CN104160266B - 结合热成像磷光体的物品以及用于对此类物品进行认证的方法和装置 - Google Patents

Abstract

实施例包括用于识别结合在物品上或内部的热成像磷光体（例如，Er:YIG）的方法和装置。该方法和装置实施例包括将物品选择性地暴露于在热成像磷光体的吸收谱带中的激发能的激发能发生器。发射辐射检测器当物品具有第一温度时在热成像磷光体的发射谱带内检测来自物品的第一发射辐射的第一发射特性，并且当物品具有不同于第一温度的第二温度时在发射谱带内检测来自物品的第二发射辐射的第二发射特性。温度调整元件被配置成调整物品的温度。实施例还包括确定第一发射特性是否充分地不同于第二发射特性的处理系统。

Description

结合热成像磷光体的物品以及用于对此类物品进行认证的方 法和装置

优先权要求

本申请要求2012年1月17日提交的美国临时申请号61/587,427的权益。

技术领域

本发明一般地涉及辐射发射化合物和用于其用作安全材料的方法和装置。

背景技术

发光磷光体化合物是能够在由外部能源激发化合物时在红外、可见和／或紫外光谱中发射可检测量的辐射的化合物。典型发光磷光体化合物包括至少主材料（例如，晶格）、（例如，稀土金属的）发射离子、以及在某些情况下（例如，能够吸收并转移能量至发射稀土金属离子的过渡金属或不同稀土金属的）“敏化”离子。由磷光体化合物的辐射的产生是通过由（多个）发射离子或者由主材料和（多个）敏化离子中的一者或两者吸收入射辐射、后面是从主材料/（多个）敏化离子到（多个）发射离子的能量传递以及由（多个）发射离子进行的已传递能量的辐射而实现的。

磷光体化合物的所选组分可引起化合物具有特定发射性质，包括用于其激发能的特定波长以及用于由磷光体化合物的发射离子（“发射物”）发射的较高谱能量输出的（多个）特定谱部分。然而，并不是每个离子都将在所有主材料中产生发射物。存在许多示例，其中具有用于发射的电位的辐射被抑制，或者从吸收离子或主材料到发射离子的能量传递是如此差，以致于辐射效果仅仅是可观察的。在其它主材料中，辐射效果可能是非常大的且具有接近于一（unity）的量子效率。

针对确实产生可观察发射物的特定磷光体化合物而言，可使用其发射物中的较高谱能量含量（或发光输出）的（多个）谱位置（即，其“谱特征”）来从其它化合物中唯一地识别磷光体化合物。该谱特征主要是归因于（多个）稀土离子。然而，谱扰动可以是由于主材料对各种发射离子的影响而出现的，通常是通过晶体场强度和分裂。这也适用于发射物的时间性能。

某些磷光体化合物的独有谱性质使得其非常适合于在对特殊价值或重要性的物品（例如，钞票、护照、生物样本等）进行认证或识别中使用。相应地，具有已知谱特征的发光磷光体化合物已被结合在各种类型的物品上面或内部以增强检测此类物品的伪造或假冒拷贝或识别并跟踪物品的能力。例如，发光磷光体化合物已经以添加剂、涂层以及可在对物品进行认证或跟踪的过程中分析的打印或另外施加的特征的形式被结合在各种类型的物品上面或内部。

可使用特殊设计的认证设备对包括发光磷光体化合物的物品进行认证。更特别地，制造商可将已知磷光体化合物（例如，“认证”磷光体化合物）结合到其“真实”物品中。被配置成检测此类物品的真实性的认证设备将具有可吸收激发能的波长和与认证磷光体化合物相关联的发射物的谱性质的知识（例如，存储信息和/或各种谱滤波器）。当提供有用于认证的样本物品时，认证设备将物品暴露于具有与直接地或间接地导致期望发射物的发光磷光体化合物的吸收特征的已知波长相对应的波长的激发能。认证设备感测并表征用于可由物品产生的任何发射物的谱参数。当所检测发射的谱信号在与认证磷光体化合物相对应的检测装置的认证参数范围（称为“检测参数空间”）内时，可认为物品是真实的。相反地，当认证设备未能在检测参数空间内感测到预期信号时，可认为物品是不真实的（例如，伪造或假冒物品）。

上述技术在检测和挫败相对简单的伪造和假冒活动方面是高度有效的。然而，具有适当资源和设备的个体可以能够采用能谱测量技术以便确定某些磷光体化合物的组分。然后可用不真实物品来再现和使用磷光体化合物，因此损害否则可由特定磷光体化合物提供的认证益处。相应地，虽然已经开发了多个磷光体化合物以促进以上述方式的物品认证，但是期望开发附加化合物、将此类化合物与物品一起使用的独有方式、以及用于对物品进行认证的技术，其可使得伪造和假冒活动更加困难，和/或其可证明对识别和跟踪特定兴趣的物品有益。此外，根据结合附图和本发明的背景进行的本发明的后续详细描述和所附权利要求，本发明的其它期望特征和特性将变得显而易见。

发明内容

用于识别结合在物品上或内部的发光材料的方法的实施例包括选择性地使物品暴露于发光材料的吸收谱带中的激发能，当物品具有第一温度时在发光材料的发射谱带内检测来自物品的第一发射辐射的第一发射特性，并且当物品具有不同于第一温度的第二温度时在发射谱带内检测来自物品的第二发射辐射的第二发射特性。该方法的实施例还包括确定第一发射特性是否充分地不同于第二发射特性。

一种装置的实施例包括温度调整元件、激发能发生器、发射辐射检测器、以及处理系统。温度调整元件被配置成调整接近于温度调整元件的物品的温度。激发能发生器被配置成向物品提供激发能，其中，该激发能对应于当物品是真实的时预期存在的发光材料的吸收谱带。发射辐射检测器被配置成当物品具有第一温度时在发光材料的发射谱带内检测第一发射辐射的第一发射特性，并且当物品具有不同于第一温度的第二温度时在发射谱带内检测第二发射辐射的第二发射特性。处理系统被配置成确定第一发射特性是否充分地不同于第二发射特性。

物品的实施例包括安全特征，其包括分散在介质中的热成像磷光体的介质和颗粒。热成像磷光体包括至少一个发射离子的原子已被代入其中的主晶格。在实施例中，主晶格是具有化学组成Y₃Fe₅O₁₂的钇铁石榴石（YIG），其中，Y是钇，Fe是铁，并且O是氧，并且所述至少一个发射离子包括被以取代百分比而代入到主晶格中的铒离子。

附图说明

下面将结合以下附图来描述本发明的实施例，其中，相似的数字表示相似元件，并且在所述附图中：

图1是根据示例性实施例的包括基板和包括热成像磷光体的认证特征的物品的截面侧视图；

图2是根据示例性实施例的用于产生包括热成像磷光体的物品的方法的流程图；

图3是根据示例性实施例的用于对物品进行认证的系统的简化图；

图4是根据示例性实施例的用于执行物品的认证的方法的流程图；

图5是图示出根据几个示例性实施例的相对于温度的多个热成像磷光体样本的发射强度的图表；

图6图示出根据示例性实施例的相对于温度的热成像磷光体样本的谱发射特性；以及

图7是图示出根据几个示例性实施例的相对于温度的多个热成像磷光体样本的衰变时间常数的图表。

具体实施方式

本发明的各种实施例的以下详细描述本质上仅仅是示例性的，并且并不意图限制发明主题或发明主题的应用和使用。此外，并不意图被在先前的背景技术或以下详细描述中提出的任何理论束缚。

下面详细讨论的实施例包括包含热成像磷光体的物品、用于生产此类物品的方法以及用于在物品认证背景下检测和识别热成像磷光体的方法。用于对包括下述热成像磷光体的物品进行认证的方法和装置增加了可用于认证的可用材料的多样性。可出于认证目的使用表征来自本文所讨论的热成像磷光体实施例的发射的谱特征和衰变时间常数作为可测量量。

如本文所使用的，术语“热成像磷光体”意指具有明显热相关发射强度和/或明显热相关衰变时间常数的发光材料。“明显热相关”，由于其涉及发光材料的发射强度和/或衰变时间常数，意指发光材料相对于热成像磷光体的温度而言展现发射强度和/或衰变时间常数的可检测差异（例如，其中，改变被认证装置可检测，诸如在本文中结合图3所描述的认证装置）。

图1描述了根据示例性实施例的包括基板102和一个或多个热成像磷光体的物品100的截面图。例如，物品100的实施例可包括表面施加和/或嵌入的认证特征110、120，其包括热成像磷光体颗粒（在认证特征110、120中未示出），和/或物品100可包括均匀地或不均匀地分散在物品100的一个或多个部件内（例如，在物品的基板102和/或一个或多个层或其它部件内）的热成像磷光体颗粒130。虽然物品100被示为包括表面施加和/或嵌入的认证特征110、120和颗粒130两者，但另一物品可包括嵌入的认证特征、表面施加认证特征、基板分散热成像磷光体颗粒和/或分散在物品100的一个或多个层（未示出）内的热成像磷光体颗粒中的一个或组合。最后，虽然在图1中示出了仅一个表面施加认证特征110和一个嵌入的认证特征120，但物品可包括任一类型的认证特征110、120中的超过一个。认证特征110、120和颗粒130的不同相对尺寸在图1中未按比例。

在各种实施例中，物品100可以是选自包括但不限于以下各项的群组的任何类型的物品：身份证、驾照、护照、身份证明书、价值文件（例如，钞票、支票、单据、票据、股票等）、封装部件、信用卡、银行卡、标签、密封、令牌（例如供在赌博中和/或与博弈或自动售货机使用）、邮票、液体、人、动物以及生物样本。基板102可以是各种类型的基板中的任何一个，并且包括选自包括但不限于以下各项的群组中的一个或多个材料：纸张、聚合物、玻璃、金属、织物以及纤维。虽然在本文中讨论了无生命的固体物品，但应理解的是“物品”可包括可在其中或其上面包括实施例的热成像磷光体的实际上任何其它对象或材料。

在各种实施例中，可以是刚性或柔性的基板102可由一个或多个层或部件形成。基板102的各种配置太多而不能在本文中描述，因为可结合大量的不同类型物品来使用各种实施例的热成像磷光体。因此，虽然在图1中图示出简单的单式基板102，但应理解的是基板102可具有各种不同配置中的任何一个。例如，基板可以是“复合”基板，其包括相同或不同材料的多个层或区段。例如但并非作为限制，基板可包括被层压或另外耦合在一起以形成复合基板（例如，纸层/塑料层/纸层或塑料层/纸层/塑料层复合基板）的一个或多个纸层或区段和一个或多个塑料层或区段。

例如但并非作为限制，表面施加认证特征110可以是打印认证特征或包括在其中或在其上包括实施例的热成像磷光体的一个或多个刚性或柔性材料的认证特征。例如，但并非作为限制，表面施加认证特征110可包括墨、颜料、涂层或涂料，其包括实施例的热成像磷光体的颗粒。取代地，表面施加认证特征110可包括在其中或在其上面包括实施例的热成像磷光体的颗粒的一个或多个刚性或柔性材料，其中，然后将基板粘附于或另外附着于物品基板102的表面。根据各种实施例，表面施加认证特征110可具有约一微米或以上的厚度112，并且表面施加认证特征110可具有小于或等于基板102的宽度和长度的宽度和长度。

嵌入的认证特征120包括在其中或到其上面包括实施例的热成像磷光体的一个或多个刚性或柔性材料。例如，但并非作为限制，可以以离散、刚性或柔性基板、安全线或另一类型的结构的形式来配置嵌入式认证特征120。根据各种实施例，嵌入式认证特征120可具有在约一微米直至基板102的厚度104的范围内的厚度122，并且嵌入式认证特征120可具有小于或等于基板102的宽度和长度的宽度和长度。

如上所述，热成像磷光体颗粒130可均匀地或不均匀地分散在基板102（或基板102的一部分）内，如图1中所示，或者在其它实施例中，在物品100的一个或多个其它部件内（例如，在物品的一个或多个层或其它部件内）。可将热成像磷光体颗粒130分散在基板102或另一部件内，例如但并非作为限制，通过将颗粒130混合到用于基板102或其它部件的基础材料中和/或通过用颗粒130的胶态分散体来浸渍基板102或其它部件，如先前所讨论的。

根据实施例，由其形成热成像磷光体颗粒130的热成像磷光体包括主晶格和被代入到主晶格的晶格位置中的一个或多个发射离子。（多个）发射离子能够在接收（多个）发射离子的（多个）吸收谱带内的激发能时产生可检测辐射。（多个）发射离子可通过多个机制中的一个或多个来接收用于后续辐射的能量。例如，发射离子可以能够直接地吸收在发射离子的吸收谱带内的激发能，并且然后发射离子可辐射该吸收能中的至少某些（通常处于与激发能不同且更长的波长）。替代地，如下所述，发射离子可以能够间接地从主晶格和/或从被代入主晶格的晶格位置中的一个或多个其它离子吸收激发能。

例如，在某些实施例中，主晶格可吸收激发能并将该能量中的某些转移至（多个）发射离子（和/或一个或多个敏化或级联离子）。另外，在不同的实施例中，热成像磷光体还可包括被代入到主晶格的晶格位置中的一个或多个敏化离子和/或级联离子。当被包括时，每个敏化离子可吸收在敏化离子的吸收谱带内的激发能，并且可将该能量中的至少某些转移至（多个）发射离子和/或（多个）级联离子。当被包括时，每个级联离子可从（多个）敏化离子吸收激发能，并且可将该能量中的至少某些转移至（多个）发射离子。“吸收离子”指的是能够吸收适当激发能且然后辐射吸收能中的某些和/或将其转移至另一离子（例如，最终至发射离子）的热成像磷光体的离子。在各种实施例中，可认为发射离子、敏化离子和/或级联离子是吸收离子。如本文所使用的，“适当激发能”指的是具有与热成像磷光体的吸收离子的吸收谱带相对应的波长范围的激发能。

如上文所指示的，主晶格包括向其中结合（多个）发射离子（和（多个）敏化和级联离子，如果被包括的话）的材料（即，代替主晶格的一个或多个可取代元素）。更特别地，主晶格是不同的化学成分可在晶格内的不同晶格位置或地点处代入其中的晶格。本文所使用的术语“可取代元素”指的是占用晶体结构内的某些地点的主晶格的元素，其中，可在热成像磷光体的形成期间将另一元素（例如，发射、敏化和/或级联离子）代入那些地点。允许用发射、敏化或级联离子取代的主晶格的每个原子具有与其将替换的离子类似的大小、类似的加载以及类似的配位偏好（coordination preference）。在热成像磷光体的形成期间，将用原子百分数来说明主晶格内的每个位置上的原子。

根据实施例，主晶格是铒（Er）离子已被代入到其中的钇铁石榴石（YIG）。此组合在本文中称为Er:YIG。YIG具有化学组成Y₃Fe₅O₁₂，其中，Y是钇，Fe是铁，并且O是氧。钇用作可取代元素，并且以一定的取代百分比（在本文中按原子百分数来描述）将铒代入钇地点（yttrium site）的某些中。根据实施例，热成像磷光体包括其中铒被以在约0.5原子百分数至约50原子百分数的范围内的取代百分比被取代的YIG，但是也可以以大于或小于此范围的取代百分比来取代铒。本质上，可以以高到足以产生可检测发射物且低到足以避免发射物的完全浓缩猝灭的任何百分比来取代铒。

虽然以下描述主要使用YIG作为主晶格的示例并使用铒作为适合于与各种热成像磷光体实施例使用的发射离子的示例，但将理解的是还可以使用除YIG之外的主晶格和/或除铒之外的发射离子，并且认为此类替换实施例在发明主题的范围内。例如，具有被取代铒的YIG/YAG主晶格（例如，其中YAG组分小于材料的约百分之三十）可以是适当的热成像磷光体，连同各种其它主晶格和/或发射离子。更特别地，相对于温度展现发射强度和/或衰变时间常数方面的可检测变化的任何热成像磷光体可适合于与各种实施例一起使用。

当适当的激发能指向实施例的热成像磷光体时，该激发能被热成像磷光体内的一个或多个“吸收体”吸收，并且热成像磷光体内的发射离子可产生可检测发射物。发射离子可以是吸收体，和/或除发射离子之外的原子可用作吸收体。例如，在其中热成像磷光体是Er:YIG的实施例中，铁可用作适当激发能的主要吸收体（例如，铁吸收谱带中的激发能），并且铁可将吸收能中某些转移至铒。另外，铒可用作吸收离子，其可直接地吸收适当的激发能（例如，铒吸收谱带中的激发能）。总之，铒然后可在一个或多个铒发射谱带内发射可检测辐射。如稍后将更详细地讨论的，铒产生处于在约1460纳米（nm）至约1660 nm范围内的波长的相对强的发射物，并且在此范围内存在多个发射峰值。如本文所使用的，“发射谱带”意指电磁谱的连续波长范围，在其内部从热成像磷光体的一个或多个发射离子发生集中的、不可忽略（例如，可检测）的发射。对于任何特定的发射离子而言，“发射谱带”以下波长和上波长为界，在所述下波长以下对于该离子而言发射物是可忽略的，在所述上波长以上对于该离子而言发射物是可忽略的。

图2是根据示例性实施例的用于产生热成像磷光体（例如，在物品100中使用的磷光体，图1）、包括热成像磷光体的介质、以及包括该包含热成像磷光体介质的物品（例如，物品100，图1）的方法的流程图。该方法在方框202中通过制备初步热成像磷光体而开始，其根据实施例包括Er:YIG。一般地，可使用本领域的技术人员已知的多个常规过程中的任何一个来创建发光材料（例如，热成像磷光体）。例如，可如下所述使用固态化学来实现各种实施例的初步热成像磷光体的形成。更具体地，根据实施例，通过使用包括热成像磷光体的所有元素的组分（通常为氧化物形式）来生长晶体而制备初步热成像磷光体。

例如，可使用固态化学来制备具有公式Y₃Fe₅O₁₂的热成像磷光体。更特别地，为了在该初步热成像磷光体中结合钇和铁，氧化钇（Y₂O₃）和氧化铁（Fe₂O₃）是用来生长初步热成像磷光体的组分中的两个。另外，可通过包括氧化铒（Er₂O₃）作为用来生长初步热成像磷光体的附加组分而实现晶格中的钇的原子对原子替换。为了将铒代入初步热成像磷光体的钇地点中，用期望量的氧化铒来替换氧化钇中的某些或全部，其中，根据原子数来定义替换量（即，指示用铒原子替换的钇原子的百分比）。例如，如果期望在初步热成像磷光体的钇地点中具有铒的百分之十二取代，则将用氧化铒来替换百分之十二的氧化钇。

一旦以适当的量组合（例如，以石英舟和/或矾土坩埚），则在方框204中通过在一个或多个规定温度下（例如，在约500—1200摄氏度范围，或者不同范围内的温度）将组合的组分烧制一次或多次达到一个或多个规定时间（例如，一个或多个小时）来激活热成像磷光体。在某些实施例中，可在烧制步骤的某些或全部之后执行粉末化过程。另外，在其中使用助熔剂的实施例中，可在最后烧制步骤之后从初步热成像磷光体冲掉助溶剂。所得到的粉末化晶体因此形成初步热成像磷光体。最后，根据实施例，铒具有+3价态。

虽然可使用固态化学来创建初步热成像磷光体，但如上文所讨论的，在其它情况下，可使用溶液化学技术。通过使用溶液化学，将各种材料溶解、沉淀以及烧制。根据用来创建热成像磷光体的特定过程，可在形成初步热成像磷光体中包括其它材料。例如，可在初步热成像磷光体内包括各种助溶剂及其它前体。

在方框206中，还可对初步热成像磷光体进行铣削和/或滤波以从由较大的行程产生的颗粒产生期望大小的晶粒。例如，已经发现本文所述的热成像磷光体的各种实施例的效率可保持相对高，即使是在热成像磷光体粉末包括具有小于约10微米的颗粒大小的颗粒以及在某些情况下具有低到约1微米或以下的大小的颗粒时。如本文所使用的，术语“颗粒大小”被定义为颗粒平均直径（例如，如由激光衍射类型的测量设备测量的，质量体积50百分点（D50）颗粒大小平均直径，诸如由巴拿马州Montgomeryville的Microtrac公司生产的设备）。

在方框208中，将及热成像磷光体颗粒结合到介质中。例如，但并非作为限制，介质可对应于物品的基板（例如，塑料、塑料基质树脂、玻璃、陶瓷、金属、织物、木材、纤维、纸浆、纸张以及其混合物），或者介质可对应于可施加于（例如，打印在上面、涂敷在上面、喷涂在上面、或者另外粘附到或结合到）物品基板的表面的材料（例如，墨、墨添加物、胶合剂、液体、凝胶、塑料、以及塑料基质树脂）、或者嵌入基板内的特征（例如，嵌入式特征、安全线等）。在前面情况下，可将热成像磷光体颗粒结合到基板材料中，例如通过将热成像磷光体颗粒与用于基板的基质材料（例如，纸张、纸浆、聚合物、塑料、塑料基质树脂、玻璃、金属、织物、纤维、陶瓷、木材、浆料、其混合物等）组合，和/或通过用热成像磷光体颗粒的胶态分散体来浸渍基板。可例如通过打印、滴涂、涂敷或喷涂过程来执行浸渍。

在其中将热成像磷光体颗粒结合到可施加在基板的表面上的材料中的实施例中，将热成像磷光体颗粒与组合物（例如，墨、墨添加物或其它载体）混合。在其中将热成像磷光体颗粒结合到嵌入基板内的特征中的实施例中，可以以与热成像磷光体到基板中的结合类似的方式执行热成像磷光体颗粒到特征中的结合，如上文所讨论的。更特别地，可将热成像磷光体颗粒与基质材料混合，嵌入特征由该基质材料形成。在又一实施例中，可将热成像磷光体颗粒与其它介质（例如，胶合剂、各种液体、凝胶等）结合或组合。

在方框210中，产生包括热成像磷光体的物品。例如，这可通过在物品（例如，物品100，图1）中或上面结合包含热成像磷光体的介质或特征来实现。在其中包含热成像磷光体介质是用于基板的基质材料的实施例中，可绕过此步骤。相反地，在其中包含热成像磷光体的材料适用于基板表面的实施例中，可将包含热成像磷光体的材料在预定位置上打印到基板的一个或多个表面上。相反地，当包含热成像磷光体的材料对应于嵌入特征时，在基板材料采用可锻形式时（例如，当材料是浆料、熔融或非固化形式时）将该嵌入特征与基板材料整合。在上述方式中的任何一个时，可在物品内结合热成像磷光体的实施例。

本文所述热成像磷光体的实施例尤其非常适合于与物品的安全或认证特征（例如，可被分析以确定物品的真实性的物品特征）相结合地使用，然而也可以将其用于其它目的。更特别地，本文所讨论的热成像磷光体的实施例的吸收和发射性质适合于热成像磷光体与安全和认证特征相结合的使用。

例如，使用诸如下面结合图3所述的认证设备，可将物品呈现给认证设备，并且可将热成像磷光体被结合在其上面或内部的物品的一部分可选地加热或冷却至第一温度。替换地，物品的该部分可保持在环境第一温度，其可被认证设备感测。

为了产生第一结果，然后可将物品的该部分暴露于适当的激发能。例如，在其中在物品上面或内部结合Er:YIG热成像磷光体的实施例中，可用铁和/或铒吸收谱带中的激发能来激发物品的暴露部分中的热成像磷光体。在此类实施例中，铒可产生在一个或多个铒发射谱带（例如，从约1460nm变动至约1660nm的发射谱带）中的可检测发射物。在停止激发能的提供时，认证设备在第一温度下检测铒发射物的发射强度和/或衰变时间常数（在该谱范围的全部或一部分中），并存储此第一结果。

根据实施例，为了产生第二结果，认证设备然后将物品的该部分加热或冷却至第二温度（或者通过停止物品的该部分的主动加热或冷却而被动地允许物品的该部分适应于第二温度）。可再次地将物品的该部分暴露于适当的激发能。在停止激发能的提供时，认证设备再次地在第二温度下检测铒发射物的发射强度和/或衰变时间常数（在与产生第一结果的检测相同的谱范围内），并存储该结果。根据实施例，认证设备然后确定与第一和第二结果相关联的发射强度的变化和/或衰变时间常数的变化是否显著到足以落在检测参数空间内。

图3是根据示例性实施例的用于对物品350进行认证的系统300。根据实施例，系统300包括处理系统302、至少一个激发能发生器304、具有关联滤光器308的至少一个发射辐射检测器（或光检测器）306、温度控制器312、至少一个温度调整元件314、至少一个温度传感器316、数据储存器318、以及用户接口320。应理解的是在图3中系统300的各种部件可不按比例绘制。

根据实施例，结合认证物品（例如，物品350），并且如下面将更详细地描述的，处理系统302可控制由激发能发生器304的激发能342的提供、发射辐射检测器306所检测的发射辐射344的分析、以及由温度控制器312协调的温度调整和感测操作的计时。处理系统302可包括一个或多个处理器和关联电路，其被配置成根据各种实施例且如下面将更详细地描述的那样实施此类控制和分析过程（例如，采用可执行软件算法的形式）。类似地，温度控制器312可包括一个或多个处理器和关联电路，其被配置成实施具体地与由温度调整元件314和温度传感器316分别地基于来自处理系统302的输入而执行的控制温度调整和感测操作相关联的控制和分析过程（例如，采用可执行软件算法的形式）。根据实施例，处理系统302向温度控制器312传达控制命令（例如，计时命令，温度设置等），并且温度控制器312向处理系统302传达操作数据（例如，感测温度等）。在替换实施例中，可使用公共硬件来实施处理系统302和温度控制器312。然而，出于明了的目的，将其描述为单独元件。

系统300被配置成通过将激发能朝着物品350指引、在多个温度下检测来自物品350的发射物（如果有的话）、并分析在多个温度下的发射物的特性之间的差异（如果有的话）来对物品（例如，物品350）进行认证。虽然可将系统（例如，系统300）的各种实施例配置成对各种不同形状和配置的基本上二维和/或三维物品（包括结合图1所述的物品的实施例）中的任何一个进行认证，但在本文中提供了被配置成对基本上二维物品（例如，物品350，图3）进行认证的系统300的示例。

在本示例中，物品350包括基板356以及可选地表面施加或嵌入式认证特征358。基板356、表面施加或嵌入式认证特征358、物品350的层或其它部件、或其任何组合可包括热成像磷光体，如上文结合图1所述。出于解释认证系统300的实施例的目的，以下描述使用其中表面施加认证特征358包括热成像磷光体的示例。应理解的是不应将所提供的示例解释为限制。另外，虽然本文所述的示例性方法和物品实施例讨论了包括使用结合图4所述的方法的单次迭代检测的单个热成像磷光体的物品，但应理解的是物品可包括使用结合图4所述的方法的多次迭代检测的多个不同热成像磷光体（例如，每个具有不同的发射物特性）。

除先前所述的部件之外，系统300还可包括外壳330以便为系统300的各种部件提供结构支撑，并且在其内部可基本上容纳系统300的各种部件中的某些或全部。虽然在图3中示出且在本文中描述了具有某个配置的外壳330，但应理解的是在其它实施例中可以明显不同地配置外壳330，同时仍提供外壳330的期望功能。例如，作为单式外壳330的替代，如所示，其它实施例可包括具有多个部分（例如，上和下外壳部分）的结构，所述多个部分被铰接或另外可配置成提供系统部件相对于物品的所需并置（例如，温度调整元件314和窗口340相对于物品350的并置）。

根据实施例，外壳330包括到内室334的开口332。开口332和室334被配置成容纳被呈现用于认证（例如，手动地或自动地）的物品（例如，物品350）。例如，室334可至少部分地由室下表面336和室上表面338限定。可将室下表面336配置成使得物品350的底面352的至少一部分接近于室下表面336的一部分，温度调整元件314和温度传感器316位于该处。可将温度调整元件314定向成使得温度调整元件314直接地接触物品350的底面352，因此提供温度调整元件314与物品350之间的良好热传递。

在温度控制器312的控制下，温度调整元件314被配置成将物品350的一部分（例如，部分360）加热和/或冷却至温度控制器312所知的目标温度。如稍后将更详细地描述的，可由处理系统302基于存储在数据储存器318中的温度设置和/或基于由系统300的用户经由用户接口320指定的温度设置来向温度控制器312指定目标温度。另外，处理系统302可向温度控制器312提供控制信号，其影响由温度调整元件314进行的温度调整的计时（例如，开始时间、停止时间和/或持续时间）。

根据各种实施例，温度调整元件314可包括不同的加热元件和/或不同的冷却元件。例如，温度调整元件314可包括电阻式加热器，在实施例中，其包括与至少一个电容器耦合的至少一个电阻元件。在操作期间，用对应于用于物品350的期望温度增加的能量的量来对（多个）电容器充电，并且当储存在（多个）电容器中的能量通过（多个）电阻元件而被释放时，在（多个）电阻元件中生成的热量可传递至物品350。在替换实施例中，作为通过电阻元件来转储（dump）在电容器中储存的能量替代，系统可通过（多个）电阻元件施加电流达预定时间量（针对给定供应电压），以便提供对应于用于物品350的期望温度增加的一些能量。

替换地，温度调整元件314可包括热泵。例如，温度调整元件314可包括热电加热器/冷却器（TEC），其从设备的一侧向另一侧传递热量，其中，热传递的方向取决于施加于TEC的电流流动的极性。相应地，TEC能够进行将物品（例如，物品350）的一部分（例如，部分360）加热和冷却两者。更特别地，通过TEC的第一方向上的电流流动可引起TEC的面对物品侧加热至大于物品的该部分的温度的温度。这引起热量从TEC传递至物品的该部分，其可导致物品的该部分的温度增加（即，物品的该部分的加热）。相反地，通过TEC的相反方向上的电流流动可引起TEC的面对物品侧冷却至小于物品的该部分的温度的温度。这引起热量从物品的该部分传递至TEC，其可导致物品的该部分的温度的降低（即，物品的该部分的冷却）。

根据实施例，温度传感器316被配置成感测物品的该部分的温度。温度传感器316可向温度控制器312提供所感测温度测量结果作为反馈信号，并且温度控制器312可分析所感测温度测量结果以确定例如物品的该部分的温度是否已达到目标温度。温度控制器312可向处理系统302提供信号，其指示物品350的该部分360已达到目标温度，和/或温度控制器312可向处理系统302提供信号，其指示在各种时间的物品350的部分360的所感测温度。温度调整元件314和温度传感器316可相互成一整体，或者其可相互接触地定位（例如，在温度调整元件314和温度传感器316两者都与物品350进行热接触的情况下并排地）。在替换实施例中，系统300不包括温度传感器316。

室上表面338可包括一个或多个窗口340，通过该窗口340，可由激发能发生器304向物品的上表面（例如，上表面354）的一部分提供激发能342，并且通过窗口340，从物品的上表面的该部分发出的发射辐射344可被发射辐射检测器306及其关联滤光器308接收到，如下面将更详细地讨论的。根据实施例，窗口340从温度调整元件314和温度传感器316直接地跨室334定位，使得可向被温度调整元件314加热和/或冷却的物品的相同部分（例如，部分360）提供激发能342，并且使得来自物品350的任何发射辐射344从被温度调整元件314加热和/或冷却的物品的相同部分（例如，部分360）发出。根据实施例，窗口340和温度调整元件314分别地相对于室上表面338和室下表面336定向，使得出于提供绝缘的目的而在窗口340与物品350的顶面354之间保持相对小的气隙（未示出）。

在替换实施例中，温度调整元件314和/或温度传感器316中的任一者或两者可位于与窗口340相同的室334的侧面上（例如，在室上表面338上），只要温度调整元件314和/或温度传感器316被定位成使得其可将从其发出发射辐射344的物品350的相同部分360加热和/或冷却（并感测物品350的该部分360的温度），并且使得温度调整元件314和/或温度传感器316不阻挡或干扰通过窗口340行进的发射辐射344即可。

根据实施例，处理系统302还被配置成向激发能发生器304提供控制信号，其引起激发能发生器304通过窗口340将激发能342朝着物品350指引。更具体地，处理系统302向激发能发生器304提供控制信号以将激发能342朝着物品350指引达到足够的时间段以激发真实热成像磷光体中的发射离子，如果有的话，其在窗口340下面被结合在物品350的部分360中（例如，基板356和/或认证特征358中的发射离子）。处理系统302然后控制激发能发生器304以停止激发能342的提供，并且使用滤波器308和发射物检测器306来检测通过窗口340行进的来自物品350的该部分360的发射辐射344。

在到激发能发生器304的控制信号中，处理系统302可指定激发能342提供的计时（例如，开始时间、停止时间和/或持续时间）和/或要生成的与特定激发能342相关联的其它参数（例如，强度和/或其它参数）。通常，激发能342的带宽是基于作为激发能发生器304的一部分而包括的激励源而预定的（例如，由所选发光二极管或激光二极管产生的激发能的带宽）。如前面讨论的，在各种实施例中，用于实施例的热成像磷光体的适当激发能可在铁和/或铒吸收谱带中。例如，可从数据储存器318取回各种计时和/或辐射生成参数。激发能发生器304可包括例如一个或多个激光器、激光二极管、发光二极管（LED）、白炽灯丝、灯或其它激励源。

除控制激发能发生器304之外，处理系统302被配置成向发射物检测器306提供控制输入，其引起发射物检测器306响应于热成像磷光体的发射离子已（直接地或间接地）吸收了激发能342中的至少某些而尝试检测从物品350的一部分360发出的发射辐射344。例如，在实施例中，物品350的部分360可产生对应于铒发射物的发射物。在其它实施例中，物品350的部分360可产生对应于来自其它发射离子的发射物的发射物。

发射物检测器306可包括例如光谱过滤器308、一个或多个电光传感器、光电倍增管、雪崩光电二极管、光电二极管、电荷耦合器件、电荷注入器件、照相胶片、或其它检测器件。在特定实施例中，发射物检测器306包括位于窗口340与光电检测器之间的光谱过滤器308。光谱过滤器308被配置成在发射辐射344被提供给检测器306之前对其进行滤波，使得只有在发射谱带（即，整个光谱的子集）内的发射实际上撞击在检测器306的活性区域上。光谱过滤器308可包括例如长通、带通、或被配置成使仅在感兴趣谱带内的光通过并拒绝所有其它光的其它类型的滤波器。

检测器306在感兴趣谱带内具有灵敏度，并且相应地可检测在该谱带内的通过光谱过滤器308的光。根据实施例，检测器306被配置成检测对应于铒发射谱带的通道内发射物。根据实施例，检测器306包括砷化铟镓（InGaAs）检测器(例如，电信型或扩展InGaAs）。根据期望检测的发射物的波长，在其它实施例中可使用能够检测感兴趣谱带内的发射物的其它类型的检测器（例如，硅、硫化铅、硒化铅、锗、锑化铟、砷化铟、硅化铂、锑化铟等）。

检测器306产生电子信号，其与撞击在检测器306的活性区域上的所收集辐射的强度成比例。更特别地，检测器306向处理系统302提供信号（例如，一个或多个数字化强度值），其表示由检测器306接收的发射辐射344的部分的积分强度。如本文所使用的，术语“强度”可意指在一定波长范围内所检测的积分强度，然而还可以将术语“强度”解释为在特定波长下所检测的强度（例如，峰值强度）。

根据实施例，在激发能342停止时，发射物检测器306将一个或多个积分强度值数字化。例如，发射物检测器306可产生第一值，其表示在约t＝0时所检测的积分强度，并且然后可产生一个或多个附加值，其表示然后以一个或多个预选间隔所检测的积分强度（例如，在对应于用于真实热成像磷光体的衰变时间常数的时间下和/或在一个或多个附加时间下）。由发射物检测器306提供给处理系统302的强度值使得处理系统302能够确定一个或多个发射特性（例如，发射辐射344的一个或多个时间和/或光谱特性）。例如，在对物品350进行认证的背景下，发射物检测器306可产生对应于铒发射谱带中的发射辐射的单个积分强度的一个值，或者可产生对应于铒发射谱带中的发射辐射的多个、时间间隔积分强度的一系列值（例如，两个或更多值）。可标记来自检测器306的每个值或值的集合或另外使其与指示检测发射物的时间（例如，自停止提供相应激发能342的时间）的信息相关联。

如上所述且如下面将更详细地解释的，认证方法的实施例包括尝试引起物品（例如，物品350）在两个或更多不同温度下产生可检测发射物，并且然后，如果有的话，分析两个或更多不同温度下的发射物的特性之间的差异。在下面描述和在图4中描绘的实施例中，该方法包括尝试引起物品在通过对温度调整元件（例如，温度调整元件314）的主动控制而实现的第一和第二温度下产生可检测发射物。在另一实施例中，第一温度或第二温度可以是环境温度，并且因此通过对温度调整元件的主动控制而产生第一或第二温度中的仅一个。在又一实施例中，该方法可包括尝试引起物品在超过两个温度下产生可检测发射物，并分析所述超过两个温度下的发射物的特性之间的差异。在此类实施例中，温度中的任何一个可以是环境温度。在本文中并未详细地描述此后一个实施例，然而其意图被包括在所述实施例的范围内。

现在将结合图4来描述用于使用认证系统（例如，系统300，图3）来执行物品认证的方法的各种实施例。将通过继续参考图3来促进对认证方法实施例的理解。然而，应理解的是可使用与结合图3所述的认证系统实施例不同配置的系统来执行认证方法实施例。类似地，结合图3所述的认证系统实施例可执行不同于结合图4所述的认证方法实施例的认证方法。

现在参考图4且继续参考图3，根据示例性实施例来描述用于执行物品（例如，物品100、350，图1、3）的认证的方法的流程图。该方法可在方框402中通过建立用于与认证过程相关联的一个或多个温度的设置而开始。如本文所使用的，与认证过程相关联的“温度”可以是（例如，由温度传感器316）所感测的实际温度。例如，温度可对应于与温度传感器（例如，温度传感器316）接触的物品（例如，物品350）的一部分（例如，部分360）的感测温度。在替换实施例中，“温度”可以是基于设置而定义的温度而不是实际、感测温度。在后一个实施例中，认证系统（例如，系统300）可排除温度传感器（例如，温度传感器316）。如本文所使用的，术语“环境温度”意指并非温度调整（例如，由温度调整元件314）的结果的稳态温度。

在方框402中，可首先通过建立将在认证过程期间使用的用于认证温度的一个或多个设置来配置系统。根据实施例，可由系统的用户通过用户接口（例如，用户接口320）的操纵来建立（多个）认证温度设置。该用户接口可包括一个或多个键、拨号盘、显示器、以及其它用户接口部件，其使得用户能够指定（多个）温度。一旦已指定，就将（多个）温度存储在数据储存器（例如，数据储存器318）中。在实施例中，可就绝对温度（例如，以摄氏度或华氏度为单位的温度值）来指定（多个）温度。在替换实施例中，可就温度差来指定（多个）温度。例如，在各种实施例中，可将温度指定为与另一预定义或用户指定温度的温度差或者作为与环境温度的温度差（例如，在执行认证过程的时间下所感测的环境温度）。

根据实施例，无论是由用户指定还是预定义，第一温度和第二温度彼此相差在约+/-5摄氏度至约+/-15摄氏度范围内的温度差。在更具体的实施例中，第一和第二温度相差约+/-10摄氏度的温度差。例如，在实施例中，第一温度可为约33摄氏度，并且第二温度可约为23摄氏度或43摄氏度，然而第一和第二温度也可不同。在其中温度为用户指定的实施例中，在方框402的执行期间，系统可将用户限制于选择每个相差在可容许范围（例如，约+/-5至约+/-15摄氏度的范围）内的温度差的第一和第二温度。根据另一实施例，无论是由用户指定还是预定义，第一温度是在约15摄氏度至约35摄氏度范围内的温度，并且第二温度是在约10摄氏度至约20摄氏度范围内。也可使用大于或小于以上给定示例值和范围的绝对温度和/或温度差。

除使得用户能够指定温度之外，在实施例中，用户接口可使得用户能够指定可由系统支持的多个测试模式中的一个。例如，该系统可支持其中认证温度中的一个是环境温度（例如，下面描述的“第一温度”或“第二温度”是环境温度）的第一测试模式。替换地，系统可支持其中所有认证温度对应于由系统通过对温度调整元件（例如，温度调整元件314）的主动控制而实现的温度的第二测试模式。在又一实施例中，系统可支持变化准确度的测试模式。例如，相对低准确度测试模式可使认证确定基于在两个温度下检测的发射物，而相对高准确度测试模式可使认证确定基于在超过两个温度下检测的发射物。根据实施例，用户可指定此类测试模式。

在又一实施例中，用户接口可使得用户能够指定与认证过程有关的其它参数（例如，温度调整持续时间、激发提供持续时间、激发能波长和/或强度、激发差认证阈值等），其中，用于可配置参数中的每个的指定值被存储在数据储存器（例如，数据储存器318）中。在替换实施例中，系统可不支持认证温度和/或其它参数的用户配置和/或测试模式选择。在此类实施例中，认证参数及其它参数可以是预定义的并存储在数据储存器（例如，数据储存器318）中，和/或可在系统中实施单个测试模式。

出于解释的目的，下面讨论的实施例描述了其中基于在两个温度（例如，下述“第一温度”和“第二温度”）下所检测的发射物进行认证确定的测试模式。此外，下面所讨论的实施例描述了其中第一和第二温度是非环境、绝对温度且其中系统通过对温度调整元件（例如，温度调整元件314）的主动控制来实现第一和第二温度的认证过程。导致认证过程的其它实施例的执行的下述实施例的变化意图在本公开的范围内。

为了发起对物品（例如，物品350）的认证，在方框404中，物品被系统“接收”。例如，该系统可在用户将物品插入系统的室（例如，室334）时或者当用户另外使物品的一部分（例如，部分360和/或认证特征358）（（在真实的物品中）在该处应该存在实施例的热成像磷光体）与系统的温度调整元件（例如，温度调整元件314）进行热接触且在物品与激发窗口之间所具有气隙的激发窗口（例如，窗口340）附近时接收要认证的物品。在替换实施例中，系统可包括自动地将物品路由到其中其接近于温度调整元件和激发窗口的位置上的自动路由部件。总之，系统可被配置成检测物品的存在并可自动地发起下述认证过程，或者在各种实施例中用户可经由用户接口（例如，通过按下开始按钮或提供类似输入）来发起认证过程。

根据实施例，认证过程包括一系列的物品温度调整、激发能提供以及发射物检测步骤（例如，方框406、408、410、412、414、416），后面是所检测发射物的分析（例如，方框418、420）（如果有的话），以确定在不同温度下来自物品的发射物是否充分地不同以指示真实的物品。根据实施例，对认证方法和发射物分析的各种步骤的控制由处理系统（例如，处理系统302）执行。更具体地，处理系统通过向各种系统部件（例如，温度控制器312、激发能发生器304以及发射辐射检测器306）提供控制信号来控制各种步骤的执行计时，所述控制信号引起各种系统部件发起和执行各种步骤。

在实施例中，为了对已被系统接收的物品进行认证，在方框406中，主动地控制温度调整元件（例如，温度调整元件316）以实现第一温度。例如，处理系统可从数据储存器（例如，数据储存器318）取回第一温度，并且处理系统可向温度控制器（例如，温度控制器312）发送控制信号，其指示第一温度。响应于接收到控制信号，温度控制器可控制温度调整元件（例如，温度调整元件314）以实现第一温度。例如，在其中温度调整元件是电阻类型的加热器的实施例中，温度控制器可引起向加热器的（多个）电阻元件提供一定量的能量（例如，通过对电容器充电或提供电流达预定时段），其足以使物品的温度升高至期望温度或相差期望温度差。替换地，在其中温度调整元件是TEC的实施例中，温度控制器可通过TEC来提供电流，其中，电流的极性取决于是否正在使用TEC来从TEC的面对物品表面去除热量（例如，以将接近于TEC的面对物品表面的物品350的部分360冷却）或者是否正在使用TEC来向TEC的面对物品表面提供热量（例如，以将接近于TEC的面对物品表面的物品350的部分360加热）。

根据其中系统包括接近于温度调整元件的温度传感器（例如，温度传感器316）的实施例，温度传感器可感测温度（例如，物品350的部分360的温度、电阻类型加热器的电阻元件的温度、或TEC的面对物品表面的温度），并且可连续地、周期性地或偶尔地向温度控制器提供指示由温度传感器感测的当前温度的信号。在此类实施例中，温度控制器可基于当前温度与第一温度之间的差来调整其对温度调整元件的控制，以便实现第一温度。

另外，在实施例中，温度控制器（或温度传感器）可向处理系统和/或向用户接口的温度监视器部件（未示出）（如果包括在系统中的话）提供信号，其指示当前温度。在实施例中，温度监视器部件可向系统的用户显示当前温度。另外或者替换地，温度控制器可向处理系统发送控制信号以指示当前温度已达到第一温度而在可接受公差内（例如，当前温度“基本上等于”第一温度）。当处理系统确定当前温度基本上等于第一温度时（例如，响应于从温度控制器和/或温度传感器接收（多个）信号），则处理系统可前进至认证过程的下一部分（即，至稍后描述的方框408）。

根据其中第一温度为环境温度的实施例，可用环境温度感测步骤来替换方框406。替换地，可将方框406一起排除。在前一个实施例中（即，其中该过程包括环境温度感测步骤），温度传感器（例如，温度传感器316）可感测环境温度（例如，物品350的部分360的温度、电阻类型加热器的电阻元件的温度、或TEC的面对物品表面的温度），并且可向温度控制器、处理系统和/或温度监视器部件提供指示环境温度的信号，其指示感测的环境温度，并且可将所感测环境温度作为“第一温度”存储在数据储存器（例如，数据储存器318）中。当处理系统已接收到感测环境温度时，处理系统可前进至认证过程的下一部分（即，方框408）。

在方框408中，其在已达到第一温度、已感测到环境温度之后或者在经过预定时间段时执行，在各种实施例中，将物品暴露于适当激发能（即，在真实热成像磷光体的吸收谱带内的激发能）。例如，处理系统可向激发能发生器（例如，激发能发生器304）发送控制信号，其指示激发能发生器应发起提供适当激发能、激发能的波长、和/或激发能发生器应提供激发能所达持续时间（或开始时间和停止时间）。响应于接收到控制信号，激发能发生器根据在控制信号中指定的任何参数来产生激发能（例如，激发能342）。例如，在其中将Er:YIG热成像磷光体结合到真实物品中的实施例中，激发能发生器可提供在铁和/或铒吸收谱带中的激发能。在其中在真实物品上面或内部结合其它热成像磷光体的实施例中，激发能发生器可提供适合于热成像磷光体的任何一个吸收谱带中的激发能。

激发能发生器提供激发能达一时间段（例如，按照处理系统所指示或控制的）。在该时间段结束时，在方框410中停止物品对激发能的暴露，并且系统尝试检测来自物品的发射辐射（例如，发射辐射344）。例如，处理系统可向发射物检测器（例如，发射物检测器306）发送控制信号，其引起发射物检测器响应于真实热成像磷光体的发射离子已吸收（直接地或间接地）激发能中的至少某些而尝试检测从物品的一部分（例如，物品350的部分360）发出的发射辐射（例如，发射辐射344）。例如，在其中在真实物品上面或内部结合Er:YIG热成像磷光体的实施例中，发射物检测器可尝试检测对应于铒发射谱带中（例如，在约1460nm与约1660nm之间的谱带中）的铒发射的发射辐射。在其中在真实物品上面或内部结合了具有其它发射离子的其它热成像磷光体的其它实施例中，发射物检测器可尝试检测对应于其它发射离子的发射辐射。

如先前所讨论的，在实施例中，在激发能停止时，发射物检测器可将一个或多个积分强度值数字化，并且发射物检测器可向处理系统提供信号，其表示第一温度下的发射辐射的所述一个或多个积分强度（例如，“第一强度值”）。根据由发射物检测器提供的第一强度值，处理系统可确定一个或多个发射特性（例如，发射辐射的一个或多个时间和/或谱特性）。例如，处理系统可确定所检测发射的第一衰变时间常数。

在去除激发能时，任何发射离子发射的强度随时间推移而衰变，并且可以用衰变时间常数来表征用于发射离子的衰变率。例如，对于发射强度方面的简单指数衰变而言，可以用如下等式中的常数τ来表示衰变时间常数：

（等式1）

其中，t表示时间，I(t)表示在时间t的发射强度，并且I₀表示在t＝0时的发射强度（例如，t＝0可对应于停止提供激发能的时刻）。虽然用于一些热成像磷光体的发射强度可根据上述简单指数公式而衰变，但用于其它热成像磷光体的发射强度可受到多个指数衰变的影响（例如，当存在影响衰变的多个机制时）。在某些情况下，热成像磷光体可不展现简单的单个指数衰变，尤其是当能量传递是该机制的一部分时。

根据实施例，处理系统使第一温度与第一温度下的发射辐射的时间和/或谱特性相关。例如，处理系统可存储（例如，在数据储存器318中）与第一温度相关联第一衰变时间常数和/或强度值。

然后针对第二温度充分地重复方框406、408和410（即，作为方框412、414以及416）。更具体地，在方框412中，在实施例中，主动地控制温度调整元件以实现第二温度。例如，处理系统可从数据储存器（例如，数据储存器318）取回第二温度，并且处理系统可向温度控制器发送控制信号，其指示第二温度。响应于接收到控制信号，温度控制器可控制温度调整元件（例如，温度调整元件314）以实现第二温度，如先前所述。根据实施例，第二温度是低于第一温度的温度（例如，相差约-5至约-15摄氏度范围内的温度差或某个其它差）。在替换实施例中，第二温度是高于第一温度的温度（例如，相差约5至约15摄氏度范围内的温度差或某个其它差）。

如先前还描述的，在实施例中，温度控制器（或温度传感器）可向处理系统和/或向用户接口的温度监视器部件（未示出）（如果包括在系统中的话）提供信号，其指示当前温度。另外或者替换地，温度控制器可向处理系统发送控制信号以指示当前温度已达到第二温度而在可接受公差内（例如，当前温度“基本上等于”第二温度）。当处理系统确定当前温度基本上等于第二温度时（例如，响应于从温度控制器和/或温度传感器接收（多个）信号），则处理系统可前进至认证过程的下一部分（即，至稍后描述的方框414）。

根据其中第二温度为环境温度的实施例，可用温度归一化步骤来替换方框412。例如，为了允许物品返回至环境温度，温度控制器可停止主动地控制温度调整元件，并且系统可等待一段时间以便使物品的温度到或朝向环境温度来进行规格化（normalize）。

在该时间段结束时，温度传感器可感测当前温度（例如，物品350的部分360的温度、电阻类型加热器的电阻元件的温度、或TEC的面对物品表面的温度），并且可向温度控制器、处理系统、和/或温度监视器部件提供指示当前温度的信号。可将此“感测的”环境温度作为“第二温度”存储在数据储存器（例如，数据储存器318）中。处理系统然后可前进至认证过程的下一部分（即，方框414）。

在方框414中，其在已达到第二温度、已感测到环境温度之后或者在经过预定时间段时执行，在各种实施例中，再次地将物品暴露于适当激发能（即，在真实热成像磷光体的吸收谱带内的激发能），如先前结合方框408所述。激发能发生器提供激发能达一段时间（例如，按照处理系统所指示或控制的）。在该时间段结束时，在方框416中停止物品对激发能的暴露，并且系统尝试检测来自物品的发射辐射（例如，发射辐射344），也如先前结合方框410所述。根据实施例，激发能发生器使用与用来结合执行第一激发能暴露而提供激发能相同的参数来提供激发能（即，与步骤408中相同的时间段和相同的波长）。

如先前所讨论的，在实施例中，在激发能停止时，发射物检测器可将一个或多个积分强度值数字化，并且发射物检测器可向处理系统提供信号，其表示第二温度下的发射辐射的积分强度（或多个强度）（例如，“第二强度值”）。根据由发射物检测器提供的（多个）第二强度值，处理系统再次地可确定一个或多个发射特性（例如，发射辐射的一个或多个时间和/或谱特性）。例如，处理系统可确定所检测发射物的第二衰变时间常数。根据实施例，处理系统使第二温度与第二温度下的发射辐射的时间和/或谱特性相关。例如，处理系统可存储（例如，在数据储存器318中）与第二温度相关联的第二强度值和/或第二衰变时间常数。

在方框418中，处理系统然后分析第一和第二发射物的时间和/或谱特性以便确定任何所检测辐射的时间和/或谱特性是否是对应于真实物品的时间和/或谱特性。根据实施例，处理系统比较第一和第二发射物的时间和/或谱特性。例如，为了比较第一和第二发射物的谱特性，处理系统可确定第一和第二温度下的第一和第二积分强度的比，其是在停止与每次测量相关联的激发能时（即，t=0）或者在停止激发能之后的给定时间下如下测量的：

R_I=I(T₁)/I(T₂), （等式2）

其中，R_I是强度比，I(T₁)是在相对于与第一强度测量相关联的激发能的停止的给定时间下，在第一温度T₁下测量的强度，并且I(T₂)是在相对于与第二强度测量相关联的激发能的停止的相同给定时间下，在第二温度T₂下测量的强度。

相反地，在其中在第一温度下和在第二温度下进行积分强度的多次测量（在相对于激发能停止的不同时间下）的实施例中，第一和第二发射物的时间特性可使用多个积分强度值作为数学等式中的变量以便计算对应于在温度中的每个下产生的发射物的衰变时间常数。然后可确定第一和第二衰变时间常数之间的差的量值。例如，处理系统可如下确定用于第一温度下的发射物的第一衰变时间常数（以下等式3a），确定用于第二温度下的发射物的第二衰变时间常数（以下等式3b），并确定第一和第二衰变时间常数之间的差（以下等式3c）：

（等式3a）

（等式3b）

（等式3c）

其中，是表示第一温度T₁下的第一衰变时间常数的值，是表示第二温度T₂下的第二衰变时间常数的值，并且是第一和第二衰变时间常数之间的差。

替换地，为了比较第一和第二发射物的谱特性，处理系统可如下确定第一和第二强度值之间的差：

(等式4)

其中，是强度差。相反地，为了比较第一和第二发射物的时间特性，处理系统可如下确定第一和第二温度下的第一和第二衰变时间常数的比：

（等式5）

其中，是第一和第二衰变时间常数的比。

在其它实施例中，可使用其它数学等式来指示第一和第二发射物的时间和/或谱特性的差。另外，在其中执行温度调整、激发能暴露以及发射辐射检测过程的三次或更多迭代的实施例中，数学等式可在根据温度来确定强度变化率或衰变时间常数中将三个或更多测量强度和/或衰变时间常数考虑在内，并且可认为那些确定变化率将指示温度如何影响强度和/或衰变时间常数。

如先前所讨论的，热成像磷光体的时间和/或谱特性随温度而变。相应地，对于具有真实热成像磷光体的物品而言，系统预期从物品检测的任何发射物的时间和/或谱特性在第一和第二温度下将是不同的。根据实施例，当时间和/或谱特性是“充分不同的”时，可认为物品是真实的。相反地，当时间和/或谱特性并不是“充分不同的”时，可认为物品是不真实的。

在方框420中，处理系统确定是否存在第一和第二发射物的时间和/或谱特性方面的可检测差异。例如，处理系统可确定第一和第二发射物的时间和/或谱特性是“充分不同的”以指示真实物品。此确定可包括将反映强度和/或衰变时间常数的比和/或差中的一个或多个（例如，如上面在等式2-5中计算的）与相应的认证阈值（例如，分别地“强度相关认证阈值”和“衰变时间常数相关认证阈值”）相比较。

相对于衰变时间常数相关的认证阈值，并且根据实施例，处理系统确定在对应于衰变时间常数的计算（例如，以上等式3和5）指示第一和第二衰变时间常数对于第一和第二温度之间的每10摄氏度差而言彼此相差至少百分之五（例如，衰变时间常数相关的认证阈值对于10摄氏度差而言为约1.05或约0.95）时，时间特性是充分不同的。根据另一实施例，处理系统确定在对应于衰变时间常数的计算指示第一和第二衰变时间常数对于第一和第二温度之间的每10摄氏度差而言彼此相差至少百分之十（例如，衰变时间常数相关的认证阈值对于10摄氏度差而言为约1.1或约0.9）时，时间特性是充分不同的。根据又一实施例，处理系统确定在对应于衰变时间常数的计算指示第一和第二衰变时间常数对于第一和第二温度之间的每10摄氏度差而言彼此相差至少百分之二十（例如，衰变时间常数相关的认证阈值对于10摄氏度差而言为约1.2或约0.8）时，时间特性是充分不同的。根据又一实施例，处理系统确定在对应于衰变时间常数的计算指示第一和第二衰变时间常数对于第一和第二温度之间的每10摄氏度差而言彼此相差至少百分之三十（例如，衰变时间常数相关的认证阈值对于10摄氏度差而言为约1.3或约0.7）时，时间特性是充分不同的。可分别地针对第一和第二温度之间的较小或较大的差来实施按比例较小或较大的衰变时间常数相关的认证阈值。

根据又一实施例，处理系统可基于温度（例如，x轴）对衰变时间常数（例如，y轴）曲线的倾斜（slope）方向和量值来确定时间特性是否是充分不同的。例如，处理系统可确定当对应于较高温度（即，第一或第二温度）的衰变时间常数至少比对应于较低温度（即，第一或第二温度中的另一个）的衰变时间常数低预定义百分比时，时间特性是充分不同的。换言之，处理系统确定当温度对衰变时间常数曲线的斜率是负的且具有足够的量值（例如，每摄氏度至少-0.1毫秒的量值或某个其它量值）时，时间特性是充分不同的。

相对于强度相关的认证阈值，并且根据另一实施例，处理系统确定当第一和第二强度之间的比或差（例如，以上等式2和4）指示第一和第二强度对于第一和第二温度之间的每10摄氏度差而言彼此相差至少百分之十（例如，强度相关的认证阈值对于10摄氏度差而言为约1.1或约0.9）时，谱特性是充分不同的。根据另一实施例，处理系统确定在第一和第二强度的比或其之间的差指示第一和第二强度对于第一和第二温度之间的每10摄氏度差而言彼此相差至少百分之二十（例如，强度相关的认证阈值对于10摄氏度差而言为约1.2或约0.8）时，谱特性是充分不同的。根据又一实施例，处理系统确定在第一和第二强度的比或其之间的差指示第一和第二强度对于第一和第二温度之间的每10摄氏度差而言彼此相差至少百分之三十（例如，强度相关的认证阈值对于10摄氏度差而言为约1.3或约0.7）时，谱特性是充分不同的。可分别地针对第一和第二温度之间的较小或较大的差来实施按比例较小或较大的强度相关的认证阈值。

根据又一实施例，处理系统可基于温度（例如，x轴）对强度（例如，y轴）曲线的倾斜方向和量值来确定谱特性是否是充分不同的。例如，热成像磷光体的某些实施例（例如，Er:YIG的实施例）展现温度与衰变时间常数和强度两者之间的反比例关系（例如，如图5—7中所示）。因此，对于那些热成像磷光体实施例而言，当第一温度大于第二温度时，第一衰变时间常数和第一强度将小于真实热成像磷光体中的第二衰变时间常数和第二强度。当对此类热成像磷光体执行认证时，处理系统可确定当对应于较高温度的强度低于对应于较低温度的强度至少预定义百分比时，谱特性是充分不同的。热成像磷光体的其它实施例可展现温度与强度之间的成正比关系（例如，如用迹线507表示的用于Cr:Er:YGG的实施例的温度对比强度关系，图5）。因此，对于那些热成像磷光体实施例而言，当第一温度大于第二温度时，第一强度将大于真实热成像磷光体中的第二强度。当对此类热成像磷光体执行认证时，处理系统可确定当对应于较高温度的强度大于对应于较低温度的强度至少预定义百分比时，谱特性是充分不同的。总之，当温度对强度曲线的斜率落在预期预定参数内时（例如，斜率具有对应于用于真实热成像磷光体的预期符号的符号，并且斜率具有充分的量值（例如，每摄氏度至少0.1任意单位的量值，或某个其它量值）），处理系统可确定谱特性是充分不同的。

在又一实施例中，作为计算强度之间的比较值（例如，比或差）的替代，处理系统可分开地分析第一和第二发射物的时间和/或谱特性，以确定每个温度下的发射物是否具有落在对应于真实热成像磷光体的预定、不同范围（即，不重叠范围）内的时间和/或谱特性。

当处理系统在方框420中确定第一和第二温度下的发射物的时间和/或谱特性是充分不同的（或落在适当但不同的范围内）时，在方框422中，处理系统可将该物品识别为真实的。例如，处理系统可采取与将物品识别为真实物品相关联的某个动作。例如，处理系统可向用户接口（例如，用户接口320）发送与真实性相关联的信号，其引起用户接口产生真实性的用户可感知指示（例如，显示的标记、光、声等）。替换地，处理系统可引起系统的路由部件（未示出）将物品朝着为真实物品指派的路线或箱柜路由。

相反地，当处理系统确定第一和第二温度下的发射物的时间和/或谱特性并不是充分不同的时，在方框424中，处理系统可将物品识别为是不真实的。例如，当所检测辐射的时间和/或谱性质并不与真实物品相对应时，处理系统可采取与将物品识别为不真实物品相关联的某个动作。例如，处理系统可向用户接口发送与不真实性相关联的信号，其引起用户接口产生不真实性的用户可感知指示（例如，显示的标记、光、声等）。替换地，处理系统可引起系统的路由部件（未示出）将物品朝着为不真实物品指派的路线或箱柜路由。

上文所讨论的实施例指示系统基于系统是否是检测到物品包括真实热成像磷光体的确定而进行认证判定。其它系统和方法实施例也可在进行认证判定时使用附加考虑。例如但不作为限制，物品的另一实施例可包括一个或多个附加安全特征和/或一个或多个附加热成像和/或非热成像磷光体材料（例如，一个或多个“参考”磷光体材料）。因此，其它系统实施例可尝试确定被呈现以用于认证的物品是否包括（多个）附加安全特征和/或（多个）附加磷光体。当系统确定物品包括所有预期安全特征时，系统可确定物品是真实的。相反地，当系统确定物品不包括预期安全特征中的一个或多个时，系统可确定物品是不真实的。

图5—7包括描述被结合到物品中的热成像磷光体（及其它磷光体）的各种实施例的发射特性的图表。例如，图5是图示出根据几个示例性实施例的相对于温度的多个热成像磷光体及其它（非热成像）磷光体样本的发射强度的图表。为了生成图5中所描述的结果，在印刷于手抄纸物品基板上的墨中包括各种热成像磷光体及其它磷光体样本的颗粒。更特别地，根据几个实施例，创建包括墨基质和各种Er:YIG样本的墨材料。另外，出于比较目的，创建附加墨材料，其包括墨基质和Er:YOS（硫氧化钇）样本、Cr:Er:YGG（钇镓石榴石）样本以及Er:YAG（钇铝石榴石）样本。在手抄纸物品基板的表面上印刷墨材料中的每个。

例如，为了产生用来生成迹线501的样本，创建第一墨材料，其包括Er:YIG（其中在YIG主晶格材料中Er处于32%）。为了产生用来生成迹线502的样本，创建第二墨材料，其包括Er:YIG（其中在YIG主晶格材料中Er处于12%）。为了产生用来生成迹线503的样本，创建第三墨材料，其包括Er:YIG（其中在YIG主晶格材料中Er处于6%）。为了产生用来生成迹线504的样本，创建第四墨材料，其包括Er:YIG（其中在YIG主晶格材料中Er处于3%）。为了产生用来生成迹线505的样本，创建第五墨材料，其包括Er:YIG（其中在YIG主晶格材料中Er处于1%）。为了产生用来生成迹线506的样本，创建第六墨材料，其包括Er:YOS（其中在YOS主晶格材料中Er处于20%）。为了产生用来生成迹线507的样本，创建第七墨材料，其包括Cr:Er:YGG（其中在YGG主晶格材料中Cr处于20%且Er处于3%）。最后，为了产生用来生成迹线508的样本，创建第八墨材料，其包括Er:YAG（其中在YAG主晶格材料中Er处于3%）。

针对样本501至505，使用LED来将印刷特征激发到铁吸收谱带（例如，在约630nm下）中。针对样本506，使用LED来将印刷特征激发到Er吸收谱带（例如，在约660 nm下）中。针对样本507，使用LED来将印刷特征激发到铬吸收谱带（例如，在约630 nm下）中。最后，针对样本508，使用LED来将印刷特征激发到Er吸收谱带（例如，在约660 nm下）中。针对样本中的每个，在停止激发之后，由认证系统在从约0摄氏度至约50摄氏度的范围内以5摄氏度温度增量来检测所得到的发射强度。更特别地，针对样本中的每个，所检测的发射物包括在约1460nm与约1660nm之间（即，在铒发射谱带中）的发射物。

如图5中所示，Er:YIG磷光体（即样本501—505）展现高度热成像性质，因为铒发射物的强度随着温度增加而显著地降低。换言之，铒发射物的强度随着温度下降而显著地增加。相应地，Er:YIG磷光体中的铒发射物的强度与样本501—505的温度成反比。相反地，Er:YOS和Er:YAG磷光体（即，样本506和508）展现基本上平坦的强度对温度轮廓（profile）。最后，Cr:Er:YGG磷光体（即，样本507）确实展现某些热成像性质，因为铒发射物的强度随着温度增加而略微增加（即，Cr:Er:YGG磷光体中的铒发射物的强度与样本507的温度成正比）。然而，用于Cr:Er:YGG磷光体（即，样本507）的温度对强度曲线的斜率具有明显低于用于Er:YIG磷光体（即，样本501-505）的温度对强度曲线的斜率的量值。相应地，Er:YIG磷光体可比Cr:Er:YGG磷光体更容易地可检测（或者其缺少可更显而易见）。

作为另一图示，图6描述了根据示例性实施例的相对于温度的热成像磷光体样本的谱发射特性。更具体地，图6图示出Er:YIG样本的多个温度下的谱发射特性（其中在YIG主晶格材料中Er处于3%），其被包括在印刷于手抄纸物品基板的表面上的墨材料中。迹线601对应于当物品基板处于约33.0摄氏度的温度时的从1460 nm跨越至1660 nm的铒发射谱带中的发射物的强度。迹线602对应于当物品基板处于约22.3摄氏度的温度时的铒发射谱带中的发射物的强度。最后，迹线603对应于当物品基板处于约11.6摄氏度的温度时的铒发射谱带中的发射物的强度。再次地，Er:YIG磷光体样本展现高度热成像性质，因为相对高温度下的发射物的强度（即，迹线601）明显低于相对低温度下的发射物的强度（即，迹线603）。

图7是图示出根据几个示例性实施例的相对于温度的多个热成像磷光体样本的衰变时间常数的图表。使用与用来产生图5的对应迹线501—508相同的样本而产生迹线701—708。更特别地，迹线701对应于在第一墨材料中包括Er:YIG（其中在YIG主晶格材料中Er处于32%）的样本。迹线702对应于在第二墨材料中包括Er:YIG（其中在YIG主晶格材料中Er处于12%）的样本。迹线703对应于在第三墨材料中包括Er:YIG（其中在YIG主晶格材料中Er处于6%）的样本。迹线704对应于在第四墨材料中包括Er:YIG（其中在YIG主晶格材料中Er处于3%）的样本。迹线705对应于在第五墨材料中包括Er:YIG（其中在YIG主晶格材料中Er处于1%）的样本。迹线706对应于在第六墨材料中包括Er:YOS（其中在YOS主晶格材料中Er处于20%）的样本。迹线707对应于在第七墨材料中包括Cr:Er:YGG（其中在YGG主晶格材料中Cr处于20%且Er处于3%）的样本。最后，迹线708对应于在第八墨材料中包括Er:YAG（其中在YAG主晶格材料中Er处于3%）的样本。

针对样本701至705，使用LED来将印刷特征激发到铁吸收谱带（例如，在约630nm下）中。针对样本706，使用LED来将印刷特征激发到Er吸收谱带（例如，在约660nm下）中。针对样本707，使用LED来将印刷特征激发到铬吸收谱带（例如，在约630nm下）中。最后，针对样本708，使用LED来将印刷特征激发到Er吸收谱带（例如，在约660nm下）中。针对样本中的每个，在停止激发之后，由认证系统在从约0摄氏度至约50摄氏度的范围内以5摄氏度温度增量来计算所得到的衰变时间常数。更特别地，基于在温度中的每个下用于样本中的每个的在约1460 nm和约1660 nm之间（即，在铒发射谱带中）的检测发射物的强度的多个时间增量测量结果来计算每个衰变时间常数。

如图7中所示，Er:YIG磷光体（即，样本701—705）展现高度热成像性质，因为铒发射物的衰变时间常数随着温度增加而显著地减小（或者铒发射物的衰变时间常数随着温度降低而显著地增加）。相应地，Er:YIG磷光体中的铒发射物的衰变时间常数与样本701—705的温度成反比。相反地，Er:YOS、Cr:Er:YGG和Er:YAG磷光体（即，样本706—708）展现基本上平坦的衰变时间常数对温度轮廓。

虽然在前述详细描述中已提出了至少一个示例性实施例，但应认识到的是存在许多变体。还应认识到的是一个或多个示例性实施例仅仅是示例，并且并不意图以任何方式限制发明主题的范围、适用性或配置。更确切地说，前述详细描述将为本领域的技术人员提供用于实施本发明的示例性实施例的方便道路图，应理解的是在不脱离如在所附权利要求及其法律等价物中阐述的本发明的范围的情况下可以在示例性实施例中所述的元件的功能和布置方面进行各种更改。

Claims (12)

1.一种用于识别结合在物品上或内部的发光材料的方法，该方法包括步骤：

选择性地使物品暴露于发光材料的吸收谱带中的激发能；

当物品具有第一温度时，在发光材料的发射谱带内检测来自物品的第一发射辐射的第一发射特性；

当物品具有不同于第一温度的第二温度时，在发射谱带内检测来自物品的第二发射辐射的第二发射特性；以及

确定第一发射特性是否充分地不同于第二发射特性，其中，确定第一发射特性是否充分地不同于第二发射特性包括确定第一发射辐射的第一强度针对第一和第二温度之间差的每度是否与第二发射辐射的第二强度相差至少1%。

2.权利要求1的方法，其中，选择性地将物品暴露于激发能包括：

首先在第一时间段期间将物品的一部分暴露于与具有第一温度的物品的部分一致的激发能；

在检测第一发射特性之前停止第一暴露；

其次在第二时间段期间将物品的该部分暴露于与具有第二温度的物品的部分一致的激发能；以及

在检测第二发射特性之前停止第二暴露。

3.权利要求1的方法，其中，第一温度和第二温度中的至少一个是通过温度调整元件的主动控制而实现的温度，并且其中，该方法还包括：

主动地控制温度调整元件以实现第一温度或第二温度中的至少一个。

4.权利要求3的方法，其中第一温度和第二温度两者是通过温度调整元件的主动控制而实现的温度，并且其中主动控制温度调整元件包括：

在检测第一发射特性之前，主动控制温度调整元件以实现第一温度；并且

在检测第一发射特性之后但是在检测第二发射特性之前，主动控制温度调整元件以实现第二温度。

5.权利要求3的方法，其中第一温度或第二温度中的一个通过主动控制温度调整元件来实现，并且第一温度或第二温度中的另一个是环境温度，并且其中该方法进一步包括：感测环境温度。

6.权利要求1的方法，其中，所述第一温度和所述第二温度彼此相差在+/-5摄氏度至+/- 15摄氏度范围内的温度差。

7.权利要求1的方法，其中检测第一发射和检测第二发射包括顺序地检测来自物品的相同部分的发射。

8.权利要求1的方法，其中，确定第一发射特性是否充分地不同于第二发射特性包括确定第一和第二发射辐射的强度是否展现与温度的反比例关系。

9.权利要求1的方法，其中，确定第一发射特性是否充分地不同于第二发射特性包括确定用于第一和第二发射辐射的衰变时间常数是否展现与温度的反比例关系。

10.权利要求1的方法，其中，所述吸收谱带是铁的吸收谱带，并且其中，所述发射谱带是铒的发射谱带。

11.权利要求1的方法，进一步包括：

当第一发射特性不充分地不同于第二发射特性时，将物品指定为是不真实的；并且

当第一发射特性充分地不同于第二发射特性时，将物品指定为是真实的。

12.一种用于识别结合在物品上或内部的发光材料的方法，该方法包括步骤：

选择性地使物品暴露于发光材料的吸收谱带中的激发能；

当物品具有第一温度时，在发光材料的发射谱带内检测来自物品的第一发射辐射的第一发射特性；

当物品具有不同于第一温度的第二温度时，在发射谱带内检测来自物品的第二发射辐射的第二发射特性；以及

确定第一发射特性是否充分地不同于第二发射特性，其中，确定第一发射特性是否充分地不同于第二发射特性包括确定第一发射辐射的第一衰变时间常数针对第一和第二温度之间差的每10度是否与第二发射辐射的第二衰变时间常数相差至少10%。