DE2223058A1 - Verfahren zur Kennzeichnung von Stoffen,insbesondere Explosionsstoffen - Google Patents

Verfahren zur Kennzeichnung von Stoffen,insbesondere Explosionsstoffen

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DE2223058A1 DE19722223058 DE2223058A DE2223058A1 DE 2223058 A1 DE2223058 A1 DE 2223058A1 DE 19722223058 DE19722223058 DE 19722223058 DE 2223058 A DE2223058 A DE 2223058A DE 2223058 A1 DE2223058 A1 DE 2223058A1
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Ausstattung eines Gegenstandes mit individuellen und leicht identifizierbaren Merkmalen, so daß ein so gekennzeichneter Gegenstand sich an einer Stelle identifizieren läßt, die von der Stelle, an der die Kennzeichnung selbst erfolgte, entfernt ist, und insbesondere auf einen Explosionsstoff, dessen explosives Material mit Information kodiert ist, so daß das explosive Material entweder vor oder nach seiner Detonation identifiziert werden kann, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Explosionsstoffes.
Herkömmliche Explosionsstoffe werden in sehr großem Umfang eingesetzt. Eine umfassende Zusammenstellung und Untersuchung solcher kommerzieller Explosionsstoffe findet sich in "Blasters' Handbook", 15. Ausgabe (1969) von E.I. DuPont, Wilmington, Delaware. Zufällige oder ungeplante, unvorhergesehene Explosionen haben stets das Problem einer zuverlässigen und einfachen Identifizierung des dabei verwendeten Explosionsstoffes mit sich gebracht. In jüngerer Zeit ergaben sich erhebliche Probleme auch aus einer verhältnismäßig großen Anzahl von durch Terroristen ausgelösten Explosionen, • insbesondere hinsichtlich einer richtigen Identifizierung des verwendeten Explosionsstoffes, der Bestimmung der Kaufquelle etc. Grundsätzlich ist es vorgeschrieben, Aufzeichnungen über den Ver-
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Telefon (02 T1) 32 08 58
Telegramme Custopat
kauf von Explosionsstoffen zu führen. Nachdem diese Explosionsstoffe zur Detonation gebracht worden sind, ist es jedoch schwierig, wenn nicht gar unmöglich, den Verteilungsweg zurückzuverfolgen, den der Explosionsstoff bis zu seiner Detonation genommen
hatte.
Es ist auch wünschenswert, hergestellte Erzeugnisse oder zu handhabende Gegenstände mit einem individuellen und leicht identifizierbaren Merkzeichen auszustatten, um an einer von der Stelle der Kennzeichnung entfernten Stelle eine Identifizierung des Gegenstandes vornehmen zu können. Eines der bei einer solchen Kennzeichnung oder auch Etikettierung auftretenden Probleme besteht
darin, daß es äußerst schwierig ist, eine große Anzahl unterschiedlicher Etikettierungen vorsehen zu können, die sich mit
einer Art automatischer Ausrüstung abtasten lassen, um eine automatische Handhabung zu erleichtern.
Es ist bekannt, fluoreszierendes Material an einem Gegenstand anzubringen und später einen möglichen Diebstahl oder auch eine
Fehlleitung eines solchen Gegenstandes zu verfolgen, indem die
Hände oder Kleidungsstücke einer verdächtigen Person einer UV-Strahlung ausgesetzt werden, um die Anwesenheit des fluoreszierenden Materials festzustellen. Damit ließ sich jedoch normalerweise lediglich die Anwesenheit oder aber das Fehlen eines solchen fluoreszierenden Materials anzeigen.
Mit der USA-Patentschrift 3 231 738 vom 25.1.1966 wird vorgeschlagen, ein organisches fluoreszierendes Material wie Anthrazen oder Fluorescein oder Rhodamin in sehr feinpulvrigem Zustand in der Nähe einer explosiven Ladung o. dgl. anzuordnen, so daß die organischen Partikel bei der Explosion in die Luft geschleudert werden. Der durch die Luft führende Weg der Partikel wird dann verfolgt,
indem ein verfestigtes Lösungsmittel in einem offenen Behälter in den erwarteten Weg der Partikel gebracht wird. Wenn die Partikel
dann zur Erde fallen und dabei auf das verfestigte Lösungsmittel
auftreffen, können sie aufgrund ihrer Fluoreszenz erfaßt werden.
Alle diese organischen Fluoreszenzstoffe dienen jedoch als Brenn-
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stoffe, die vollständig oxydieren oder sonst zerfallen und damit vollkommen zerstört werden, wenn sie in aufnahmefähige Nähe zu der reaktiven Atmosphäre und der sich aus einer Explosion ergebenden Sprengwirkung gebracht werden.
Die USA-Patentschrift 3 199 454 vom 10.8.1965 schlägt vor, einen organischen Fluoreszenzstoff wie Natriumfluorescein um eine kleine explosive Ladung herumzubringen, die in Wasser zur Detonation gebracht werden soll, um die Überwachung von Raubfischen zu erleichtern. Die explosive Ladung ist verhältnismäßig klein, und die Anwesenheit des Behälters, in dem die Ladung zur Detonation gebracht wird, dient dazu, das Fluorescein gegen die Sprengwirkung der Detonation zu schützen, so daß das Fluorescein nach dem Auftreffen auf das Wasser sogleich eine Anzeige liefert.
Es ist auch allgemein bekannt, in Verbindung mit Stoffen wie Drogen dafür zu sorgen, daß deren Weg sich verfolgen läßt oder diese mit kennzeichnenden Zusätzen ausgestattet sind. Ein solches Verfahren ist Gegenstand der USA-Patentschrift 3 341 417 vom 12.9. 1967. Danach wird ein unlöslicher radio-opaker Stoff, der bei Röntgenstrahlung sichtbar ist, mit Drogen wie Barbituraten vermengt, um leicht bestimmen zu können, daß Barbiturate eingenommen worden sind.
Es ist auch bekannt, organische fluoreszierende Farbstoffe an allgemein im Handel befindlichen Gegenständen anzubringen, um so den Weg dieser Gegenstände verfolgen zu können, wie etwa in der USA-Patentschrift 2 920 202 vom 5.1.1960 beschrieben. Solche organischen fluoreszierenden Stoffe weisen jedoch eine extrem breitbandige Fluoreszenzemission auf, so daß solche Farbstoffe normalerweise auch nur verwendet werden, um eine von.zwei Möglichkeiten zu definieren, nämlich die Anwesenheit oder das Fehlen eines solchen Farbstoffes. Eine etwa ähnliche Verwendung organischer fluoreszierender Farbstoffe wird in der USA-Patentschrift 2 392 620 vom 8.1.1946 beschrieben, wonach fluoreszierende Farbstoffe zu Kohlenwasserstoff produkten zugesetzt werden, so daß die Anwesenheit oder das Fehlen unerwünschten Rohöls in einem erwünschten Rohöl gezeigt.
') (J !3 f J 4 9 / 1 0 S 7
werden kann.
Andere Verwendungsarten von fluoreszierenden Farbstoffen wie Rhodamin bestehen in der Einbettung solcher Stoffe in plastische Behälter zwecks Bestimmung einer möglichen Verschmutzung, die sich aus einem Abrieb zwischen dem verpackten Gegenstand und der die Verpackung bildenden Folie ergeben kann. Ein solches Verfahren ist in der USA-Patentschrift 3 422 265 vom 14.1.1969 beschrieben.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ein Explosionsstoff mit einem explosiven Material und Bestandteilen zur Vermittlung von das explosive Material betreffender Information dadurch gekennzeichnet, daß eine verhältnismäßig kleine Menge anorganischen Leuchtstoffs in enger Zuordnung zu dem explosiven Material und in unmittelbarer, aufnahmefähiger Nähe zu Stoß, Druck, hoher Temperatur und reaktiver Atmosphäre, wie sie sich aus der Detonation des Explosionsstoffes ergeben, gehalten ist χ. und daß die Fluoreszenz des Leuchtstoffes die das explosive Material betreffende Information in leicht feststellbarer Form liefert.
Vorzugsweise hat das explosive Material eine für die Verwendung geeignete Form. Der Leuchtstoff überdauert den Explosionsvorgang und kann leicht etwa durch UV-Licht ermittelt werden, wobei die Fluoreszenz des Leuchtstoffs leicht identifizierbare Information bezüglich des explosiven Materials enthält.
In seiner bevorzugten Form liegt der Leuchtstoff in feinpulvriger Form vor und wird zusammen mit einem anderen feinpulvrigen Material in enger Zuordnung in der Form kleiner Konglomeratkörper gehalten. Das andere feinpulvrige Material läßt sich, nachdem es einmal geortet worden ist, leicht durch sein linienemittierendes Fluoreszenzansprechen oder entsprechend einem anderen geeigneten Verfahren identifizieren. Dabei ist es erforderlich, daß die spezielle individuelle Fluoreszenzemission mit Daten verglichen wird, den die hinsichtlich des Explosionsstoffes zur Zeit seiner Herstellung bekannt sind, wie etwa Hersteller, HerstellungsZeitpunkt, Art des Explosionsstoffes etc., wobei diese Daten leicht verfügbar
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sind.
Das vorgenannte Verfahren, bei dem die Linienemissionen von fluoreszierenden Stoffen ausgewertet werden, läßt sich zur Etikettierung eines beliebigen Gegenstandes mit einer individuellen und leicht identifizierbaren Kennzeichnung einsetzen, so daß der Gegenstand sich an einer Stelle identifizieren läßt, die von der Stelle entfernt ist, an der die Kennzeichnung oder "Etikettierung" angebracht worden ist. Eine spezielle Ausrichtung einer solchen Kennzeichnung ist nicht notwendig. Bei Verwendung linienemittierender Leuchtstoffe steht eine sehr große Anzahl Kombinationen verschiedener Emissionen zur Verfügung, die sich leicht mit den Daten vergleichen lassen, die bezüglich des Gegenstandes zur Zeit der Anbringung der Leuchtstoffkennzeichnung an dem Gegenstand bekannt sind, so daß der Gegenstand sich zu einem späteren Zeitpunkt ermitteln läßt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Behandlung von Explosionsstoff derart, daß leicht identifizierbare Merkmale bezüglich zu diesem Zeitpunkt vorgegebener Daten über den Explosionsstoff zur Verfügung stehen, wobei dieses Verfahren darin besteht, daß während der Herstellung des Explosionsstoffes eine kleine Menge feinpulvrigen, in Partikelform vorliegenden anorganischen Leuchtstoffs, der leicht identifizierbare Merkmale enthält, in enger Zuordnung zu dem explosiven Material und in unmittelbarer, aufnahmefähiger Nähe zu Stoß, Druck, hoher Temperatur und reaktiver Atmosphäre, wie sie sich aus der Detonation des Explosionsstoffes ergeben,.eingebaut und dieser Leuchtstoff mit zum Zeitpunkt der Herstellung des Explosionsstoffes bekannten, vorgegebenen Daten bezüglich des Explosionsstoffes verglichen wird.
Erfindungsgemäß kann ein Gegenstand mit individuellen und leicht identifizierbaren Merkmalen ausgestattet werden, um eine Identifizierung an einer Stelle vornehmen zu können, die von der Stelle entfernt ist, an der die Kennzeichnung erfolgte, wobei eine bekannte Kombination mehrerer unterschiedlicher anorganischer Leuchtstoffe in enge Zuordnung zu dem zu identifizierenden Gegen-
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stand gebracht wire» von denen mindestens ein wesentlicher Anteil durch Ionen aktiviert ist, die bei Anregung durch vorgegebene, von sichtbarem Licht jedoch abweichende Energie ausgeprägte Linienemissionen ergeben. Die resultierende Kombination solcher ausgeprägter Linienemissionen stellt die gewünschte individuelle Kennzeichnung dar, die mit den bei der Kennzeichnung des Gegenstandes festgehaltenen bekannten vorgegebenen Daten verglichen werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung ist ein Stoff aus konglomerierten kleinen Partikeln vorgesehen, die sich für die Vermittlung individueller und leicht identifizierbarer Kennzeichnungen eignen. Ein solcher Stoff weist feinpulvrigen Leuchtstoff auf, der durch einej vorbestimmte Energie angeregt wird, um leicht erfaßbare Strahlungen zu erhalten, ferner einen feinpulvrigen weiteren Stoff, der ein individuelles Merkmal liefert, das sich leicht identifizieren laßt, sobald dieser andere Stoff geortet worden ist, sowie ein Bindemittel, das den Leuchtstoff und den anderen Stoff in Form einer Mehrzahl kleiner Partikel eng zusammenhält, die jeweils Konglomeratkörper aus dem feinpulvrigen Leuchtstoff und dem feinpulvrigen weiteren Stoff enthalten.
Die Einzelheiten der Handhabung und Herstellung kommerzieller Explosionsstoffe einschließlich Dynamit sind allgemein bekannt, wobei zur weiteren Information auf das bereits erwähnte "Blasters1 Handbook" sowie andere bekannte Literatur, etwa die USA-Patentschrift 2 211 737 vom 13.8.1940 oder die USA-Patentschrift 2 344 149 vom 9.11.1943 verwiesen werden darf. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird bei der Herstellung von explosiven Patronen wie etwa Dynamitpatronen eine kleine Menge feinpulvrigen, in Partikelform vorliegenden anorganischen Leuchtstoffs in enger Zuordnung zu dein explosiven Material und in unmittelbarer, aufnahmefähiger Nähe zu Stoß, Druck, hoher Temperatur und reaktiver Atmosphäre, wie sie sich aus der Detonation des Explosionsstoffes ergeben, eingebaut. Der anorganische Leuchtstoff enthält dabei leicht identifizierbare Information, wie das weiter unten im einzelnen erläutert wird. Die sich aus der Fluoreszenz des Leucht-
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stoffes ergebende Information wird mit bestimmten vorbekannten Daten bezüglich des explosiven Materials, beispielsweise den internen Bezeichnungen des Hersteilers, dem Typ des Explosionsstoffes, dem Herstellungsjähr, dem Herstellungsmonat, der Herstellungswoche und gewünschtenfalls, wenn es sich um in großen Mengen hergestellte Explosionsstoffe handelt, auch mit dem Herstellungstag verglichen.
Da die Wege, über die der Explosionsstoff seine Verteilung nimmt, aufgezeichnet werden können, können die von dem Leuchtstoff zur Verfügung gestellten Informationen mit dem Verteilungsweg des Explosionsstoffes verglichen werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 teilweise weggebrochen eine Seitenansicht einer Explosionspatrone wie etwa einem Dynamitstab, die die Leuchtstoff-Konglomeratkörper der vorliegenden Erfindung in ihrer Verteilung in dem Dynamit wiedergibt;
Fig. 2 in stark vergrößerter Ansicht einen der Leuchtstoff-Konglomeratkörper nach der Erfindung;
Fig. 3 ein Flußdiagramm, das die grundlegenden Verfahrensschritte für die Kodierung von Explosionsstoffen zwecks späterer Identifizierung veranschaulicht;
Fig. 4 ein Diagramm der Energie in Abhängigkeit von der Wellenlänge, das die spektrale Verteilung für einen kühlweißen Halophosphat-Leuchtstoff wiedergibt, wie er als "Ortungs"-Leuchtstoff verwendet werden kann;
Ficj. 5 ein Diagramm ähnlich Fig. 4, das die spektrale Energievorteilung für einen Kalziumwolframat-Leuchtstoff wiedergibt, wie er als "Ortungs"-Leuchtstoff eingesetzt
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werden kann;
Fig. 6 ein Diagramm ähnlich Fig. 4, das jedoch die spektrale Energieverteilung eines Zinksilikat-Leuchtstoffs wiedergibt, der als "Ortungs"-Leuchtstoff eingesetzt
werden kann;
Fig. 7 ein Diagramm der relativen Energie in Abhängigkeit
von der Wellenlänge, das die Anretjungs- und Emissionsspektren für mit dreiwertigem Europium aktiviertes
Yttriumoxid wiedergibt, das als "Code"- oder "Codier"-Leuchtstoff eingesetzt werden kann;
Fig. 8 ein Diagramm ähnlich Fig. 7, jedoch für mit dreiwertigem Terbium aktiviertes Yttriumoxid;
Fig. 9 ein Diagramm ähnlich Fig. 7, das jedoch die Verhältnisse für Lanthanoxid-Wirtmaterial wiedergibt, das mit dreiwertigem Samarium aktiviert ist;
Fig. 10 ein Diagramm ähnlich Fig. 7, jedoch für einen mit dreiwertigem Dysprosium aktivierten Leuchtstoff;
Fig. 11 ein Diagramm ähnlich Fig. 7, jedoch für einen mit dreiwertigem Gadolinium aktivierten Leuchtstoff;
Fig. 12 ein Diagramm ähnlich Fig. 7, jedoch für einen mit dreiwertigem Erbium aktivierten Leuchtstoff;
Fig. 13 ein Diagramm ähnlich Fig. 7, jedoch für einen mit dreiwertigem Holmium aktivierten Leuchtstoff;
Fig. 14 ein Diagramm ähnlich Fig. 7, jedoch für Lanthanoxid-
Wirtmaterial, das mit dreiwertigem Praseodym aktiviert ist;
Fig. 15 ein Diagramm ähnlich Fig. 7, jedoch für mit dreiwerti-
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- 9 gem Thulium aktiviertes Lanthanoxid-Wirtmaterial;
Fig. 16 ein Flußdiagramm, das die Grundschritte veranschaulicht, von denen bei der Kennzeichnung oder Etikettierung eines Gegenstandes zwecks späterer Identifizierung durch Verwendung von linienemittierenden Leuchtstoffen Gebrauch gemacht wird;
Fig. 17 schematisch eine Ansicht einer Anordnung, wie sie sich für die Abtastung zuvor gekennzeichneter Gegenstände einsetzen läßt, um die dabei zuvor eingeprägte Information zurückzugewinnen;
Fig. 18 einen Querschnitt durch Fig. 17 längs der Linie
XVIII-XVIII, in Richtung der-'angedeuteten Pfeile gesehen; und
Fig. 19 perspektivisch eine etwas abgewandelte Ausführung eines Teils der Fig. 17 bezüglich anregender Quelle und Filter.
Fig. 1 zeigt allgemein eine herkömmliche Dynamitpatrone 20 mit einem faserigen Gehäuse 22, das das Dynamit 24 einschließt. In diesem Dynamit 24 sind erfindungsgemäß überall verstreut kleine Leuchtstoff-Konglomeratkörper verteilt. Die herkömmlichen fluoreszierenden Leuchtstoffe, wie sie in Leuchtstofflampen Verwendung finden, sind sehr feinpulvrig, wobei ein typischer durchschnittlicher Partikeldurchmesser in der Größenordnung von 6-8 Mikron liegt. Wenn ein so feinpulvriges Material wie Halophosphat-Leuchtstoff durchgehend in dem Dynamit verteilt werden würde, so würden die feinpulvrigen Partikel zwar die Detonation überstehen und nachts bei Betrachtung mit 254 nm-üV-Bestrahlung erkennbar sein. Sie würden sich jedoch wegen ihrer besonders kleinen Größe nur sehr schwer erfassen lassen, so daß auch nur ein Informationsmerkmal von jedem einzelnen fluoreszierenden Leuchtstoffmaterial hergeleitet werden könnte. Eine solche Maßnahme wäre zwar nützlich, jedoch ist es in hohem Maße wünschenswert, über eine große Menge
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leicht zugänglicher Information für jeden speziellen Explosionsstoff verfügen zu können.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der'vorliegenden Erfindung werden fluoreszierende Materialien unterschiedlicher Emissionen in Kombination eingesetzt, um für eine große Anzahl unterschiedlicher fluoreszierender Emissionen zu sorgen, die sich leicht erfassen lassen. Die am besten unterscheidbaren fluoreszierenden Emissionsstoffe gehören der Lanthangruppe der Seltenerdmetalle an, die offensichtlich wegen ihrer nur unvollständig gefüllten 4F-Schalen eine große Anzahl scharf ausgeprägter Werte besitzen. Die Übergänge dazwischen ergeben ein Viellinien-Spektrum, im Gegensatz zu den üblichen Fluoreszenzmaterialien, die allgemein eine kontinuierliche oder sog. Bandemission abgeben.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden typische kommerzielle Leuchtstoffe, wie sie etwa in Leuchtstofflampen verwendet werden, als "Auffindungs"-Leuchtstoff eingesetzt, die mit einer vorgegebenen Kombination verschiedener linienemittierender "Codierungs"-Leuchtstoffe gemischt werden, um so bei Erregung mit einer vorbestimmten Energie wie UV-Strahlung eine sehr spezifische Emission abzugeben. Die bandemittierenden Leuchtstoffe und linienemittierenden Leuchtstoffe werden zu den kleinen Leuchtstoff-Konglomeratkörpern, wie sie in Fig. 2 gezeigt sind, gemischt, und diese kleinen Leuchtstoff-Konglomeratkörper werden in dem Explosionsmittel wie etwa der Dynamit-Patrone 20 verteilt. Wird das Explosionsmittel zur Detonation gebracht, so kommt es normalerweise auch zu einem gewissen Zerplatzen oder Zersplittern der Konglomeratkörper, aber wegen der sehr großen Anzahl von in jedem Konglomeratkörper enthaltenen Leuchtstoffpartikeln enthalten die zurückgewonnenen Konglomeratkörper - auch wenn sie teilweise zerplatzt sind - immer noch eine repräsentative Zusammenstellung aller zur Identifizierung notwendigen unterschiedlichen Leuchtstoffpartikel. Die in jedem einzelnen Konglomerat enthaltene individuelle Leuchtstoffcodierung läßt sich daher leicht identifizieren, wie weiter unten erläutert.
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Entsprechend einem speziellen Beispiel für die Bildung des Konglomeratkörpers 26, wie er etwa mit Fig. 2 wiedergegeben ist., werden 9O Gew% sehr feinpulvriger kommerzieller "Auffindungs"-Leuchtstoff 28 wie Äpatitstruktur aufweisendes, mit Antimon und Mangan aktiviertes kalt-weißes Halophosphat und 10 Gew% sehr feinpulvriger "Codierungs"-Leuchtstoff 30 wie etwa mit dreiwertigem Europium aktiviertes Yttriumoxid miteinander gemischt. Dieses feinpulvrige Leuchtstoffgemisch wird weiter mit einer wäßrigen Lösung aus Kaliumsilicat (75 Gew% H2O) unter Bildung einer sehr dicken Paste gemischt, die als etwa 2 mm dicke Schicht aufgestrichen und dann 12 Stunden lang in Luft trocknen gelassen wird. Nach der Lufttrocknung wird das Material bei einer Temperatur von annähernd 80° C drei Stunden lang getrocknet, anschließend etwa 24 Stunden lang ausgehärtet. Die ausgehärtete Masse weist etwa 80 Gew% Leuchtstoff und 20 Gew% Kaliumsilicat auf. Danach wird die erhaltene harte Masse wieder in einen Partikelzustand zurückgeführt, etwa durch Behandlung in einem Mahlwerk oder einer Hammermühle. Das erhaltene gemahlene Produkt wird über ein Sieb Nr. 20, anschließend über ein Sieb Nr. 40 geleitet, um die feinen.und groben Bestandteile voneinander zu trennen. Die resultierenden Konglomeratkörper weisen eine Partikelgröße in der Größenordnung von O,5 bis 0,7 mm auf. Wegen der extrem großen Feinheit der Leuchtstoffpartikel enthält jeder der Leuchtstoff-Konglomeratkörper 26 der Fig. 2 normalerweise weit über eine Million einzelner Leuchtstoffpartikel, die durch ein Bindemittel 32 gebunden sind, so daß eine extrem große Anzahl unterschiedlicher feinpulvriger Leuchtstoffmaterialien mechanisch miteinander gemischt werden können und jeder resultierende Leuchtstoff-Konglomeratkörper eine große Anzahl Partikel aller eingesetzten unterschiedlichen Leuchtstoffe enthält. Die erhaltenen Konglomeratkörper 26 werden dann gründlich mit dem Explosionsstoff wie etwa Dynamit gemischt, wenn dieses in eine für seinen Einsatz geeignete Form gebracht wird. Handelt es sich um gegossene Explosionsstoffe, so können die Konglomeratkörper in dem geschmolzenen Explosionsstoff dispergiert und zusammen mit diesem gegossen werden. Die Menge des in das Dynamit inkorporierten Leuchtstoffmaterials ist in keiner Weise kritisch, so daß Mengen zwischen 0,Ol Gew% bis 1,0 Gew%, aber auch kleinere oder
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größere Leuchtstoffmengen verwendet werden können. Das Gewicht des Konglomeratkorpers 26 der Fig. 2 würde annähernd 1 mg betragen. Wenn die Konglomeratkörper eines 200 g Dynamitstabs 0,1 Gew% ausmachen, so sind ungefähr 200 Leuchtstoff-Konglomeratkörper 26 in dem Dynamitstab verteilt. Zur Ermittlung der in jedem einzelnen Konglomeratkörper enthaltenen Information ist es naturgemäß nur notwendig, einen der Konglomeratkörper oder aber einen nennenswerten Bruchteil davon etwa durch Einsatz von UV-Licht bei Dunkelheit aufzufinden, den Konglomeratkörper mit einer Pinzette aufzunehmen und das Fluoreszenzansprechen mit einem herkömmlichen Monochromator zu analysieren, wie das weiter unten erläutert wird.
Die Emissionsspektren der Lanthanidengruppe der Seltenerdmetalle sind im einzelnen untersucht worden und in "Applied Physics", 2. Jahrgang, Heft 7/S. 608 - Juli 1963 - zusammengestellt. In der folgenden Tabelle I finden sich die Lanthaniden-Seltenerdmetalle, die als Aktivatoren verwendet werden können, um sehr ausgeprägte Linienemissionen der Strahlungen zusammen mit anderen Aktivatorionen zu erhalten, die linienartig erscheinende Emissionen abgeben. Diese Aktivatoren können,mit vielen verschiedenen Wirt- oder Matrixmaterialien verwendet werden, um einen Leuchtstoff zu bilden. Beispielsweise hat sich Yttriumoxid als sehr geeignetes Wirtmaterial für viele dieser Metalle erwiesen, um eine Vielzahl verschiedener Leuchtstoffe zu erhalten, die zur Codierung eingesetzt werden können. Diese Leuchtstoffe sind sämtlich allgemein bekannt, und die allgemeinen Eigenschaften von mit Seltenerdme'tallen aktivierten Stoffen sind in "Journal of the Electrochemical Society", Band 111, Heft 3/S. 311-317 (März 1964) beschrieben.
Tabelle I
Pr+3 Dy+3 Tm
Nd +3 HO+3 Yb+3
«-. +3
Sm		 Er+3 V+2
. +2 + 3 Mn+4
Sm
EU+3
Cr+3
Gd+3
? 0 9 M 4 9/1 0 b 7
Tabelle I (Forts.)
Tb+3 UO2 +2
Fe+3
Die Cr -Ionen lassen sich leicht in ein Al^O-^-Wirtmaterial assimilieren. Ein geeignetes Wirtmaterial für Mn ist Fluorgermanat,
+2
während sich UO9 leicht in ein Lithiumfluorid-Wirtmaterial assi-
+2
milieren läßt. V läßt sich leicht in ein Magnesiumoxid-Wirtmate-
+3 +2
rial und Fe in L-Alc0Q assimilieren. Sm -läßt sich leicht in
1 b ο
CaF9 assimilieren. Die dreiwertigen Lanthaniden-Seltenerdmetalle lassen sich normalerweise mit einem oder mehreren Yttriumoxid-,
dat-Yttriumorthovana/ , Lanthanphosphat- oder einem Gadoliniumvanadat-
Wirtmaterial verwenden.
Die tatsächliche Breite einer Fluoreszenzlinie, wie sie von einem mit einem Seltenerdmetall aktivierten Leuchtstoff emittiert wird, liegt allgemein in der Größenordnung von 3 - 10 A, gemessen bei einer Intensität, die 50 % der maximalen Fluoreszenzintensität der Emission beträgt. Diese schmale Emissionslinie soll sich abheben von der Emission von Calciumwolframat, wie sie in Fig. 5 veranschaulicht ist, wo die Breite des Bandes -gemessen bei einer 50 % der Maximalintensität ausmachenden Emissionsintensität - 1250 8 ist. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein linienemittierender Leuchtstoff als ein Leuchtstoff beschrieben, bei dem die Emission bei Betrachtung durch ein Spektroskop als eine oder mehrere Linien erscheint, im Gegensatz zu einem "Band", das bei Betrachtung durch ein Spektroskop ein Band in dem sichtbaren Spektrum einnimmt. Natürlich ist die Leuchtstoffemission nicht auf den sichtbaren Bereich beschränkt, sondern kann auch im UV- oder aber im IR-Bereich auftreten.
Um die Konglomeratkörper 26 leicht auffinden zu können, nachdem ein Explosionsstoff zur Detonation gebracht worden ist, ist es wünschenswert, jedem Konglomeratkörper einen nennenswerten Anteil an Fluoreszenzmaterial einzuverleiben, das primär zur Auffindung oder Ortung dient. Die meisten der kommerziellen Leuchtstoffe, die in Leuchtstofflampen verwendet werden, können für diesen Zweck
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eingesetzt werden, wobei diese Leuchtstoffe normalerweise eine kontinuierliche oder bandartige Emission aufweisen. Natürlich kann der sog. "Auffindungs"-Leuchtstoff auch dazu dienen, Information zur Verfügung zu stellen, und so kann beispielsweise ein anderer "Auffindungs"-Leuchtstoff verwendet werden, um die verschiedenen Hersteller von Explosionsstoffen zu identifizieren.
Als spezielles Beispiel werden entsprechend der nachstehenden Tabelle II verschiedene bekannte kommerzielle Leuchtstoffe verwendet, um Hinweise auf die Hersteller von Explosionsstoffen zu geben, wobei für jeden von acht verschiedenen solcher Hersteller ein verschiedener "Auffindungs"- oder "Ortungs"-Leuchtstoff verwendet wird. Diese Leuchtstoffe haben alle verschiedene bandartige Emissionen, und zur Erläuterung ist mit Fig. 4 das Emissionsspektrum für ein kühl-weißes Halophosphat, mit Fig. 5 das Emissionsspektrum für Calciumwolframat und mit Fig. 6 das Emissionsspektrum für Zinksilikat wiedergegeben.
Tabelle II
Hinweise auf den Hersteller anhand des " Ortungs"-Leuchts toffes
Hersteller r-l 2 3 4
11 Or tungs "-
Leuchtstoff		 blau-wei
ßes Halo
phosphat		 kühl-wei
ßes Halo
phosphat
I		 warm-wei
ßes Halo
phosphat		 Calcium
wolframat
Hersteller 5 6 7 8
"Ortungs"-
Leuciitstoff		 Zinksili
kat-Man
gan		 Calcium-
silikat-
Mangan		 Cadmium-
borat-
Mangan		 Strontium-
magnesium-
phosphat-
• Zinn
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Ein bandförmig emittierender Leuchtstoff kann gewünschtenfalls auch verwendet werden, um zusätzliche Information zu vermitteln, etwa einen Hinweis auf zugelassene oder aber nicht zugelassene Explosionsstoffe entsprechend der Festlegung durch die zuständige Behörde. Beispielsweise könnte Magnesiumwolframat-Leuchtstoff in kleinen Mengen als Hinweis auf einen zulässigen Explosionsstoff und mit Mangan aktiviertes CalciumgaÜat als Hinweis auf einen nicht zulässigen Explosionsstoff eingeschlossen werden. Die vorgenannten speziellen Beispiele lassen sich durch eine Vielzahl anderer Leuchtstoffe ersetzen, wobei hinsichtlich solcher weiterer Beispiele auf "Leverenz, Luminescense of Solids", herausgegeben von Wiley and Sons, New York (1950), Tabelle V im Anschluß an S. 72 verwiesen wird. Leuchtstoffe, die leicht oxydieren, sollen im allgemeinen nach Möglichkeit vermieden werden.
Es gibt zahlreiche unterschiedliche Arten von Dynamit, und das vorgenannte "Blaster's Handbook" lehrt, daß achtzehn verschiedene kommerzielle Sorten zur Verfügung stehen. Zusätzlich zu den vielen unterschiedlichen Dynamitarten gibt es auch viele weitere Typen von Explosionsstoffen wie Ammoniumnitrat, TNT etc. In der nachstehenden Tabelle III wird von fünf verschiedenen Leuchtstoffen ausgegangen, die durch verschiedene Seltenerdmetalle aktiviert sind, um einen Code mit 31 verschiedenen Kombinationen oder "Wörtern" zu erhalten, nämlich ein verschiedenes "Wort" für jede der achtzehn Dynamitarten und dreizehn weitere "Wörter", die zur Bezeichnung anderer Explosionsstoffarten verwendet werden können.
Tabelle III:
? Π Π R L H / 1 Π F 7
Tabelle III Codierung für die verschiedenen Explosionsstofftypen
Dynamitart 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Codierung Pr Nd Sm Eu Gd Pr Pr Pr Pr Nd Nd Nd Sm Sm Eu Pr Pr Pr
Nd Sm Eu Gd Sm Eu Gd Eu Gd Gd Nd Nd Nd
Sm Eu Gd
Anderer 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
explosions- : ' ·
stoff typ, Pr Pr Pr Nd Nd Nd Sm Pr Pr Pr Pr Nd Pr ^
beispiels- Sm Sm Eu Sm Sm Eu Eu Nd Nd Nd Sm Sm Nd . 0^
weise Nh4^03, Eu Gd Gd Eu Gd Gd Gd Sm Sm Eu Eu Eu Sm '
TNT etc. Eu Gd Gd Gd Gd Eu
Gd
Achtung: Alle vorstehenden Aktivatormetalle sind dreiwertig
um eine Codierung für das. Herste1lungsjähr zu erhalten, werden drei mit verschiedenen Seltenerdmetallen aktivierte Leuchtstoffe entsprechend der nachstehenden Tabelle IV verwendet, die für einen 7-Jahreszyklus aufgestellt worden ist.
Tabelle IV Herstellungsjahr-Codierung
Herstellungs
jahr		 71 72 73 74 75 76 77
Codierung Tb Dy Ho Tb
Dy		 Tb
Ho		 Dy
Ho		 Tb
Dy
Ho
Zur Bezeichnung der verschiedenen Herstellungsmonate sind vier verschiedene mit unterschiedlichen Seltenerdmetallen aktivierte · Leuchtstoffe in der nachstehenden Tabelle V angegeben, während in einer weiter folgenden Tabelle VI weitere linienemittierende Aktivatorionen für die Bezeichnung der Herstellungswoche aufgeführt sind.
Tabelle V Herstellungsmonat-Codierung
Herstellungs
monat		 1 2 3 4 5 6
"Codierung Sm Er Tm Yb Sm
Er		 Sm
Tm
Herste1lungs-
monat		 7 8 . 9 10 11 12
Codierung Sm
Yb		 Er
Tm		 Er
Yb		 Tm
Yb		 Sm
Er
Tm		 Sm
Tm
Yb
Sm ist 2+, alle anderen Aktivatoren sind 3+.
2 0 9 B 4 9 / 1 Π 5 7
Tabelle VI Herstellungswochen-Codierung
Her s te1lung s-
woche		 1 2 3 4 5
Codierung Cr+4 Mn+4 UO2 +2 Cr+3
Mn+4 		Cr+3
UO2 +2
Die verschiedenen Leuchtstoffe (vgl. Tabelle I), die alle eine voneinander abweichende ausgeprägte Linienemission aufweisen, er-
17
geben 2 oder über 131.000 verschiedene Möglichkeiten. Wenn 10 verschiedene "Ortungs"-Leuchtstoffe verwendet werden, wobei diese Zahl im Bedarfsfall erheblich vergrößert werden kann, so ergeben sich wesentlich mehr als 1 Million Kombinationsmöglichkeiten. Dies erscheint als voll ausreichend für die Codierung von Explosionsstoffen, wenngleich auch diese Zahl verschiedener Möglichkeiten sich gewünschtenfalls durch Verwendung unterschiedlicher Identifizierungsverfahren erheblich steigern läßt, wie weiter unten erläutert.
Wenn entsprechend einem speziellen Beispiel der Hersteller Nr. 4 der Tabelle II eine bestimmte Dynamitart herstellen will, so kann er Leuchtstoff-Konglomeratkörper inkorporieren, die aus Calciumwolframat als "Ortungs"-Leuchtstoff, Magnesiumwolframat als Hinweis auf einen zulässigen Explosionsstoff, mit Praseodymaktiviertem Yttriumoxid als Codierung für einfaches Dynamit (vgl. Tabelle III),mit Terbium aktiviertem Yttriumoxid als Hinweis auf das Herstellungsjahr 1971 (vgl. Tabelle IV),mit Erbium aktiviertem Yttriumoxid als Hinweis auf den Herstellungsmonat Februar (vgl. Tabelle V) und mit Chrom aktiviertem A12O3 a^-s Hinweis auf die erste Herstellungswoche (vgl. Tabelle VI) hergestellt sind. Dann würden beispielsweise die feinpulvrigen Leuchtstoffmaterialien in einem Verhältnis von 80 Gew% Calciumwolframat, 10 Gew% Magnesiumwolframat und 2 Gew% jedes der fünf übrigen Codierungs-Bestandteile miteinander gemischt werden. Da jeder Leuchtstoff-Konglomeratkörper weit über 1 Million einzelner Leuchtstoffkörper ent-
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hält, weist jeder Konglorneratkörper mit Sicherheit eine repräsentative Zusammenstellung aller verwendeten Ortungs- und Codierbestandteile auf. Nach Durchführung einer zu untersuchenden Sprengung würden dann die mit der Untersuchung befaßten Personen die Dunktelheit abwarten und hierauf das Sprenggebiet systematisch mit 254 nm-UV-Strahlung beaufschlagen, worauf der "Ortungs"-Leuchtstoff mit einem hellen blauen Fluoreszieren anspricht. Nachdem ein einzelner Konglomeratkörper oder ein Restbestandteil davon geortet worden ist, läßt sich dieser einfach mit einer Pinzette o. dgl. aufnehmen und unter einem Monochromator analysieren, um den Hersteller und die charakteristischen Linienemissionen festzustellen, die dann mit den Aufzeichnungen oder Unterlagen des Herstellers verglichen werden können. Da der Hersteller die Daten für den Vertrieb des Dynamits festhält, läßt sich so ein Hinweis auf die Quelle, Art und Vertriebsweg des Explosionsstoffes gewinnen.
Zur weiteren Erläuterung sind die hauptsächlichen Emissionslinien und Erregungsspektren für verschiedene Seltenerd-Leuchtstoffe mit Fig. 8 bis 15 veranschaulicht. Die gezeigten Emissionslinien stellen nur die Haupt-Linien dar. In den meisten Fällen sind die Emissionslinien dieser Seltenerdmetalle wesentlich komplexer.
In Verbindung mit den vorgenannten Beispielen lassen sich zwei oder mehr Seltenerdmetalle als Aktivatorstoffe von demselben Wirtoder Matrixmaterial aufnehmen, wobei sich bis zu vier solcher Aktivatorstoffe bequem unterbringen lassen. In Anbetracht der großen Anzahl in jedem Konglomeratkörper enthaltener Partikel ist es jedoch vermutlich ebenso einfach, ein Seltenerdmetall oder ein anderes linienemittierendes Aktivatorion für jedes VJirt-Material zu verwenden.
Bei dor Analyse der georteten Konglomeratkörper auf ihr Emissionsspektrum hin kann der Leuchtstoff mit Energie bestrahlt werden, die aas Wirt-Material erregt, wobei diese Energie dann auf die Aktivatorstoffc übertragen wird, die ihre charakteristische Emission abgeben. Entsprechend einem weiteren zweiten Verfahren kann jedr:r; .Se 1 tenord ion unmittelbar erre<jt werden, indem eine abstimmen Ί '"/, 9 /1OF 7
BAD ORIQINAt
bare Erregungsquelle verwendet wird, deren Ausgangsenergie in
ihrer Wellenlänge über die die scharfen Absorptionslinien der verschiedenen Aktivatorstoffe enthaltenden Wellenlängen hinweggeführt wird. Die resultierende Fluoreszenz wird überwacht, um die Änderung der Fluoreszenzenergie in Abhängigkeit von der erregenden
Wellenlänge zu bestimmen. Ist beispielsweise das Wirt-Material
Yttriumoxid, das mit Europium und Terbium aktiviert ist, so lassen sich leicht Erregungsspitzen bei 395,5 nra für Europium und 309 nm für Terbium durch Überwachung des Fluoreszenzausgangs in dem Wellenlängenbereich zwischen 500 bis 700 nm feststellen, der viele
der Fluoreszenzlinien der Europium- und Terbiumionen enthält.
Entsprechend einer weiteren Möglichkeit zur Beobachtung des Spektrums des georteten Leuchtstoff-Konglomeratkörpers kann die Anoder Abwesenheit von Europium bestimmt werden, indem das Konglomerat mit einer Wellenlänge von 395,5 nm erregt und die An- oder Abwesenheit der Europium-Fluoreszenzlinie bei 611,2 nm beobachtet
wird. Entsprechend wird die An- oder Abwesenheit von Terbium festgestellt, wenn eine Erregung von 309 nm eine Fluoreszenzlinie bei 593 nm erzeugt bzw. nicht erzeugt. Die Erfassung der An- oder Abwesenheit einer sehr kleinen Leuchtstoffmenge läßt sich bei Anwendung der vorgenannten Verfahren mit äußerster Genauigkeit durchführen.
Die Konglomeratkörper brauchen keinen linienemittierenden Fluoreszenz-Leuchtstoff als "Codier"-Merkmal zu verwenden, sondern können auch in Verbindung mit anderen Arten identifizierbarer Merkmale
eingesetzt werden, vorausgesetzt, daß solche Merkmalstoffe sich
nach einer Sprengung auch feststellen lassen. Relativ einfache
Verfahren zur Identifizierung sind Emissionsspektroskopie oder
Röntgenstrahlenfluoreszenz. Ebenso ist auch das Verfahren der atomaren Absorptionsspektroskopie allgemein bekannt, das sich einsetzen läßt, um sehr kleine Mengen verschiedener Elemente zu ermitteln, wie dies in dem Buch von Robinson mit dem Titel "Atomic
Absorption Spectroscopy", herausgegeben von Dekkcr, New York (19bb) beschrieben wird. In der nachstehenden Tabelle VIl sind einige
Elemente zusammengestellt, die sich für die Erfassung unter Anwen-
dung dieses Verfahrens der atomaren Absorptionsspektroskopie eignen. Diese Elemente sollen in stabiler Form, etwa als die Oxide, Phosphate oder Silikate und als sehr feinpulvrige Stoffe gemischt werden, die einen Teil eines Konglomeratkörpers 26 enthalten, wie er mit Fig. 2 wiedergegeben ist.
Tabelle VII Ni
Li Cu
K Ag
Rb Au
Cs Zn
Sr Cd
Cr Sb
Mn Te
Co Bi
Es stehen viele weitere Verfahren zur Verfügung, um bestimmte Materialien zu identifizieren, nachdem diese einmal geortet worden sind, wie etwa das in dem Buch mit dem Titel "Neutron Irradiation und Activation Analysis" von Taylor, herausgegeben von Newnes, London (1964) , beschriebene Verfahren. Elemente, die mit Hilfe solcher rJeutronenbestrahlungs- und Aktivierungs-Analysierverfahren leicht feststellbar sind, sind in der nachstehenden Tabelle VIII aufgeführt. Wie schon zuvor erwähnt, sollen auch diese Elemente in der Form stabiler Verbindungen vorliegen.
Tabelle VIII Yb
Eu Cu Cd
Dy . Ga Co
Ho Au Mn
In La Sb
Ir Pd Sc
Lu Sm Ta
Re Pr W
As Gd
09 8 49/1057
Tabelle VIII (Forts j
Tb Zn P
Die aufgeführten Elemente brauchen nur in, äußerst geringen Mengen anwesend zu sein, um festgestellt werden zu können. Dabei können diese Verfahren zusätzlich zu dem vorstehend im einzelnen erläuterten Verfahren einer Analyse der Emissionsspektren eingesetzt werden. Faßt man alle Möglichkeiten zusammen, die sich aus diesen weiteren Verfahren ergeben, so steht in der Tat eine weitreichende Anzahl möglicher Kombinationen zur Verfügung, die zur Codierung verwendet werden können.
Wie schon angedeutet, kann ein einziger anorganischer Leuchtstoff, der in feinpulvriger Form in einen Explosionsstoff eingebaut worden ist, ein Informationsmerkmal liefern, jedoch werden vorzugsweise viele verschiedene Leuchtstoffe in kleine Leuchtstoff-Konglomeratkörper eingebaut, so daß jeder Konglomeratkörper eine große Anzahl von Informations-Bits enthält. Zusätzlich erleichtert auch schon die eigentliche Größe der Konglomeratkörper ihre leichte Trennung von den Explosionsschuttresten. Das verwendete anorganische Bindemittel soll wenigstens für die Energie durchlässig sein, die den "Ortungs"-Leuchtstoff anregt, und es sollte auch für die Strahlungen durchlässig sein, die der "Ortungs"-Leuchtstoff bei seiner Erregung erzeugt. Im Normalfall spricht der Leuchtstoff entweder auf kurzwellige oder langwellige UV-Strahlungen an, obwohl andere Arten der Leuchtstofferregung verwendet werden könnten, wenn dies gewünscht wird.
In Verbindung mit dem vorstehenden speziellen Ausführungsbeispiel wurde von Kaliumsilikat als Leuchtstoff-Bindemittel ausgegangen, das den vorgenannten Anforderungen genügt. Es können jedoch auch viele andere anorganische Bindemittel verwendet werden, wie etwa Natriumsilikate im Verbindungsbereich zwischen Na2O«2SiC>2 bis Diese Silikate trocknen an Luft zu harten Filmen, die
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sich nicht ohne weiteres auflösen, und bei Erhitzung erfahren die Bindemittel eine Verfestigung (Einfrieren) zu einem festen schaumartigen Material. Für die Kaliumsilikate liegt der Verbindungsbereich zwischen K2O*3,9SiO2 bis K2O*3,3SiO2. Auch glasbildende anorganische Stoffe können als Bindemittel verwendet werden, wobei hierunter die allgemein bekannten Natronkalk-Silikatgläser fallen, von denen es zahlreiche unterschiedliche Zusammensetzungen gibt. Ferner kommen glaskeramische Stoffe, wie sie allgemein bekannt sind, als Bindemittel in Frage. Weitere hitzebeständige Stoffe können als Bindemittel verwendet werden, die dann in einer Art Sintervorgang um die Leuchtstoffpartikel herum hergestellt werden. Allgemein wurde gefunden, daß der Partikel-Konglomeratkörper der Sprengwirkung bei der Detonation um so stärker widersteht, je feiner die Leuchtstoffpartikel sind. Für die meisten Leuchtstoffmaterialien ist es verhältnismäßig einfach, in der Endform Partikel zu erhalten, deren Durchmesser in der Größenordnung von 2 Mikron und weniger liegt.
Wird der Explosionsstoff zur Detonation gebracht, so können die einzelnen Konglomeratkörper teilweise zu Bruch gehen, aber der Zusammenhang der Konglomeratkörper ist ausreichend gewahrt, so daß jeder Konglomeratkörper auch nach einem evtl. Zubruchgehen noch alle anfänglich eingeführte Information enthält. Die Konglomeratkörper können sogar mit RDX gemischt werden. Nach der Detonation ist der Zusammenhang der Konglomeratkörper immer noch in ausreichendem Maße gewährleistet, um sicherzustellen, daß die gesamte Codierir.formation vorhanden ist. Das stellt wegen der extrem hohen uetonationsgeschwindigkeit und Detonationsdrücke des Explosionsmaterials etwa die härteste Beanspruchung dar, der die Konglomeratkörper ausgesetzt werden können.
Die linienemittierenden Leuchtstoffe können als gesonderte Teilmengen aufgebracht werden, um einen Gegenstand mit individuellen und leiciat identifizierbaren Merkmalen auszustatten und damit eine Identifizierung des Gegenstandes an einer Stelle zu ermöglichen, die von der Stelle entfernt ist, an der die Ausstattung mit Merkmal fjn orfol'jLo. Line besondere Ausrichtung der Merkmale bzw. der
? Π fj :\ h Ά ! 1 0 F 7
Etikettierung ist nicht erforderlich. Bei Durchführung eines solchen Verfahrens, wie es allgemein mit dem Flußdiagramm der Fig. angedeutet ist, werden zunächst eine Reihe unterschiedlicher Leuchtstoffmaterialien zusammengefügt, von denen mindestens der wesentliche Anteil anorganische Leuchtstoffe sind, die mit unterschiedlichen Ionen aktiviert sind und zusammengenommen eine weitreichende Anzahl verschiedener bekannter Kombinationen der ausgeprägten Linienemissionen ergeben, wenn die Leuchtstoffe durch vorgegebene Energie, mit Ausnahme von sichtbarem Licht, angeregt werden. Die bekannte Leuchtstoffkombination wird dann in enger Zuordnung, beispielsweise als Etikett, an dem zu identifizierenden Gegenstand befestigt. Wenn später eine Identifizierung des Gegenstandes erfolgen soll, so wird die bekannte Linienemissionskombination mit der zuvor aufgezeichneten Emissionskombination verglichen, so daß der Gegenstand sich leicht identifizieren läßt. Was die Anzahl der Ionen angeht, die entsprechend Tabelle I linienemittierende Leuchtstoffe ergeben, so ist die Anzahl der verschied enenen Kombinationen entsprechend dieser Tabelle I schon allein größer als 131.000.
Fig. 17 und 18 zeigen als Beispiel einen codierten Gegenstand 34, wobei jede der vier Teilmengen 36, 38, 40 und 42 einen unterschiedlichen, mit einem Seltenerdmetall aktivierten Leuchtstoff enthält, um ein codiertes Etikett 44 zu bilden. Der etikettierte Gegenstand 34 gelangt auf einem Förderband 46 unter eine UV-Lampe 48, und das Fluoreszenzbild des Etiketts 44 wird von einer Empfangs-Photozelle 50 oder einer ähnlichen herkömmlichen Ablesevorrichtung abgetastet.
Die vorstehend erwähnte Anzahl möglicher Kombinationen läßt sich beträchtlich erweitern, indem jedes linienemittierende Aktivatorion in Verbindung mit zwei oder mehr unterschiedlichen Wirt-Stoffen verwendet werden, die Energien aufweisen, die in der Leuchtstofftechnik als größere Bandbreiteenergien bezeichnet werden, wobei jedes Wirt-Material in der Lage ist, Energie an das linionemittierende Aktivatorion zu übertragen. Bei der Decodierum] der Information würden die Leuchtstof£c aufcinanderfolijoml mit ;:wei
2 0 9 !:; L M / 1 Π F 7
oder mehr Wellenlängen von Licht zunehmend kürzerer Wellenlänge angeregt. Die erste anregende längere Wellenlänge könnte nur das Wirt-Material anregen, das die niedrigste Bandbreitenenergie (band gap energy) hat, während die nächst-kürzere Wellenlänge das zweite Wirt-Material anregen könnte, und so fort. Um ein spezielles Beispiel zu nennen, hat Yttriumoxid (Y2O3) eine Bandbreitenenergie von 5,8 eV, das Wirt-Material Y 202s eine Bandbreitenenergie von weniger als 5,8 Volt, das Wirt-Material Y2OS2 eine Bandbreitenenergie von erheblich weniger als 5,8 eV, aber mehr als 2,5 eV und das Wirt-Material Y2S3 eine Bandbreitenenergie von etwa 2,5 eV. Alle diese Wirt-Materialien würden beispielsweise durch ein dreiwertiges Europium aktiviert und dann aufeinanderfolgend zuerst mit einer langwelligen Energie, sodann mit zunehmend kurzwelligerer Energie unter Beobachtung der sich einstellenden Fluo-' reszenz angeregt. Beispielsweise würde das Etikett aufeinanderfolgend mit Wellenlängen von 3 eV, 4 eV, 5 eV und 6 eV gepumpt. Auf diese Weise kann die Gesamtzahl möglicher Kombinationen erheblich erweitert werden.
Als zweite Möglichkeit zur Decodierung der Kombination der Linienemitter könnten mehrere Wirt-Materialien mit zunehmend größer werdenden Bandbreitenenergien wie in dem vorgenannten Beispiel verwendet werden, die der Reihe nach mit zunehmend höheren Energien (d. h. kurzwelligeren Anregeenergien) angeregt würden. Zwischen der UV-Lampe 48 als Anregungsquelle und dem fluoreszierenden Etikett 44 würde ein Satz Filter angeordnet, von denen jedes eine und nur eine der anregenden Energien durchlassen kann. Zur Veranschaulichung ist in Fig. 17 ein Filter 52 gezeigt. Dadurch würde die Anzahl der Gesamtkombinationen stark vergrößert. Die Verwendung von mehr als einem Filter 52 erfordert normalerweise eine gesonderte UV-Lampe 48. Dieses Verfahren kann auch eingesetzt werden, um Störemissionen oder Fremdemissionen zu eliminieren, wie sie von einem fluoreszierenden Farbstoff herrühren können, der Bestandteil eines zu erfassenden Gegenstandes ist. Dieser fluoreszierende Farbstoff würde vermutlich auf alle Energien ansprechen, und durch bewußtes Herauslassen eines Leuchtstoffes aus dem Etikett, der auf eine bestimmte Erregung anspricht, könnte die Möglichkeit
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von Fremd- oder Störsignalen eliminiert werden, da die Anwesenheit des fluoreszierenden Farbstoffes angezeigt würde, wenn der etikettierte Gegenstand auf eine vorgegebene Anregung ansprechen würde. Würde beispielsweise eine Anregungsenergie von 300 nm verwendet, um einen fluoreszierenden Farbstoff Natriumfluorescein anzuregen, wobei kein auf eine solche Anregung ansprechender Leuchtstoff anwesend wäre, so würde damit die Anwesenheit des fluoreszierenden Farbstoffs angezeigt, und der Gegenstand wäre speziell zu handhaben.
Fig. 19 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer UV-Lampe 48a als Erregungsquelle, die bei diesem Ausführungsbeispiel von einer reflektorartig ausgestalteten Hochdruck-Quecksilberdampflampe ge-
für bildet, jedoch so abgewandelt ist, daß sie eine/UV-Strahlung
durchlässige Stirnplatte aufweist. Diese Lampe gibt starke Strahlungen mit 254 nm und 365 nm ab. Zwischen der UV-Lampe 48a und dem zu bestrahlenden Objekt wie etwa dem in Fig. 17 gezeigten Etikett 44 wird ein rotierendes Filter 52a angeordnet, dessen eine Hälfte nur 254 nm-Strahlungen und dessen andere Hälfte 56 nur 365 nm-Strahlungen durchläßt. Auf diese Weise kann das Etikett 44 der Reihe nach mit Energien angeregt werden, die sich aufeinanderfolgend entsprechend der Drehung des Filters 52a ändern. Das Signal wird von der Empfangs-Photozelle 50 nur aufgenommen, wenn die mit dem Etikett 44 versehenen Gegenstände entweder lediglich mit der 254 nm-Anregung oder aber der 365 nm-Anregung bestrahlt werden.
Entsprechend einem abgewandelten Ausführungsbeispiel können die kleinen Konglomeratkörper mit einem nicht fluoreszierenden, UV-Strahlung absorbierenden organischen Brennstoff wie Polymethylmethacrylat beschichtet werden. Wenn die Explosionsstoff-Patrone aufgebrochen und UV-Strahlungen ausgesetzt wird, fluoreszieren die beschichteten Konglomeratkörper nicht, so daß ihre Erfassung und Aufnahme eine sehr schwierige Aufgabe darstellt. Wird die Explosionsstoff-Patrone dagegen zur Detonation gebracht, so verbrennt die organische Beschichtung in der reaktionsfreudigen Atmosphäre, so daß nur die fluoreszierenden Konglomeratkörper zurückbleiben. Eine solche Beschichtung kann auch den Vorteil mit sich bringen,
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daß die Konglomeratkörper dicht abgeschlossen werden und damit eine Absorption von Stoffen verhindert wird, die sich in der für den Einsatz der Konglomeratkörper vorgesehenen Umgebung befinden.
Die vorstehende Beschreibung ist zwar allgemein auf die Codierung von Explosionsstoffen kommerzieller Art gerichtet, jedoch lassen sich die hier beschriebenen Verfahren auch zur Codierung anderer Explosionsstoffe und Treibmittel .einsetzen. Die beschriebenen Codierverfahren können auch verwendet werden, um explosive Stoffe zu identifizieren. Beispielsweise könnte Ammoniumnitrat mit den Leuchtstoff-Konglomeratkörpern codiert werden. Wenn dieser explosive Stoff weiter in eine zur Verwendung geeignete Form gebracht wird, so bleiben die Konglomeratkörper in dem resultierenden Explosionsmaterial.
Patentansprüche;
Π Mi-. A 9 / 1 0H7

Claims (1)

  1. Patentansprüche :
    1. Explosionsstoff mit einem explosiven Material und Bestandteilen zur Vermittlung von das explosive Material betreffender Information, dadurch gekennzeichnet, daß eine verhältnismäßig kleine Menge anorganischer Leuchtstoff in enger Zuordnung zu dem explosiven Material und in unmittelbarer, aufnahmefähiger Nähe zu Stoß, Druck, hoher Temperatur und reaktiver Atmosphäre, wie sie sich aus der Detonation des Explosionsstoffes ergeben, gehalten ist, und daß die Fluoreszenz des Leuchtstoffes leicht identifizierbare Merkmale das explosive Material betreffender Information liefert.
    2. Explosionsstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtstoff in feinpulvriger Form vorliegt und feinpulvriges weiteres Material in enger Zuordnung zu dem Leuchtstoff in Form kleiner Konglomeratkörper gehalten ist und daß das feinpulvrige weitere Material nach Identifizierung individuelle Merkmale der Information liefert, so daß das weitere Material nach seiner Ortung leicht identifizierbar ist.
    3. Explosionsstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Material durch mindestens eines der folgenden Verfahren identifizierbar ist: Emissionsspektroskopie, atomare Absorptionsspektroskopie, Röntgenstrahlen-Fluoreßszenzanalyse, Neutronenbestrahlung, Aktivierungsanalyse oder differenzierendes Fluorenszenzemissions-Ansprechen.
    4. Explosionsstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das differenzierende Fluoreaszenzemissions-Ansprechen ein Linienemissions-FluoreHSzenz-Ansprechen aufweist.
    5. Explosionsstoff, gekennzeichnet durch ein festes oxnlosivos Material in Verbindung mit zugeordnetem individuell om und .Irvioht bestimmbarem Leuchtstoff zur Lieferung von Merkmalen las
    ?iJ9f /«9/1057
    explosive Material betreffender Information entweder vor oder nach Detonation desselben, wobei das explosive Material in einer für »seinen Einsatz geeigneten Form vorliegt und der Leuchtstoff eine relativ kleine Menge an konglomerierten kMnen Partikeln enthält, die in dem explosiven Material verstreut und aus einem ersten feinpulvrigen Leuchtstoff, der bei Anregung mit einer vorgegebenen Energie'eine vorgegebene Emission leicht erffaßbarer Strahlungen erzeugt, mindestens einem feinpulvrigen zweiten Leuchtstoff, der bei Anregung durch eine vorgegebene Energie eine vorgegebene individuelle Strahlungsemission erzeugt, die von der Emission des ersten Leuchtstoffs abweicht, und einem anorganischen Bindemittel zusammengesetzt ist, die den ersten Leuchtstoff und den zweiten Leuchtstoff in Form einer Mehrzahl kleiner Partikel zusammenhält, die jeweils die Konglomerate des ersten feinpulvrigen Leuchtstoffs und des zweiten feinpulvrigen Leuchtstoffs aufweisen, und das mindestens gegenüber der vorgegebenen Energie, die den ersten Leuchtstoff anregt, sowie den leicht erfaßbaren, von dem angeregten ersten Leuchtstoff erzeugten Strahlungen durchlässig ist.
    6. Explosionsstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das explosive Material Dynamit aufweist, der erste Leuchtstoff wirksam durch UV-Strahlungen anregbar ist und dabei eine bandartige Emission abgibt, der zweite Leuchtstoff durch UV-Strahlungen anregbar ist und dabei eine Linieneipission abgibt und die relative Menge des ersten Leuchtstoffs die relative Menge des zweiten Leuchtstoffs erheblich übersteigt.
    7. Explosionsstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konglomeratkörper zwischen 0,01 und 1,0 Gew. % des Dynamits ausmachen und eine einem Gewicht von jeweils 1 mg entsprechende Größe haben, daß der erste und der zweite Leuchtstoff etwa 80 Gew.% der Konglomeratkörper ausmachen, daß der erste Leuchtstoff ein mit Antimon und Mangan aktiviertes, Apatitstr.uktür aufweisendes Halophosphat ist, daß der zweite Leuchtstoff eine mit dreiwertigem Europium aktivierte Yttriumoxidmatrix aufweist
    2 0 9 (U 9 / 1 0 5 7
    - 3ο -
    und daß das Gewichtsverhältnis des ersten Leuchtstoffs zu dem zweiten Leuchtstoff ungefähr 90 : 10 ist.
    8. Verfahren zur Herstellung eines explosiven Materials derart, daß leicht identifizierbare Merkmale von zur Zeit der Herstellung vorgegebenen, das explosive Material betreffenden Daten lieferbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß während der Herstellungsbehandlung des explosiven Materials in enger Zuordnung zu dem explosiven Material und in unmittelbarer und aufnahmefähiger Mähe-Zu Stoß, Druck, hoher Temperatur und reaktiver Atmophäre, wie sie sich aus der Detonation des explosiven Materials ergeben, eine kleine Menge feinpulvrigen, in Partikelform vorliegenden anorganischen Leuchtstoffs eingebaut wird, der leicht identifizierbare Merkmale aufweist, und daß der Leuchtstoff mit den von der Herstellung her bekannten vorgegebenen Daten bezüglich des explosiven Materials verglichen wird.
    9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß entweder vor oder nach der Detonation des explosiven Materials und wenn das explosive Material mit den zuvor darüber bekannten Daten verglichen werden soll der Leuchtstoff wiedergewonnen wird und die darin enthaltenen leicht identifizierbaren Merkmale bestimmt und mit dem vorangegangenen für das explosive Material durchgeführten Vergleich verglichen werden.
    10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das explosive Material Dynamit aufweist, der Leuchtstoff kleine Konglomeratkörper aufweist, die jeweils eine große Anzahl sehr feinpulvriger Leuchtstoffpartikel enthalten,und daß die Konglomeratkörper in dem Dynamit dispergiert sind.
    11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Konglomeratkörper jeweils ein Gemisch aus sehr feinpulvrigem erstem Leuchtstoff, der bei wirksamer Anregung durch vorgegebene Energie sichtbares Licht erzeugt, und mindestens einem sehr feinpulvrigen zweiten Leuchtstoff, der bei Anregung durch
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    vorgegebene Energie sehr individuelle fluoreszente Emissionen erzeugt, aufweisen und daß die Leuchtstoffpartikel-Konglomeratkörper durch ein anorganisches Bindemittel in Konglomeratform gehalten werden.
    12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch geleinzeichnet, daß der relative Anteil des ersten Leuchtstoffs den relativen Anteil des zweiten Leuchtstoffs nennenswert übersteigt.
    13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Leuchtstoff durch UV-Strahlungen unter Erzeugung einer bandartigen Emission wirksam angeregt wird und daß der zweite Leuchtstoff unter Erzeugung differenzierter Linienemissionen durch UV-Strahlungen angeregt wird.
    14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Leuchtstoff ein mit Antimon und Mangan aktiviertes Halophosphat mit Apatitstruktur ist und daß der zweite Leuchtstoff eine mit dreiwertigem Europium aktivierte Yttriumoxidmatrix aufweist.
    15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Konglomerate zwischen 0,01 bis 1,0 Gew.% des Dynamits ausmachen und eine einem Gewicht von 1 iag entsprechende Grqße haben, daß der erste und der zweite Leuchtstoff etwa 80 Gew.% der Konglomeratkörper enthalten, daß das anorganische Bindemittel Kaliumsilikat ist und daß das Gewichtsverhältnis des ersten Leuchtstoffs zu dem zweiten Leuchtstoff in der Größenordnung von etwa 90 : 10 liegt.
    16. Verfahren zur Etikettierung eines Gegenstandes mit individuellen und leicht identifizierbaren Merkmalen zur Abgabe einer C-egenstandidentifizierung an einer von der Stelle der Etikettierung entfernten Stelle, dadurch gekennzeichnet, daß in enge Zuordnung zu dem zu identifizierenden Gegenstand eine bekannte Kombination einerMehrzahl verschiedener anorganischer Leuchtstoffe gebracht wird, von denen mindestens ein nennenswerter
    2 Π 3 P. 4 9 / 1 0 b 7
    Anteil durch Ionen aktiviert ist, die bei Erregung durch nicht von sichtbarem Licht gebildete vorgegebene Energie Linienemissionen abgeben, wobei die resultierende Kombination der differenzierten verschiedenen Linienemissionen die individuellen Merkmale aufweisen, und daß die bekannte Kombination von Linienemissionen der Leuchtstoffe mit von der Herstellung her bekannten vorgegebenen Daten bezüglich des etikettierten Gegenstandes verglichen werden.
    17. Verfahren zur Etikettierung eines Gegenstandes mit individuellen und leicht identifizierbaren Merkmalen zur Abgabe einer Gegenstandsidentifizierung an einer von der Stelle der Etikettierung entfernten Stelle, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kombination verschiedener Leuchtstoffe zusammengestellt wird, von denen mindestens ein wesentlicher Anteil anorganische Leuchtstoffe sind, die durch verschiedene Ionen aktiviert sind, die gemeinsam eine weitgehende Zahl verschiedener bekannter Kombinationen differenzierter prägnanter Linienemissionen ergeben, wenn die Leuchtstoffe durch eine von sichtbarem Licht abweichende vorgegebene Energie angeregt werden, daß in enger Zuordnung zu dem zu* identifizierenden Gegenstand eine vorgewählte bekannte Kombination der Leuchtstoffe angebracht wird, wobei die Kombination der bekannter Linienemissionen dieser Leuchtstoffe ein bekanntes individuelles Merkmal bildet, und daß die bekannte Kombination der Linienemissionen der vorgewählten bekannten Leuchtstoffkombination mit von der Herstellung her bekannten vorgegebenen Daten bezüglich des zu etikettierenden Gegenstandes verglichen wird, so daß die spätere Identifizierung des Gegenstandes sich leicht durch Mo bekannte Kombination von Linienemissionon bestimmen läßt.
    13. Zusammensetzung konglomeriorter kleiner Partikel, die. sich für die Abgabe individueller und leicht identifizierbnror Merkmale eignen, gekennzeichnet durch einen feinoulvrigen Leuchtstoff, der bei Anregung mit oinor vorgegebenen Fnornie leicht feststellbare Strahlungen erzeugt, mindestens ein f>inpulvriqes weiteres Material, das ein individuelles Merkmal
    2 0 3 P U 9 / 1 0 5 7
    liefert, das sich leicht identifizieren läßt, nachdem das weitere Material geortet worden ist, sowie durch ein Bindemittel, das den Leuchtstoff und das weitere Material in Form kleiner Partikel zusammenhält, die jeweils Konglomeratkörper aus dem feinpulvrigen Leuchtstoff und dem feinpulvrigen weiteren Material aufweisen.
    13. Zusammensetzung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Material durch mindestens eines der forlgenden Verfahren leicht identifizierbar ist: Emissionsspektroskopie, atomare Absorptionsspektroskopie, Röntgenstrahlen-Fluoreszenzanalyse, Neutronenbestrahlung, Aktivierungsanalyse oder differenzierendes Floreszenzemissions-Anspreehen.
    20. Zusammensetzung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das differenzierende Fluoreszenz-Ansprechen ein Linienemissions-Ansprechen aufweist.
    21. Zusammensetzung konglomerierter kleiner Partikel unterschiedlicher feinpulvriger Leuchtstoffe, die v/esentlich voneinander abweichende Fluoreszenz-Emissionen aufweisen, gekennzeichnet durch einen ersten feinpulvrigen Leuchtstoff, der bei Anregung durch eine vorgegebene Energie eine vorgegebene Emission von Strahlungen erzeugt, mindestens einen feinpulvrigen zv/eiten Leuchtstoff, der bei Anregung durch eine vorgegebene Energie eine vorgegebene Emission von Strahlungen abgibt, die von der Emission des ersten Leuchtstoffes abweichen, sowie ein Bindemittel, das den ersten Leuchtstoff und den zweiten Leuchtstoff in Form einer Mehrzahl kleiner Partikel zusammenhält, die jeweils Konglomeratkörner des ersten feinpulvrigen Leuchtstoffs und des zweiten feinpulvrigen Leuchtstoffs aufweisen, und das gegenüber den die Leuchtstoffe anregenden vorgegebenen Energien sowie gegenüber den Emissionen durchlässig ist.
    209P49/ 1057
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