois do término da estimulação externa, depende somente do próprio material luminescente, e serve assim como um aspecto de autenticação, indicando a presença do dito material específico. Mesmo se a intensidade de luminescência absoluta é reduzida, por exemplo pelo envelhecimento ou sujeira do material, a forma da função da emissão versus tempo é preservada, como é típico para um composto luminescente.

No contexto dessa invenção, a queda ou curva de queda deve significar qualquer função específica de intensidade versus tempo de uma prova e sua referência. Uma tal função de intensidade versus tempo representa a resposta medida da intensidade da emissão da luminescência devido a um pulso de excitação. O termo "fonte de excitação" deve, além do mais, aplicar-se à fonte eletromagnética de radiação tendo um comprimento de onda compreendido entre 200 nm e 2.500 nm, incluindo assim a luz UV, luz visível e luz IR de comprimento de onda curto (não-térmko). Métodos alternativos de estimulação, usando, por exemplo, raio X ou pulsos de feixe eletrônico são possíveis e incluídos pela dita definição também.

Na execução do método e uso do dispositivo de autenticação, a intensidade da emissão de uma prova é amostrada em intervalos de tempo apropriados e armazenada em uma memória analógica, por exemplo, digitalizada por um conversor de analógico para digital (AD) e armazenada em uma memória digital.

Uma curva de referência da emissão do luminescente como uma função do tempo, tomada em uma amostra de referência pelo uso da mesma configuração instrumental e procedimento, é armazenada em uma memória digital, também, e fornecida para comparação e autenticação. A autenticação de uma prova sob teste é executada por uma comparação ponto a ponto da sua curva de queda de luminescência com a curva de queda da amostra de referência armazenada.

As funções de emissão da prova e da referência são comparadas na forma normalizada. A normalização implica que os valores de intensidade de ambas as funções de emissão são colocados em escala, tal que os maiores valores de ambas as curvas de queda coincidem.

Se a dita comparação da curva de queda da prova com a curva de queda de referência correspondente confirma a identidade dentro de tolerâncias definíveis, um sinal de conformidade é produzido para autenticar a prova. No caso oposto, a não-conformidade é assumida. O sinal! de conformidade ou não-conformidade pode ser qualquer sinal elétrico, ótico, acústico ou outro. A dita tolerância definível pode ser concebida em uma base de ponto por ponto, isto é, cada ponto na curva da prova é comparado com seu ponto na curva de referência correspondente e deve situar-se dentro de limites absolutos (por exemplo + 50/-30), relativos (por exemplo ± 20%) ou individualmente definidos desse ponto na curva de referência. Na base de ponto por ponto, todos os pontos devem situar-se dentro de suas tolerâncias respectivas para que a amostra da prova seja aceita.

Alternativamente, um critério de tolerância geral pode ser aplicado; isto é, as diferenças individuais das intensidades correspondentes da prova e de referência, ou alguma função conveniente das mesmas como os quadrados ou os valores absolutos, etc., são somadas sobre todos os pontos, e a soma resultante é verificada contra o dito critério de tolerância geral. O método da invenção tem a vantagem de ser aplicável a qualquer tipo de características de queda de luminescência, seja ela exponencial ou não. Ele é, em particular, aplicável na autenticação de misturas de lumi-nescentes tendo um mesmo centro luminescente particular em ambientes com diferentes características de queda. Por exemplo, uma mistura de YV04:Eu e Y202S:Eu pode ser distinguida dessa maneira de seus componentes únicos. O método de acordo com a invenção pode ser projetado tal que uma medição de "tentativa única" isto é, um único pulso de luz de excitação seguido pela aquisição da resposta de luminescência correspondente como uma função do tempo, durando na ordem de um milissegundo, é suficiente para coletar a informação completa da queda de luminescência de uma prova e compará-la com os dados de referência. Portanto, a operação em alta velocidade em amostras em movimento rápido é aqui garantida.

Entretanto, no caso de uma fraca luminescência, isto é, de uma razão de sinal para ruído (S/N) insuficiente, a medição pode também ser repetida um certo número de vezes e pode-se fazer a média dos resultados de mais do que uma das ditas "tentativas" em uma base de ponto por ponto para melhorar a razão S/N e, portanto, obter a informação da curva de queda desejada com uma maior precisão estatística. É uma vantagem adicional do método da presente invenção que ele seja sem modelo, isto é, que a própria curva de queda de luminescência seja usada como o aspecto de autenticação, ao invés de um parâmetro derivado da mesma. A derivação dos parâmetros é sempre ligada a um modelo físico e toma-se inaplicável no caso em que o modelo não se mantém. Métodos sem modelo, portanto, têm uma faixa de aplicação muito mais ampla do que os ligados com modelo. 0 método de acordo com a invenção pode ser usado em conjunto com outras técnicas existentes para a identificação espectral das respostas luminescentes. Em particular, ele pode ser usado em conjunto com filtros espectrais, elementos dispersivos do comprimento de onda, grades óticas ou outra instrumentação ótica que leva a uma seleção do comprimento de onda. A ótica de coleta da luz pode ser usada também, de modo a melhorar a razão de sinal para ruído da cadeia de fotodetecção.

Mais do que um canal de detecção pode ser proporcionado para a detecção simultânea das misturas luminescentes, ou dos luminescentes emitindo em mais do que um comprimento de onda simultaneamente. O último é, freqüentemente, o caso nos materiais luminescentes com base em íons de terras raras. Os canais de detecção diferentes são aqui fornecidos com selecionadores de comprimento de onda apropriados, e os dados correspondentes de intensidade versus tempo são individualmente amostrados e armazenados.

Em uma modalidade particular, o canal de detecção é uma unidade de microespectrômetro, compreendendo um dispersor de comprimento de onda (por exemplo, um prisma, uma grade ou um filtro linearmente variável) e um fotodetector de formação. O último pode ser uma formação de fo-todiodo linear ou uma formação de CCD (dispositivo de carga emparelhada) linear. Para garantir alta velocidade de operação, uma formação de matriz de CCD bidimensional modificada pode ser utilizada no lugar da formação de CCD linear.

Nas formações de matriz de CCD, um quadro de imagem dos portadores de carga fotogerados, produzidos pela exposição do chip de silício à luz, é verticalmente deslocado, linha por linha, para a borda do chip, onde as linhas individuais são então deslocadas "horizontalmente” e lidas, pixel por pixel. Esses processos de deslocamento estão acontecendo em paralelo, e quantidades enormes de dados podem ser manipuladas muito rapidamente (velocidades típicas para uma formação de CCD de 256 x 256 são até 40 MHz para o deslocamento pixel a pixel "horizontal", e até 4 MHz para o deslocamento linha a linha "vertical"). A dita formação de matriz de CCD modificada é projetada tal que uma primeira linha de pixels está agindo como a formação fotodetectora para o espectro produzido pelo dito dispersor do comprimento de onda. As linhas subseqüentes de pixels são protegidas da influência da luz e servem como um dispositivo de armazenamento de massa intermediário. Seguinte ao pulso de excitação, a informação espectral dependente do tempo é adquirida por um rápido deslocamento linha a linha "vertical" e armazenada na área protegida de luz do CCD para leitura subseqüente pelo processador do instrumento.

Mais do que uma fonte de excitação pode ser proporcionada, de modo a ganhar flexibilidade no hardware para detecção de luminescentes tendo diferentes comprimentos de onda de excitação. Os diodos emissores de luz (LEDs), em particular, são bem adequados para a iluminação de uma faixa espectral de aproximadamente 50 nm de largura de banda. O fornecimento de um conjunto de diferentes LEDs permite cobrir uma maior área espectral de interesse. Essa fonte de luz de múltiplos LEDs pode ser controlada pelo microprocessador dos instrumentos, tal que a escolha do comprimento de onda de excitação pode ser executada por mera programação. É de interesse particular combinar a dita fonte de luz de múltiplos LEDs com a dita unidade detectora microespectrométrica, para obter um módulo detector de luminescência universal/tempo de queda.

De acordo com a invenção, o mesmo equipamento pode ser usado para definir a curva de queda de referência e para autenticar uma amostra desconhecida. O equipamento pode assim ser operado em um "modo de aprendizagem", onde uma curva de queda de referência (função da emissão de intensidade versus tempo da referência) é adquirida de uma amostra de referência, apropriadamente processada e os dados correspondentes armazenados na memória. O equipamento pode também ser operado em um "modo de teste", em que a curva de queda de luminescência de uma prova (função da emissão de intensidade versus tempo da prova), transportando uma marcação a ser autenticada, é adquirida, os dados cor- respondentes apropriadamente processados e comparados com os dados de referência previamente armazenados, de modo a deduzir um indicador de conformidade/não-conformidade. O mesmo dispositivo assim seria operado em um "modo de aprendizagem" para armazenar dados de referência na memória, e posteriormente para testar provas em um "modo de teste". O dispositivo pode também compreender mais do que um segmento de memória para proporcionar os dados de referência para a autenticação de diferentes marcações. O dito “modo de aprendizagem" e o dito "modo de teste" não precisam, entretanto, ser necessariamente implementados dentro da mesma unidade física ou dispositivo. Em uma modalidade alternativa, um primeiro dispositivo é dedicado à aquisição/definição de uma curva de queda da referência da amostra de referência. Os dados de referência são então transferidos para a memória de um segundo dispositivo similar, que é exclusivamente dedicado à autenticação das amostras de prova. O método e o equipamento de acordo com a invenção podem ser usados para autenticar tintas e/ou composições de revestimento compreendendo material luminescente adequado, bem como artigos, tais como artigos de segurança ou artigos revestidos realizados usando as ditas tintas e/ou composições de revestimento. O dito método e equipamento podem, além disso, ser usados para autenticar material solto luminescente adequado, tal como papel ou plástico usado para a fabricação de artigos, tais como cédulas, documentos de segurança, cartões de identidade, cartões de crédito, fios de segurança, etiquetas e outros artigos de segurança. O sistema de segurança pode ser realizado com base no método esboçado proporcionando-se um conjunto de amostras de referência compreendendo materiais luminescentes e/ou compostos luminescentes de emissão espectral similar (isto é cor de emissão), mas tendo diferentes funções de emissão dependentes do tempo. As ditas amostras de referência são distinguíveis pelo método e o dispositivo de acordo com a invenção, por exemplo incorporando um ou mais deles em uma marcação em um item, para finalidades de autenticação.

Exemplos A invenção é também exemplificada pelas modalidades dos sistemas de segurança e dos dispositivos de autenticação como descrito abaixo e como mostrado nos desenhos seguintes: Figura 1 mostra o espectro de emissão de um fósforo de conversão ascendente que pode ser usado em conjunto com a invenção, Figura 2 mostra as curvas de queda de luminescência de quatro fósforos luminescentes diferentes de conversão ascendente, que podem ser usados para constituir um sistema de segurança de acordo com a invenção, Figura 3 mostra o diagrama em bloco de uma primeira modalidade de um dispositivo de autenticação de acordo com a invenção, Figura 4 mostra uma intensidade de luminescência típi-ca/características de tempo, que pode ser usada para finalidades de autenticação de acordo com a presente invenção, Figura 5 mostra um diagrama em bloco esquemático para uma modalidade modificada de um dispositivo de detecção de acordo com a invenção, Figura 6 mostra uma vista esquemática de uma modalidade mais sofisticada de um dispositivo de detecção de acordo com a invenção, Figura 7 mostra os níveis de energia do íon praseodímio (3+), Figura 8 mostra um microespectrômetro do tipo de rede de foca-lização, montado em uma formação de fotodiodo linear, Figura 9a mostra o princípio de leitura de uma formação de CCD bidimensional, Figura 9b mostra o princípio do deslocamento de dados em uma formação de CCD.

Um sistema de segurança de acordo com a invenção compreende um equipamento de autenticação baseado em microprocessador como mostrado esquematicamente na Figura 3.

Como representativos da coleção de compostos luminescentes em uma marcação, quatro fósforos de conversão ascendente baseados em érbio de natureza diferente foram escolhidos para: Gd202S:Er,Yb; Y202S:Er,Yb; BaY2F8:Er,Yb; NaYF4:Er,Yb. Na irradiação com uma fonte de luz de 950 ou 980 nm, todos eles emitem no verde, perto de 550 nm (Figura 1). As durações das emissões fosforescentes verdes são, entretanto, muito diferentes para os quatro materiais, como mostrado na Figura 2. O dispositivo de autenticação, como mostrado na Figura 3, compreende um microcontrolador ou processador 1, configurado, por exemplo, pelo MicroConverter® ADuC812 de Analog Devices. O chip ADuC812 compreende um microprocessador (CPU) de 16 MHz 8052 1a com 32 linhas de l/O digitais, um conversor de analógico/digital (A/D) de 12 bits 5ps 1 b, bem como conversores de D/A, RAM integrada (256 bytes) e memória EE/Flash (Mem) ou dispositivo de memória 1c para armazenamento de programa (8K) e dados (640 bytes). A memória EE/Flash (Mem) 1c é memória permanente apagável eletricamente e permite a implementação de um "modo de aprendizagem". A memória interna do chip ADuC812 foi complementada em nosso exemplo com 32 K de memória de acesso aleatório (RAM) externa ou dispositivo de memória 1d. O dispositivo de autenticação também contém um excitador de corrente de laser 2 controlado pelo ADuC812, um diodo de laser (LD) de pulso de 980 nm de comprimento de onda como fonte de excitação 3 com ótica do colimador 3a, bem como uma cadeia de fotodetecção baseada em um fotodiodo (PD) de GaAsP comercial sensitivo ao verde 4, um filtro ótico opcional 4a e um amplificador correspondente 5. A cadeia de fotodetecção 4,5 é projetada de modo a garantir uma largura da banda mínima de 200 kHz, correspondendo à taxa de amostragem de 5μβ do ADuC812; sua saída é conectada no conversor A/D do ADuC812 1b. O ADuC812 é também conectado em um interruptor de modo SLT para a seleção do modo de apren-dizagem/teste L/T, em um botão de pressão B para iniciar o ciclo de medição, bem como nos LEDs amarelo, verde e vermelho 8a,8b,8c para indicar os estados ligado/desligado e aprovado/falha (Sim/Não). O botão de pressão B está ligando o abastecimento de energia principal do circuito Vcc. Um interruptor de conservação de energia controlado pelo processador 9 é forne- cido, permitindo que o processador conserve a sua própria energia para completar o ciclo de medição e para se desligar em boas condições.

No "modo de aprendizagem" L, uma curva de queda da referência ou função de emissão de intensidade versus tempo da referência é adquirida. Uma amostra de referência 7-R é colocada na posição abaixo da ótica do colimador 3a e filtro ótico 4a. Depois de ajustar o interruptor SLT para o "modo de aprendizagem" L, o botão de pressão B é pressionado, energizando a unidade detectora. Controlado pelo microprocessador 1, o diodo de laser da fonte de excitação 3 é endereçado com um curto pulso de corrente do excitador da corrente do laser 2 (tipicamente 1 A durante 200 με). Um pulso P de excitação de laser de 980 nm é focalizado pela ótica do colimador 3a sobre uma marcação de referência M-R luminescente da amostra de referência 7-R. A resposta luminescente correspondente em 550 nm (radiação de emissão E) é sentida pelo fotodiodo 4. O sinal do fotodiodo passa para dentro do amplificador 5 e daí para dentro do conversor A/D 1 b. Depois de pulsar o diodo de laser, o microprocessador 1 inicia uma seqüên-cia de aquisição de dados de acesso na memória direta (DMA). Durante essa seqüência, o sinal da cadeia de fotodetecção 4,5 é amostrado em intervalos de tempo regulares (por exemplo, a cada 5 ps) pelo conversor de A/D 1 b e armazenado em localizações subseqüentes da memória do dispositivo de memória externa 1d. O tempo de amostragem e o número de amostras a serem tiradas são preestabelecidos pelo programa do microprocessador como uma função dos resultados prévios. Depois do término da amostragem, os dados no dispositivo da memória 1d são analisados, processados, condensados para 64 pontos de dados definindo valores de referência VR1 a VR64 (Figura 4) e armazenados no dispositivo de memória permanente do microconversor 1 c. A função representada pelos valores de referência VR1 a VR64 é adicionalmente normalizada, isto é, os valores VR1 a VR64 são graduados com relação ao valor mais alto da função. Portanto, VR1 - VR64 são independentes das variações de intensidade gerais que afetam a emissão luminescente. A Figura 4 ilustra a forma possível dessa curva de referência, que é mantida como uma lista dos valores de referência (VR1, VR2, VR3,...) para os pontos correspondentes no tempo (t1, t2, t3,...). Os valores VRn podem opcionalmente ser associados com tolerâncias individuais correspondentes (Δ+,Δ-). O término bem sucedido da operação é reconhecido pelo indicador "Sim" verde 8b. Alguns segundos depois do término das operações, o microprocessador desliga a unidade detectora através do interruptor de abastecimento de energia 9.

No "modo de teste" T uma curva de queda da prova é adquirida e comparada com a curva de referência previamente armazenada. De acordo com a Figura 3, uma amostra de prova 7-P compreendendo uma marcação de prova M-P é colocada na posição correta da amostra. Depois de ajustar o interruptor SLT para o "modo de teste", o botão de pressão B do gatilho é pressionado, energizando o dispositivo de autenticação. A mesma seqüência de operações como descrito para o "modo de aprendizagem" L é executada, até o ponto onde os dados de queda de luminescência medidos são processados e condensados em 64 pontos de dados. Os dados assim obtidos VP1 a VP64 são normalizados também e comparados com os valores de referência previamente armazenados VR1 - VR64. Para comparar os dados representando a curva de queda de uma marcação de prova M-P com essa de uma marcação de referência M-R, os pontos de dados correspondentes são nessa modalidade subtraídos um do outro, e os valores absolutos das diferenças são somados para todos os 64 pontos de dados. Se o valor dessa soma for menor do que um critério selecionável, a amostra de teste é aceita como sendo "boa" e o LED "Sim" verde 8b é ativado. Se o valor da dita soma excede o dito critério, a amostra de teste é recusada como sendo "ruim" e o LED "Não" vermelho 8c é ativado. Alguns segundos depois do término das operações, o microprocessador desliga a unidade detectora através do interruptor de abastecimento de energia 9. A intensidade da emissão E de uma amostra de referência 7-R ou de uma prova de amostra 7-P pode variar dentro de uma grande medida. O envelhecimento do material luminescente ou a alteração da superfície de uma marcação de referência M-R ou de uma marcação de prova M-P são, frequentemente, a causa. Se a marcação, por exemplo, é aplicada a um artigo 7, tal como uma cédula ou um rótulo de produto, a superfície da dita cédula ou o rótulo pode ficar suja ou arranhada. Isso pode substancialmente reduzir a intensidade de excitação no material luminescente e pode também reduzir a intensidade da radiação de emissão de uma tal marcação. Em particular, a radiação da emissão E de uma amostra de referência 7-R pode ter valores absolutos mais altos do que a radiação de emissão E de uma amostra da prova 7-P, Portanto, o método de acordo com a invenção conta com a comparação das formas da curva de queda, ao invés dos valores de intensidade absolutos individuais.

Depois de normalizar ambas as curvas com relação ao seu valor mais alto entre t1 e tn, duas curvas idênticas são obtidas para amostras contendo o mesmo luminescente, mesmo se o último estiver presente em concentração diferente. Pela aplicação desse princípio geral de comparação das curvas normalizadas, o processo de autenticação não será afetado por fatores resultando em desvios de intensidade ou medição. O número de pontos de dados individuais VP1 - VPn e VR1 -VRn tirados para definir a curva da prova CP e a curva de referência CR pode variar em um alto grau. Números mais altos permitem geralmente uma definição mais exata de uma curva.

Para finalidades práticas, um número entre 32 e 128 valores, de preferência 64 valores, provou ser suficiente.

Depois de derivar os valores de referência VR1 - VRn na RAM 1d ou no dispositivo de memória permanente 1c, esses dados podem ser transferidos como valores de referência VR1 - VRn para outros dispositivos de autenticação.

Similarmente, cada dispositivo de autenticação pode ter um número de segmentos de memória para armazenar valores de referência VR1 - VRn para um número de marcações diferentes M. De forma geral, valores de referência VR para comparação podem ser fornecidos de qualquer maneira; os dados eletrônicos podem ser proporcionados isto é, por memórias internas ou externas, por placa de memória, pela transmissão ligada por fio ou sem fio, como uma memória criptografada ou anexo de dados em uma amostra ou em qualquer outra maneira adequada. A unidade de processamento central do AduC812 1a foi programada de modo a executar as operações esboçadas depois do aperto do botão de pressão B. Elas notavelmente compreendem os seguintes blocos de programa funcional: garantir autonomia de abastecimento de energia durante o ciclo de medição ligando o interruptor 9, ler o interruptor do modo de aprendizagem/teste SLT, se no modo de aprendizagem L: preparar a memória externa para aquisição de dados DMA, pulsar o diodo de laser, adquirir um número predeterminado de amostras da resposta do luminescente no modo DMA no dispositivo de memória 1d, pós-processar os dados amostrados e compactá-los em uma forma otimizada em 64 pontos de dados, armazenar os dados compactados e normalizados, incluindo um indicador de compactação, no dispositivo de memória EE/Flash 1c dos dados permanentes internos do ADuC812, como uma referência, se no modo de teste T: preparar a memória externa para aquisição dos dados DMA, pulsar o diodo de laser, adquirir um número predeterminado de amostras da resposta do luminescente no modo DMA no dispositivo de memória 1 d, pós-processar os dados amostrados e compactá-los em 64 pontos de dados normalizados de acordo com o indicador de compactação previamente armazenado, comparar os dados compactados e normalizados com os dados de referência normalizados previamente armazenados no dispositivo de memória 1c, e deduzir um indicador de conformidade/não-conformidade, ajustar os LEDs do indicador aprovado/falha de modo corres- pondente, para mostrar o resultado, depois de um período de espera de comprimento predeterminado, desligar o abastecimento de energia através do interruptor 9.

Em uma modalidade modificada de um dispositivo de autenticação de acordo com a invenção, esquematicamente mostrado na Figura 5, duas fontes de luz de excitação 31 e 32 para emitir pulsos de excitação P de comprimentos de onda diferentes, com ótica de colimação 31a e 32a e ex-citadores de pulso correspondente 21 e 22, são fornecidas. Duas unidades de detecção para dois comprimentos de onda diferentes, compreendendo a ótica de colimação 41b e 42b, filtros 41a e 42a, fotodetectores 41 e 42 e amplificadores 51 e 52, são fornecidos, também. Os elementos óticos são dispostos tal que todos os eixos óticos se interceptam em um único ponto de observação em uma amostra de prova 7-P. A dita amostra de prova 7-P, carregando uma marcação de prova M-P, é transportada através do dispositivo de autenticação. Dependendo do aspecto a ser detectado, o processador 1 envia um pulso de corrente para a fonte de luz 31 ou para a fonte de luz 32, ou para ambas. Dependendo da emissão a ser detectada, é feito uso do fotodetector 41 e/ou do fotodetector 42.

Como exemplo, o dispositivo pode ser planejado para a detecção de materiais de conversão ascendente baseados em érbio, excitados com uma fonte de excitação 31 em 980 nm e emissão no verde em 550 nm que será detectada pelo fotodetector 41, simultaneamente luminescentes de európio que são contidos na marcação da prova M-P, são excitados pela fonte de luz 32 em 370 nm e emitindo perto de 610 nm, que será detectado pelo fotodetector 42. A presença de ambos os materiais luminescentes é requerida para confirmar a autenticação da marcação da prova M-P. Os princípios de operação do dispositivo de acordo com essa modalidade particular são de outra forma os mesmos que esses para a primeira modalidade.

Em uma outra modalidade particular, o dispositivo pode ser projetado para a detecção de materiais de conversão ascendente baseados em praseodímio, que devem ser simultaneamente excitados com um primeiro laser em 1014 nm e um segundo laser em 850 nm, e que subseqüentemente emitem no vermelho em aproximadamente 600 nm (Figura 7). Na modalidade, os pulsos de excitação P são gerados pelas fontes de excitação 31 e 32 que são operadas simultaneamente. O fotodetector 41 está alocado para o monitoramento da emissão de 600 nm. O segundo fotodetector 42 é projetado para controlar a emissão da conversão descendente de praseodímio de 1310 nm, que está presente também. Dependendo do grau desejado de complexidade e das propriedades luminescentes da marcação de prova M-P, até mais fontes de luz de excitação e/ou fotodetectores podem ser incorporados.

Em ainda uma outra modalidade mais sofisticada de um dispositivo de autenticação de acordo com a invenção, esquematicamente representado na Figura 6, uma combinação de um LED múltiplo ou uma fonte de excitação de LD 3, um microespectrômetro do tipo de rede de focalização 4a’ compreendendo um bocal guia de luz, uma formação de CCD bidimensional 4b’ como um dispositivo fotodetector/de aquisição, e um processador 1 para controlar a aquisição, armazenamento e avaliação dos dados, é utilizada. A fonte de excitação 3 preferivelmente compreende uma série de diodos emissores de luz 31,32,33,...,3n, tendo comprimentos de onda de emissão escolhidos de modo a cobrir a parte de UV, visível e perto do infravermelho do espectro de luz. Em particular, um conjunto de LEDs comercialmente disponíveis emitindo em 370 nm (UV), 470 nm (azul), 525 nm (turquesa), 570 nm (verde), 590 nm (amarelo), 610 nm (laranja), 660 nm (vermelho), 700 nm (vermelho escuro), 740 nm (IR), 770 nm (IR), 810 nm (IR), 870 nm (IR), 905 nm (IR) e 950 nm (IR) provou ser útil. Esses LEDs podem ser dispostos de acordo com a conveniência do usuário, mas são preferivelmente dispostos em um círculo ao redor do bocal guia de luz do microespectrômetro. O microespectrômetro do tipo de rede de focalização 4a’ é um dispositivo de acordo com a Figura 8. A luz da prova é unida no plano focal do espectrômetro por uma fibra ótica ou bocal guia de luz que age como uma fonte de luz em formato de ponto, iluminando uma rede de reflexão de auto-focalização. Essa última focaliza a luz de volta sobre uma formação de fotodetector linear, dispersando os componentes de comprimento de onda diferentes compreendidos na dita luz sobre pixels adjacentes da dita formação. Um espectro da luz da prova é assim obtido pela leitura dos pixels da formação do fotodetector.

Para a rápida aquisição da informação espectral dependente do tempo, uma formação de dispositivo de carga emparelhada (CCD) bidimensional 4b’ é usado. Tais formações de CCD compreendem um campo bidimensional de pixels fotossensíveis, que podem ser lidos através de um processo de deslocamento de acordo com a Figura 9a: Pixels são primeiro deslocados "verticalmente", linha por linha, em um registrador horizontal. Lá, os pixels individuais são deslocados "horizontalmente", pixel por pixel, para um pré-amplificador e adicionalmente para a saída. As formações de CCD bidimensionais são normal mente usadas em câmeras de vídeo e podem compreender entre 256 e 1K pixels em cada dimensão. O deslocamento da informação do pixel, presentes como elétrons fotogerados armazenados, é explicado na Figura 9b: Três eletrodos (1,2,3) estão presentes para cada pixel, que são acionados com sinais de relógio positivos trifásicos (φ1 ,φ2,φ3). Os elétrons sempre acumulam em cavidades de potencial positivo, representado por um estado "inativo". As fases ativa e inativa dos sinais de relógio são feitas para sobreposição de modo a resultar em um deslocamento dos elétrons armazenados de toda a formação por um pixel depois de um período de relógio (t1 a t6), isto é: t1 t2 t3 t4 t5 t6 φ1 :ativo ativo ativo inativo inativo inativo φ2: inativo inativo ativo ativo ativo inativo φ3: ativo inativo inativo inativo ativo ativo No contexto da invenção, uma primeira linha de pixels fotossensíveis (PIX) da dita formação de CCD bidimensional serve como a formação do fotodetector linear do dito dispositivo do microespectrômetro 4a’. As linhas restantes dos pixels do CCD não são usadas como fotossensores, mas são protegidas da influência da luz e exercem a função de um dispositivo de armazenamento primário para a informação espectral dependente do tempo. O processador 1 com seu dispositivo de memória 1c controla a aquisição de dados e o processo de tratamento, executando as etapas de: pulsar o diodo ou diodos apropriados da fonte de excitação 3, de modo a excitar a marcação de luminescência da amostra de prova 7?P, respectivamente amostra de referência 7-R, seguindo o pulso de luz, executar um número apropriado de deslocamentos de linha na formação do CCD, de modo a registrar a informação da resposta espectral dependente do tempo como um quadro de imagem bidimensional na área protegida da dita formação, ler a informação de resposta espectral dependente do tempo da formação de CCD e armazená-la no dispositivo de memória 1c, pós-tratar e avaliar a informação espectral dependente do tempo coletada em termos da tarefa de autenticação a ser executada. A resolução de tempo atingível é determinada pela freqüência do deslocamento da linha da etapa b). Essa última pode ser tão alta quanto 4 MHz, correspondendo a uma etapa de tempo de 250 ns. A leitura dos dados acumulados da etapa c) pode ocorrer muito mais vagarosamente, em uma maneira conhecida para o versado na técnica. Os dados disponíveis depois da etapa c) correspondem a um "quadro de imagem", tendo uma dimensão espectral e uma dimensão de tempo. Uma curva de queda de tempo pode ser obtida desse quadro dividindo uma margem de tempo no comprimento de onda apropriado; essa informação pode ser tratada e avaliada como dada nos exemplos unidimensionais acima. A análise pode ser, alternativamente, estendida para mais do que um comprimento de onda, ou também combinada com a análise espectral, tirando proveito da segunda dimensão do quadro de dados adquirido.

Claims (18)

1. Método para autenticação de uma marcação de prova luminescente (M-P), compreendendo as etapas de: excitar a dita marcação de prova luminescente (M-P) com pelo menos um pulso de excitação (P) de pelo menos uma fonte de excitação (3, 31 -36), medir os valores de intensidade da prova (VP1 - VPn) de intensidade da emissão (I) da radiação de emissão (E) da dita marcação da prova luminescente (M-P) em resposta ao dito pelo menos um pulso de excitação (P) em intervalos de tempo (ti - tn), caracterizado por formar uma função de emissão de intensidade versus tempo da prova dos ditos valores de intensidade de prova (VP1 - VPn), comparar a dita função de emissão de intensidade versus tempo da prova com pelo menos uma função de emissão de intensidade versus tempo da referência, a dita função de emissão de intensidade versus tempo da prova e a dita função de emissão da intensidade versus tempo da referência são normalizadas antes da comparação.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma marcação da prova luminescente (M-P) é parte de uma amostra da prova (7-P) a ser autenticada e que características específicas de emissão da dita pelo menos uma marcação da prova luminescente (M-P) são medidas, as ditas características de emissão específicas incluem pelo menos um comprimento de onda de excitação do dito pulso de excitação (P), pelo menos um comprimento de onda de emissão da dita radiação de emissão (E) e valores de intensidade da prova (VPi - VPn) da intensidade de emissão (I) em intervalos de tempo (ti - tn) para pelo menos um dos ditos comprimentos de onda de emissão.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma marcação de referência luminescente (M-R) é parte de uma amostra de referência (7-R) e que características específicas da emissão da dita pelo menos uma marcação de referência lumines- cente (M-R) são medidas, as ditas características específicas da emissão incluem pelo menos um comprimento de onda de excitação do dito pulso de excitação (P), pelo menos um comprimento de onda de emissão da dita radiação de emissão (E) e valores de intensidade da referência (Vri - VRn) da intensidade de emissão (I) em intervalos de tempo (ti - t„) para pelo menos um dos ditos comprimentos de onda de emissão.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os valores de intensidade da referência (VRi - VRn) e/ou pelo menos uma função da emissão de intensidade versus tempo da referência é/são armazenados em pelo menos um dispositivo de memória (1c, 1d).

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a dita pelo menos uma função da emissão de intensidade versus tempo da referência é armazenada em uma forma normalizada e/ou em uma forma não-normalizada.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita marcação da prova luminescente (M-P) respectivamente a marcação de referência (M-R) é excitada com pelo menos um pulso de excitação (P) de pelo menos uma fonte de excitação (3, 31 - 36) sendo um laser e/ou um diodo emissor de luz.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita marcação da prova luminescente (M-P) respectivamente a marcação de referência (M-R) é excitada com pelo menos um pulso de excitação (P) de elétrons.

8. Dispositivo para autenticação de uma marcação da prova luminescente (M-P), que compreende: pelo menos um detector (4,41,42,4b) para medir os valores de intensidade da prova (Vpi - Vpn) da intensidade de emissão (I) a partir da radiação de emissão (E) da dita marcação da prova luminescente (M-P) em resposta a pelo menos um pulso de excitação (P) gerado por pelo menos uma fonte de excitação (3, 31 - 36) em intervalos de tempo (ti - tn), caracterizado por compreender, ainda, pelo menos um processador (1) para formar a função da emissão de intensidade versus tempo da prova dos ditos valores de intensidade da pro- va (Vpi - Vpn), pelo menos um processador (1) para comparar a dita função da emissão de intensidade versus tempo da prova com pelo menos uma função da emissão de intensidade versus tempo da referência, e pelo menos um processador (1) para normalizar a dita função da emissão de intensidade versus tempo da prova antes da comparação com uma função da emissão de intensidade versus tempo da prova de referência normalizada.

9. Dispositivo para autenticação de uma marcação de referência lumi-nescente (M-R), que compreende: pelo menos um detector (4,41,42,4b) para medir os valores de intensidade da referência (VR1 - VRn) da intensidade de emissão (I) da radiação de emissão (E) da dita marcação da referência luminescente (M-R) em resposta a pelo menos um pulso de excitação (P) gerado por pelo menos uma fonte de excitação (3, 31 - 36) em intervalos de tempo (ti - tn) e caracterizado por compreender, ainda, pelo menos um processador (1) para formar a função da emissão de intensidade versus tempo da referência dos ditos valores de intensidade da referência (VRi - VRn).

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que ele compreende pelo menos um dispositivo de memória (1c, 1d) para armazenar valores de intensidade da referência (VRi - VRn) da intensidade de emissão (I) em intervalos de tempo (ti - tn) para pelo menos um comprimento de onda da radiação de emissão (E) da dita marcação de referência da luminescência (M-R) e/ou para armazenar pelo menos uma função da emissão de intensidade versus tempo da referência formada dos valores de intensidade da referência (VRi - VRn).

11. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que ele compreende a dita pelo menos uma fonte de excitação (3, 31 - 36).

12. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um detector (4) compreende um seletor de comprimento de onda (4a’).

13. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 12, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um detector (4, 41,4b) converte a intensidade da emissão (I) em sinais elétricos dos valores da intensidade da prova (Vpi - Vpn) respectivamente dos valores de intensidade da referência (VRi - VRn) e que o dito pelo menos um processador (1) amostra os ditos sinais elétricos para formar uma função da emissão de intensidade versus tempo da prova dos ditos valores de intensidade da prova (Vp-i - Vpn) respectivamente para formar intensidade versus tempo da referência da função de emissão de referência dos ditos valores de intensidade da referência (VR1 - VRn).

14. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 13, caracterizado pelo fato de que ele compreende pelo menos um espec-trômetro para diferenciar entre dois ou mais comprimentos de onda de emissão e que o dito pelo menos um detector (4b) é um fotodetector de formação para medir a radiação de emissão (E) em dois ou mais comprimentos de onda de emissão, permitindo uma medição simultânea dos valores de intensidade da prova (Vpi - Vpn) da radiação de emissão (E) de uma marcação da prova luminescente (M-P) respectivamente uma medição simultânea dos valores de intensidade da referência (VRi - VRn) da radiação de emissão (E) de uma marcação de referência luminescente (M-R).

15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um fotodetector de formação (4b) é uma formação de CCD bidimensional, uma primeira fila de pixels fotossensíveis (PIX) funciona como uma formação de fotodetecção, as filas restantes de pixels funcionam como um dispositivo de armazenamento primário para a informação espectral como uma função do tempo através de um processo de deslocamento de linha.

16. Sistema de segurança para autenticação de uma marcação de prova luminescente (M-P), caracterizado pelo fato de que compreende: um dispositivo como definido em qualquer uma das reivindicações 8 a 14, pelo menos uma amostra de referência (7-R) compreendendo pelo menos uma marcação de referência luminescente (M-R) para medir valores de intensidade da referência (Vri - VRn) da intensidade de emissão (I) em intervalos de tempo (ti - tn) para pelo menos um comprimento de onda da radia- ção de emissão (E) da dita marcação da referência luminescente (M-R) e pelo menos uma amostra de prova (7-P) compreendendo pelo menos uma marcação de prova luminescente (M-P) para medir valores de intensidade da prova (VP1 - Vpn) da intensidade de emissão (I) em intervalos de tempo (ti - tn) para pelo menos um comprimento de onda da radiação de emissão (E) da dita marcação de prova luminescente (M-P).

17. Sistema de segurança, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma da dita amostra de prova (7-P) é parte de uma tinta e/ou composição de revestimento de um artigo (7) a ser autenticado.

18. Sistema de segurança, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das ditas amostras de prova (7-P) está contida em um material solto de um artigo (7) a ser autenticado.