CN102245381A - 荧光凹陷编码和鉴定 - Google Patents

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Abstract

本文公开了使用各种吸收和发射识别标志用于文件和产品鉴定的系统和方法。以荧光或磷光涂层、墨水和衬底形式的发射识别标志用于鉴定和防护诸如文件、货币以及用于烟草、奢侈品及药物的二次包装的物品。组合光谱重叠吸收和发射材料以提供通过扫描仪可检测的唯一光谱指纹。

Description

荧光凹陷编码和鉴定
相关申请的交叉参考
本申请要求于2008年12月8日提交的美国专利申请序列第12/316,037号的权益，其全部公开结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及安全标记，更具体地，涉及从紫外至远红外光谱区的光学编码磷光和荧光安全标记。
背景技术
仿造和伪造品已在现代经济和市场中成为显著关注的问题。计算技术和印刷技术上的进步增加了伪造品、仿造文件和其它欺诈行为的发生率。当今高科技社会的无数领域需要并依赖于对高价值文件、纸件、货币或其它材料的证明、鉴定和保护。
尽管诸如仿造货币和伪造签名或笔迹的欺诈行为是普遍的，但制造并完善伪造品和仿造文件的方法已随着高度熟练计算机印刷和处理的出现变得更容易并且更可用。早在1991年，美国财政部就持续向货币面额加入安全保护措施装置，以防止使用假币。这些保护措施包括了水印、嵌入在纸张中的安全线、微印刷、色移墨水，以及使用多色钞票。
货币鉴定的当前方法涉及在紫外线灯下视觉观察扫描含有安全线和诸如墨水以及绿点(planchette，小圆点)的发射材料的纸币。这种安全线响应暴露于紫外线光而发射清晰标记、颜色或代码。在一些情况下，不同面额纸币的发射装置可发出不同颜色。除发出颜色之外，在纸币暴露于紫外线光或一些形式的激发时可通过肉眼检测到代码编号或其它唯一标识符。
贵重文件或材料的鉴定影响经济的许多方面。公证人使用凸印章以鉴定公证文件；驾驶员执照、护照和其它照相识别含有全息图和微印刷；运动纪念品和零售服装商使用全息标签和印章以证明真实性。现在，甚至时尚设计师在其服装中包含鉴定装置，以防止发生除掉设计师作品。
传统安全装置的缺点在于其是可见的并且对于全世界是已知的。如果伪造者注意到在票据中存在安全线或在文件中存在水印，则复制该安全装置是容易的。一旦公众知晓了装置，伪造者就可能开始开发具体策略和解决方案，以克服该特定装置提供的安全防护。
存在着对于将隐蔽安全标记结合至货币、重要和贵重文件、包装和其它可靠材料的需要，以防止未经授权的拷贝、伪造、仿造以及其它欺诈使用。
发明内容
本发明的实施方式包括使用相互作用吸收和发射识别标志(signature)的组合用于文件和产品鉴定的系统和方法。以荧光或磷光涂层、墨水、安全线、绿点、微粒和衬底形式的发射识别标志用于鉴定和保护诸如文件、货币以及用于烟草、奢侈品及药物的二次包装的物品。
也可将吸收墨水涂层和衬底用于为鉴定和编码产生唯一的光学识别标志。使用包括例如染料、量子点、半导体和具有等离子体激元共振的纳米结构的各种材料来创造这种识别标志。在从紫外频谱到红外(“IR”)频谱范围内的电磁频谱上利用发射和吸收装置这两者。这种装置的光谱重叠组合用来产生对肉眼隐蔽的代码，并通过各种应用方法利用这种防护措施将识别标志盖印物品。
附图说明
本发明的这些实施方式和其它方面将从意味着示例而非限制本发明的以下详细描述和附图中变得显而易见，其中：
图1是根据本发明实施方式的沉积在散射和吸收衬底上方的涂层的横截面；
图2是根据本发明实施方式的单层涂层或墨水的横截面；
图3是根据本发明实施方式的多层涂层或墨水的横截面；
图4是根据本发明实施方式的增强的安全装置的辐射光谱的示例性曲线图；以及
图5是根据本发明实施方式的增强的安全装置的辐射光谱的示例性曲线图。
具体实施方式
通过结合阅读附图的以下详细描述，将更完全地理解本发明。本文中公开了本发明的详细实施方式，然而，应当理解所公开的实施方式仅是可以各种形式体现的本发明的示例。因此，不应将本文所公开的特定功能细节解释为限制性的，其仅作为权利要求的基础以及用于教导本领域技术人员以实际上任何合适详细实施方式多样地采用本发明的典型基础。
本发明的实施方式包括与窄带吸收(窄于可激发发射带宽)材料结合以制造新型鉴定和编码识别标志的荧光或磷光发射。宽带发射材料与具有窄于发射谱线的吸收带宽的一种或多种窄带吸收材料组合，以制造在特定波长具有一个或多个特定下沉(dip)或凹陷(notch)的发射识别标志。在发射谱线下当使用多于一种唯一吸收体成分时，可制造在给定波长处具有一系列特定下沉或特征的识别标志。可制造取决于光谱位置、形状与凹陷深度比率的鉴定识别标志或代码。使用若干组合的发射材料以创造与吸收谱线重叠的宽发射的代码或识别标志也是可能的。
发射成分可以是沉积在含有基本较窄吸收谱线的散射衬底上方的涂层、墨水、或安全线。如在图1中示意示出，纸张或塑料的衬底2嵌有吸收材料4的微粒。墨水或染料涂层6嵌有一种或多种发射体。在一个实施方式中，染料或墨水涂层6可包括彩色颜料微粒，以在环境光条件下观察时展现独特颜色，同时还在受到光学或电激发时发射具有特定吸收凹陷的宽发射谱线。墨水或染料涂层6沉积在衬底2上以形成安全装置。当光学或电激发施加于安全装置时，衬底的吸收材料和涂层的发射体材料的组合产生唯一的光谱识别标志。下面更详细地描述该光谱识别标志。
在另一实施方式中，吸收体和发射体材料可在一层作为涂层或墨水进行组合。在这种实施方式中，散射吸收体和/或发射体的使用增强了在光谱标印(fingerprint)中识别出的吸收下沉。如在图2中示意示出，诸如聚合物薄膜的单层基质材料14嵌有发射体微粒16和吸收微粒18。可采用光学颜料染料20以给予涂层或组合的涂层-衬底特定颜色。选择颜料，使得其吸收不干扰较宽发射谱线下窄谱线的吸收。在将光学或电激发施加至安全装置时，聚合物薄膜的吸收材料与发射体材料的组合产生唯一光谱识别标志或代码。根据一个实施方式，涂层可以是用于例如(非限制的)凹版和平版印刷的各种基于墨水的印刷技术的墨水。
如在图3中示出，另一实施方式包括多层安全装置，其中两个窄带吸收层夹住宽带发射体层。可以是纸张或聚合物衬底的第一层21含有多个一种或多种类型的窄带吸收微粒24。诸如聚合物基质或安全线的中间层23放置在第一层21上。中间层包括多个一种或多种类型的宽带发射体微粒25。包括多个一种或多种类型的窄带吸收微粒24的顶层22放置在中间层上。
安全装置的光谱发射可用来识别和检验物品的真实性。可通过显示作为波长函数的装置强度来示出光谱发射。来自典型安全装置的光谱发射产生在波长谱上具有极少可检测特征的识别标志26。根据本发明一个实施方式，安全装置增强使得对于该装置的激发产生可经分析以检验真实性的清晰光谱图案。如果一旦扫描含有该装置的物品的光谱发射，期望的发射识别标志未与期望的识别标志匹配，则该物品是伪造品或被篡改。如果识别标志匹配期望的图案或值，则文件是真实的。
图4和5示出使用具有宽带发射体和窄带吸收体的发色团的荧光凹陷效果的实施例。图4示出作为波长函数的光谱发射强度的曲线图。发色团的光谱发射产生在给定波长处具有唯一且可分辨特征的识别标志28。在图4示出的实施例中，光谱发射中的下沉出现在表示为“A”的波长处。图5是根据本发明实施方式的安全装置的另一示例性光谱标印30。由于在表示为“B”的波长区周围的吸收，光谱标印在强度上经历深度下沉。人眼察觉不到这些吸收装置；然而，仅需要使用分光计或其他光谱传感器，该装置是机器可读的。
根据本发明的一个实施方式，包括了机器可读隐蔽安全装置以便在现钞或其它昂贵文件中的安全线中使用。隐蔽安全装置可嵌在安全线或硬币坯内，导致在使用标准紫外线源或灯或者其它合适的激发源观察时，线的受激发的识别标志没有明显可见的改变。隐蔽安全装置尽管对于肉眼是不可见的，但其发射特殊且清晰的光谱标印。实现结合新的机器可读隐蔽装置而没有对公开认知的受激发的发射识别标志进行任何改变，由此使纸币的伪造或复制更困难。
根据一个实施方式，如图5所示，安全装置表现为在发射安全装置的现有、较宽的发射内一系列锐利的、化学鲁棒和稳定的光谱下沉。当纸币受到诸如紫外线灯的激发时，纸币内安全装置表现为已用的现有纸币。然而，在利用分光计或其它光谱解析仪器(例如分光计或探测器滤波器装置)分析纸币的发射时，安全装置的光谱发射在紫外激发或其它合适激发下产生人眼不可见的附加特点。
嵌入的隐蔽识别标志的鉴定是基于在识别标志中发现的全部光谱装置的存在。这些装置包括(但不限于)在特定波长处的尖峰或下沉，以及遍及光谱范围发现的相对比率。根据一个实施方式，这些波长装置的精度可定义为优于千分之一，并且它们的比率可规定为优于准确度10％。吸收凹陷的锐度导致磷光或荧光发射的颜色或外观上没有明显改变。
本发明的一个实施方式包括鉴定和/或记数货币的传感器。该传感器包括被配置为在光学或电激发下扫描现钞中发射装置的光谱发射的分光计或光谱解析部件。可替换地，本发明的实施方式包括以极少或没有改装或调试而内建在现有纸币分选或鉴定机器中的扫描仪、传感器或其它器件。根据一个实施方式，可使用Geisecke和Devireint，De La RueInternational和其它钞票处理机器制造商出售的机器，以速率超过每秒速率四十张钞票来高速地读取安全装置。
尽管本文描述的本发明实施方式示出和描述具有一个光谱下沉的光谱发射，但本领域技术人员应认识到在不背离本发明范围的情况下任何数量的光谱装置可结合至安全装置。例如，一种或多种类型的发射体微粒或吸收微粒可结合至安全装置，以提供一系列光谱下沉、尖峰或另一可区别特点。
此外，尽管本文描述的本发明实施方式讨论了来自紫外线灯的激发，但本领域技术人员应认识到安全装置的隐蔽可区别特点并不限于紫外频谱。例如，墨水或染料可在诸如红外范围的其它光谱范围中含有识别光谱凹陷，即，在紫外或可见范围中不具有吸收凹陷或多个凹陷的墨水染料或其它装置可在红外频谱中具有光谱凹陷或多个凹陷。
本发明的一个实施方式包括安全装置的激发，其可在多于一个波长处发生从而显示包括具有吸收凹陷的可区别宽发射的不同光谱带。例如，凹版墨水可具有可见和不可见的红外发射特征，其可通过一个或多个源激发，具有包含一个或多个吸收凹陷的一个或两个发射带。
尽管已参考示例性实施方式描述了本发明，但本领域技术人员应当理解在不背离本发明的精神和范围的情况下，可做出各种其它改变、省略和/或添加，并且实质等价物可替代其元件。另外，在不背离本发明范围的情况下，可做出许多更改以使特别情况或材料适于本发明的教导。因此，本发明并不旨在限于所公开的执行本发明的特别实施方式，而是本发明应包括落入所附权利要求范围内的全部实施方式。此外，除非特别声明，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何顺序或重要性，术语第一、第二等用与使元件彼此区分。

Claims (27)

1.一种鉴定物品的方法，包括：
提供能够吸收至少一条窄吸收谱线的电磁吸收物质；
提供能够发射宽发射带宽的电磁发射体物质；以及
响应与所述吸收物质的所述至少一条窄吸收谱线重叠的所述发射体物质的激发，制造发射光谱识别标志。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将所述吸收物质布置在衬底中。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：将所述发射体物质布置在所述衬底上的涂层中。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将所述吸收物质和所述发射体物质布置在衬底上的涂层中。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：提供在环境光条件下发出颜色的颜料或染料。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将所述吸收物质和所述发射体物质布置在安全线上。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：将所述安全线嵌入现钞中。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激发由紫外线源引起。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将所述发射体物质布置在第一衬底层与第二衬底层之间的层中，所述第一衬底层和所述第二衬底层包含所述吸收物质。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光谱识别标志包括在光谱带内的多个凹陷。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述光谱带从包括可见波段、紫外波段和红外波段的组中选择。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发射光谱识别标志在至少两个光谱带中包括凹陷。
13.一种安全装置，包括：
能够吸收至少一条窄吸收谱线的多个吸收微粒或化合物；
能够发射宽发射带宽的多个发射体微粒或化合物；以及
其中，所述吸收微粒或化合物以及所述发射体微粒或化合物的激发，制造结合了至少一条重叠窄吸收谱线的唯一光谱识别标志。
14.根据权利要求13所述的安全装置，进一步包括：衬底，所述吸收微粒或化合物布置在所述衬底中。
15.根据权利要求14所述的安全装置，其中，所述发射体微粒或化合物布置在所述衬底上的涂层中。
16.根据权利要求15所述的安全装置，其中，所述涂层含有染料、磷光体或其它发射体。
17.根据权利要求15所述的安全装置，其中，所述涂层是墨水。
18.根据权利要求17所述的安全装置，其中，所述墨水从包括凹版墨水及平版墨水的组中选择。
19.根据权利要求13所述的安全装置，其中，所述发射体微粒或化合物以及所述吸收微粒或化合物从包括量子点、染料、螯合物、金属有机物、稀土金属和具有等离子体激元共振的纳米结构的组中选择。
20.根据权利要求11所述的安全装置，其中，所述衬底包含现钞的安全线。
21.根据权利要求13所述的安全装置，其中，所述吸收微粒或化合物以及所述发射体微粒或化合物布置在衬底上的涂层中。
22.根据权利要求13所述的安全装置，进一步包括：在环境照明下提供颜色的颜料。
23.根据权利要求13所述的安全装置，其中，所述激发是由于暴露于紫外线源。
24.根据权利要求13所述的安全装置，其中，所述唯一光谱识别标志包括在光谱带内的凹陷。
25.根据权利要求24所述的安全装置，其中，所述光谱带选自包括可见波段、紫外波段和红外波段的组中的一个或多个。
26.根据权利要求13所述的安全装置，其中，所述唯一光谱识别标志在至少两个光谱带中包含一个或多个吸收凹陷。
27.根据权利要求24所述的安全装置，其中，所述唯一光谱识别标志包括对应于两个以上凹陷的吸收凹陷的深度比率。
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