CN104169375A - 具有若干种组分的安全特征 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有发光组分和隐蔽该发光组分的组分的安全特征。本发明从具有发光组分和隐蔽该发光组分的组分的安全特征出发，所述发光组分具有至少一种由至少一种掺杂主晶格组成的发光团，其中所述隐蔽组分具有拥有与所述发光组分的化学元素类似的结构-化学性质的化学元素，其中所述隐蔽组分的化学元素和所述发光组分的化学元素由不同的化学元素形成。

Description

具有若干种组分的安全特征
本发明涉及一种具有发光组分(luminescent component)和隐蔽(camouflage)该发光组分的组分的安全特征(security feature)。
名称“有价文件”在本发明的框架内将理解为表示钞票(bank note)、支票、股票、代价券、身份证、信用卡、护照和其它文件以及标签、封缄、包裹或用于产品鉴定的其它元件。
通过具有发光组分的安全特征保护有价文件免受伪造知晓已久。本文通过下文中也将命名为发光团(luminophore)的物质形成发光组分，所述物质由掺杂有作为发光离子的过渡金属或稀土金属的主晶格形成(术语基体在下文中也被用于主晶格)。这样的离子具有以下优势：在被适当激发后，它们表现出一种或多种特征性窄带发光，其促进可靠的检测和相对于其它光谱的定界。对于掺杂，有人已经讨论了过渡金属和/或稀土金属的组合。这样的物质具有以下优势：除了上述的发光外，还可观察到所谓的能量转移过程，其可导致更加复杂的发射光谱。在这种能量转移过程中，一个离子可将其能量转移至另一个离子，于是光谱可由若干条为两种离子所特有的窄带线组成。
所述的用于保护有价文件的安全特征具有单独的发光团作为发光组分，就其光谱和/或时间(temporal)性质而言，所述单独的发光团的发射是不同的。安全特征以不同的使用形式引入和/或施加于有价文件。对于发光组分，还可使用发光团的组合。所使用的发光团的发射带构成光谱编码。若干种不同的发光团可组合成体系，其中单独的体系是彼此独立的。所使用的发光团的发射也称作为发光，由此这可能涉及荧光和/或磷光。
还已知的是，所描述的安全特征不是单独由发光组分形成的。作为进一步的组分，一些安全元件具有用于隐蔽发光组分的组分。例如，DE 30 48 734A1描述了具有保护鉴定特征的隐蔽物质的安全纸。隐蔽组分的隐蔽物质在此基本上对应于发光组分，即非常相似或同类型(like-kind)的主晶格和掺杂剂既用于发光组分又用于隐蔽组分。然而，当制造用于隐蔽组分的隐蔽物质时，确保隐蔽物质没有发光性质。出于此目的，与发光组分的制造相反，例如改变了隐蔽组分在退火或研磨过程中的参数。或者，使用所谓的发光抑制剂(killer)。这防止使用常规的分析技术方法将发光组分和隐蔽组分区分开。通过这种方式主要隐藏了发光组分的位置，因为该位置不能使用常规方法和隐蔽组分区分开。
尽管发光和隐蔽组分包含非常相似或甚至相同的物质，但没有获得发光组分的基于物质身份(identity)的隐蔽，因为隐蔽组分的使用增加了在待保护的有价文件中的安全特征的材料的总的可研究数量，因此趋向于促进而不是阻碍安全特征或发光组分的可分析性。
从该现有技术出发，本发明基于以下目的：详细说明具有发光组分和隐蔽该发光组分的组分的安全特征，其中应当阻止或至少实质上妨碍对于发光组分所采用的主晶格的类型和掺杂的分析。本文主要想要在元素分析方面得到发光组分的隐蔽。发光组分的鉴别在如下情况中也将被妨碍：安全特征在引入到有价文件中之前以纯的形式存在、或者通过真实有价文件的灰化而存在，然后可通过元素分析方法例如XRF(X-射线荧光分析)或ICP-AES(电感耦合等离子体光学发射光谱法)进行研究。
该目的的实现将在独立权利要求中体现。从属权利要求是对主题的发展。
本发明从具有发光组分和隐蔽该发光组分的组分的安全特征出发，该发光组分具有至少一种由至少一种掺杂主晶格组成的发光团，其中该隐蔽组分具有拥有与该发光组分的化学元素类似的结构-化学性质的化学元素，其中该隐蔽组分的化学元素和该发光组分的化学元素由不同的化学元素形成。
本发明具有以下优点：通过使用具有拥有与发光组分的化学元素相比是类似的但不相同的结构-化学性质的化学元素的隐蔽组分，能够实现对发光组分的特别好的隐蔽，因为额外地用于隐蔽的化学元素大大增加了分析工作(effort)。除了增加分析工作外，发光组分还根本不能以完全的确定性进行详细说明，因为由于化学元素的类似的结构-化学性质，多种物质进入考虑之列。
本发明的进一步优点将在从属权利要求和以下对实施方式的描述中找到。
例如从WO 81/03507 A1、EP 0 966 504 B1、WO 2011/084663 A2、DE 19804 021 A1、DE 101 11 116 A1中得知具有以NIR发光团为基础的发光组分的用于有价文件的安全特征，所述NIR发光团在其发射和激发方面具有特定的性质。这样的安全特征通常在有价文件的基底例如纸浆的制造时以粉末形式直接添加，或者将该粉末加入印刷油墨中，该印刷油墨稍后施加到基底。
本发明的用于有价文件例如钞票的安全特征由具有若干种组分的混合物组成，在钞票或钞票灰分或所述混合物本身的元素分析时，通过所述组分隐蔽了发光组分的元素组成。出于这一目的，本发明使用可改变发光组分的基体成分的比例并引入额外的化学元素的隐蔽组分，使得哪些元素的组合构成了发光组分的基体或主晶格不是显而易见。本文选择隐蔽组分，使得在所检测的元素成分的基础上不可能或明显妨碍了对安全特征(即，特别是其发光组分)的复制。
安全特征可具有掺合到其中的具有不同功能性的额外组分以得到有利的性质或提高的抵抗安全特征仿制的安全性。所述额外组分可以是制造组分或编码组分，下文将解释其更加确切的功能。额外组分还可能具有与隐蔽组分的效果相对应的效果，以进一步保护发光组分的构成。
本文所涉及的发光团是在非可见光谱区域内发光的发光团，由掺杂结晶基体(主晶格)组成。优选地，所述物质具有高的量子产率或信号强度和合适的衰减时间以保证无差错可测试性(error-free testability)，即使在所使用的量少和钞票在钞票处理机中高的移动速度(最高达每秒40张或更多张钞票)的情况下也是如此。发光组分通常构成形成安全特征的混合物的20％～80％、优选25％～60％、特别优选30％～50％(全部百分比以重量计)。
基体的类型和所包含的掺杂剂的类型两者都对将作为真实性标准测试的光谱性质具有大的影响。为了增强的保护，还可在相同或不同基体中使用若干种不同发光团的混合物。因此，为了模仿发光团组分，必须知道基体的组成和掺杂，尤其是为了能够复制发光团。因此，妨碍经由该特征的元素分析进行化学计量的分析是必不可少的。特别要妨碍的是，在完整的钞票或钞票碎片等、或者通过将钞票材料灰化所得到的钞票灰分的基础上，通过元素分析方法例如XRF或ICP-AES以得到关于所述特征的组成的推断所进行分析。
为了实现形成发光组分的发光团的主晶格或基体的化学元素的隐蔽，必须通过隐蔽组分向安全特征中加入替代物，所述替代物对于发光团的各单独的基体成分是尽可能地看似合理的(plausible)，以便安全特征的分析未得到如下的认识：在发光团的基体的构成中最终牵涉到哪些化学元素。
典型地，发光组分的发光团由具有一种或多种掺杂(例如，稀土金属或过渡金属的掺杂)的复合结晶混合氧化物或混合氧硫化物组成。
下文将说明用于隐蔽牵涉到安全特征的发光团的基体的构成中的化学元素的示例性程序。
DE 198 04 021 A1公开了可形成安全特征的发光组分的不同发光团。作为实例描述的物质Y2.91Pr0.09Cr2Al3O12可作为机器可读的安全特征的发光组分使用。如果例如对包含该安全特征的有价文件的灰分进行元素分析，那么相对大的量的钇、铬和铝以及较小量的镨将作为非典型的灰分成分是可检测的。这将暗示发光团的本质(掺杂有谱的钇-铬-铝-氧化物)，因此使得该安全特征的复制是容易的。
因此，为了有效地隐蔽安全特征的发光组分，与发光组分的化学元素相匹配的化学元素必须形成隐蔽组分，使得由包含于安全特征中的化学元素的组合推断所述化学元素中的哪些形成了发光组分不再是明显的。本文中的“匹配的(matched)”化学元素具有类似的结构-化学性质，例如，在离子半径、电荷数、优选的配位数或成离子/共价键的趋势方面，据此一些化学元素可类似地插入结构中和互换，或者形成同构化合物或同系(homologous)混合系列。
例如，钇、钆、镧和镥通常形成同构化合物，且作为非发光的稀土元素，通常它们用作基于稀土元素的发光团中的基体成分。因此，在例如钇和钆的同时存在下，即使对结构具有一定认识，例如，所述特征包括基于石榴石的发光团，也不清楚是否只有钇、只有钆或两者都是石榴石基体的成分。因此，一旦怀疑，必须合成全部三种组合的浓度系列和其它变体，以确定该特征的准确身份(identity)。
同样，在化学性质的基础上，通常可以用铁替代铬，而可以通常用镓替代铝。
为了隐蔽掺杂剂，例如(in this case)镨，应该添加通常充当发光中心或感光剂的进一步的稀土元素，例如铽和钕。即使在其它形式的分析例如光谱分析的基础上已经认识到发光组分的一些细节，例如主要的发光中心(掺杂剂)，但是通常用于特别是调节发光团的寿命和激发带的次要方面(例如感光剂和共掺杂剂(codoping)的存在和类型)因此仍是不确定的。
由于对发光组分的发光团的基体的剩余元素提供了相应的替代物，通过额外可能的组合，分析工作呈指数增加，使得通过合成系列对安全特征的鉴别是不可能的或者涉及大量的工作。
对于上文作为实例描述作为安全特征的发光组分的物质Y2.91Pr0.09Cr2Al3O12，可能的隐蔽组分通过下文所述的物质给出(百分比以重量计)：
34％GdGaO3
34％FeAl2O4
1％Tb2O3
1％Nd2O3。
因此，安全特征包含比例为30％的形成发光组分的物质Y2.91Pr0.09Cr2Al3O12。
为了揭露发光组分，在由元素Y、Gd、Ga、Al、Fe和Cr组成的基体成分的该实例中，将首先必须选择正确的组合。然后，将必须用可能的掺杂剂Pr、Nd和Tb的不同组合分别对该组合进行测试。这与未知的剩余合成参数(例如，正确的温度、原材料、处理等)一起对于安全特征或其发光组分的成功复制构成了实际上不可逾越的障碍。作为就预期的隐蔽而言的额外优点，使用FeAl2O4还增加了混合物中铝的量。因此，大大改变所检测的Cr:Al比例，该Cr:Al比例在发光组分中为2:3。这给安全特征的成功仿制制造了额外的障碍。即使正确地假定发光组分涉及铬-铝混合氧化物，通过这一变化，也会认为正确的组成在具有较少的铬和较多的铝的不同的化学计量范围内，或者将不再是经由通过元素分析所检测的铬-铝比例可估计正确的范围。
待隐蔽的发光组分、或发光团还可为所谓的非化学计量的晶体。非化学计量的晶体是具有微观有序结构(即所述结构的原子以规则的方式布置)的固体。这些晶体结构中的一些对一种原子类型被另一种替代是有耐受性的，即如果遵循一些通则例如原子尺寸和电荷中和，这不改变它们的微观顺序。这样的非化学计量晶体的实例为尖晶石、石榴石、钙钛矿、镧系元素氧硫化物、锆石等。当非化学计量晶体的一些晶格位点被一定比例的若干种元素(原子)占据(populate)(其中所述元素影响发光团的光谱性质)时，通过添加已经包含的元素来伪造安全特征的混合物的元素比例是有利的。在示例性情形中，化合物的Cr-Al比例影响特别是发光团的光谱性质。因此，即使当已经发现铬和铝对于复制安全特征来说是同时必需的，添加额外的铝使得这种相对比例仍旧是未知的。因此，隐蔽特征组分的至少一种元素比例是本发明的优选实施方式。
因为用在有价文件例如钞票中的量少，或者安全特征在钞票灰分中的比例小，或者其依赖于各测量方法(例如，具有手持单元的简单XRF或在同步加速器上的专业痕量分析)和待检测的化学元素的精确度，通常对安全特征精确的元素分析是不可能的。因此，为了有效的隐蔽，优选、但不是必须添加关于发光团分别是化学计量上正确的量的隐蔽组分化学元素。然而，隐蔽组分的化学元素应该以待隐蔽的各发光团元素的摩尔量的至少30％、优选至少50％、特别优选至少80％的比例存在。这确保隐蔽组分的额外地可检测的元素也被理解为可能的基体成分。
为了隐蔽仅以小的量包含在发光组分的发光团中的掺杂剂，例如发光中心或感光剂，隐蔽组分的化学元素还将以待隐藏的掺杂剂的摩尔量的至少30％的比例存在于安全特征的总的混合物中。然而，在掺杂剂的情形下，所述比例的量不是关键的，因为相对任意的掺杂量在元素分析时看来是发光中心、共掺杂剂或感光剂的看来合理的可能性，只要所述比例高到足以是可检测的。
优选选择用于隐蔽组分的不同物质E1、E2、E3……，使得它们包含足够的量的对于隐蔽所需的化学元素，以使安全特征的总的混合物中隐蔽组分的单独物质的比例在5～60％、优选10～40％(百分比以重量计)范围内成为可能。这些优选的数值分别对用于隐蔽安全特征的发光组分的基体的化学元素的隐蔽组分的物质适用。为了隐蔽用于基体中的活性掺杂剂，优选选择不同的物质D1、D2……，其分别优选以安全特征的总的混合物的0.5～4％、特别优选1～2％的量存在。
对于发光组分的基体的化学元素，安全特征应在隐蔽组分中包含至少2种、优选至少3种、特别优选至少4种额外的化学元素。应该用至少1种、优选至少2种额外的化学元素隐蔽掺杂剂的化学元素。优选地，通过添加已经存在于基体中的化学元素来额外地改变包含于发光组分的基体中的两种化学元素的比例。
这优选通过从物质E1、E2、E3……选择至少1种、优选至少2种、特别优选至少3种来完成，物质E1、E2、E3……包含用于隐蔽基体的化学元素所需的化学元素。额外地通过物质D1、D2……中的至少1种、优选至少2种来隐蔽基体中所使用的活性掺杂剂。优选地，用于隐蔽基体元素的物质E1、E2、E3……中的一种额外地包含基体的元素以隐藏基体的元素比例。代替地，还可添加另外的包含基体的相应元素的物质，但是形式上不是物质E1、E2、E3……中的任一种，因为所述另外的物质没有包含基体的进一步的元素。
为了使得能够对于待隐蔽的各基体元素选择合适的化学元素，下文分别将合适的化学元素按组安排。本文中，组中的一种元素可分别被该组中的另一种元素隐藏。此外，描述了特别适合于相互隐蔽的元素的子组。
例如，在稀土元素的各结构化学上有大的相似处，使得甚至使用化学方法，它们也不能容易地彼此分离。因此，它们几乎总能够在基体中同构地互换。因此，{Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Er、Tm、Yb、Lu}形成了可替代的元素的组。
然而，为了相互隐蔽，优选使用子组{Y、La、Ce、Gd、Lu}和{Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Er、Tm、Yb}，因为典型的发光团基体元素分别在第一子组{Y、La、Ce、Gd、Lu}中集合在一起，且典型的发光中心或感光剂分别在第二子组{Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Er、Tm、Yb}中集合在一起。这进一步改善了包含于子组中的化学元素的相互隐蔽的效果，因为它们各自的优选应用领域也是匹配的。铈在这里扮演了特殊的角色，因为它取决于应用既可作为基体元素又可作为发光中心或感光剂使用，且因此存在于两个组中。钷扮演了特殊的角色，因为考虑到其放射性，它不用作优选的发光团基体成分或发光中心或感光剂，从而它不包含于所述子组中的任一个中。
本文的分组遵循结晶无机基体的相似的结构-化学性质。例如，周期系的第一列包括元素H、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr。然而，氢具有相比于其它元素完全不同的性质，并因此不能看似合理地用于它们的隐蔽。另一方面，已知第三主族中的铊可通常类似于碱金属以Tl(I)的形式插入晶体中，并在那里具有类似的性能。因此，{Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Tl}形成元素组，在安全特征中同时存在所述组中的两种元素时，在没有额外的知识的情况下，是否两种元素的仅第一种、仅第二种、或混合物是特征组分的成分是不明显的。本文中{Na、K}形成优选的子组，这是由于它们频繁地在一起使用。
元素组的可能形成不局限于元素周期系的同一主族的元素或具有相同电荷数的元素。例如，元素{Al、Si、P、S}就它们形成处于四面体配位的共价氧化合物的趋势而言是非常相似的。因此，可发现很多实例，其中只要电荷平衡发生，这些元素就能够互换而结构上没有任何大的变化。已知的实例是沸石，其中能够形成Al和Si的比例为1:1或只有硅(全二氧化硅沸石)以及具有或多或少的铝的任意中间态的相同骨架结构。在这里，电荷平衡例如通过沸石通道中的抗衡阳离子(countercation)的量发生。同样，磷可例如被硅和硫替代。例如，可制造两种极端物(extreme)磷灰石Ca10(PO4)6F2和硅磷灰石Ca10(SiO4)3(SO4)3F2以及这两种化合物的任意混合形式。沸石和一些磷铝酸盐(“AlPO”)的结构类似物同样是足够充分地知晓的。
和安全特征特别相关的进一步的分组由{Ca、Sr、Ba、Bi、Y、La、Ce、Gd、Lu}形成，因为就用于发光团基体的离子半径和结构化学而言，Ca、Sr、Ba和Bi是少数与稀土元素非常相容的元素。已知在发光安全特征中插入稀土元素掺杂剂几乎只在含稀土元素的基体以及Ca、Sr、Ba的铝酸盐和硅酸盐等中进行，因为在其它基体中，通常没有适当大的阳离子插入位置。因此，在掺杂稀土元素的安全特征中，存在这些元素中的至少一种，且因此该组中的进一步的元素的添加显著妨碍了所使用的基体的鉴别。
基于发光的安全特征几乎只是氧化物、硫化物或氧硫化物。因此，在组{O、S、Se、Te}中，{O、S}担当了妨碍对氧化物、硫化物或氧硫化物的联想(association)的优选的特殊的角色。例如，在使用氧化型(oxidic)特征时，可同时加入含硫化合物，以便在元素分析或分解(digestion)后不清楚该特征是否牵涉氧化物、硫化物或氧硫化物。因为在灰化时或在一些分解形式时硫化物和氧硫化物转化成硫酸盐，也可添加硫酸盐替代硫化物以得到相应的隐蔽。
因为氧硫化物常常具有2:1的氧-硫比例(例如Gd2O2S)，并且硫内容物可以气态化合物的形式部分地逃逸(例如在钞票灰化时)，所以就量而言，通过{O、S}的隐蔽还起到特殊的作用。
尽管如已经要求过的，对于其它基体成分，加入基体元素的摩尔比例的至少30％、优选至少50％、特别优选至少80％，但是鉴于上述原因，在氧化型基体的情形下，通过添加硫，显著更低的比例是充足的。因此，可使用硫化物、氧硫化物或硫酸盐形式的硫隐蔽氧化型基体的氧的至少5％、优选至少15％、特别优选至少30％的摩尔比例。
因其在周期系的共同主族中的定位而具有类似的结构-化学性质的进一步的分组是碱土金属组{Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra}，其中{Ca、Sr、Ba}由于它们更大的相似度而在这里形成优选的子组。同样，{B、Al、Ga、In、Tl}形成一组，其中{Al、Ga}形成优选的子组。同样，{Si、Ge、Sn}形成一组，{P、As、Sb}形成一组，以及{F、Cl、Br、I}形成一组。
周期系第四周期的低的过渡金属(low transition metal)具有类似的离子半径和化学亲和势。具体地，发光安全特征可包含能吸收的(absorbent)过渡金属，优选使用元素{Cr、Mn、Fe、Co、Ni}的组合，如例如WO 81/03507中部分地公开的。因此，元素{Cr、Mn、Fe、Co、Ni}形成一组。
无机基体中的具有非常相似的结构-化学性质的进一步的过渡金属是{Ti、Zr}、{Nb、Ta}、{Mo、W}、{Pd、Pt}、{Zn、Cd}，它们同样形成组。
除上述组分外，安全特征可具有额外的组分。从技术角度来看，常常要满足额外的功能性，例如制造波动的补偿或安全特征的法律可鉴别性(forensic identifiability)。额外的组分不是在所有情形下都必须起到隐蔽安全特征的作用。然而，优选选择额外的组分，使得除所要求的技术功能之外，也使发光组分的化学元素的隐蔽是可能的。同样，优选选择一些额外的组分、特别优选用于法律鉴别的组分，使得它们也被隐蔽组分隐蔽。
制造组分优选以0～20％、特别优选0～10％(全部百分数以重量计)的比例包含于安全特征的总的混合物中。当制造组分同时充当发光组分的化学元素的隐蔽物时，优选的比例相应地更高，因为在不危及隐蔽功能的情况下，为了补偿制造波动，制造组分随后不能再减少至低数量的比例。因此，在这种情形下，优选的比例量位于25～45％、特别优选25～35％。
制造组分就制造工程而言是必需的，以确保安全特征的不变的质量或信号强度。取决于生产条件，例如使用的原材料批次和其中所包含的杂质、退火参数、研磨参数等，可出现发光组分的发光信号的强度波动。为了补偿这种波动，向形成安全特征的混合物中加入相应的所要求比例的制造组分，以将发光信号调节至预设的标准大小。因此，如下能够实现：在使用安全特征时(例如用于生产有价文件)，即使当上述制造波动出现时，也不必改变用于引入安全特征的各计量。因此，源自不同制造的安全特征能够用于有价文件的制造而不需调整生产参数。
用于安全特征的法律可鉴别性的编码组分优选以0～10％、特别优选0.5～5％、非常特别优选1～3％的比例包含于所述混合物中。编码组分包括法律特征，通过该法律特征，能够标记例如不同的制造批次、交付(运输，delivery)、制造者或加工者(processor)。优选地，它包括发光团。然而，后者不是必须像发光组分一样在非可见光谱区域内发光，或具有适用于机器可读性或机器测试的光谱性质和衰减时间。相反，安全特征的发光组分的机器可读性不应该受到编码组分的不利影响。因此，编码组分应优选在激发和发射方面与安全特征的所用发光组分大大不同。编码组分的检测可经由法律方法，例如通过使用荧光显微镜或借助于专业实验室设备的测量实现。
作为编码组分，存在如描述于例如DE 100 56 462 A1中的优选使用的负载有稀土金属和/或过渡金属的坍塌沸石结构。这些提供沸石可通过离子交换容易地负载多种阳离子的优点。优选地，还可使用掺杂有稀土元素和/或过渡金属的其它结晶无机基体。特别优选地，编码组分的发光中心包括在可见区域中发光的三价稀土物质，例如镨、钐、铕、铽和镝，因为这些具有在可见光谱区域中的特别的结构化的(structured)发射光谱且因此特别好地适合用于明确的光学法律识别。优选地，本文中所使用的基体是氧化物(例如以石榴石、尖晶石或钙钛矿的形式)、以及氧硫化物、硫化物、硅酸盐、磷酸盐、铝酸盐、铌酸盐、钽酸盐、钒酸盐、锗酸盐、砷酸盐、锆酸盐或钨酸盐。这样的和进一步的物质的实例描述于出版物US 3,980,887、US 4,014,812、US 3,981,819和WO 2006/047621 A1中。除激发光谱或发射光谱外，还可测试发光寿命。
优选地，选择编码组分中的稀土离子和/或过渡金属的比例，使得在对安全特征的总的混合物进行元素分析时，其是可与发光组分的掺杂剂的稀土金属和/或过渡金属的比例相比的。因此，编码组分额外地隐蔽发光组分的一种或多种掺杂剂。在这种情形下，可省略用于隐蔽活性掺杂剂的上述物质D1、D2……的使用，或者使用较少的物质D1、D2……。
实施例1
WO 2011/084663 A2公开了发光组分Y2.88Er0.1Tm0.01Ho0.01Ga5O12形式的安全特征。该发光组分因此具有拥有元素Y、Ga和O的基体或主晶格。由元素Er、Tm和Ho形成活性掺杂剂。
为了隐蔽基体元素Y，可例如从优选的子组{Y、La、Ce、Gd、Lu}中选择元素La，和从组{Ca、Sr、Ba、Bi、Y、La、Ce、Gd、Lu}中选择元素Sr。为了隐蔽Ga，可例如从优选的子组{Al、Ga}中选择元素Al。为了隐蔽O，可例如从优选的子组{O、S}中选择元素S。为了隐蔽掺杂剂Er、Tm、Ho，可例如从优选的子组{Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Er、Tm、Yb}中选择元素Yb和Nd。
为了引入对于隐蔽基体(M)所必需的元素La、Sr、Al、S，使用例如化合物氧硫化镧(E1)和铝酸锶(E2)是有利的，因为在这里两种所需元素分别组合在一种化合物中，并且出于应用技术的原因应当使掺合组分的数量最小化。用于掺杂剂的隐蔽组分可例如以氧化物Yb2O3(D1)和Nd2O3(D2)的形式使用。
考虑到上述所要求的量(quantity)，得到了例如以下用于安全特征的总的混合物(百分比以重量计)：
33％Y2.88Er0.1Tm0.01Ho0.01Ga5O12  (M)
50％La2O2S  (E1)
15％SrAl2O4  (E2)
1％Yb2O3  (D1)
1％Nd2O3  (D2)。
实施例2
EP 1 241 242 A2公开了一种机器可读的安全特征：
Gd(1-x-y)2O2S:Ybx,Tmy，其中0.05≤x≤0.80和0.0001≤y≤0.10。从所陈述的范围，选择Gd1.89Yb0.1Tm0.01O2S作为实例。
为了隐蔽基体元素Gd，从组{Ca、Sr、Ba、Bi、Y、La、Ce、Gd、Lu}中选择元素Ca、Ba、La和Ce。为了隐蔽掺杂剂Yb和Tm，从优选的子组{Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Er、Tm、Yb}中选择元素Er和Ho。另外，将通过添加额外的硫使安全特征的氧-硫比例失真。作为技术助剂，混合物包含可变比例的制造组分(P)和编码组分。作为编码组分(C)，选择了类似于DE 100 56462 A1中的描述类似的沸石5A，其用氯化钐进行离子交换并随后在1150℃下退火以得到具有近似的总的化学式Na0.7Sm0.1AlSiO4的化合物。该编码组分的法律上的检测可例如通过发光显微镜进行。
例如通过化合物CaAl2O4、LaB6、Ce2O3、BaSO4可引入用于隐蔽基体和使化学计量失真所需的元素Y、Ca、Ba、Ce、S。作为额外的优点，在这里通过LaB6的硼(组{B、Al、Ga、In、Tl})将Al隐藏在法律组分中，并通过CaAl2O4引入额外的铝以使编码组分的铝-硅比失真。硫酸钡同时形成元素隐蔽并作为制造组分使用。通过编码组分的钐内含物、以及Er2O3、Ho2O3隐蔽掺杂剂Yb和Tm。
考虑到上述所要求的参数，得到了例如以下用于安全特征的总的混合物(百分比以重量计)：
35％Gd1.89Yb0.1Tm0.01O2S  (M)
10％CaAl2O4  (E1)
10％LaB6  (E2)
10％Ce2O3  (E3)
30％BaSO4  (E4/P)
2％Na0.7Sm0.1AlSiO4  (C)
2％Er2O3  (D1)
1％Ho2O3  (D2)。
实施例3
将隐蔽具有组成LaPO4:Er0.1的发光组分。为了隐蔽元素La，从组{Ca、Sr、Ba、Bi、Y、La、Ce、Gd、Lu}中选择Sr。为了隐蔽元素P，从组{Al、Si、P、S}中选择Al和Si。为了隐蔽元素Er，从优选的子组{Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Er、Tm、Yb}中选择Tm和Yb。所使用的制造组分为TiO2。编码组分为SrAl2O4:Eu0.02。
例如通过使用Sr3(PO4)2和NaAlSiO4(沸石5A)可使隐蔽基体的元素所需的元素Sr、Al、Si变得可得到。
考虑到上述所要求的参数，得到了例如以下用于安全特征的总的混合物(百分比以重量计)：
35％La0.9Er0.1PO4  (M)
25％Sr3(PO4)2  (E1)
15％NaAlSiO4  (E2)
20％TiO2  (P)
1％SrAl2O4:Eu0.02  (C)
1％Tm2O3  (D1)
3％Yb2O3  (D2)。
实施例4
DE 10 2006 047852 A1公开了发光组分YA1O3:Cr0.02。为了隐蔽Y，从组{Ca、Sr、Ba、Bi、Y、La、Ce、Gd、Lu}中选择Sr和Gd。对于Al，从优选的子组{Al、Ga}中选择Ga。为了隐蔽O，从优选的子组{O、S}中选择S。为了隐蔽掺杂的Cr，从组{Cr、Mn、Fe、Co、Ni}中选择Mn和Fe。编码组分由YAG:Tb0.01形成。
隐蔽基体的元素所需的元素Sr、Gd、Ga和S可例如以Gd3Ga5O12和SrSO4的形式添加。
考虑到上述所要求的参数，得到了例如以下用于安全特征的总的混合物(百分比以重量计)：
30％YAl0.98Cr0.02O3  (M)
25％Gd3Ga5O12  (E1)
40％SrSO4  (E2/P)
3％Y2.99Tb0.01Al5O12  (C)
1％MnO  (D1)
1％Fe2O3  (D2)。

Claims (15)

1.一种安全特征，其具有发光组分和隐蔽该发光组分的组分，所述发光组分具有至少一种由至少一种掺杂主晶格组成的发光团，其特征在于，所述隐蔽组分具有拥有与所述发光组分的化学元素类似的结构-化学性质的化学元素，其中所述隐蔽组分的化学元素和所述发光组分的化学元素由不同的化学元素形成。
2.根据权利要求1的安全特征，其特征在于，所述隐蔽组分包含至少两种、优选至少三种、特别优选至少四种具有与所述主晶格的化学元素类似的结构-化学性质的额外的化学元素，并且包含至少一种、优选至少两种具有与用于掺杂所述主晶格的掺杂剂的化学元素类似的结构-化学性质的额外的化学元素。
3.根据权利要求2的安全特征，其特征在于，所述隐蔽组分包含至少一种、优选至少两种、特别优选至少三种用于隐蔽主晶格的化学元素的物质(E1、E2、E3……)和至少一种、优选至少两种用于隐蔽所使用的掺杂剂的物质(D1、D2……)。
4.根据权利要求3的安全特征，其特征在于，所述用于隐蔽主晶格的化学元素的物质(E1、E2、E3……)各自在所述安全特征中具有5％～60％、优选10％～40％的比例，并具有比例为待隐蔽的主晶格的各化学元素的摩尔量的至少30％、优选至少50％、特别优选至少80％的额外的化学元素。
5.根据权利要求3或4的安全特征，其特征在于，所述用于隐蔽主晶格的化学元素的物质(E1、E2、E3……)中的至少一种额外地包含所述主晶格的化学元素以隐藏所述主晶格的元素比例；并额外地或替代地，包含另一种含有所述主晶格的化学元素的物质以隐藏所述主晶格的元素比例。
6.根据权利要求1～5中任一项的安全特征，其特征在于，所述隐蔽组分的化学元素和所述发光组分的化学元素属于化学元素组{Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Er、Tm、Yb、Lu}。
7.根据权利要求6的安全特征，其特征在于，所述主晶格的化学元素和隐蔽它们的化学元素属于子组{Y、La、Ce、Gd、Lu}，而所述掺杂剂的化学元素和隐蔽它们的化学元素属于子组{Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Er、Tm、Yb}。
8.根据权利要求1～7中任一项的安全特征，其特征在于，所述隐蔽组分的化学元素和所述发光组分的化学元素至少属于化学元素组{Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Tl}、优选属于化学元素子组{Na、K}，
或者属于组{Al、Si、P、S}，
或者属于组{Ca、Sr、Ba、Bi、Y、La、Ce、Gd、Lu}，
或者属于组{O、S、Se、Te}，优选属于子组{O、S}，
或者属于组{Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra}，优选属于子组{Ca、Sr、Ba}，
或者属于组{B、Al、Ga、In、Tl}，优选属于子组{Al、Ga}，
或者属于组{Si、Ge、Sn}，
或者属于组{P、As、Sb}，
或者属于组{F、Cl、Br、I}，
或者属于组{Cr、Mn、Fe、Co、Ni}，
或者属于组{Ti、Zr}，
或者属于组{Nb、Ta}，
或者属于组{Mo、W}，
或者属于组{Pd、Pt}，
或者属于组{Zn、Cd}。
9.根据权利要求1～8中任一项的安全特征，其特征在于，所述安全特征具有制造组分，其用于将所述发光组分的发光信号强度调节至能预设的标称值。
10.根据权利要求9的安全特征，其特征在于，所述制造组分的化学元素具有与所述发光组分的化学元素类似的结构-化学性质。
11.根据权利要求1～10中任一项的安全特征，其特征在于，所述安全特征具有用于在法律上标记所述安全特征的编码组分。
12.根据权利要求11的安全特征，其特征在于，所述编码组分的化学元素具有与所述发光组分的化学元素类似的结构-化学性质。
13.一种有价文件，其具有根据权利要求1～12中任一项的安全特征，其特征在于，所述有价文件由纸和/或塑料构成。
14.根据权利要求13的有价文件，其特征在于，所述安全特征引入所述有价文件的体积中和/或施加至所述有价文件。
15.根据权利要求13或14的有价文件，其特征在于，所述安全特征作为看不见的、至少部分的涂层施加至所述有价文件。
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