CN109313830A - 使用存储磷光体保护有价文件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于检查具有光学存储磷光体的真实性特征的方法、一种用于检查的装置、一种真实性特征以及一种具有真实性特征的有价文件。真实性特征具有光学存储磷光体。根据该方法,在一个步骤中,光学存储磷光体经历至少一个查询序列,分别包括至少第一读出过程和第二读出过程。此外,分别捕获至少第一和第二读出测量值,其分别基于响应于相应的第一或相应的第二相关读出过程的光发射的检测。在进一步的步骤中,创建分别与至少一个查询序列相关联的读出测量值时间系列,至少包括分别与第一读出过程相关联的第一读出测量值和分别与第二读出过程相关联的第二读出测量值。在进一步的步骤中,评估分别与用于根据分别关联的查询序列下的读出测量值时间系列确定动态行为的查询序列相关联的读出测量值时间系列。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用光学存储磷光体的光学激发发光(OSL)作为真实性特征的真实性评估方法。本发明还涉及一种用于执行真实性评估方法的装置、一种包含光学存储磷光体以及它们的特征测量序列的参考库、作为真实性特征的这些光学存储磷光体以及具有这种真实性特征的有价文件。
背景技术
已知通过真实性特征来保护有价文件免于伪造。存在特征物质,其基于例如可以特别证明的磁性、热、电和/或光学(例如吸收和发射)效应。特别是,特征属性不会因证明而改变:在同一位置重复执行相同的测量会产生相同的结果。这些特征系统可以描述为无存储器。
光学存储磷光体作为真实性特征的实例是已知的。在EP1316924中,通过检测光致发光或通过光学激发发光的发生来实现检查方法。在WO2010064965中使用无机存储磷光体和上转换磷光体。DE102011010756描述了纳米颗粒存储磷光体的制造方法及其作为标记(marker)的可能用途。上述方法没有定量评估作为真实性特征的光学存储磷光体的动态和特征存储行为,而是基于在限定状态下的可再现测量。
通过这些真实性评估方法进行保护的缺点在于,模仿者也能够通过通常的光谱测量方法来表征光学存储磷光体,因此可能处于收集模仿物质对他来说更容易的信息。然后,成功模仿该物质也将通过真实性检查。
发明内容
本发明的目的在于提供一种项目(特别是有价文件)的认证和评估方法,其利用特征系统,该特征系统通过与真实性评估过程的紧密联系是高度特定的,因此它不能用通常的光谱学方法鉴定,从而提供增强的抗模仿安全性。
本发明的另一个目的涉及提供用于有价文件的认证和/或评估方法,其利用特征系统,该特征系统能够进一步区分相似特征物质的区别并因此提供增强的安全性。
本发明的目的还在于提供一种用于执行该方法的装置。
另一个目的涉及提供关于防伪性改进的真实性特征,以及具有该真实性特征的有价文件。
另一个目的涉及用于所选货币的认证和/或评估方法,使得批量的跟踪、生产地点或制造商的识别成为可能以这种方式保证有助于有价文件的真实特征的改进的可追溯性。
通过主要权利要求中限定的特征组合来实现这些目的。优选的实施方案是从属权利要求的主题。
[发明内容]
本发明的第一主要方面
1.(本发明的第一方面)用于检查具有光学存储磷光体的真实性特征的方法,包括以下步骤:
a.使光学存储磷光体经受至少一个查询序列,分别包括至少第一读出过程和第二读出过程;
b.分别捕获至少第一和第二读出测量值,其分别基于响应于相应的第一或相应的第二相关读出过程的光发射的检测;
c.创建分别与至少一个查询序列相关联的读出测量值时间系列,至少包括分别与第一读出过程相关联的第一读出测量值和分别与第二读出过程相关联的第二读出测量值;和
d.评估分别与查询序列相关联的读出测量值时间系列,用于根据分别关联的查询序列下的读出测量值时间系列确定动态行为。
2.(优选配置)根据条款1的方法,其中光学存储磷光体具有光中心和陷阱中心,其中优选地,在步骤a之前存储磷光体中存在的电荷载体至少部分可用或存储在陷阱中心。并且其中存储在陷阱中心的电荷载体借助于步骤a中的查询序列至少部分地从陷阱中心过渡到光中心。通过读出过程,陷阱状态至少部分地减少,从而可以捕获读出测量值。光中心和陷阱中心是光学存储磷光体的光学自主状态。优选地,在步骤a中进行的处理期间,光学存储磷光体至少有时具有不同的导电率,优选高于步骤a中进行的处理之外的导电率。特别地,电导率在经受查询序列期间改变。
在光学读出过程中,用于读出过程的光的波长优选地长于用于充电过程的光的波长。利用这种配置,特别是通过在纸基材中使用光学存储磷光体,可以避免纸基材的激励和发光。
在第二优选实施例中,用于读出过程的光的波长短于用于充电过程的光的波长。这尤其有利于识别和区分几种光学存储磷光体。
3.(优选配置)根据条款1至2中任一项的方法,其中步骤a包括两个查询序列,其分别至少包括第一读出过程和第二读出过程,优选三到五个查询序列,其优选地连续地、并行地或在时间上重叠地执行。至少两个读出过程优选地具有不同的波长。在步骤b中捕获的读出测量值对于每个查询序列都不同。
4.(优选配置)根据条款1至3中任一项的方法,其中在步骤d中,读出测量值时间系列的估计,特别是至少一个读出测量值时间系列的评估被定量地引起,以确定光学存储磷光体的至少一个特征存储器属性;动态行为的定量评估优选地用于实现对时间动态量的评估,基于该时间动态量可以描述光学存储磷光体的存储特性。
5.(优选配置)根据条款1至4中任一项的方法,其中每个读出过程包括至少一个读出脉冲或随时间强度调制的连续读出;优选地,至少一个,优选地每个读出过程包括两个或更多个读出脉冲,特别优选地为三到八个或四到二十个。
6.(优选配置)根据条款1至5中任一项的方法,其中查询序列包括至少第三或第四读出过程,优选地四个或更多个,特别优选地至少八个或至少十个读出过程;此外,至少一个,优选地几个读出过程包括至少四个读出脉冲。
7.(优选配置)根据条款1至6中任一项所述的方法,还包括至少一个充电序列,所述充电序列包括用于在所述至少一个查询序列之前暂时对所述光学存储磷光体进行处理的至少一个第一充电过程;充电过程优选包括至少一个充电脉冲或随时间强度调制的连续充电,特别优选两个或更多个充电脉冲,特别优选三到八个。在这样做时,在对光学存储磷光体进行处理时,存储磷光体的电荷载体至少部分地,优选地几乎完全地被激发,其中在光中心处的至少一个充电过程,转移到陷阱中心并且存储在那里。
8.(优选配置)结合条款4根据条款4至7中任一项的方法,其中所述至少一个特征存储器属性选自:持久性、存储器深度、存储器强度、灵敏度、特异性、可交换性、关联、连续性、延迟、饱和度、隔离、充电速度和/或读出速度。
9.(优选配置)根据条款4至8中任一项的方法,其中对于至少一个光学存储磷光体的至少一个特征存储器属性评估读出测量值时间系列,特别是至少一个读出测量值时间系列的步骤,包括确定读出测量值时间系列的曲线的时间过程的形状或确定描述读出测量值时间系列的曲线的时间过程的参数。
10.(优选配置)根据条款1至9中任一项的方法,其中在读出测量值时间系列中,特别是至少两个读出测量值时间的至少一个读出测量值系列,第一读出过程的发射的衰减时间很长,第一读出过程的发射叠加在第二读出过程的发射上。
11.(优选配置)根据条款4至10中任一项的方法,其中光学存储磷光体具有多于一种不同的特征存储器属性。
12.(优选配置)根据条款1至11中任一项的方法,其中至少第一读出过程和第二读出过程在以下属性中的至少一个方面不同:波长、光谱形式、强度、脉冲形式和脉冲距离;第一和/或第二读出过程优选地包括至少两个读出脉冲,至少第一读出脉冲和第二读出脉冲,其具有至少两个光谱分离的读出波长;特别优选的是,第一波长接近读出光谱的波带的最大值,并且至少一个第二波长相对于第一波长偏移该波带的至少一半的全宽;进一步优选的是,第一和至少一个第二读出脉冲的波长寻址读出脉冲的不同波带。
13.(优选配置)根据条款1至12中任一项的方法,其中至少第一读出过程和第二读出过程具有至少两个光谱分离的读出波长;优选地,在第一读出过程之后以时间顺序实现第二读出过程;特别优选地,每个读出过程包括至少两个读出脉冲,特别优选地,第一脉冲在第二脉冲之前按时间顺序实现。
14.(优选配置)根据条款1至13中任一项的方法,其中所述光学存储磷光体经历两个或三个查询序列,其中每个查询序列已经向其分配至少一个读出测量值时间系列,优选地三至十,特别优选五至二十。特别地,光学存储磷光体可以经受三个或更多个查询序列。属于各个查询序列的读出测量值时间系列优选地彼此不同。
15.(优选配置)根据条款4至14中任一项的方法,其中光学存储磷光体具有若干特征存储器属性并且经历若干查询序列,其中每个查询序列具有分配给它的至少一个读出测量值时间系列。
16.(优选配置)根据条款1至15中任一项的方法,其中所述光学存储磷光体经历若干查询序列,其中所述若干查询序列在至少一个属性方面不同:所述读出过程的本地应用、读出过程的时间应用、读出过程的光谱应用、读出过程的脉冲持续时间、读出过程的脉冲形式、读出过程的脉冲距离和/或读出过程的脉冲顺序。
17.(优选配置)根据条款1至16中任一项的方法,包括步骤
e.将来自读出测量值时间系列,特别是至少一个读出测量值时间系列的所确定的动态行为或特征存储器属性与至少一个参考值匹配,以及
f.在充分符合参考值的情况下,从匹配e中识别真实性特征的真实性。
18.(本发明的第二方面)用于实施根据条款1至17中任一项的方法的装置,包括:
第一光源,适用于使真实性特征,经受至少一个查询序列和/或特别是在光学存储磷光体的区域中的至少一个充电序列和/或准备步骤;
具有一个或多个检测设备的测量设备,其适于在其发射光谱的至少一个第一光谱区域中捕获光学存储磷光体的光发射。
19.(优选配置)根据条款18所述的装置,其中所述装置具有第二光源,所述第二光源适于使所述光学存储磷光体的所述区域中的所述真实性特征经受根据条款1至18的任一项的查询序列和/或充电序列,其中第二光源的发射波长不同于第一光源的发射波长。
20.(本发明的第三方面)具有光学存储磷光体的真实性特征,其用于根据条款1至17中任一项的方法检查所述特征的真实性,其中所述光学存储磷光体具有至少具有一种独特的光谱结构的读出光谱,其在激发效率中配置随波长变化,其中读出光谱具有至少一个局部最小值,其中与侧翼最大值相比,激发效率降低至少10%,优选地,与侧翼最大值相比,激发效率降低至少30%。
21.(本发明的第四方面)根据条款20的具有至少一个真实性特征的有价文件,其中有价文件优选地是具有真实性特征的钞票;特别优选地,有价文件具有由纸和/或塑料制成的基材,更优选地,真实性特征结合在有价文件的体积中和/或施加在有价文件的表面上。
本发明的第二主要方面
1.(本发明的第一方面)用于检查具有光学存储磷光体的真实性特征的方法,包括以下步骤:
a.至少捕获第一测量值,特别是光学存储磷光体的光强度和/或光发射;
b.使光学存储磷光体经受至少一个充电过程;
c.捕获至少第二测量值,特别是光学存储磷光体的光发射;和
d.从至少一个第一和第二测量值定量地确定充电过程对光学存储磷光体的影响。优选地,为了确定效果,至少需要第一和第二测量值。在另一个优选实施例中,充电过程对光学存储磷光体的影响优选地由一个单个测量值确定。
优选地,至少第一和第二测量值分别是光学存储磷光体的光发射,特别优选地,测量在不同波长下进行。
2.(优选配置)根据条款1的本发明第二主要方面之后的方法,其中光学存储磷光体具有光中心和陷阱中心,其中,优选地,存储磷光体中存在的电荷载体至少部分地通过步骤b中的充电过程转移到陷阱中心,存储在陷阱状态或在那里可用。光中心和陷阱中心优选地是光学存储磷光体的光学自主状态。
3.(优选配置)根据条款1或2的方法,其中该方法包括至少一个读出过程,并且独立于读出过程捕获第一和/或第二测量值。
这里,作为对充电过程的物理因果反应的第二测量值优选地不同于第一测量值。
4.(优选配置)根据条款1至3的方法,其中所述方法包括至少一个读出过程,并且基于响应于所述至少一个读出过程检测光发射所述至少第一和/或第二测量值被捕获为第一和/或第二读出测量值,其中,优选地,基于响应于第一读出过程和第二测量的光发射的检测,捕获第一测量值作为读出测量值,基于响应于第二读出过程的光发射的检测,捕获第二测量值作为读出测量值。
在光学读出过程中,用于读出过程的光的波长优选地长于用于充电过程的光的波长。利用这种配置,特别是通过在纸基材中使用光学存储磷光体,可以避免纸基材的激励和发光。
在第二优选实施例中,用于读出过程的光的波长短于用于充电过程的光的波长。这尤其有利于识别和区分几种光学存储磷光体。
5.(优选配置)根据条款2结合条款3或4的方法,其中通过陷阱中心处的至少一个读出过程,陷阱中心的存储电荷载体被激励并且它们过渡到光中心,电荷载体在灯光中心放射性地松弛。
6.(优选配置)根据权利要求3至5中任一项所述的方法,其中,所述方法具有至少一个查询序列,包括至少两个读出过程,其中,从所述第一读出过程捕获至少第一读出测量值和从第二读出过程捕获至少第二读出测量值;该方法包括以下步骤:
d.创建分别与至少一个查询序列相关联的读出测量值时间系列,至少包括分别与第一读出过程相关联的第一读出测量值和分别与第二读出过程相关联的第二读出测量值;和
e.评估分别与查询序列相关联的读出测量值时间系列,用于根据相应的关联的查询序列下的读出测量值时间系列确定动态行为。
7.(优选配置)根据条款1至6中任一项的方法,其中至少一个充电过程包括至少一个充电脉冲或随时间强度调制的连续充电;充电过程优选地包括两个或更多个充电脉冲,更优选地为三到八个或四到二十个,其优选地连续地、并行地或时间地重叠地执行,特别优选地在所述至少两个读出过程的不同波长处执行。
8.(优选配置)结合条款6根据条款6或7中任一项的方法,其中步骤b包括两个查询序列,其分别至少包括第一读出过程和第二读出过程,所述第一读出过程和第二读出过程优选地连续地、并行地或时间地重叠地执行,特别优选地在所述至少两个读出过程的不同波长和/或光发射的检测中执行。对于每个查询序列,捕获的读出测量值或捕获的读出测量值时间系列优选地是不同的。
9.(优选配置)结合条款6根据条款6至8中任一项的方法,其中在步骤d中,定量地进行读出测量值时间系列的评估,以确定光学存储磷光体的至少一个特征存储器属性;动态行为的定量评估优选地用于实现对时间动态量的评估,基于该时间动态量可以描述光学存储磷光体的存储特性。
10.(优选配置)结合条款3或4根据条款3至9中任一项的方法,其中至少一个,优选地每个读出过程包括至少一个读出脉冲或随时间强度调制的连续读出;优选地,至少一个,优选地每个读出过程包括两个或更多个读出脉冲,特别优选地为三到八个或四到二十个。
11.(优选配置)结合条款6或7根据条款6至10中任一项的方法,还包括至少一个充电序列,该充电序列包括至少一个第一充电过程,用于时间上在至少一个查询序列之前对光学存储磷光体进行处理;充电过程优选包括至少一个充电脉冲或随时间强度调制的连续充电,特别优选两个或更多个充电脉冲,特别优选三到八个。
12.(优选配置)结合条款3或4中的一个根据条款3至11中任一项的方法,包括至少一个充电过程和至少一个读出过程的重复和/或相应的交替连续;该过程分别优选地包括脉冲,即至少第一充电脉冲或至少第一读出脉冲。
13.(优选配置)结合条款9根据条款9至12中任一项的方法,其中所述至少一个特征存储器属性选自:持久性、存储器深度、存储器强度、灵敏度、特异性、可交换性、关联、连续性、延迟、饱和度、隔离、充电速度和/或读出速度。
14.(优选配置)结合条款9根据条款6至13中任一项的方法,其中评估光学存储磷光体的至少一个特征存储器属性的读出测量值时间系列的步骤包括确定读出测量值时间系列的曲线的时间过程的形状或者确定描述读出测量值时间系列的曲线的时间过程的参数。
15.(优选配置)根据条款1至14中任一项的方法,其中至少一个充电过程至少在波长和/或强度和/或脉冲长度上与另一充电过程不同。
16.(优选配置)结合条款7根据条款1至15中任一项的方法,其中至少在脉冲持续时间和/或脉冲间隔持续时间中,至少一个第一充电脉冲与另一个充电脉冲不同。
17.(优选配置)根据条款1至16中任一项的方法,其中通过使光学存储磷光体经受至少一个充电序列和/或至少一个准备步骤,设定阈值发射,优选地限定的输出信号,特别优选地是在限定的读出过程下的光发射的限定强度。
18.(优选配置)结合条款6根据条款6至17中任一项的方法,其中通过至少两个读出测量值的读出测量值时间序列,确定光学存储磷光体的充电速度。
19.(优选配置)根据条款1至18中任一项的方法,包括步骤
f.将来自读出测量值时间系列的所确定的动态行为与至少一个参考相匹配,以及
g.识别真实性特征的真实性是匹配f的函数。
20.(优选配置)根据条款1至19中任一项的方法,包括步骤
h.使光学存储磷光体具有至少一个热化序列。
21.(本发明的第二方面)具有用于通过根据条款1至20中任一项的方法检查真实性特征的真实性的光学存储磷光体的真实性特征,其中所述光学存储磷光体具有带有至少一种独特的光谱结构的充电光谱,其在充电效率中配置随波长而变化,其中读出光谱具有至少一个局部最小值,其中与侧翼最大值相比充电效率被减少至少10%,优选地至少30%。
22.(本发明的第三方面)根据条款21的具有至少一个真实性特征的有价文件,其中有价文件优选地是具有真实性特征的钞票;特别优选地,有价文件具有由纸和/或塑料制成的基板,更优选地,真实性特征结合在有价文件的体积中和/或应用在有价文件的表面上。
即使在此分开描述第一主要方面和第二主要方面,也可以想到关于第一和/或第二主要方面的第一和第二和/或至少一个方面的组合或部分组合。
[发明详述]
在本发明的上下文中的有价文件是诸如钞票、支票、股票、价值印章、身份证、护照、信用卡、契约和其他文件、标签、印章和要保护的对象(诸如珠宝)、光学数据载体、CD、封装等的对象。有价文件基材不一定是纸基材,也可以是塑料基材或具有纸成分和塑料成分的基材。优选的应用领域是特别基于纸基材和/或塑料基材的钞票。
用于保护有价文件的光学存储磷光体在现有技术中是已知的。本发明基于这样的思想,即使用光学存储磷光体(OSL物质)的动态时间行为的特性来证明有价文件的真实性。为此,关于至少一种性质选择至少一种OSL物质,并且至少一种测量过程具有存储器。
在OSL物质中,可测量的特性取决于先前的历史,即,测量影响后续测量的结果。这被指定为存储器。从存储器型物质系统的使用作为真实性特征,在真实性特征和证明过程之间产生紧密耦合:在证明过程中,通过采用测量过程(即充电和/或读出过程),特别是通过相同和/或不同充电和/或读出过程的连续(也称为序列),对OSL物质施加特定历史,并对该历史检查存储器类型系统的特定动态行为。由于这一点,事件的顺序影响系统行为,因此存储器也可以被理解为系统的路径依赖性。
特别是在两个测量过程的非可交换性的情况下,可以存在系统的路径依赖性。例如,通过第一和第二读出过程读出光学存储磷光体。这里,第一读出过程可能以这样的方式影响系统,即第二读出过程的结果取决于第一读出过程。然后,读出过程的顺序的改变优选地导致不同的结果。
优选地,在光学存储磷光体中,在充电过程中,电荷载体存储在能量上不同地定位的陷阱中心。特别优选地,通过不同的充电过程,其优选地在强度、持续时间、脉冲形式和/或(光学)波长方面不同,可以影响电荷载体在陷阱中心上的分布。另外,存储在陷阱中心的电荷载体的分布通过内部弛豫改变,特别是通过外部影响(例如温度)改变。由于不仅单个充电过程的影响影响分布而且影响几个充电过程的时间连续性,因此不同的充电路径建立了陷阱中心上的电荷分布,这说明了上述路径依赖性。
同样地,优选地,电荷载体的分布可以受到不同读出过程的影响,所述读出过程优选地在强度、持续时间、脉冲形式和/或波长方面不同,并且读出过程的不同连续性以及充电和读出过程的混合的不同连续性。
OSL物质以特定方式对具体充电脉冲或读出脉冲作出反应,或者特别是对充电脉冲和/或读出脉冲的具体连续作出反应,表示对于未启动的模仿者隐藏的信息并且在证明过程中根据本发明使用。
为此目的,从充电和读出过程,构建适合于确定OSL物质的特征存储器属性的序列(例如:连续继续执行测量光学激发发光(OSL)以确定存储器强度)。
在合适的检测器中,根据本发明标记的有价文件用一个或多个序列测量,并且根据相关结果确定特征存储器属性。通过与规范的比较证明了真实性(例如:在OSL物质存储器强度中,可交换性规则和灵敏度利用实现至少一个充电和两个不同的读出过程的传感器用不同的序列确定,并且与规范进行比较)。
因此,真实性证明从静态参数空间(其由例如强度、光谱分布和有效期组成)转移到时间过程。OSL物质存储器的特异性必须符合传感器所留下的历史的特异性,以便真实地证明其真实性。为了实现,根据本发明,提出了OSL物质作为用于认证的真实性特征,用于真实性评估使用了几种存储器特性(优选地,几个≥2,3...不同的特征属性或者几个≥2,3......不同的测量参数中的一个特征属性)。在证明的同时,通过应用于系统的充电或读出过程的一个或多个选择的(相同或不同的)充电或查询序列,历史被印记在OSL物质上。从OSL物质对该一个或多个序列的反应/响应,确定动态行为并用于真实性评估。
测量值涉及存储磷光体的特征属性。测量值优选描述存储磷光体的存储电荷,特别优选光发射。可以在任意或牢固指定的时间点捕获测量值。例如,在读出过程之前、期间或之后,可以捕获一个或多个测量值。根据一种配置,捕获关于存储磷光体的第一测量值,随后对存储磷光体进行充电过程,充电过程包括一个或多个充电脉冲,并且随后捕获第二测量值。基本上,可以独立于该方法的其他过程捕获第一和/或第二测量值。在一种配置中,至少第一和/或第二测量值与读出过程相关联,使得该第一和/或第二测量值分别被定义为第一或第二读出测量值。
第一和第二测量值可以用于真实性评估,例如通过与参考数据进行比较。此外,可以想到使用至少一个测量值来控制充电过程。至少一个测量值(特别是第一测量值)可以集成在控制电路中,影响充电过程参数的至少一个测量值的内容,例如波长或波长区域、脉冲的脉冲持续时间、脉冲的数量和/或用于给存储磷光体充电的一个或多个脉冲的形式。此外,至少一个测量值可以用作触发器,例如用于致动事件和/或过程,例如,读出过程。
在一个实施例中,该方法包括至少一个读出过程。所述至少一个第一和/或第二测量值基于响应于至少一个读出过程的光发射的检测。这种捕获的测量值被定义为读出测量值。优选地,该方法包括至少两个读出过程,其中对于每个读出过程,捕获至少一个读出测量值。
如果执行多个读出过程,则可以在查询序列中将它们组合在一起。查询序列的读出过程优选地是相干读出测量值的捕获。该方法可以包括一个或多个查询序列。为了说明查询序列的划分,在下图中通过示例示意性地表示查询序列。查询序列包括至少一个第一和至少一个第二读出过程。优选地,读出过程包括至少一个脉冲a1(或分别为a2,a3,...)。在本发明的变型中,在读出过程的框架内,将若干脉冲分组,由此对于每个读出过程,但不一定针对每个脉冲,产生至少一个读出测量值。由读出过程捕获的读出测量值以时间顺序记录。根据在该方法的步骤c)中捕获的这些读出测量值时间系列,导致由于它们的形式或通过从曲线导出的参数的读出曲线被用于真实性评估。
或者,在一个读出过程中或在几个读出过程中,不仅捕获一个单个读出测量值而且捕获几个读出测量值,并且根据它们的时间连续性将其排序到读出测量值时间系列。几个读出过程的序列产生查询序列。类似地,几个充电过程可以产生充电序列。
结合测量的读出过程或充电过程形成测量过程。测量过程的结果,例如,测量过程的结果,是取决于过程P的信号S,即S(P),并且相关地表征光学存储磷光体(例如,发光物质的光发射的光谱分辨测量)。测量过程由测量系统和相关的测量参数确定。
动态行为被理解为被测量的时间依赖性。根据不同的测量值可以确定不同的时间依赖性。优选地,动态行为的定量评估用于实现对时间动态量的评估。动态时间测量是被测量,其至少在时间上和在测量的另一物理特性中彼此链接。被测量的时间依赖性反映在相关的读出测量值时间系列中。可以通过读出测量值时间系列的定量评估来确定相应的光学存储磷光体的至少一个特征存储器属性,并且这又可以用作区分的真实性特征。
参考读出测量值时间系列可以例如存储在查找表中并且用于在用于区分光学存储磷光体的方法中匹配捕获的读出测量值时间系列。
参考库至少包括这样的序列、参数和相应的表,其适合用于属于OSL物质的各种特征的真实性的相关区分证明。
光学存储磷光体作为真实性特征
对于根据本发明的例如有价文件的保护,选择的光学OSL物质作为真实性特征结合到有价文件中或以基材(纸或聚合物)的添加物的形式结合到箔元件中和/或以印刷油墨或涂料组合物的形式施加到有价文件上。(例如:印刷油墨中的热致变色物质,纸基材中的OSL物质)。作为另外一种选择或除此之外,还可以想到将OSL物质结合到金属或金属化箔上或在金属或金属化箔上涂覆OSL物质。此外,OSL物质可以用作在特别是来自形成基材和/或有价文件的几个单层的复合材料中的基材涂层或有价文件的另一层的添加物。当然,也可以应用存储磷光体的使用的所示示例的至少两个的组合。基本上,有价文件的形状因子不限于区域、片状配置。
在OSL物质中,通常在固体中配合两个光学活性系统。特别地,两个光学活性系统可以是固体中的光中心和陷阱中心。光中心形成第一发光系统。在由陷阱中心组成的第二系统中,电荷载体可以以稳定的方式存储在陷阱中心的电子基态中。
在OSL物质中存在陷阱中心,所存储的电荷载体不会在环境温度下通过热能在很大程度上释放。根据本发明,在环境温度下这些陷阱中心中的电荷载体的平均停留时间(持续时间)长于真实性评估方法的持续时间。真实性评估优选地在钞票处理装置中进行,例如在中央银行。在这种机器中,真实性评估主要在小于0.1秒内进行,特别是在小于0.05秒的区域内。在检查身份证件时,真实性评估也可以持续超过1秒。根据预期用途,持久性至少对应于真实性评估的时间是有利的。优选地,持久性比真实性评估方法的五倍持续时间长,特别优选地长于百倍持续时间。优选地,持久性长于10ms,特别优选长于1s,更优选长于5min。
存储在这些陷阱中心中的电荷载体的释放仅通过提供合适的能量来实现,例如通过光照射(读出过程)。然后,在光中心处释放的电荷载体可以在光发射下松弛(在读出时发光)。
在磷光的界定中,其中在光中心本身激励的电荷载体进入三重态并且从具有特征时间常数的自发地松弛到光中心的另一个状态,在经受充电过程的OSL物质中,电荷载体从光中心过渡到与其不同的陷阱中心。光中心和陷阱中心的空间位置和/或化学特性不同。优选地,光中心和陷阱中心是不同的掺杂离子。在读出时,电荷载体从陷阱中心过渡到光中心,并且在发光发射下可以在那里辐射松弛。OSL物质的充电可以对应于例如光中心的氧化和陷阱中心的减少。反之亦然,读出过程可以对应于光中心的减少和陷阱中心的氧化。
因此,电荷载体从陷阱中心到光中心的过渡特别不是自发过渡,其中激励状态本质上,即没有外部影响,去激励。相反,优选的是,电荷载体从陷阱中心到光中心的过渡(或者反之亦然,从光中心到陷阱中心)必须通过外部动作来激发,例如充电过程和/或读出过程。因此,关于OSL物质的读出,人们也谈到光激发发光(OSL)
在充电过程和/或读出过程中,存储磷光体优选地具有改变的光诱电导率,这是由于电荷载体的移动。特别优选的是,OSL物质的电导率在充电过程期间和/或在读出过程期间改变。优选地,在充电过程期间和/或在读出过程期间,OSL物质显示出比这些过程外部更高,特别是至少高50%的最大电导率。换句话说,在经受查询序列期间,特别是在经历第一和/或第二读出过程期间,存储磷光体可具有高于受试者外部的导电率。
由于陷阱中心代表独立的光学系统,与光中心相比,相关的电荷载体状态基本上彼此独立。存储在陷阱中心的电荷载体的激励光谱(即读出光谱)不是由光中心的激励光谱或发射光谱建立的。同样,光中心的激励光谱或发射光谱不是由陷阱中心的读出光谱建立的。在这方面,光学激发的发光也与通过同时多光子过程或反斯托克斯现象引起的通常的上转换不同。
类似于给出关于光中心的属性的信息的充电光谱,可以测量读出光谱以表征陷阱中心的属性。为了测量读出光谱,用光(读出过程)照射部分充电的OSL物质,并且在建立的波长区域中测量发射的光,改变照射光的波长。以这种方式,对于充电的OSL物质,获得光学激发的发光对读出光的波长的依赖性。因此可以相应地进行充电光谱的测量,为此目的,OSL物质应该优选地不是完全充电的。
这里,当在陷阱中心处存储至少如此多的电荷载体时,OSL物质被称为部分充电,在读出过程中照射时,产生可测量的发光信号。这里,存储的电荷载体的数量优选地表示宏观上连续的变量。
读出光谱可具有显著的波带结构。即使读出光谱显示波带,优选它不对应于单分子光谱。因此无法从光谱中推断出具体的陷阱中心是装满的还是空的。从这个意义上讲,存储磷光体的行为不像分立存储器。
类似于读出光谱,充电光谱描述了充电操作效率的光谱分布。
测量装置
用与所用光学存储磷光体协调的测量装置进行真实性证明的测量。真实性证明利用测量信号对先前历史的依赖性,即光学存储磷光体的存储器。优选地,为此目的,用光照射有价文件并测量所得的发光。
在第一实施例中,采用至少一个光源来照射光源的波长,即质心波长适合于读出光学存储磷光体。这里优选360nm至1200nm的波长区域,特别优选550nm至1000nm的波长区域。在进一步优选的表现形式中,在第一、第二和第三波长区域之间进行区分,优选从中选择至少一个光源。第一波长区域从360nm延伸至550nm,优选地从360nm延伸至405nm,第二波长区域从550nm至1000nm,优选地从600nm至750nm,以及第三波长区域从750nm至1200nm,优选750nm至1000nm。在特别优选的配置中,第二波长区域为620-660nm,第三波长区域为750-1000nm。
在优选实施例中,另外使用至少第二光源,其以相同波长发射。
在另一个优选实施例中,另外使用至少第二光源,其以不同于第一光源的发射波长的波长发射。优选地,第一和第二光源被配置成使得第一光源的第一读出过程和第二光源的第二读出过程具有至少两个光谱分离的读出波长。
进一步优选地,第二光源的波长显著偏离第一光源,并且适合于读出光学存储磷光体。当波长相差超过读出光谱的寻址波带的半峰全宽(HWHM)时,或者通过它们寻址读出光谱的可区分结构时,实现波长的显著差异,例如读出光谱中的不同波带或最小值和最大值。
在特别优选的表现形式中,两个读出波长选自上述波长区域中的两个不同的波长区域。
在另一个优选实施方案中,使用第三光源,其波长在240nm至550nm的范围内,优选在350nm至550nm的范围内,特别优选在380nm至550nm的范围内。在一种表现形式中,该波长区域中的光源的光适合于对光学存储磷光体充电,在另一种表现形式中,该光源的光适合于读出光学存储磷光体。这里,第三光源可用于发射充电脉冲以及发射读出脉冲。
在替代实施例中,该设备具有第三光源,该第三光源适于使真实性特征经受光学存储磷光体区域中的准备步骤。例如,这可以适用于实现存储磷光体的部分充电,以便在随后的读出过程中准备例如所期望的信号电平。
所提到的光源可以优选地以脉冲方式操作,这里标称重复频率在0.1kHz至50MHz的范围内。此外,可以控制光源的强度、发光周期和时间进程。
为了建立充电脉冲的脉冲持续时间,OSL物质的检查方法和/或OSL物质本身产生影响。在第一优选表现形式中,例如,为了检查具有短发光寿命的移动的OSL物质,充电脉冲的脉冲持续时间在1μs和100ms之间,优选地在10μs和1ms之间,特别优选地在10μs和100ms之间。在进一步优选的表现形式中,例如用于检查固定OSL物质和/或具有长发光寿命的OSL物质,读出脉冲的脉冲持续时间在1μs和100ms之间,优选地在500μs和50ms之间,特别优选地在1毫秒到20毫秒之间。
为了建立读出脉冲的脉冲持续时间,OSL物质的检查方法和/或OSL物质本身产生影响。在第一优选表现形式中,例如用于检查具有短发光寿命的移动的OSL物质,读出脉冲的脉冲持续时间在1μs和100ms之间,优选地在1μs和100μs之间,特别优选地在5μs和50μs之间。在进一步优选的表现形式中,例如用于检查固定OSL物质和/或具有长发光寿命的OSL物质,读出脉冲的脉冲持续时间在1μs和100ms之间,优选地在20μs和5ms之间,特别优选地在40μs和1ms之间。读出脉冲优选地比充电脉冲短。
通过适当选择充电脉冲和读出脉冲的脉冲持续时间,因此可以以合适的方式检查静止的和/或移动的OSL物质。
在一个实施例中,光脉冲照射在有价文件上的大致相同的位置上,并且在所述合适的光谱区域中测量光发射并记录为时间系列。
在本发明的一个改进方案中,光学存储磷光体的发光发射的测量是利用至少一个光电探测器在合适的光谱区域中进行的,该光谱区域包括光学存储磷光体的至少一部分发射光谱。该区域被指定为光谱检测窗口。
在第一实施例中,检测具有适合于解析适合于真实性特征的读出曲线的时间分辨率,特别是用于在脉冲操作中测量作为单个脉冲的影响的发射,特别是用于在脉冲操作中具有<20μs,优选<5μs,更优选<1μs的时间分辨率。
在另一个实施例中,检测器具有一个单通道,来自整个光谱检测窗口的光被累积。
在另一个优选实施例中,检测器具有至少一个第二通道,其光谱检测窗口至少在一个光谱区域中与第一通道的检测窗口不同。
在优选实施例中,该装置具有检测设备,该检测设备适于捕获不同于第一光谱区域的第二光谱区域。优选地,检测设备使得具有多于两个或三个通道的多通道检测成为可能,所述通道尤其优选地包括几个光谱区域。
可以布置测量装置,使得其在一个地方评估有价文件。
优选地,测量装置被布置成使得有价文件被引导例如线性地通过测量装置并且因此捕获整个测量轨道。特别优选的是,有价文件被引导通过在除移动方向以外在另一个方向上相互空间移动的至少两个测量装置,从而捕获至少两个测量轨道。
进一步特别地,该装置与后台系统连接,用于将读出测量值时间系列与参考读出测量值时间系列匹配。优选地,后台系统具有计算单元,例如计算机或EDP(电子数据处理)系统,用于评估读出测量值时间系列。在优选实施例中,后台系统另外具有数据存储器或云存储器,其适于存储具有相应的读出测量值时间系列的参考库,相应的查找表和相应的测量参数以便使这些可用于真实性检查。
特别优选地,后台系统具有EDP系统,该EDP系统适合于评估读出测量值时间系列并且用于将其与来自存储的参考库的参考时间系列进行匹配。通过将例如读出曲线与所选光学存储磷光体的已知读出曲线相匹配,实现所检查的光学存储磷光体的真实性检查。
特别地,后台系统可以是钞票处理机的一部分或者与钞票处理机连接。
预配置步骤(准备步骤)/充电
在本发明的第一主要方面,仅要求存储器从一开始就处于可读状态或者之前已被充电,但不是强制完全地,或者已被带入不同的、更精确定义的状态。(例如饱和度,存储电荷载体的最小值)。从技术上讲,如果没有先前的测量,则难以实现限定的状态,因为存储磷光体可能还可能在测量之外经历充电或卸载影响,例如读出影响。例如,通过对存储磷光体充电,可以实现所定义的状态((预)配置,也可以称为准备,在适用的情况下),或者可以相应地设置存储磷光体。在根据本发明的真实性证明的开始,这些影响及其效果不一定是已知的。
因此,光学存储磷光体的充电因此可以独立于随后的充电序列和/或查询序列来实现。
在第一表现形式中,光学存储磷光体不是以目标方式对测量装置内的真实性评估进行充电,但是利用光学存储磷光体已经受到充电影响(例如,使用不同的X射线、UV或VIS传感器的先前执行的测量)也在测量之外。
在另一种表现形式中,光学存储磷光体可以非特异性地或普遍地用光充电以用于真实性评估。为此,例如可以采用宽带发射光源(闪光灯)。
为了给OSL物质充电,例如可以使用波长在240nm和550nm之间的光。特别地,光学存储磷光体可以用波长大于250nm的光充电,特别是用可见光(波长大于400nm)充电。在一种配置中,光在275nm至285nm的第一波长区域或350nm至550nm的第二波长区域中使用,特别优选地在385nm至405nm的第一波长区域中或在440-460nm的第二波长区域中使用,特别是450nm的波长。
在特别优选的表现形式中,光学存储磷光体可以用脉冲光束充电,特别优选用具有小于0.1秒的脉冲持续时间的脉冲光束充电。
这些光脉冲由上述光源照射到有价文件上的大致相同的位置,并且测量所述合适的光谱区域中的光发射并将其记录为读出测量值时间系列。
在本发明的第二主要方面,假设对存储器进行特定充电。下面进一步详细描述本发明的该变体。
在一个改进方案中,该方法甚至在使光学存储磷光体经受至少一个充电序列和/或查询序列之前具有以下步骤:用至少一个另外的准备步骤激励光学存储磷光体。这用于设置特定的初始状态。然而,对于本发明特别优选的是,该方法在没有事先额外准备光学存储磷光体的限定的初始状态的情况下实现。
对于真实性检查,进入真实性特征,其已经存储了不确定但不可忽略的电荷载体量,通过应用激励脉冲和/或连续调制激励的特定(优选周期性或非周期性)激励序列给测量历史留下了深刻印象。
查询或充电序列
所提到的查询或充电序列优选地包括单个光脉冲,其分别通过强度、波长和时间脉冲过程(脉冲形式、脉冲持续时间和脉冲距离)建立。
在几个脉冲的一个连续中,脉冲可以通过其周期持续时间来表征,即从强度的第一次增加到下一个死区时间间隔结束的持续时间。
·充电脉冲或读出脉冲的波长是该脉冲光的光谱的特征量度,并且例如由该脉冲的光谱分布的中值或最大位置给出。
·充电脉冲或读出脉冲的强度是来自该脉冲撞击测量位置处的样本的光子数量的特征量度。例如,它可以定义为合适的检测器处的相关信号强度。
·充电脉冲或读出脉冲的脉冲形式意味着该脉冲的时间强度过程的形式。它可以表示例如矩形形式、锯齿形式、余弦形式、高斯形式、脉冲形式或不同形式。
·充电脉冲或读出脉冲的脉冲持续时间是指该脉冲的光照射到测量位置的时间的特征量度。例如,可以通过脉冲的前沿和后沿的转折点的时间半峰全宽或时间距离来描述。
·一个脉冲与其后继脉冲之间的脉冲距离描述了一个脉冲的结束与后一个脉冲开始之间的持续时间,例如由第一的下降沿和第二后续脉冲的上升沿之间的持续时间定义。利用这种定义,可以通过负脉冲距离来描述连续脉冲的重叠。
只有当存在至少三个脉冲时,才可能区分或改变脉冲距离。
图1示出了三个脉冲P1、P2和P3的充电或查询序列,示例性地表示三种脉冲形式,矩形形式、脉冲形式和改进的锯齿形式。
第一主要方面:经受至少一个查询序列
光学存储磷光体作为存储器型物质系统
在特定时间点,在光学存储磷光体的陷阱中心存在电荷载体分布,其与外部影响相容。“与外部影响相容”意味着读出或充电过程影响电荷载体分布或电荷载体分布受环境温度和/或其他影响(例如机械压力、电场和/或辐射,包括粒子辐射)的影响。如果现在通过读出过程读出光学存储磷光体,则一部分电荷载体离开陷阱中心并且陷阱中心中的电荷载体分布相应地调整自身,使得另外的光脉冲作用于改变的电荷载体分布。
从陷阱中心激励的电荷载体可以特别是由于读出过程而过渡到光中心并在那里触发发光辐射的发射。然而,除了这种期望的过程之外,电荷载体也可以被捕获在(其他)陷阱中心中和/或非辐射地松弛。然而,这些路径对发光发射没有贡献,但是与陷阱中心中的电荷载体分布有关。
特别优选的是,存储磷光体内的电荷载体分布由于第一读出过程而改变,使得第二读出过程具有与第一读出过程不同的效果。通过改变的电荷载体分布,可以改变例如从陷阱中心到光中心的过渡(根据量子-机械过渡矩阵或吸收截面)的概率。因此,对于均匀的过渡速率,可能需要,例如,第二读出过程具有改变的强度,改变的脉冲形式、改变的脉冲宽度和/或改变的频谱形式,以实现与如上所述第一读出过程相同的测量值。
优选地,当第一读出过程等于第二读出过程时,第一读出测量值可能与第二读出测量值不同。替代地或另外地,当第一读出过程和第二读出过程不同时,第一读出测量值可能等于第二读出测量值。
首先,实际重要的是,发射的OSL光子的数量(即,发射的强度)取决于存储的电荷载体的数量、照射的读出光子的数量(由持续时间和强度确定)和物质特定属性(例如,读出光谱、导带中的电荷扩散、OSL物质中的寄生过程)。
如果读出充电的光学存储磷光体并记录随时间的发射的强度,则将得到读出曲线。如果此处读出光束的强度和波长保持恒定,则光学存储磷光体的相关读出曲线在没有显著余辉的情况下在时间上呈指数下降,相关的时间常数直接取决于读出强度和物质特定的数量。这尤其适用于当读出的持续时间超过光中心的发光的固有寿命时,其由其激励的电子状态的寿命给出。
如果光学存储磷光体显示出余辉,则余辉叠加在光学激发的发光上,并且读出曲线中的强度可以首先均匀地上升。
因此,每个单个过程的读出曲线的形状取决于存储的电荷载体的数量、读出光的强度和持续时间以及物质特定的属性。
如果优选地,特定波长的第一光脉冲在其脉冲持续时间期间以相关强度读出光学存储磷光体,则相应地减少所存储的电荷载体并且这些电荷载体的一部分在光中心中在松弛时产生发射发光。因此,测量序列的后续脉冲读出光学存储磷光体,其中存在已经存储较少的电荷载体。
如果观察第一和后续过程的过程对,则由后续过程实现的测量结果因此取决于第一过程所印记的先前历史。优选地,过程对是脉冲对。在脉冲对中,光脉冲可以具有相同或不同的属性。
当后续脉冲具有与第一脉冲相同的属性时,发射的发光较低(因为与第一脉冲相比存储的电荷载体的数量减少)。一系列相等单脉冲的测量序列在测量信号中导致读出曲线,其中包络几乎呈指数下降(在物质固有寿命和可能的余辉与脉冲持续时间相比较短的条件下)。在该测量序列期间读出曲线的包络下降的速度是物质特定的。
然而,后续脉冲的属性可以与第一脉冲不同,后续脉冲中测量的发光强度分别大于、等于或小于第一脉冲中的发光强度:
1.波长不同。这种脉冲以不同的读出效率寻址读出光谱的不同位置,从而检查物质特定的属性。利用不同波长的脉冲的测量序列的读出曲线通常明显偏离相等脉冲的测量序列的读出曲线。
2.后续脉冲的强度不同于第一脉冲的强度,这是后续脉冲引起的发光强度通常不同于第一脉冲的强度的原因。具有不同强度的脉冲的测量序列通常明显偏离相等脉冲的测量序列的读出曲线。
3.后续脉冲的持续时间与第一脉冲的持续时间不同,这就是后续脉冲期间发光的时间分布与第一脉冲期间发光的时间分布不同的原因。具有不同持续时间的脉冲的测量序列通常明显偏离相等脉冲的测量序列的读出曲线。
4.后续脉冲的脉冲形式与第一脉冲的脉冲形式不同。这是一个有效参数,特别是当单个读出脉冲的时间过程不对称时(例如,相对于下降强度上升)。
5.第一脉冲和随后的脉冲在若干属性方面不同,特别是在波长和强度方面。这里,后续脉冲中测量的发光强度可以大于、等于或小于第一脉冲的发光强度。
在特定实施例中,可以使用不同的读出过程,优选地使用不同的读出脉冲,
·对于OSL物质的特殊特征,显示对发光信号的已知且相互关联的影响,和/或
·对相关OSL物质的特征具有协调作用,以便在发光信号的时间系列中产生特征签名,和/或
·特别是对于特殊OSL物质的特殊特征,对于发光信号具有可按其顺序交换的结果。
当选择读出过程时,优选地读出脉冲,可以追求不同的目标:
读出脉冲的波长可以与光学存储磷光体的读出光谱协调,使得可以获得最佳读出速度或信号强度。还可以是以目标方式的选择的波长,其不产生任何读出信号或仅引起经典发光而不与存储系统显著交互。特别是当不仅使用单个真实性特征而且使用整组不同的真实性特征进行编码时,这是相关的。相应地调整真实性评估。
合适的查询序列
为了产生合适的查询序列,选择读出过程的顺序,优选地读出脉冲,这使得能够特定检查光学存储磷光体的特征存储器属性。这通过对测量序列分别产生的读出曲线的适当评估来实现,对每个检测通道单独地或者对于两个或多个检测通道一起评估。另外,可以关于其他物质属性,例如激励光谱或发射光谱的性质、发光寿命或发光强度,评估测量数据。
查询序列的变化具有更精确地确定物质特定时间动态的优点,因此它们使得伪造真实性特征更加困难。
在第一实施例中,查询序列由至少一个读出过程组成,并且不执行利用至少一个准备步骤的光学存储磷光体的激励。
在另一个实施方案中,使光学存储磷光体经受至少一个查询序列,而无需事先准备光学存储磷光体的限定的初始状态。
在第二实施例中,查询序列包括至少一个读出过程,其包括随时间强度调制的至少一个连续读出。
在优选实施例中,查询序列包括至少一个读出过程,其包括至少一个读出脉冲。
特别优选地,读出过程包括至少两个,更优选地三到十六个读出脉冲。
在第三优选表现形式中,该方法包括两个查询序列,其分别包括至少第一读出过程和第二读出过程,特别优选三至五个查询序列。
在另一个优选的实施方案中,查询序列连续地或并行地或在时间上重叠地进行。优选地,查询序列包括至少一个脉冲,更优选地包括三到十六个脉冲。
在第四优选实施例中,以不同的顺序执行若干查询序列。优选地,查询序列一个接一个地或同时地或在时间上重叠地实现。
特别优选地,在以第一、第二、第三顺序执行第一查询序列或查询序列之后实现第二查询序列。
在另一个优选实施例中,在第一读出过程之后以时间顺序实现第二读出过程。
特别优选地,每个读出过程包括至少两个读出脉冲,特别优选地,第一脉冲在第二脉冲之前以时间顺序实现。这会导致不同的激发。
在替代的优选实施例中,查询序列包括第三和第四读出过程。
特别优选地,在第二读出处理之后以时间顺序在第一读出处理和第四读出处理之后以时间顺序实现第三读出处理,读出处理优选地包括至少一个脉冲,更优选地包括三至八个脉冲。
在第五优选实施例中,查询序列在读出过程的不同波长和/或光发射的检测下执行,读出过程优选地包括至少一个脉冲,更优选地包括三到八个脉冲。
在优选的表现形式中,存在有效的查询序列,其中至少第一读出过程和第二读出过程至少在光谱形式上不同,即在读出过程或充电过程的光的光谱应用中,读出过程优选地包括至少一个脉冲,更优选地包括三到八个脉冲。
在替代的优选表现形式中,存在有效的查询序列,其中至少第一读出过程和第二读出过程具有至少两个光谱分离的读出波长,读出过程优选地包括至少一个脉冲,更优选地三个到八个脉冲。
在第六优选实施例中,执行在其本地应用方面不同的若干查询序列。
在第七优选实施例中,执行若干查询序列,至少第一读出处理和第二读出处理的强度、读出处理的脉冲形式和/或脉冲距离不同,该读出过程优选地包括至少一个脉冲,更优选地包括三到八个脉冲。
特别优选地,查询序列由多于两个单个读出脉冲组成,优选地多于五个单个脉冲,单个脉冲优选地分别具有小于1ms的脉冲持续时间,优选地小于0.1ms并且特别优选地小于20μs。
在第一表现形式中,查询序列由相等的读出脉冲组成。为此目的通过波长、强度和时间过程(脉冲持续时间和脉冲距离持续时间或脉冲持续时间和重复频率)建立的读出脉冲一个接一个地重复执行若干次。
在第二优选表现形式中,查询序列由至少两个不同的读出脉冲组成,这些读出脉冲分别以建立的顺序执行并重复。通过参数波长、强度、脉冲持续时间和脉冲距离持续时间分别建立至少两个读出脉冲,并且至少两个脉冲在这些参数中的至少一个中不同。
在另一种表现形式中,读出脉冲的顺序是偶然确定的。
在另一种表现形式中,脉冲的顺序是任意牢固地指定的。
在优选的表现形式中,至少两个脉冲在查询序列中重复交替。
在另一个优选的表现形式中,在实现转换到不同脉冲之前,查询序列中的每个读出脉冲分别执行至少两次。
在另一个优选表现形式中,查询序列由至少两个组组成,其中至少两个读出脉冲之一分别执行至少两次,连续组由不同的读出脉冲组成。
在特别优选的表现形式中,查询序列由至少两个不同的读出脉冲组成,这些读出脉冲分别至少在它们的波长上不同,其另外分别在它们的强度和脉冲持续时间上相互协调,使得关于它们对所选的光学存储磷光体的影响,可在测量精度范围内更换。
优选地,选择至少两个波长,使得第一波长接近读出光谱的波带的最大值,并且至少一个第二波长与第一波长相比移位该波带的至少半峰全宽。
特别优选的是,第一和至少一个第二读出脉冲的波长寻址读出光谱的不同波带。对于所选择的光学存储磷光体作为真实性特征,交换查询序列中的两个读出脉冲,其用于真实性检查。在第一种表现形式中,在这些条件下,从两个读出脉冲的交替连续构建查询序列。
在第二表现形式中,查询序列由至少两个组构成,其中两个读出脉冲之一分别执行至少两次,连续组由不同的读出脉冲组成。
在第三表现形式中,查询序列中的读出脉冲的顺序是任意建立的。
在另一表现形式中,查询序列由至少两个不同的读出脉冲组成,这些读出脉冲在参数波长、强度和脉冲持续时间中的至少一个方面不同,所述至少两个读出脉冲中的第一个用第一频率重复m次,和两个读出脉冲中的至少第二个用不同于第一频率的第二频率重复n次,n和m是大于3的整数。
在优选的表现形式中,所述至少两个读出脉冲在任何重复中都不重叠,在替代表现形式中,所述至少两个脉冲至少部分地在查询序列内在重复的至少一部分中重叠。
在另一种表现形式中,查询序列由至少两个不同的读出脉冲组成,这些读出脉冲至少在它们的脉冲持续时间上不同。这里,优选的是,第一读出脉冲的脉冲持续时间至少是至少第二脉冲的脉冲持续时间的长度的两倍,并且特别优选的是,第一读出脉冲的脉冲持续时间是至少第二脉冲的脉冲持续时间的长度的至少十倍。
在一种表现形式中,第一读出脉冲与至少两个读出脉冲中的另一个的至少五次重复的至少一组交替,由此可以开始长单脉冲或脉冲组。优选地,在这样做时,第一脉冲的脉冲持续时间适合于至少两个读出脉冲中的另一个的至少五次重复的下一组的读出脉冲的脉冲持续时间的总和。
在另一表现形式中,第一读出脉冲和至少第二读出脉冲至少部分地在查询序列内的重复的至少一部分中重叠。
在另一种表现形式中,查询序列包括至少第三或第四读出过程,优选四个或更多个读出脉冲,特别优选至少八个或至少十个。
在替代表现形式中,查询序列包括第三读出脉冲,其在第一读出脉冲之后以时间顺序实现,并且在第二读出脉冲之后以时间顺序实现第四读出脉冲,优选地,读出脉冲分别以建立的顺序重复执行,特别优选地,执行分别两个读出脉冲组的至少两倍重复。
在另一替代表现形式中,通过第一、第二、第三读出测量值和/或第四读出测量值,捕获存储磷光体的发射的发射光谱、强度、波长和/或衰减时间。
合适的读出光谱
在第一实施例中,所选择的光学存储磷光体的读出光谱是结构化的,其优选地包括至少一个频带,其最大值在400nm至2000nm的范围内,并且特别优选地,该至少一个频带具有至多250nm的它的平坦边缘半峰半宽(确定为HWHM)。
在另一个优选的实施方案中,所选择的光学存储磷光体的读出光谱在400nm至2000nm的范围内具有多于一个的频带,特别优选的是频带的半峰全宽(确定为FWHM))至多500nm。
在本发明的一个改进方案中,光学存储磷光体的发射光谱在300nm至2000nm的范围内。
在优选实施例中,存储磷光体的发射光谱与存储磷光体的读出光谱不完全一致。
第二主要方面:经受至少一个充电序列
为了对特征系列的各种构件进行通用充电,可以采用宽带发射光源(闪光灯)。物质相对于宽带照明的充电效率通常不同于窄带照明的效率(例如通过激光线)。宽带照明可以补偿由物质设计或物质选择引起的光谱漂移。因此,在宽带激励下可以将物质视为相等,其在窄带照射下是可分离的(例如,因为对于一种物质,进行特定的过渡)。
充电频谱描述了充电操作效率的频谱分布。这里的存储效率随波长而变化。充电光谱通常在光致发光的激发光谱的高能部分中。这里,充电光谱和激励光谱可以具有不同的过程(Liu,Sci.Rep.3,1554;DOI:10.1038/srep01554(2013))。
特别地,通常存在边界波长,物质不再从该边界波长显著地充电,而是基本上被光致发光激励。例如,如果选择两个充电过程,使得照明过程实现第一波长的有效充电,而第二波长则不涉及OSL系统,这可以用于真实性检查的测量序列中:类似于读出效率和读出曲线的连接,可以借助于充电曲线或复杂的读出曲线借助于不同充电过程的效果以这种方式检查光谱充电效率。如果选择两个充电过程的参数使得它们仅对特定物质展开相同的效果,则对该物质特定的充电过程的所得交换性可用于真实性评估。
在优选实施例中,设置具有至少一个充电序列和/或至少一个准备步骤的光学存储磷光体的阈值发射。可以通过设置充电序列或充电量来调整阈值发射。在阈值发射时,OSL物质的发射优选地显示限定的输出信号,特别是在限定的读出过程中限定的光发射强度。这实现了OSL物质的准备定义的初始状态,使得它们可以彼此比较并因此可以区分。
也可以基于不同的充电速度分离两种物质。在一种表现形式中,为此目的,采用包括若干充电过程的充电序列,优选几个充电脉冲。根据相关的选择信号,确定光学存储磷光体的充电速度。选择信号对应于发射时间系列或发射行时间系列或读出测量值时间系列。
在第一实施例中,步骤a)包括两个充电序列,其分别包括至少一个第一充电过程和第二充电过程。
在另一个优选的实施方案中,充电序列连续地或并行地或在时间上重叠地进行。优选地,充电序列包括至少一个脉冲,更优选地包括三到八个脉冲。
在另一实施例中,充电序列包括在第一读出过程之后暂时实现的至少一个第一充电过程和第二充电过程。
在一个替代实施方案中,充电序列包括至少第三或第四充电过程,优选至少四至二十,特别优选八至十六。
在第二实施例中,充电序列包括至少一个充电过程,其在波长、强度、脉冲持续时间、脉冲间隔持续时间和/或波长方面与另一充电过程不同。
在优选实施例中,充电过程包括至少随时间强度调制的连续充电。这导致充电激发强度的时间波动,即实现非离散充电。
在另一个优选实施例中,充电过程包括至少一个充电脉冲,特别优选两个或更多个充电脉冲,更优选三个到八个或四到二十个。
在另一种表现形式中,利用充电脉冲的不同脉冲持续时间来估计在给定照明条件下特征被充电的速度。
在所有这些表现的测量中,可以直接使用出现充电脉冲的信号。此外,可以采用读出脉冲或几个以及不同的读出脉冲作为采样过程来检查充电效率。
图2显示了三种物质(物质I、物质II、物质III)的不同充电速度。当物质反复充电(较长的脉冲)时,可以看到读出脉冲(短脉冲)下信号的增长。在相关序列中,首先读出脉冲产生信号,然后是充电脉冲。
该脉冲对重复十次,读出脉冲测量先前运行的充电脉冲的影响。因此,从读出脉冲的最大值得到这些物质的充电速度的可评估曲线。在这里,人们识别充电脉冲对物质I、II或III的影响存在显著差异:虽然充电脉冲对物质I没有显著影响,但响应分别相关的读出过程,对于物质II观察到光学发射强度的显著增加。通过适当的定量评估,物质II和III也可以借助其充电行为彼此区分。
第三主要方面:经受查询和充电序列
通过混合充电序列和查询序列,可以获得更复杂的读出曲线。这具有增加安全性的优点,因为充电序列和查询序列的这种混合难以模仿。
为了消除额外的外部影响,通过合适的充电序列,光学存储磷光体可以进入这些影响几乎不起作用的情况。
在优选实施例中,为此目的,采用适当的读出脉冲和充电脉冲序列,直到借助于信号,例如在读出脉冲下,确定超过阈值。这允许设置定义的输出信号。这实现了光学存储磷光体的可比性。
在另一个优选实施例中,可以采用所谓的几个充电和查询序列的热化序列(例如,也是随机化的)来破坏存储器的一致性,从而通过进一步检查它不再可识别在该热化序列之前,特殊特征经受哪个测量序列。
这里,通常,存在部分清空的OSL物质,与具体准备的或甚至单一的情况相反。
在一个优选的实施方案中,该方法包括另外的步骤,其中光学存储磷光体经受至少一个热化序列。
在第一实施例中,光学存储磷光体经历若干查询序列和若干充电序列。
在优选实施例中,实现至少一个充电过程和至少一个读出过程的重复和/或交替连续,特别优选地,过程分别包括至少一个脉冲,即第一充电脉冲,第一读出脉冲。
在另一个优选实施例中,实现两个以上的连续,以下顺序是特别优选的:充电过程/读出过程/充电过程/读出过程,特别优选地,过程分别包括至少一个脉冲。
在另一个优选实施例中,实现充电过程/读出过程的至少一次2倍随机(意外)重复,特别优选地,过程分别包括至少一个脉冲。
在另一种表现形式中,在一个序列中,可以搜索发射信号变为静止的充电脉冲和读出脉冲的组合。这允许查询不同的充电速度。
真实性的评估和证明
根据所采用的充电或查询序列,得到读出测量值时间系列,其被评估以用于真实性证明。取决于所选择的光学存储磷光体在特定充电或查询序列下的行为以及应该通过该序列寻址哪些属性以证明真实性,必须评估读出测量值时间系列的不同方面。各种真实性特征也可能经历多个查询序列。
从读出测量值时间系列可以创建读出曲线。通过确定读出曲线的形状或通过确定参数,优选地关于尺度不变参数的绝对强度校准,其描述曲线的时间进程,并将曲线或特定参数的过程与针对已知的参考存储磷光体预期的结果相匹配,可以识别光学存储磷光体的真实性。
对于已知的参考存储磷光体,存在参考读出测量值时间系列或参考读出测量值行时间序列,例如,在查找表中。通过匹配捕获的读出曲线形式或捕获的参数,借助于查找表实现光学存储磷光体的分配。这允许光学存储磷光体不同并且可以实现光学存储磷光体的真实性的评估。
这里,评估方法是特别优选的,其不需要用于评估真实性的光学存储磷光体的限定的初始状态。
真实性证明:
a)读出曲线的形状
为了证明真实性,可以通过将其与规范或估计器进行比较来直接评估读出曲线的形状。
b)描述曲线时间过程的参数
优选评估的参数是:信号强度的比率,特别是在脉冲序列的开始和结束时,所选脉冲的信号强度的平均值,特别是具有交替序列,或者是排空率,即由序列开始和结束时的信号强度的差异给出,特别是相对于序列开始时的信号强度。进一步优选的参数是在较大的时间距离上彼此跟随的直接连续读出测量值或读出测量值的差异。进一步优选的参数是在较大的时间距离中彼此跟随的直接连续读出测量值或读出测量值的相对差异。
优选地,通过至少两个读出测量值的读出测量值时间系列,捕获第一读出测量值与存储磷光体的第二和/或(在适用的情况下)跟随读出测量值的强度关系,从而确定光学存储磷光体的读出速度。强度比可以在不同时间形成,并用作发光的特征时间行为的量度。
利用光谱多通道检测,还可以确定不同发射频带的强度比和给定测量序列下的相应时间行为。
除了整个读出曲线之外,还可以查看每个脉冲。单个脉冲的累积或衰减行为给出了关于光中心的时间行为以及可能发生的余辉的特征信息。
图3示出了脉冲对下的归一化信号过程(第一脉冲“红色”,接着是脉冲“NIR”)以及测量信号到读出曲线的一部分的指数自适应,其中读出脉冲分别关闭并且信号已基本衰减。根据这些数据,自适应的指数可以用作进一步的测量值。
优选地,在第一读出处理之后发射单个脉冲的衰减时间太长以至于由第一读出处理引起的发射叠加在由第二读出处理引起的发射上。
可选地,优选地,在第一读出过程之后单个脉冲的发射的衰减时间非常短,使得由第一读出过程引起的发射在第二读出过程开始时已经基本上衰减。
另外,从读出曲线还可以确定固有发光寿命或持久发光(余辉)。特别地,在发光寿命(或余辉持续时间)大于脉冲距离的情况下,读出曲线呈现不寻常的形式,具有首先,累积增加的强度。
为了证明真实性,优选地从描述曲线的时间过程的参数、信号强度的比率、信号强度的平均值或排空比率,定量地确定特征存储器属性。
对于真实性特征,这些属性分别取决于测量的类型。由于测量程序和特征量的窄交错,因此可以提高安全性,因为为了成功模仿,必须知道特征组成和所采用的测量程序(具有时间连续和参数化)。
特征存储器属性的示例是:
·读出速度(能量储备的清空速度有多快?)在OSL物质中,该数量描述了物质读取的速度或储存的能量储备的清除速度。它可以描述为从读出脉冲到读出脉冲的光学激发发光的相对减少或者作为读出曲线的推导。如果比较在相同测量序列下两个光学存储磷光体的读出速度,则光学存储磷光体的材料特性将产生差异,例如它们在这些条件下的可激发性、电荷传输属性或激发的电荷载体变为被陷入(其他)陷阱中心的各种概率。
·充电速度(充电速度有多快?)在OSL物质中,该数量描述物质的充电速度或效果。它可以描述为从充电脉冲到充电脉冲的光学激发发光的相对增加或者作为充电曲线的推导。如果比较在相同测量序列下两个光学存储磷光体的充电速度,则光学存储磷光体的材料属性将产生差异。
·存储器深度(先前历史中的事件可以追溯到多久,以便它仍然可以显著影响测量结果?)这可以通过重复应用测量序列来实现,该测量序列在某些时候被另一个区别的测量事件替换,例如,通过强读出脉冲。在优选的表现形式中,存储器深度很小(2个周期),因此读出曲线尽可能仅取决于前一个历史。
·可交换性规则(信息是否被另一信息覆盖或改变?)对于光学存储磷光体,建立读出脉冲使得它们在其效果中以限定的方式可区分,或者优选以限定的方式相似。可区分性或相似性可通过可区分性测量(可交换性测量)来确定。这种测量描述了当在相关的测量序列中交换两个读出脉冲的顺序时读出曲线如何改变。
在一种表现形式中,将观察到的脉冲与估计值进行比较,该估计值通过合适的方法(例如线性近似或平均)从相邻脉冲产生。
在另一种表现形式中,将观察到的脉冲与由附加测量产生的估计值进行比较。
在另一种表现形式中,优选具有确定的可区分性的系统(存储磷光体、读出脉冲和测量序列),在另一个优选的表现形式中,优选满足可交换性的系统。
·存储器的连续性(在连续的存储器中可能会出现间隙吗?)
在作为真实性特征的光学存储磷光体中,该量描述了在临时中断否则均匀的测量序列的情况下是否会出现读出曲线,该读出曲线可以在中断之前和之后从两个段连续地组成。如果可以连续组成中断之前和之后的段,则在该测量序列下将存储器指定为连续的。如果在这样的组成中,在读出曲线中出现了步骤,则将该存储器指定为非连续的该测量序列,也称为该步骤的种类和形式(信号与目标相比太大或太小,上升或逐渐下降)具有特征。可能的连续性测量在中断之后直接比较读出曲线的估计连续与在给定测量序列下实际测量的值。
在特别优选的表现形式中,选择光学存储磷光体、读出脉冲和测量序列,使得所选择的光学存储磷光体的存储器在所选择的读出脉冲和测量序列下基本上是连续的。
·持久性(随着时间的推移,存储器的稳定性如何?存储会消失吗?)在OSL物质中,陷阱占用随时间而变化(“褪色”),因为在环境温度下也可以获得非辐射松弛路径。)作为可能的测量系统,在充电脉冲之后,可以改变直到后续测量序列的第一脉冲的等待时间。通过比较不同等待周期的读出曲线,可以确定适当的持续性测量,例如强度持续性(与等待周期相比读出曲线的信号最大值的稳定性)或速度持续性(与等待周期相比读出速度的稳定性)。
在一种表现形式中,选择OSL物质和充电脉冲,其保证存储器的长持久性,以便在时间上和空间上解耦充电和读出。
在第二表现形式中,选择真实性特征和充电脉冲,其保证存储器的短暂持久性,以便在时间上和空间上耦合充电和读出,从而使得必要的机器处理。
在优选实施例中,选择OSL物质和充电脉冲,使得存储器的持久性适应于处理速度,即,存储器的持久性被设置为使得从等待时间50μs,特别优选地从在充电后,等待时间20μs,存储器对于固定的测量序列是稳定的。
灵敏度(存储器如何随激发参数变化?)在OSL物质中,测量效率随波长而变化,即存在读出或充电光谱。或者,也可以测量光学激发的发光对读出强度的依赖性。
在一种表现形式中,选择OSL物质,其具有带有至少一种独特光谱结构的读出光谱,其在激发效率中配置随波长变化,所述读出光谱具有至少一个局部最小值,其中与侧翼最大值相比激发效率降低至少10%。
在优选的表现形式中,与侧翼最大值相比,激发效率降低至少30%,局部最小值意味着从其开始的强度朝向更大波长和朝向更小波长两者增加。
在第二种表现形式中,选择OSL物质,其具有带有至少一种独特光谱结构的充电光谱,其在充电效率中配置随波长变化,所述读出光谱具有至少一个局部最小值,其中与侧翼最大值相比充电效率降低至少10%。
关联规则:关联性描述了与仅分别仅一个测量过程起作用的情况相比,同时或连续动作的各种测量过程如何影响存储器。例如,光学存储磷光体的发光取决于两个不同的读出测量过程是一个接一个地执行还是在时间上重叠。
·存储器强度:存储器强度描述了测量过程对后续测量过程的影响程度。对于存储器类型的特征系统,可以定义效率η,在适用的情况下,也可以理解,作为其他参数的函数。对于无存储器系统η=1。例如,可以通过不比较连续过程而是进一步彼此分开的过程来设想更复杂的存储器强度测量值。通过n次重复P1(表示为P1n),得到S(P1)=ηn S(P1n)或归一化nS(P1)=ηn S(P1n)。不是直接使用一个测量过程的测量值,也可以在(例如平均)之前计算多个测量过程的测量值。特别是当采用区别的测量过程序列时,这是有利的。
·饱和行为:为了描述存储器类型系统可饱和的程度,通过适当的连续测量过程确定系统在哪些条件下丢失其存储器,因为在饱和状态下系统行为变得与路径无关。因此,饱和行为描述了达到饱和状态的方式,因此存储器不能再接收任何附加信息。
·延迟:延迟的存储器属性与测量过程起作用的时间点和测量历史中效果可见的时间点之间的延迟有关。这是重要的存储器属性,特别是在通过级联过程改变物理性质的情况下(例如在通过从敏化剂到发光体的光中心的能量转移发光的情况下)。
·隔离:隔离描述了存储属性值对环境的稳定性(例如,光学可激发特征系统的工作温度或施加的电场,或者,在适用的情况下,对抗化学环境或耦合到热浴)。优选地,在证明方法中,特征系统与环境隔离并且仅通过测量过程可影响。
·特异性:具体而言,描述了一种类型的测量过程如何与另一种类型相比起作用。与描述测量过程对变化参数的有效性的灵敏度相比,特异性比较了绝对不同的测量过程的效果。例如,如果存储器型特征系统对光学和热激发敏感(例如,同时具有光学激发发光和热致发光的系统),则特异性描述了如何比较两种测量过程类型的效果。例如,在分别重复的每种类型的测量过程下的测量值变化可以相互关联。在此,测量过程的持续时间、测量过程的数量或施加的能量的归一化是有帮助的。
参考库
保护系统通常包括若干光学存储磷光体,其中分别存储若干个充电或查询序列,其与一种或多种不同类型的测量装置协调,使得真实性证明可以分别被调整并同时被具体地执行。
对于选定的光学存储磷光体,可以定义多个充电或查询序列以用于证明真实性。当采用几种不同的测量装置时,这尤其相关,这些测量装置例如在所采用的光源的波长方面不同。还优选的是,在第一充电或查询序列下的结果用于在第二充电或查询序列下的真实性证明,该第二充电或查询序列与第一充电或查询序列不同(作为估计器和/或参考,例如用于评估可交换性)。
此外,可以定义充电或查询序列,在该序列下,整个相关的光学存储磷光体组被识别为真实的。例如,如果对于货币选择一组光学存储磷光体,每个面额包含不同的光学存储磷光体,可以定义序列,这些序列同时用于所有面额的真实性检查,并且对于一个面额可以具体定义充电或查询序列。
该方法允许钞票评估的分层结构化,从质量保证到面额或特殊准备的单个问题的真实性评估。
在一个优选的表现形式中,参考库包括这样的序列,其可以用于使用选定的测量装置对所选择的光学存储磷光体进行真实性评估。
在另一个优选的表现形式中,参考库包括适合用于对属于OSL物质的各种特征的相关区分真实性证明的测量参数。
为了在所选择的测量装置上对所选择的真实性特征进行真实性评估,优选地使用来自该参考库的至少一个充电或查询序列。
为了对所选择的测量装置上的所选真实性特征进行真实性评估,特别优选地使用来自该参考库的一个以上的充电或查询序列。
在替代表现形式中,参考库包括查找表,该查找表适用于对属于OSL物质的各种特征的相关区分真实性证明。
具有至少一种具有根据本发明的光学存储磷光体的真实性特征的有价文件是优选的。
具有若干不同真实性特征的有价文件是特别优选的。用于检查不同真实性特征的方法包括若干不同的查询序列和/或充电序列。
附图说明
下面结合图1至图12描述本发明。在附图中示出:
图1:三个脉冲P1、P2和P3的测量序列,示例性地表示三种脉冲形式,矩形形式、脉冲形式和改进的锯齿形式;
图2:三种物质(物质I、物质II、物质III)的不同充电速度;
图3:脉冲对下的归一化信号过程(第一脉冲“红色”,接着是脉冲“NIR”)以及测量信号的指数自适应;
图4:物质I的激励光谱、发射光谱和读出光谱;
图5:物质II的激励光谱、发射光谱和读出光谱;
图6:物质III的激励光谱、发射光谱和激发光谱;
图7:测量序列16(Q),读出脉冲Q重复读出16次,物质I的相关读出曲线连同指数适应包络线;
图8:在12个红色或NIR光脉冲12(红色NIR)和读出曲线的交替序列连续下的物质I;
图9:物质I序列12的每个脉冲的信号最大值(红色NIR);
图10a-c:可交换性的示例:
第1行物质I、第2行物质II、第3行物质III;另外,分别标记(菱形)每个读出脉冲的最大信号幅度;
图10a:采用的测量序列8(RR*),物质I-III的读出曲线;
图10b:采用的测量序列16R,物质I-III的读出曲线;
图10c:采用的测量序列16R*;物质I-III的读数曲线;
图11:在序列8(RR*),16R和16R*下计算的物质I、物质II和物质III的可区分性测量U的比较;
图12:物质I、物质II和物质III的单侧和均匀距离的比较作为可交换性的证明:仅对于物质I,两种测量值都具有小值。因此,对于物质I,读出脉冲R和R*也可以在这些测量上交换。
具体实施方式
实施例1:
物质I:掺杂铜和铋的硫化锶
制造
19.93g SrCO3,0.03g Bi2O3和0.01g CuS小心地混合并倒入刚玉坩埚中。将混合物用24g 1:1的元素硫和Na2CO3的混合物覆盖并盖上盖子。随后,将材料在900℃下退火6小时。将烧结的材料压碎,并在摇摆磨中研磨。在最终加热步骤(在550℃下12小时)后存在成品。相关的光谱如图4所示。
物质II:掺杂有铕和钐的硫化锶
类似于物质I的准备。相关的光谱如图5所示。
物质III:掺杂有铕和th的铝酸锶
准备遵循Katsumata,T.,et al Trap Levels in Eu-doped SrAl2O4PhosphorCrystals Co-Doped with Rare-Earth Elements.J.A.Ceram.Soc.In 2006,Vol.89,3,P.932-936。相关的光谱如图6所示。
实施例2:测量序列,读出脉冲Q重复读出16次,16(Q)
在第一示例中,激励物质I(用蓝光脉冲激励)用相同的读出脉冲(指定为“Q”)重复读出16次,并且发生的信号在490nm到550nm的区域内用雪崩光电二极管以2MHz采样频率测量,并记录为读出曲线。描述读出脉冲的参数总结在下表中。
表1:读出脉冲“红色”的参数
参数 | 读出脉冲Q |
激光二极管的波长 | 638nm |
电流 | 500mA |
脉冲持续时间 | 4μs |
脉冲距离 | 6μs |
在图7中,表示读出脉冲的脉冲序列(右侧的垂直轴)和读出曲线(左侧的垂直轴)与时间的关系。在所表示的数据之外(在时间t=0)实现充电脉冲(激光二极管450nm,电流800mA,持续时间200μs)。在测量数据中,另外,以第二脉冲开始的对包络的指数自适应作为虚线输入。物质I另外具有一定的余辉,其在从脉冲序列的第一脉冲到第二脉冲的信号上升中变得可见。该余辉叠加在OSL信号上。这是这里描述的系统的非常特殊的属性,包括物质I、测量装置和所使用的测量序列,该属性基于真实性系统的这些组件的强交织。这有利地用于标记物品的真实性评估。
为了评估读出曲线,可以使用从对包络的指数自适应的寿命,此值为341.3μs。此外,可以使用排空率η,这里通过S(a)开始时的第a脉冲和序列S(b)末端附近的第b脉冲的最大信号强度的差值来定义,用这些强度之和加权,在所表示的情况中,对于a=2,b=15,得到值η=0.198。
此外,为了评估,读出曲线的确切形状可以与参考曲线比较,或者选择性地曲线的其他特征方面,例如,可以将单个脉冲或相应的余辉部分的强度的累积或衰减时间与相应的参考值进行比较。
实施例3:测量序列,交替读出12(红色NIR)
在这个例子中,充电物质I暴露于序列12(红色NIR)并且测量出现在500和550nm区域内的信号:最初,物质通过过程W充电(充电脉冲结束于时间t=300μs),在等待周期(延迟,2ms)之后,首先读出过程红色,然后是过程NIR。等待周期确保没有余辉对信号有贡献。可能存在不同的(特别是更短的)等待周期,但由于余辉和其他松弛效应,导致不同的读出曲线。最终,具有不同等待周期的测量序列表示不同的测量序列。这种连续的读出脉冲重复12次。这些过程在表2中定义并在图8中表示。举例来说,真实性分析是在几个测量值的基础上实现的。
表2:充电脉冲W和读出脉冲“红色”和“NIR”的参数
可以借助于读出曲线确定本发明中用作真实性特征的存储属性。为此目的,确定了例如过程红色和NIR的信号最大值(或每个脉冲的信号的积分)并表示为时间序列:
如图9中可见,下降曲线是每个过程的结果。量red(n)或NIR(n)指定最大信号,量sum_red(n)或sum_NIR(n)是与相应过程的第n个应用相关联的积分信号。表3总结了本发明的一些可能的测量值以及该示例中的相关结果。
表3:特征测量值的实例及其对物质I的评估
substance I
除了整个读出曲线之外,还可以查看每个脉冲。单个脉冲的累积或衰减行为给出了关于光中心的时间行为以及可能发生的余辉的特征信息。图3显示了脉冲对红/NIR下的归一化信号过程,即第一脉冲“红色”,接着是脉冲“NIR”,同时测量信号指数自适应到读出曲线的一部分,其中读出脉冲分别关闭并且信号基本延迟。从这些数据中,可以利用自适应指数作为另一个测量值,或者,可以在不同时间形成强度比,并用作发光的特征时间行为的度量。
表4:基于发光衰减时间和余辉的特征测量值的实例及其对物质I的评估
实施例4:可交换性和库
在该实施例中,物质I作为真实性特征结合在钞票纸中,物质II和III代表替代物质和模仿物。物质I和II在光谱上明显不同,而物质I和III具有非常相似的发射。
首先,为特征物质I建立两个读出脉冲,它们的效果可交换,即读出脉冲R和R*。两个读出脉冲的参数总结在下面的表5中。可交换性意味着可以在序列内交换两个读出脉冲的顺序,而不会显著改变读出曲线。
表5:读出脉冲R和R*的参数
R | R* | |
波长 | 638nm | 853nm |
电流 | 800mA | 1000mA |
衰减器后的Rel.强度 | 大约40% | 100% |
脉冲持续时间 | 2μs | 2μs |
脉冲距离 | 8μs | 8μs |
包括R和R*的合适测量序列可以测试可交换性以证明真实性。这种序列的一个例子是序列8(R R*),其中R和R*交替。序列以R开始,包括总共16个读出脉冲。在该序列下之前(通过蓝光脉冲)充电的物质I、II和III的测量序列和读出曲线示于图10a至c中。
虽然物质I的读出曲线显示强度的均匀下降,但物质II的读出曲线,特别是物质III的读出曲线被清楚地调制。如果还观察到同样长的测量序列,其仅包括两个读出脉冲,即16R和16R*,中的一个,则所有三种物质(I,II,III)的读出曲线以均匀下降的方式表现。
为了证明真实性,定义了可区分性测量。这种测量描述了序列中的两个脉冲在多大程度上可以区分它们的效果。对于测量序列8(R R*),可区分性测量U如下确定:首先,对于每个读出脉冲,确定读出曲线的相关最大值的值(在图10a至c中标记为菱形)。该值被指定为脉冲强度Pn,指数n表示测量序列的第n个脉冲。对于所观察的测量序列的第n个脉冲,计算它离测量序列的相邻脉冲的脉冲强度的几何平均值有多远,即
其中n是2到15,因为第一个和最后一个脉冲没有邻居。值dn的标准偏差被指定为可区分度量U。在图11中,分别表示物质I、II和III的测量序列8(R R*)的可区分度量U。此外,为了比较,分别为序列16R和16R*绘制可区分度量U的值。来自所有三个测量序列的物质I具有小的可区分性,U(物质I)<0.1。另外两种物质在测量序列8(R R*)下具有可区分性U>0.3。对于物质II和物质III,读出脉冲R和R*的效果不可交换。
此外,对于序列8(R R*)下的测量,还使用序列16R*和/或16R。16R*下的读出曲线用作读出曲线的估计器,因此用作测量序列8(R R*)下的脉冲强度。为了证明真实性,确定读出曲线的单侧距离或均匀距离。为此,首先将读出曲线的脉冲强度归一化,使得测量序列的第一读出脉冲的脉冲强度分别设置为值1。测量序列下第n个脉冲的这种归一化脉冲强度被指定为
这里的单侧距离ε来自于
这里的均匀距离δ通过计算
两种测量最终都描述了读出脉冲R和R*的影响是如何容易交换的,测量序列16R和16R*提供了测量序列8(R R*)的估计器。
图12总结了物质I、物质II和物质III的单侧和均匀距离的值,如上所述用图10a至c的数据计算。仅对于物质I,两种测量值都具有小值(ε<0.1;δ<0.1)。仅对于物质I,读出脉冲R和R*在它们对这些测量的影响方面也是可交换的。
该方法可以概括,并且不仅可以使用交替的脉冲序列,而且可以使用更复杂的测量序列。还可以为两个以上的不同读出脉冲定义可交换性。为了证明真实性,因此将合适的测量序列汇总到参考库。这里,例如,所提到的测量序列8(R R*)、16R和16R*属于一个参考库。从读出脉冲R和R*的组中总结该参考库的另一序列,由此在测量序列中首先执行R 8次,然后执行8次R*,即8R8R*。同样对于该测量序列,可以定义可区分性度量和/或可以计算单侧和/或均匀距离并用于证明真实性。此外,参考库包括长度为16的其他测量序列,使用R和R*序列的不同排列。
根据需要,短和长测量序列扩展参考库,例如,序列RRR*或R*RR也是库的一部分,如100R、100R*、100(RR*),可以使用,例如,在不同的利用情景中证明真实性,例如特征、中间产品或钞票的质量保证,而不公开在机器钞票处理中运行的评估过程。或者,同样地,钞票的不同检查位置(例如,POS现金点与中央银行)可以使用参考库的不同测量序列。
根据需要,使用其他读出脉冲的测量序列被添加到参考库中。这些读出脉冲包括例如具有更长脉冲持续时间(10μs、100μs)和/或具有其他波长(例如,488nm、532nm、658nm、758nm、808nm、915nm、980nm)和/或光源的其他强度的那些。利用这些脉冲序列(其类似于所提及的和/或其他脉冲次序形成),确保了可以在不同传感器上可靠地证明物质。特别地,参考库还包括至少三个不同读出脉冲的测量序列,例如,序列4(SRR*),读出脉冲S由后续表6中的参数定义:读出脉冲的参数。
表6:读出脉冲的参数
S | |
波长 | 1064nm |
电流 | 1000mA |
衰减器之后Rel.强度 | 大约40% |
脉冲持续时间 | 4μs |
脉冲距离 | 8μs |
该额外的读出脉冲用于区分参考库中的物质I和物质II,并且对物质II产生强信号,而物质I仅传递弱信号。
实施例5:叠加的读出脉冲和第三读出脉冲
在另一个实施例中,将物质I结合到合适的透明漆系统中并掺杂到载体箔上(漆中特征粉末的10权重%,湿膜厚度50μm)。
在参考库中,沉积三个查询序列。
作为第一查询序列,使用脉冲序列,其中采用类型Q的前6个脉冲,如示例2中所示。随后,用长持续脉冲L(波长780nm,通电1000mA,脉冲持续时间30μs,脉冲距离-30μs)叠加的类型Q的另外三个脉冲照亮真实性特征,负脉冲距离确保叠加。通过衰减器,设定照度,使得由叠加的第一脉冲引起的信号强度是由查询序列的第一脉冲Q引起的信号强度的两倍。在证明真实性时,检查该信息并确定查询序列的两个部分的读出速度。在叠加期间,可以基本上更快地读出真实性特征。
与真实性特征相比,物质II和物质III具有叠加的第一脉冲的信号强度与查询序列的第一脉冲的信号强度的比率,其偏离因子2。对于物质II和物质III叠加对读出速度的影响大大降低。
作为第二查询序列,沉积实施例4的交替序列8(RR*)。真实性的证明遵循示例4。
作为第三查询序列,采用交替连续5(RTR*)。脉冲T使用与L(780nm)相同的照明光源,但定义为短脉冲(脉冲持续时间1μs,脉冲距离4μs)。同样,对于真实性特征脉冲R和R*可以交换。脉冲T不会干扰可交换性。
实施例示例6:充电脉冲的不同效果
在图2中,评估三种OSL物质,物质I、物质II和物质III,的不同充电速度。为此目的,将重复十次的相同连续读出脉冲和充电脉冲组成一个序列,并比较其对三种OSL物质的影响。
读出脉冲在此测量先前运行的充电脉冲的影响。因此,从读出脉冲的最大值得到这些物质的充电速度的可评估曲线。这里,人们认识到充电脉冲对物质I、II或III的影响存在显著差异:虽然充电脉冲对物质I没有显著影响,但对于物质II观察到响应分别相关的读出过程光学发射强度的显著增加。通过适当的定量评估,物质II和III也可以借助其充电行为彼此区分。
实施例示例7:具有不同效率的充电过程
OSL物质物质I和物质II经历如下的重复序列
5x充电脉冲280nm
5x读出脉冲900nm
4x充电脉冲450nm
4x读出脉冲900nm。
这里,对于物质I和物质II,在280nm或450nm处对两种充电过程分别观察到定量不同的充电效应,借助于此可以区分这两种物质。
对于本领域技术人员而言,理所当然的是,所提及的示例仅仅是示例性地陈述,并且如果可能的话,可以想到如所述的其他组合和值范围。因此,所述示例不应被理解为限制,而是还可以结合本文所述的不同特征来阅读。
文献清单
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Claims (22)
1.一种用于检查具有光学存储磷光体的真实性特征的方法,包括以下步骤:
a.使光学存储磷光体经受至少一个分别包括至少第一读出过程和第二读出过程的查询序列;
b.分别捕获至少第一和第二读出测量值,其分别基于响应于相应的第一或相应的第二相关读出过程的光发射的检测;
c.创建分别与至少一个查询序列相关联的读出测量值时间系列,至少包括分别与第一读出过程相关联的第一读出测量值和分别与第二读出过程相关联的第二读出测量值;和
d.评估分别与查询序列相关联的读出测量值时间系列,用于根据在相应的相关联的查询序列下的读出测量值时间系列确定动态行为。
2.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述光学存储磷光体具有光中心和陷阱中心,其中,优选地,在所述存储磷光体中存储的电荷载体在步骤a之前至少部分地存储在所述陷阱中心,并且其中在陷阱中心存储的电荷载体借助于步骤a中的查询序列至少部分地从陷阱中心过渡到光中心。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中步骤a包括分别包括至少第一读出过程和第二读出过程的两个查询序列。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在步骤d中,读出测量值时间系列的评估被定量地发生,以便确定光学存储磷光体的至少一个特征存储器属性。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中每个读出过程包括至少一个读出脉冲或随时间强度调制的连续读出。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述读出脉冲具有从360到1200nm的波长区域的质心波长和/或所述脉冲持续时间在1μs和100ms的区域中,特别是在5μs和50μs之间或在20μs和5ms之间,特别是在40μs和1ms之间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述查询序列包括至少第三或第四读出过程。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,还包括至少一个充电序列,所述充电序列包括用于在所述至少一个查询序列之前暂时地对所述光学存储磷光体进行处理的至少一个第一充电过程,其中所述充电脉冲优选地具有至少一个充电脉冲,充电脉冲具有240nm和550nm的波长区域,特别是400nm至550nm的可见光波长区域,和/或1μs和100ms的区域中的脉冲持续时间,特别是在10μs和100ms之间,优选地在500μs和50ms之间。
9.结合权利要求4根据权利要求4或5至8中任一项所述的方法,其中所述至少一个特征存储器属性选自:持久性、存储器深度、存储器强度、灵敏度、特异性、可交换性、关联性、连续性、潜伏期、饱和度、隔离、充电速度和/或读出速度。
10.结合权利要求4根据权利要求4或5至9中任一项所述的方法,其中对于光学存储磷光体的至少一个特征存储器属性评估读出测量值时间系列的步骤包括读出测量值时间系列的曲线的时间过程的形状的确定或者描述读出测量值时间系列的曲线的时间过程的参数的确定。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,在至少两个读出测量值的所述读出测量值时间序列中,第一读出过程的发射的衰减时间如此之长,以至于所述第一读出过程的发射叠加在第二读出过程的发射上。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述光学存储磷光体具有多于一种不同的特征存储器属性。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中至少第一读出过程和第二读出过程在以下属性中的至少一个方面不同:波长、光谱形式、强度、脉冲形式和脉冲距离。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中至少第一读出过程和第二读出过程具有至少两个光谱分离的读出波长。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述光学存储磷光体经历两个或三个查询序列,其中每个查询序列已经向其分配了至少一个读出测量值时间系列或读出测量值行时间系列。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述光学存储磷光体具有若干特征存储器属性并且经历若干查询序列,其中每个查询序列已经向其分配了至少一个读出测量值时间系列。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述光学存储磷光体经历若干查询序列,其中所述若干查询序列在以下属性中的至少一个中不同:所述读出过程的本地应用、所述读出过程的时间应用、读出过程的光谱应用,读出过程的脉冲持续时间、读出过程的脉冲形式、读出过程的脉冲距离和/或读出过程的脉冲顺序。
18.根据前述权利要求中任一项的方法,包括步骤e,将所述读出测量值时间系列的确定的动态行为与至少一个参考相匹配,以及
f.根据匹配e识别真实性特征的真实性。
19.一种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的装置,包括:
第一光源,适用于使特别是在光学存储磷光体的区域中的真实性特征经受至少一个查询序列和/或至少一个充电序列和/或准备步骤;
具有一个或多个检测设备的测量设备,其适于在其发射光谱的至少一个第一光谱区域中捕获光学存储磷光体的光发射。
20.根据前述权利要求所述的装置,其中所述装置具有第二光源,所述第二光源适于使所述光学存储磷光体的所述区域中的所述真实性特征经受根据权利要求1至18中任一项所述的查询序列和/或充电序列,其中第二光源以不同于第一光源的发射波长的波长发射。
21.一种具有光学存储磷光体的真实性特征,用于根据权利要求1至18中任一项所述的方法检查所述特征的真实性,其中所述光学存储磷光体具有读出光谱,所述读出光谱具有至少一种独特的光谱结构,其在激发效率方面被配置随波长变化,其中读出光谱具有至少一个局部最小值,其中与侧翼最大值相比,激发效率被降低至少10%。
22.一种有价文件,其具有根据前述权利要求的至少一个真实性特征。
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