CN102177030B - 基于发射冷光的物质的安全特征 - Google Patents

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Abstract

为了保证基于发射冷光的物质的有价文件或安全文件的真实性和/或防伪性，提供基于发射冷光的物质的安全特征、具有该安全特征的有价文件或安全文件、用于验证该安全特征的方法及装置。所述安全特征由第一发射冷光的物质以及第二发射冷光的物质形成。第一冷光是宽带的及第二冷光是窄带的。安全特征的视觉色彩印象和冷光的总亮度在对发射物质激发出冷光时根据本发明通过该光谱宽带的第一冷光来确定。

Description

基于发射冷光的物质的安全特征
技术领域
本发明涉及基于发射冷光的物质的安全特征、具有该安全特征的有价文件或安全文件、用于验证该安全特征的方法以及装置。
背景技术
在检验有价文件或安全文件的真实性时区分三个层面。在第一层面中实现无技术辅助设备的简单检测，所述辅助设备科由任何人实施。可在这个层面中检验的典型安全特征例如是凹版印刷的透明水印花纹、隐形油墨和触觉印刷结构。在第二层面中实现带有简单技术辅助设备的检验。例如用于观察荧光的紫外线灯、用于磁条的阅读器或用于缩微文字印刷的组合的转换电路和放大镜属于这一层面的辅助设备。可在第一或第二层面中被验证的安全特征显然及通常已为用户群公知。在第三层面中实现具有复杂检验的安全特征检测。这包括所有检验方法，包括一些为了实现而必须破坏该有价文件或安全文件的方法。确定用于检验第三层面的安全特征通常仅对很有限的人群公开并且因此不是显然的。
发光物质被很频繁地应用于有价印刷及安全印刷。不仅具有多个安全特征的纸币和护照，而且简单的有价文件、例如短途客运的车票都具有发光物质。基于发光物质的安全特征的优点一方面是借助紫外线灯的简单可视验证，及另一方面这样的安全特征不能用简单的复制设备、例如用复印机或扫描仪及打印机再现。发光物质常常不仅被用作为安全特征，而且也被用于文件的美学设计。
为了使基于发光物质的安全特征除了用于仅针对造假和伪造提供很有限保护的第二层面的简单目测，开发了一些方法，用这些方法将第三层面的验证附加给第二层面的安全特征。在一个简单文件中仅用于目测的发光物质通常是强发光的有机化合物，这些化合物常常宽带地发射及因此仅具有未特定的光谱特性，使得它可由造假者容易地通过类似化合物来代替。这即使在细致地检验造假文件时也不会引人注意。
由专利文献CH 498 468 A公开了一种用于记录信息的方法，在该方法中书写了多个加密符号，其中每个符号由一个涂有至少一种发光物质的单独的面显示，其中符号的至少一部分包含多于一种的发光物质，此外，在一个给定符号的发光物质的存在或缺失表示一个与符号联系的编码的至少一部分并且每种发光物质在用至少一种波长带的短波辐射照射时发光，其中该物质的波长带与每种其他物质的波长带不同。如果有效成分的宽带荧光落入具有窄带的另一成分的初级发光带的短波侧，则给出，在此例如使用一个具有宽带的唯一的荧光化合物作为分别具有窄带的发光化合物、例如稀土化合物的有效成分。但是如果条件没有被满足，则必须确保没有干扰镜像吸收、也就是说相对荧光光谱镜像的吸收光谱。
此外，由专利文献CH 516 196 A公开了一种用于恢复信息的方法，其中光谱分析由包含在符号中的发光物质发出的辐射，确定在符号中发光物质的存在及由此求得在符号中加密的信息。如果有效成分的宽带荧光落入具有窄带的另一成分的初级发光带的短波侧，则在此情况下也可使用例如一个具有宽带的唯一的荧光化合物作为分别具有窄带的发光化合物、例如稀土化合物的有效成分。但是如果条件没有被满足，则必须确保没有干扰镜像吸收、也就是说相对荧光光谱镜像的吸收光谱。
由WO 2007/003531 A1公开了被掺杂的稀土氧硫化物制成的发光物质以及它们在安全特征中的应用，这些稀土氧硫化物具有斯托克斯(Stokes)发光物及反斯托克斯(Anti-Stokes)发光物。根据稀土元素的特定发射光谱图，这种物质特别适合于有价文件或安全文件的保护。示出的光谱图在使用高分辨的传感器情况下以及通过测量发射最大值的强度比例被分析评价。此外，也可确定时间比、也就是发射的增长常数和衰减常数以及这些常数的比，并且与期望的值相比较。
现有技术的问题以及本发明的目的：
由于通过简单的可视观察可确定发光物质的存在，则为造假者提供了启示，即在该部位上也可在第三层面上实现有价文件或安全文件的验证，或者说，用这种物质引入信息。由此对于潜在的造假者，分析文件、识别及再现全部特征并且由此制造造假的文件或者说伪造一个真实的文件是简单的，所述文件经受所有三个层面。
由此提出了目的，提供一种安全特征和一个具有安全特征的有价文件或安全文件，在该特征中引入用于保护基于发射冷光的物质的有价文件或安全文件的真实性和/或非伪造性的信息。发射冷光的物质的存在应通过占优势的冷光这样地隐藏，使得安全特征的存在并不是明显的。另外，应可容易地机械读取信息及验证安全特征。此外，提出了目的，提供一种方法和装置，所述方法和装置可分析评价由安全特征引入的信息。
发明内容
本发明的说明和优选的实施方案：
根据本发明解决了目的，其方式是提供基于发射冷光的物质的安全特征。安全特征的冷光包括第一冷光和第二冷光，所述冷光分别通过至少一种发射冷光的物质发射。第一和第二冷光分别具有至少一种波段，其中第一冷光的至少一个波段与第二冷光的至少一个波段光谱重叠。第一冷光在光谱上市宽带的，相反第二冷光在光谱上是窄带的，也就是说，第二冷光的波段的光谱半值宽度比第一冷光的波段的半值宽度小至少10倍。第二冷光具有一种光谱特性，该光谱特性由最大值的位置、其波段的光谱宽度(半值宽度)和亮度给出。第二冷光的光谱特性通过至少一种发射第二冷光的物质的种类和组成给出。在此，种类和组成包括化学组成、晶体结构以及在混合物和配制品中的混合比。至少一个信息被归入至少一种发射第二冷光的物质的种类和/或组成。所述归入例如可以通过输入到中心数据库来实现。此外，第一冷光的冷光寿命小于第二冷光至少2倍。为了根据本发明相对潜在的造假者隐藏第二冷光及由此归入其中的信息，安全特征在激发冷光时的视觉色彩印象仅通过第一冷光确定，所述第一冷光此外控制着冷光的整体亮度。第二冷光与此相应地仅具有相对第一冷光的亮度这样小的冷光亮度，使得通过第二冷光不会出现第一冷光的视觉色彩印象的变化，尤其是由于第一和第二冷光在光谱上重叠、即具有相类似的色彩印象。
一种发射第二冷光或者作为用于发射第二冷光的物质的混合物的一部分的物质可具有多个波段。在此，不同的波段具有关于光子能量和亮度固定的比例，所述光子能量和亮度由物质的特性给出。典型的窄带发射体、例如掺杂稀土的材料具有很多波段。为了分析评价优选具有最高亮度的波段。
在本发明的一个优选的实施方案中，第二冷光由至少两个、优选至少三种发射冷光的物质产生。
在本发明的一个优选的实施方案中，第二冷光的半值宽度小于100meV、优选小于50meV、特别优选小于25meV。
在本发明的一个优选的实施方案中，稀土化合物或掺杂稀土的主晶格系统被用于产生第二冷光的发射冷光的物质。例如(SE2-x-ySE′xSE″y)Ch2Ch′、Alk(SE1-u-vSE′uSE″v)Hal4、(SE1-u-vSE′uSE″v)Hal3、(SE1-u-vSE′uSE″v)BO3、(SE1-u-vSE′uSE″v)PO4和(SE1-u-vSE′uSE″v)VO4，其中u、v、x、y≥0，u+v＜1，x+y＜2以及Ch和Ch′由包括氧、硫、硒和碲的组中选出，其中Ch和Ch′也可相同，Alk由包括锂、钠和钾的组中选出，Hal由包括氟、氯、溴和碘的组中选出，以及SE、SE′和SE″由包括镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu和钇Y的组中选出。此外，用于主晶格的例子为磷灰石、氟磷钙石、钾钠铅矾(Palmierite)、镁橄榄石、透钙磷石、碳酸磷灰石、硅磷灰石、细晶磷灰石、三斜磷钙石(Monetite)、水氟磷铝钙石、白磷钙矿石、硅硫磷灰石(Wilkeite)、氧磷灰石(Voelckerite)、磷氯铅矿石、石榴石、钙钛矿石、硅酸盐、钛酸盐、钒酸盐和磷酸盐。
在本发明的一个优选的实施方案中，第一冷光的半值宽度为至少200meV，优选为至少400meV。
在本发明的一个优选的实施方案中，产生第一冷光的发射冷光的物质是硫化锌。
在本发明的一个优选的实施方案中，冷光是光致冷光、尤其是荧光和/或磷光。在光致发光时激发借助在红外线、可见光和/或紫外线光谱范围中的光实现。发出的辐射可位于红外线、可见光和/或紫外线范围中。如果发射的辐射低于激发能量，则称为斯托克斯位移。如果发射的辐射高于激发能量，则称为反斯托克斯位移。
在本发明的另一个优选的实施方案中，冷光是电致冷光。在此情况下，激发借助于电场或电压。发射的辐射在电子与空穴复合时产生，电子与空穴通过在物质中施加的场或施加的电压产生。通过施加电场激发的电致冷光的应用例子为用于基于电致发光的LCD或电致发光的机动车标志的背景照明。基于施加的电压激发的电致冷光的应用例子为发光二极管(LED)，尤其也是有机发光二极管(OLED)。
在本发明的另一个优选的实施方案中，冷光是阴极冷光。激发借助于定向在物质上的电子射线实现。
在本发明的另一个优选的实施方案中，冷光是摩擦冷光。激发借助摩擦实现。
在本发明的另一个优选的实施方案中，冷光是化学冷光。激发借助化学反应实现，尤其是通过将化学物质加入安全特征而引发的。
在本发明的另一个优选的实施方案中，冷光是声致冷光。激发借助声波、特别优选借助超声波来实现。
在本发明的一个优选的实施方案中，基于发射冷光的物质的安全特征是有价文件或安全文件的部分。在此，该安全特征可在印刷技术上被引入该有价文件或安全文件中或者被施加在其上。为此，可以使用凹版印刷、平版印刷、凸版印刷、孔版印刷及数字印刷的所有对技术人员公知的印刷方法。该有价文件或安全文件可以是基于纸的、基于塑料的或由不同物质构成的多层结构。多层结构是一种借助层压或粘接制造的体、例如卡片体。该结构通过各个层、例如薄膜的配页、层压和/或粘接连接成一个物体。在此，薄膜由相同或不同材料构成，尤其是由聚碳酸酯(PC)、尤其是双酚-A-聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)构成，它们的衍生物如乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二酯(PETG)，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰亚胺(PI)、聚乙烯醇(PVA)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、热塑性弹性体(TPE)、尤其是热塑性聚氨酯(TPU)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、纸、Telsin
Figure BPA00001347403400061
(PPG工业公司，美国)以及它们的衍生物、此外包含这些材料的共挤出的薄膜以及此外包含上述材料的混合材料构成。在一个多层结构中，安全特征可被施加到一层或多层上。
在本发明的一个优选的实施方案中，基于发射冷光的物质的安全特征是有价文件或安全文件的集成组成部分。例如发射冷光的物质被引入有价文件或安全文件的一种材料中、例如一种纸或一种塑料薄膜中。在此，引入在制造纸或塑料薄膜时实现，其方式是，发射冷光的物质被添加到纸浆或基础聚合物中。
一个具有至少一个根据本发明的安全特征的有价文件或安全文件可具有对本领域技术人员公知的其他安全特征。
在本发明的一个优选的实施方案中，被归入的信息除了根据本发明的安全特征还被包含在文件中的至少一个第二部位上。由此达到了对信息的保护及实现了对被归入的信息的简单验证。
在本发明的一个优选的实施方案中，被归入的信息是发行的国家、文件种类、文件有效期、签发年、文件号、数字、检验码、散列值、所有者名字的起始字母或类似物。
在本发明的一个优选的实施方案中，有价文件或安全文件是一个旅行护照、身份证、出生证明、签证、驾驶证、信用卡、银行卡、公司证件、会员证、行驶证、纸币、支票、股票、邮票、印花税票或类似物。
根据本发明安全特征的根据本发明的验证方法包括五个步骤：
在第一步骤a)中对发光物质激发出冷光。在此，例如用紫外线光照射一个包含可激发磷光的物质的安全特征。
在第二步骤b)中由安全特征发出的冷光辐射的亮度根据波长在至少一个已知时刻优选在激发后被检测。代替该时刻，根据本发明也可选择一个用于检测的时段，这也是技术上优选的实施方案。
在第三步骤c)中由根据时间及波长的冷光亮度实现第一冷光和第二冷光的识别。
在第四步骤d)中至少一种发射第二冷光的物质的种类和/或组成被归入第二冷光的至少一个波段。在此，第二冷光的被测光谱特性可被与发射窄带冷光的物质的已知冷光光谱图比较。
在第五步骤e)中确定被归入至少一种发射第二冷光的物质的种类和/或组成的信息。在此，例如可在制造有价文件或安全文件时设立的中心数据库中询问被归入至少一种发射第二冷光的物质的种类和/或组成的信息。
根据直接的数学关系式在此及在下面同等级地使用波长、频率和光子能量。波长λ和光子能量E可通过公式E(eV)＝1240eV·nm/λ(nm)彼此换算。
在所述验证方法的一个优选的实施方案中，从根据时间及波长的冷光亮度中识别第一和第二冷光通过预给定可能存在的、可用于发射第一或第二冷光的物质来实现。可使用的所有物质构成一组发射冷光的物质。它们每个的根据时间及波长的亮度分布是已知的。从可能的根据时间及波长的亮度分布的知识中实现第一光谱范围的识别和第二光谱范围的识别，在第一光谱范围中仅存在第一冷光，在第二光谱范围中存在第一冷光，而且可存在一个第二冷光。由仅存在第一冷光的第一光谱范围中的冷光亮度以及该第一冷光的已知光谱变化中也可在第二光谱范围中确定第一冷光的亮度，在该第二光谱范围中不仅出现第一冷光而且出现第二冷光。此外，归入至少一种发射第二冷光的物质的种类和/或组成是通过从预给定的可能物质中选择存在的物质而实现的。
例如对于货币的纸币使用两种不同宽带的发射第一冷光的物质以及五种不同窄带的发射第二冷光的物质。在验证方法中检测到的冷光被与可能使用的物质的各自冷光比较及由此识别出实际存在的发射第二冷光的物质。一个信息，例如纸币的面值或序列号的散列(Hash)值，被归入发射第二冷光的物质的分别位于纸币中的组合。
在该验证方法的一个优选的实施方案中，如果仅可使用一组已知的发射冷光的物质用于制造安全特征，则在步骤d)中在具有n个不同的第二光子能量时开始可能出现第二冷光的波段(n是一个整数并且给定了在安全特征中可能发射第二冷光的物质的波段的数量)。由可能使用的物质的每个已知光谱特性已知了可出现波段的光子能量。在所述第二光子能量中，在步骤da)中确定亮度I2，n，所述亮度相应于第二光子能量中的第一和第二冷光的总亮度。这优选通过对根据时间和波长的冷光亮度在步骤b)中测量的分布中得到的数据的提取(Extraktion)实现。由此，实现了重要的数据减少及由此实现了更快的处理及分析评价。此外，在步骤db)中在m个第一光子能量时确定冷光I1，m的亮度，其中，在该m个光子能量中不出现第二冷光的波段(m是一个整数并且给出了在冷光光谱中测量点的数量，在这些测量点上不发射第二冷光)。根据本发明将不出现第二冷光理解为，第二冷光的亮度在测量冷光的时刻及在观察的光谱范围中下降到最大亮度的低于5％、优选低于1％。在步骤dc)中产生比例Vn，m＝I2，n/I1，m。在此，I1，m可由一个第一冷光的对所有第二光子能量相同的亮度形成。优选地，对于n个第二光子能量中的每一个在一个光谱相邻的第一光子能量中确定冷光亮度或从多个光谱相邻的第一光子能量中外插一个用于第n个第二光子能量的冷光亮度的值。从比例Vn，m的一个或多个边界值的超过和/或未超过情况在步骤dd)中在第二光子能量时确定一个波段的存在或缺失以及从存在的波段归入发射第二冷光的物质。
在验证的一个优选的实施方案中执行步骤b)，即在激发后的至少两个时刻或至少两个时间间隔中、优选在激发后的至少三个时刻或至少三个时间间隔中根据波长检测由安全特征发射的冷光辐射亮度。为了简化分析评价根据本发明为一个时间间隔配置一个位于该时间间隔内并且被归入所测的冷光亮度的时刻。例如在激发后50μs至150μs的时间间隔中确定根据波长的第一亮度分布并且配置给时刻100μs，以及在激发后的400μs至600μs的时间间隔中确定一个根据波长的第二亮度分布并且配置给时刻500μs。
根据本发明的用于借助第一和第二冷光来验证本发明基于发射冷光的物质的安全特征的装置具有用于时间上受限地对发射冷光的物质激发出冷光的设备以及用于时间上受限地、根据波长地、与激发在时间上延迟地检测冷光的设备。由于第一和第二冷光根据本发明在冷光寿命上是不同的，为了从安全特征的整个冷光中分出第一和第二冷光必要的是，首先在发光的时期中激发安全特征。在激发结束之后所述冷光相应于各自的冷光寿命衰减。在激发结束后的至少一个时刻上根据波长检测由安全特征发出的冷光。此外，用于验证的装置使用能量分散设备，所述装置被设置在安全特征与用于检测冷光的设备之间。
在用于验证根据本发明的安全特征的装置的一个优选的实施方案中，该装置具有用于激发冷光的脉冲工作的设备、用于光谱上隔开冷光光线的设备和用于检测冷光的设备，所述冷光可在实现激发时以较高的比率读出。当安全特征例如被设置在根据本发明的用于验证的装置上、例如该特征通常在文件检测装置中那样时，所述实施方案是优选的。该检测装置通常被这样构造，使得可验证多于一个的安全特征。
在用于验证根据本发明的安全特征的装置的一个优选的实施方案中，用于激发冷光的设备被构造用于发射在紫外线、可见光或红外线范围中的电磁辐射。
在用于验证根据本发明的安全特征的装置的一个优选的实施方案中，用于激发冷光的设备被构造为LED、激光器或激光二极管、闪光灯或灯闭锁系统(Lampe-Shutter-system)。
在用于验证根据本发明的安全特征的装置的一个优选的替换实施方案中，该装置具有用于激发冷光的设备、用于在光谱上隔开待检测的冷光的设备、至少一个用于检测冷光的设备以及用于传输安全特征的设备。在该实施方案中，所述用于激发冷光的设备和所述至少一个用于检测冷光的设备在空间上彼此分隔开并且用于传输安全特征的设备将安全特征从激发位置传输到至少一个检测冷光的位置。用于传输的设备例如是一个传送带、例如用于将纸币或信件沿着传输段传输。用于激发冷光的设备位于该传输段的一个位置上。所述设备可连续地或可不连续地工作。卤素弧光灯或水银灯例如被称为用于激发的连续工作的设备，这些设备可提供很高的激发射线量及由此激发一个很强的冷光。LED例如被称为不连续工作的设备，这些设备仅在安全特征应被激发用于检验时被接通。这在具有较小处理能力的装置中具有使用于激发的设备具有较长寿命的优点。用于光谱分隔的至少一个第一设备及用于检测冷光的设备位于离用于激发的设备的第一空间距离处。用于光谱分隔的第二设备和用于检测冷光的设备优选位于离用于激发的设备的至少一个第二空间距离处。用于检测冷光的设备根据波长感测冷光辐射亮度。冷光辐射亮度的时间相关性在恒定的传输速度v情况下通过公式t＝s/v由激发位置与检测冷光的各个位置之间的距离得出，其中，t是激发后的时间及s是激发位置与检测冷光的位置之间的距离。冷光辐射亮度的时间相关性在恒定的加速度a情况下由激发位置与检测冷光的各个位置之间的距离通过公式t＝(2s/a)1/2得出。尤其是，恒定的加速度在涉及自由落体时可以是重力加速度g。
现在结合附图描述本发明的实施例。
附图说明
图1：根据本发明的第一(图1a)和第二(图1b)安全特征在激发冷光后的两个不同时刻上的冷光亮度分布；
图2：具有预给定可能存在的第二荧光的、根据本发明的第一(图2a)和第二(图2b)安全特征的冷光亮度分布；
图3：具有根据本发明安全特征的有价文件或安全文件；
图4：用于验证一个具有根据本发明第一实施方案中的安全特征的有价文件或安全文件的装置；
图5：用于验证一个具有根据本发明第一实施方案中的安全特征的有价文件或安全文件的、根据本发明方法的方法步骤；
图6：用于验证一个具有根据本发明第二实施方案中的安全特征的有价文件或安全文件的根据本发明的另一个方法的方法步骤；
图7：用于验证一个具有根据本发明第二实施方案中的安全特征的运动的有价文件或安全文件的装置。
具体实施方式
在图1a中示出了在激发后的两个不同时刻T′和T″上根据本发明的第一安全特征的冷光光谱。在横坐标上以eV示出了能量E及在纵坐标上示出了亮度I。第一冷光具有一个3.0eV的最大值，第二冷光在2.4、2.8及3.0eV时具有由发射三个窄带冷光的物质产生的波段。在示出的情况中，宽带冷光的冷光亮度相对窄带的比例为1000∶1∶1∶1及给出了冷光寿命的比例τ1∶τ2∶τ2∶τ2＝1∶4∶4∶4。宽带冷光的半值宽度位于大约1.2eV处，窄带冷光的半值宽度位于大约0.024eV处。上方的冷光光谱相应于时刻T′＝0、也就是紧接着激发结束时的冷光分布。下方的冷光光谱相应于时刻T″＝T′+τ2＝T′+4τ1时的冷光分布，所述时刻位于第一时刻T′之后窄带冷光的冷光寿命τ2或宽带冷光的4倍冷光寿命τ1左右。冷光寿命相应于亮度下降到1/e的时刻。
在图1b中与图1a相似地示出了在激发后的两个不同时刻T′和T″上根据本发明的第二安全特征的冷光光谱。在此，与图1a中示出的不同地选择发射窄带冷光的物质的另一混合，使得第二冷光在2.8、3.2及3.6eV具有波段。因此另一个信息被归入。
可容易地看出，可将第二冷光的波段从第一和第二冷光的光谱中根据它们较长的冷光寿命提取出。窄带冷光不能通过很小的初始荧光被可视地发觉，色彩印象由宽带的第一冷光控制。此外，第二冷光的波段也可仅用具有相应高的灵敏度和分辨率的仪器来证明，这样使潜在的造假者的辨别更加困难。因此更小可能地根据明显的宽带的第一冷光来完整再现并且尤其保护了被归入安全特征的信息。
这些图是示意图。在图中，发射窄带的第二冷光的物质分别恰好具有一个发射波段。但是，大多数窄带发射体、例如稀土发光体具有一排波段，但是这些波段彼此具有固定的亮度比，这样基本的实施方案没被改变。
在图2中示出了一个安全特征系统，在该系统中从七种不同的发射窄带冷光的物质中，分别组成用于制造安全特征的七种物质中的三个的组合。粗的实线示意性地示出了测量的光谱分布，而用细线示出了其他物质的可能的其他波段，但是未测量这些其他物质，因为它们不存在。例如，将信息通过三种发射窄带冷光的物质的存在编码。在图2a中示出了第一示例及在图2b中示出了第二示例。例如，该信息可被归入一个二进制码，该码由不同的发射第二冷光的物质的存在(1)和不存在(0)构成。为了清楚说明该物质，示出的冷光光谱存储了一个具有可能的物质组的所有七个可能波段的冷光光谱。发射第二冷光的可能物质的波段的最大值位于2.4、2.6、2.8、3.0、3.2、3.4及3.6eV处。相应于该编码，将具有第二冷光在2.4、2.8及3.0eV处的波段的信息[1011000]归入在图2a中示出的冷光，及将具有第二冷光在2.8、3.2及3.6eV处的波段的信息[0010101]归入在图2b中示出的冷光。如此构成的安全特征例如可被用于对权限级别进行编码，例如驾驶证所有者的行驶权限的不同级别。在该实施例中，示出在图2a中的冷光亮度分布可在一个具有驾驶机动车级别1、3和4权限的文件中找到，相反，示出在图2b中的可在一个具有驾驶机动车级别3、5和7权限的文件中找到。
该实施方案的优点在于、验证装置必须仅在第二冷光的可能的波段的频率上、例如在2.4、2.6、2.8、3.0、3.2、3.4及3.6eV处、以及在仅仅第一冷光的频率上、例如在2.3、2.5、2.7、2.9、3.1、3.3、3.5及3.7eV处构造用于感测测量数据、或者必须仅仅在这些测量点上的数据被进一步处理。由此明显简化了分析评价方法、使得分析评价方法可无大的计算成本及由此易于在小的装置、尤其是移动验证装置上被执行。
在图3中示出了一个文件30，例如一个身份证。在该身份证上是一个受根据本发明的安全特征保护的护照照片32。为此，例如可为用于印刷护照照片的颜色以根据本发明的方式添加发射冷光的物质。此外，在文件30上设有所有者的数据34以及一个可机读区36，其他数据被施加到该区中。在该安全特征中例如对有效性编码，该有效性可在所有者数据34和/或可机读区36的区域中被再次找到。替换地或附加地，信息也可被存储在一个嵌入到该文件30中的集成电路中。由此，对该护照照片的更换和/或复制变得很难，因为在更换或复制时会去掉所归入的信息及由此明显造成变化。
在图4中示出了一个根据本发明的、用于验证具有本发明安全特征44的文件42的装置40。该装置40具有用于激发的设备46。在此例如可涉及一个脉冲工作的紫外线-LED。通过紫外线光激发该安全特征44的发射冷光的物质发光。发出的光穿过一个光学装置48、例如一个缝隙引导到一个分散元件50、例如一个光栅上。分开的光借助一个检测器52、例如一个线型CCD检测。用于激发的设备例如可在一个100μs的时间间隔激发该安全特征发光并且以1kHz的重复率工作。因此，在此情况下得到一个用于检测冷光的900μs的时间窗，为此例如10kHz的检测冷光的读取率是有意义的。这些数据可被一个数据处理装置读取及分析评价。
在图5中示出了根据本发明方法的方法步骤，其例如可借助图4中示出的装置执行。首先，在步骤100中，安全特征44的发射冷光的物质借助用于激发的设备46被激发发光。发射的光以相对激发的时间延迟被在步骤102中借助光学装置48、分散元件50和检测器52感测。测量的根据时间和波长的冷光亮度分布被转交到一个数据处理装置上。在此，在分析评价104的第一步骤中实现对第一和第二冷光的识别。例如，首先适配第一冷光、例如通过适配高斯-、洛伦兹-或Pseudo-Voigt分布。接着第二冷光亮度分布可通过从测量的冷光光谱中减去假设的第一冷光亮度分布获得。替换地，多个高斯-、洛伦兹-或Pseudo-Voigt分布的适配可实现对第一和第二冷光的适配，其中属于第一或第二冷光的波段可借助半值宽度来识别。在步骤106中实现对发射第二冷光的物质的种类和/或组成的归入。所述物质根据其光谱特性加以确定，并被归入第二冷光。在归入之后，在步骤106中可由发射第二冷光的物质的种类和/或组成即化学组成而确定出被归入的消息。
在图6中示出了用于验证方法的另一个实施方案。例如得出一个系统，其中为了制造根据本发明的安全特征及由此为了归入信息，使用一种用于产生第一冷光的物质和七种用于产生第二冷光的物质。该系统被示出在图2中。发射第一宽带冷光的物质的冷光具有一个在3.0eV处为最大值的波段。可用于产生第二冷光的七种物质的冷光波段位于2.4、2.6、2.8、3.0、3.2、3.4及3.6eV处。出于了解了可能使用的物质的各自光谱特性简化了分析评价，该分析评价包括识别第一和第二冷光以及将发射第二冷光的物质的种类和/或组成归入所确定的波段。首先与步骤100和102相似地实现激发和检测。为了分析评价并不观察整个冷光光谱，而是在第一步骤120中确定在第二光子能量处的亮度I2，n，在该能量处可出现第二冷光的波段。在此情况下，确定I2，1在2.4eV处，I2，2在2.6eV处，I2，3在2.8eV处，I2，4在3.0eV处，I2，5在3.2eV处，I2，6在3.4eV处及I2，7在3.6eV处。在下一步骤122中确定第一冷光的亮度I1，m。例如确定I1，1在2.3eV处，I1，2在2.5eV处，...I1，7在3.5eV处及I1，8在3.7eV处，因为在这些部位上不会期望第二冷光值得一提地有助于冷光亮度。在第三步骤124中对于第二冷光的每个可能的组分确定亮度比Vn，m。为此，例如所述比例Vn，m＝I2，n/I1，m借助n＝m产生。为了在步骤124中确定，是否存在可用于产生第二冷光的物质，则比较是否所述比例Vn，m＝I2，n/I1，m未超过一个下边界值或超过一个上边界值。如果下边界值未被超过，则可肯定地由此得出，不存在可能发射第二冷光的物质。如果上边界值被超过，则可肯定地由此得出，存在可能发射第二冷光的物质。该分析评价可在激发后的不同时刻被重复进行。边界值对于每个单独的可能发射第二冷光的物质以及在激发后的每个可能的时刻或每个可能的时间间隔可以是不同的。如果下边界值在任一时刻被超过或上边界值在至少一个时刻被超过时，则可认为存在一个可能的发射第二冷光的物质。如果上边界值不在任一时刻被超过及下边界值在至少一个时刻未被超过，则可认为不存在一个可能的发射第二冷光的物质。
在步骤124的另一个实施方案中，在产生比例I2，n/I1，m之前，首先通过外插法在可能的第二冷光的位置上确定第一冷光的亮度I1，n。所述确定在上述举例中通过对与亮度I2，n相邻的亮度I1，m取平均值来实现。例如，为了产生在2.8eV处的比例V3＝I2，3/I1，m首先从2.7eV处的值I1，3及在2.9eV处的I1，4产生一个值I′1，3＝(I1，3+I1，4)/2。以此方式，除了在该实施例中用于具有在3.0eV处冷光的第四种可能的物质外，所述边界值都可被等同，因为在不存在第二冷光示该比例近似为1。
在图7中示出了一个用于验证运动的安全特征的可能的装置70的实施方案。一个这样种类的装置例如可集成在一个例如用于纸币或信件的检测装置或分类装置中。在这样的装置中，一个物品、例如纸币或信件被高速地沿着传输方向72借助一个传输设备74传输。在第一点上，为安全特征部分的发射第一冷光和第二冷光的物质被借助用于激发冷光的设备76激发。例如可涉及一个紫外线灯、例如一个水银灯或卤素弧光灯，这些灯借助紫外线辐射78来激发冷光。可在该实施方案中可连续地实现冷光的激发，因为根据本发明的安全特征由于沿着传输方向72的传输仅被激发冷光一个确定的时间。该安全特征连续地发射冷光，所述冷光相应冷光寿命而衰减。用于检测冷光的设备位于沿着传输段的至少另一位置上，所述设备被这样设置，使得其接收由一个传输经过旁边的安全特征发出的冷光80.1、80.2。这些冷光通过一个分散元件82.1、82.2被引导到一个检测器84.1、84.2、例如一个线型CCD或CMOS上。用于激发的设备、例如一个水银灯或卤素弧光灯例如在一个以10m/s运动的传输带上方位于x＝0的位置上。用于光谱分隔的第一设备与用于检测冷光的设备相距1mm的距离，所述用于检测冷光的设备在激发后100μs的时刻感测根据波长的冷光辐射亮度。用于光谱分隔的第二设备与用于检测冷光的设备位于相距10mm距离的另一位置上，所述用于检测冷光的设备在激发后1ms的时刻感测根据波长的冷光辐射亮度。所确定的所归入的信息例如可转交传输装置，以便例如相应于面值地分类借助安全特征值编码的纸币。替换或附加地，这样确定的值可与一个光学上读出的值比较。在对邮票值编码的情况中，例如可进行与例如由信件称重得出的所需的值的比较。如果邮资不够，则信件可从传输装置被分拣到一个邮费不足的邮件区域中。

Claims (21)

1.基于发射冷光的物质的安全特征，其中冷光包括第一冷光和第二冷光，
其中，第一冷光在光谱上是宽带的，而第二冷光在光谱上是窄带的，
其中，第一冷光和第二冷光均具有至少一个波段，第一冷光的至少一个波段与第二冷光的至少一个波段重叠，
其中，第二冷光具有由至少一种发射第二冷光的物质的种类和组成给出的光谱特性，
其中，至少一个信息被归入所述至少一种发射第二冷光的物质的种类和/或组成，
其中，第二冷光的至少一个波段的光谱半值宽度比第一冷光的至少一个波段的光谱宽度小至少10倍，
其中，此外第一冷光的冷光寿命比第二冷光的冷光寿命小至少2倍，
其中，安全特征在对至少一种发射物质激发出冷光时的视觉色彩印象以及冷光的总亮度是通过光谱宽带的第一冷光确定的。
2.根据权利要求1的基于发射冷光的物质的安全特征，其特征在于，第二冷光由至少两种发光物质产生。
3.根据权利要求1或2的基于发射冷光的物质的安全特征，其特征在于，第二冷光的至少一个波段具有小于100meV的半值宽度。
4.根据权利要求1或2的基于发射冷光的物质的安全特征，其特征在于，第二冷光由稀土化合物产生。
5.根据权利要求1或2的基于发射冷光的物质的安全特征，其特征在于，第一冷光的至少一个波段具有至少200meV的半值宽度。
6.根据权利要求1或2的基于发射冷光的物质的安全特征，其特征在于，第一冷光由硫化锌产生。
7.根据权利要求1或2的基于发射冷光的物质的安全特征，其特征在于，第一冷光和第二冷光选自以下组中：光致冷光、荧光、磷光、电致冷光、阴极冷光、摩擦冷光、化学冷光及声致冷光。
8.根据权利要求1或2的基于发射冷光的物质的安全特征，其特征在于，第一冷光和/或第二冷光相对于发射物质的激发具有斯托克斯位移。
9.根据权利要求1或2的基于发射冷光的物质的安全特征，其特征在于，第一冷光和/或第二冷光相对于发射物质的激发具有反斯托克斯位移。
10.具有至少一个安全特征的有价文件或安全文件，其特征在于，至少一个安全特征是根据权利要求1至9之一的基于发射冷光的物质的安全特征。
11.根据权利要求10的具有至少一个安全特征的有价文件或安全文件，其特征在于，所述基于发射冷光的物质的安全特征被包含在该文件中的一个第一部位上，及引入安全特征中的信息被额外地包含在该文件中的一个第二部位上。
12.根据权利要求10和11之一的具有至少一个安全特征的有价文件或安全文件，其特征在于，所述信息是至少一个选自以下组中的特征：发行国家、文件种类、文件有效期、签发年、文件号、数字、检验码、散列值、所有者名字的起始字母。
13.用于验证安全特征的方法，其特征在于，该安全特征是根据权利要求1至9之一的基于发射冷光的物质的安全特征，并且该方法包括下述方法步骤：
a）对发射物质激发出冷光，
b）根据时间及波长检测冷光亮度，
c）从根据时间及波长的冷光亮度识别第一冷光和第二冷光，
d）将至少一种发射第二冷光的物质的种类和/或组成归入第二冷光的至少一个波段，及
e）确定被归入至少一种发射第二冷光的物质的信息。
14.根据权利要求13的用于验证安全特征的方法，其特征在于，预给定一组具有已知的根据时间及波长的亮度分布的发射冷光的物质，所述发射冷光的物质能够发射第一冷光和第二冷光，并且为了识别第一冷光和第二冷光，及为了将至少一种发射第二冷光的物质的种类和/或组成归入第二冷光的至少一个波段，而使用该组物质的根据时间及波长的亮度分布的知识。
15.根据权利要求14的用于验证安全特征的方法，其特征在于，方法步骤d）包括：
da）由第二冷光的波段确定冷光I2,n在n个期望的光子能量时的亮度，
db）确定冷光I1,m在仅出现第一冷光的m个光子能量时的亮度，
dc）产生亮度的比例Vn,m=I2,n/I1,m，及
dd）根据该比例Vn,m超过或未超过预给定的边界值的情况来确定存在或不存在发射期望的冷光的物质的情况，所述物质能够产生第二冷光。
16.根据权利要求13至15之一的用于验证安全特征的方法，其特征在于，在激发发射物质后的至少两个时刻或在至少两个时间间隔中检测冷光。
17.用于验证安全特征的装置，其特征在于，所述安全特征是根据权利要求1至9之一的基于发射冷光的物质的安全特征，该装置包括用于受时间限制对发射物质激发出冷光的设备和用于受时间限制根据波长在激发时刻在时间上延迟地检测冷光的设备。
18.根据权利要求17的用于验证安全特征的装置，其特征在于，该装置包括用于对发射物质激发出冷光的脉冲式工作的设备、用于光谱分隔冷光的设备及用于检测冷光的设备，所述用于检测冷光的设备能够以比实现激发更高的比率读取。
19.根据权利要求17和18之一的用于验证安全特征的装置，其特征在于，所述用于对发射物质激发出冷光的设备由在紫外线范围、可见光范围或红外线范围内的脉冲源形成。
20.根据权利要求17和18之一的用于验证安全特征的装置，其特征在于，所述用于对发射物质激发出冷光的设备由LED、激光器或激光二极管形成。
21.根据权利要求17的用于验证安全特征的装置，其特征在于，该装置具有用于对发射冷光的物质激发出冷光的设备、用于光谱分隔待检测的冷光的设备、用于检测冷光的设备和用于传输安全特征的设备，其中，用于激发的设备与用于检测的设备在空间上间隔开，用于传输的设备将安全特征从激发位置传输到至少一个检测冷光的位置，通过传输速度及在所述激发位置与所述至少一个检测冷光的位置之间的空间距离确定冷光的时间相关性。
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