EP3049503B1 - Document of value and method for verifying the presence thereof - Google Patents
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- G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
- G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
Definitions
- the invention relates to a value document such as a banknote and a method for checking the presence thereof.
- the agglomerates are preferably prepared by a special process in which the different security features (ie the luminescent substance and the non-luminescent substance) are mixed in a salt-containing aqueous solution at low shear forces and then an aqueous silicate solution is metered.
- the silicate solution is neutralized by a likewise added or already contained in the aqueous salt solution acid source and connects by the resulting SiO 2, the individual particles of security features to solid agglomerates.
- a separation of the two substances is to be prevented.
- a simple mixture of very different particles such as luminophore particles of size 5 to 10 .mu.m and SERS tags of size 100 nm
- a different incorporation behavior for example, into a paper substrate take place.
- These include the enrichment at different locations (eg at the paper fiber surface or in fiber spaces by different surface charge of the particles), a different dispersion behavior (eg clumping of the SERS tags in water), different retention properties (eg different strong retention in the paper web of a paper machine) or a mechanical segregation (eg a size separation by shaking movements during transport of a container with powdered feature substances).
- a different picture results in the combination of two different feature substances, for example a luminescent feature substance and a non-luminescent feature substance, to form a particulate agglomerate (see US Pat FIG. 1 ).
- a particulate agglomerate obtained by agglomerating a mixture of feature substances "A" and "B” would combine both types of feature substances.
- the intensity of the signal of the respective security features is determined (luminescence intensity or intensity of the ESR signal).
- the measured signal intensities of the two different security features correlate with each other.
Description
Die Erfindung betrifft ein Wertdokument wie eine Banknote und ein Verfahren zum Überprüfen des Vorliegens desselben.The invention relates to a value document such as a banknote and a method for checking the presence thereof.
Die Echtheitssicherung von Wertdokumenten mittels lumineszierender Substanzen ist seit langem bekannt. Bevorzugt werden mit Seltenerdmetallen dotierte Wirtsgitter eingesetzt, wobei durch geeignete Abstimmung von Seltenerdmetall und Wirtsgitter die Absorptions- und Emissionsbereiche in einem breiten Bereich variiert werden können. Auch die Verwendung magnetischer und elektrisch leitfähiger Materialien zur Echtheitssicherung ist an sich bekannt. Magnetismus, elektrische Leitfähigkeit und Lumineszenzemission sind durch im Handel verfügbare Messgeräte maschinell nachweisbar, Lumineszenz bei Emission im sichtbaren Bereich in ausreichender Intensität auch visuell.The authenticity assurance of value documents by means of luminescent substances has long been known. Preference is given to using rare earth-doped host lattices, wherein the absorption and emission ranges can be varied within a wide range by suitable tuning of rare earth metal and host lattice. The use of magnetic and electrically conductive materials for authenticity assurance is known per se. Magnetism, electrical conductivity and luminescence emission are mechanically detectable by commercially available measuring devices, and luminescence is also visual in sufficient intensity when emitted in the visible range.
Praktisch ebenso alt wie die Echtheitssicherung von Wertdokumenten ist die Problematik der Fälschung der Echtheitsmerkmale der Wertdokumente. Die Fälschungssicherheit kann beispielsweise dadurch erhöht werden, dass nicht nur ein Merkmalsstoff, sondern mehrere Merkmalsstoffe in Kombination verwendet werden, beispielsweise ein lumineszierender Stoff und ein magnetischer Stoff, oder ein lumineszierender Stoff und ein die Lumineszenzeigenschaften beeinflussender Stoff. Die
Das Patentdokument
-
1. (Erster Aspekt der Erfindung) Wertdokument nach Anspruch 1.1. (First aspect of the invention) Value document according to
claim 1. -
2. (Bevorzugte Ausgestaltung) Wertdokument nach Absatz 1, wobei die anregende elektromagnetische Strahlung der spektroskopischen Methode Radiowellen-, Mikrowellen-, Terahertz- oder Infrarotstrahlung ist.2. (Preferred embodiment) Value document according to
paragraph 1, wherein the exciting electromagnetic radiation of the spectroscopic method is radio wave, microwave, terahertz or infrared radiation. -
3. (Bevorzugte Ausgestaltung) Wertdokument nach einem der Absätze 1 oder 2, wobei die Agglomerate von der Gruppe bestehend aus Kern/Hülle-Teilchen, Partikelagglomeraten, verkapselten Partikelagglomeraten und von Nanopartikeln umhüllten Partikeln gewählt sind.3. (Preferred embodiment) Value document according to one of the
1 or 2, wherein the agglomerates of the group consisting of core / shell particles, Particle agglomerates, encapsulated particle agglomerates and coated nanoparticles particles are selected.paragraphs -
4. (Bevorzugte Ausgestaltung) Wertdokument nach einem der Absätze 1 bis 3, wobei die partikulären Agglomerate eine Korngröße D99 in einem Bereich von 1 Mikrometer bis 100 Mikrometer, bevorzugt 5 Mikrometer bis 30 Mikrometer, besonders bevorzugt in einem Bereich von 10 Mikrometer bis 20 Mikrometer, aufweisen.4. (Preferred embodiment) Value document according to one of
paragraphs 1 to 3, wherein the particulate agglomerates have a particle size D99 in a range of 1 micrometer to 100 micrometers, preferably 5 micrometers to 30 micrometers, more preferably in a range of 10 micrometers to 20 micrometers , exhibit. -
5. (Bevorzugte Ausgestaltung) Wertdokument nach einem der Absätze 1 bis 4, wobei der lumineszierende Stoff der ersten (insbesondere festen) homogenen Phase auf einem eine Matrix bildenden anorganischen Festkörper basiert, der mit einem oder mehreren Seltenerdmetallen oder Übergangsmetallen dotiert ist.
Eine bevorzugte Kombination stellen Partikelagglomerate mit einer ersten homogenen Phase aus einem bei einer bestimmten Emissionswellenlänge emittierenden, lumineszierenden Stoff und mit einer zweiten homogenen Phase aus einem nicht-lumineszierenden, mittels einer SER(Surface Enhanced Raman)-Spektroskopie nachweisbaren Stoff dar, wobei die anregende elektromagnetische Strahlung der spektroskopischen Methode Infrarotstrahlung ist. Eine weitere bevorzugte Kombination stellen verkapselte Partikelagglomerate mit einer zweiten homogenen Phase aus einem nicht-lumineszierenden, mittels einer SER(Surface Enhanced Raman)-Spektroskopie nachweisbaren Stoff dar, wobei die anregende elektromagnetische Strahlung der spektroskopischen Methode Infrarotstrahlung ist.
Eine weitere bevorzugte Kombination stellen Partikelagglomerate mit einer zweiten homogenen Phase aus einem nicht-lumineszierenden, mittels einer SEIRA(Surface Enhanced Infrared Absorption)-Spektroskopie nachweisbaren Stoff dar, wobei die anregende elektromagnetische Strahlung der spektroskopischen Methode Infrarotstrahlung ist. Eine weitere bevorzugte Kombination stellen Partikelagglomerate mit einer zweiten homogenen Phase aus einem nicht-lumineszierenden, mittels einer KernspinresonanzSpektroskopie nachweisbaren Stoff dar, wobei die anregende elektromagnetische Strahlung der spektroskopischen Methode Radiowellen sind. Eine weitere bevorzugte Kombination stellen Partikelagglomerate mit einer zweiten homogenen Phase aus einem nicht-lumineszierenden, mittels einer Elektronenspinresonanz-Spektroskopie nachweisbaren Stoff dar, wobei die anregende elektromagnetische Strahlung der spektroskopischen Methode Radio- oder Mikrowellen sind. 5. (Preferred Embodiment) A value document according to any one ofparagraphs 1 to 4, wherein the luminescent substance of the first (especially solid) homogeneous phase is based on a matrix-forming inorganic solid doped with one or more rare earth metals or transition metals.
A preferred combination is particle agglomerates having a first homogeneous phase of a luminescent substance emitting at a certain emission wavelength and having a second homogeneous phase of a non-luminescent substance detectable by means of SER (Surface Enhanced Raman) spectroscopy, wherein the exciting electromagnetic Radiation of the spectroscopic method is infrared radiation. Another preferred combination provides encapsulated particle agglomerates having a second homogeneous phase of a non-luminescent, by means of a SER (Surface Enhanced Raman) spectroscopy detectable substance, wherein the exciting electromagnetic radiation of the spectroscopic method is infrared radiation.
Another preferred combination is particle agglomerates having a second homogeneous phase of a non-luminescent substance which can be detected by means of a surface enhanced infrared absorption (SEIRA) spectroscopy, wherein the exciting electromagnetic radiation of the spectroscopic method is infrared radiation. Another preferred combination is particle agglomerates having a second homogeneous phase of a non-luminescent substance detectable by nuclear magnetic resonance spectroscopy, the exciting electromagnetic radiation of the spectroscopic method being radio waves. A further preferred combination is particle agglomerates having a second homogeneous phase of a non-luminescent substance which can be detected by means of electron spin resonance spectroscopy, the exciting electromagnetic radiation of the spectroscopic method being radio or microwaves. -
7. (Bevorzugte Ausgestaltung) Wertdokument nach einem der Absätze 1 bis 6, wobei zusätzlich zu den partikulären Agglomeraten eine nicht-korrelierende Korrekturkomponente in einheitlicher Konzentration in das Wertdokument ein- oder aufgebracht wird, die bei einer bestimmten Emissionswellenlänge luminesziert oder separat mit einer spektroskopischen Methoden nachweisbar ist. Die spektroskopische Methode kann die gleiche wie die der zweiten homogenen Phase des partikulären Agglomerats sein, oder eine andere spektroskopische Methode sein.7. (Preferred embodiment) Value document according to one of
paragraphs 1 to 6, wherein in addition to the particulate agglomerates a non-correlating correction component in uniform concentration in the value document is applied or applied, which luminesces at a certain emission wavelength or separately with a spectroscopic methods is detectable. The spectroscopic method may be the same as that of the second homogeneous phase of the particulate agglomerate, or another spectroscopic method. -
8. (Zweiter Aspekt der Erfindung) Verfahren nach Anspruch 7 zur Überprüfung des Vorliegens bzw. der Echtheit eines Wertdokuments nach einem der Absätze 1 bis 6.8. (Second aspect of the invention) Method according to claim 7 for checking the presence or authenticity of a value document according to one of the
paragraphs 1 to 6. - 12. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach einem der Absätze 8 bis 11, wobei die Messwerte für die von den lumineszierenden Stoffen emittierte Strahlung einerseits und für die von den nicht-lumineszierenden Stoffen her rührende, aus der spektroskopischen Methode hervorgegangene Messsignal-Intensität andererseits in einem Zwischenschritt in korrigierte Messwerte umgerechnet werden. Insbesondere wird dazu eine nicht-korrelierende Korrekturkomponente, die bei einer separaten Emissionswellenlänge luminesziert bzw. separat mit der spektroskopischen Methode nachweisbar ist, in einheitlicher Konzentration in das Wertdokument eingebracht und deren weitere Messwerte zur Ermittlung der korrigierten Messwerte verwendet.12. (Preferred embodiment) Method according to one of paragraphs 8 to 11, whereby the measured values for the radiation emitted by the luminescent substances on the one hand and for the measurement signal intensity resulting from the non-luminescent substances resulting from the spectroscopic method on the other hand in one Intermediate step converted into corrected measured values. In particular, a non-correlating correction component, which is luminescent at a separate emission wavelength or separately detectable by the spectroscopic method, is used in FIG uniform concentration introduced into the value document and their further measured values used to determine the corrected measured values.
- 13. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach einem der Absätze 8 bis 11, wobei nur diejenigen Messwerte für die von den lumineszierenden Stoffen emittierte Strahlung einerseits und für die von den nicht-lumineszierenden Stoffen her rührende, aus der spektroskopischen Methode hervorgegangene Messsignal-Intensität andererseits für die Echtheitsbestimmung herangezogen werden, die jeweils innerhalb eines bestimmten Wertebereiches, insbesondere oberhalb eines bestimmten Schwellenwerts liegen.13. (Preferred embodiment) Method according to one of paragraphs 8 to 11, wherein only those measured values for the radiation emitted by the luminescent substances, on the one hand, and for the measurement signal intensity resulting from the non-luminescent substances resulting from the spectroscopic method, on the other hand the authenticity determination are used, which are each within a certain range of values, in particular above a certain threshold value.
Gemäß einer Ausführungsform werden auch die Messwerte von Orten in unmittelbarer Nachbarschaft der Messwerte unterhalb des bestimmten Schwellenwerts nicht für die Echtheitsbestimmung herangezogen.According to one embodiment, the measured values of locations in the immediate vicinity of the measured values below the specific threshold value are also not used for the authenticity determination.
Wertdokumente im Rahmen der Erfindung sind Gegenstände wie Banknoten, Schecks, Aktien, Wertmarken, Ausweise, Pässe, Kreditkarten, Urkunden und andere Dokumente, Etiketten, Siegel, und zu sichernde Gegenstände wie beispielsweise CDs, Verpackungen und ähnliches. Das bevorzugte Anwendungsgebiet sind Banknoten, die insbesondere auf einem Papiersubstrat beruhen.Documents of value within the scope of the invention are items such as banknotes, checks, stocks, tokens, identity cards, passports, credit cards, documents and other documents, labels, seals, and items to be protected, such as CDs, packaging and the like. The preferred application is banknotes, which are based in particular on a paper substrate.
Lumineszierende Stoffe werden standardmäßig zur Absicherung von Banknoten eingesetzt. Im Falle eines lumineszierenden Echtheitsmerkmals bzw. Sicherheitsmerkmals, das z.B. an verschiedenen Stellen im Papier einer Banknote eingebracht ist, unterliegen die Lumineszenzsignale des Merkmals an den verschiedenen Stellen natürlicherweise gewissen Schwankungen.Luminescent substances are used as standard for securing banknotes. In the case of a luminescent authenticity feature or security feature, which is introduced, for example, at different locations in the paper of a banknote, the luminescence signals of the feature are naturally subject to certain fluctuations at the various locations.
Neben Echtheitsmerkmalen auf Basis lumineszierender Stoffe existieren weitere, auf nicht-lumineszierenden Stoffen basierende Echtheitsmerkmale, die mittels spektroskopischer Methoden nachgewiesen werden können. Spektroskopiearten lassen sich z.B. nach der Anregungsenergie der elektromagnetischen Strahlung unterteilen. So beruht die Kernresonanzspektroskopie (NMR) auf einer anregenden elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge in einem Bereich von 1 m bis 100 m, d.h. Radiowellen. Die Elektronenspinresonanzspektroskopie (ESR) beruht auf einer anregenden elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge in einem Bereich von 1 cm bis 1 m. Die Mikrowellenspektroskopie beruht auf einer anregenden elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge in einem Bereich von 1 mm bis 10 cm. Die Submillimeterwellenspektroskopie beruht auf einer anregenden elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge in einem Bereich von 100 µm bis 1 mm (auch unter dem Namen Terahertzstrahlung bekannt). Die Schwingungsspektroskopie, insbesondere die Ramanspektroskopie, weiter im Besonderen die SER(Surface Enhanced Raman)-Spektroskopie oder die SERR(Surface Enhanced Resonant Raman)-Spektroskopie, beruht insbesondere auf einer anregenden elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge in einem Bereich von 200 nm bis 3 µm, bevorzugt in einem Bereich von 780 nm bis 3 µm, d.h. nahe Infrarotstrahlung. Die Infrarotspektroskopie, insbesondere SEIRA (Surface Enhanced Infrared Absorption), beruht auf einer anregenden Wellenlänge im Bereich von 800 nm bis 1 mm, bevorzugt 3 µm bis 1 mm, d.h. mittlere und ferne Infrarotstrahlung.In addition to authenticity features based on luminescent substances, other authenticity features based on non-luminescent substances exist, which can be detected by means of spectroscopic methods. Spectroscopy types can be e.g. subdivide according to the excitation energy of the electromagnetic radiation. Thus, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy is based on exciting electromagnetic radiation having a wavelength in a range of 1 m to 100 m, i. Radio waves. Electron spin resonance spectroscopy (ESR) is based on exciting electromagnetic radiation with a wavelength in the range of 1 cm to 1 m. The microwave spectroscopy is based on an exciting electromagnetic radiation having a wavelength in a range of 1 mm to 10 cm. Submillimeter wave spectroscopy is based on exciting electromagnetic radiation having a wavelength in the range of 100 μm to 1 mm (also known as terahertz radiation). Vibrational spectroscopy, in particular Raman spectroscopy, more particularly SER (Surface Enhanced Raman) spectroscopy or SERR (Surface Enhanced Resonant Raman) spectroscopy, is particularly based on exciting electromagnetic radiation having a wavelength in a range of 200 nm to 3 μm , preferably in a range from 780 nm to 3 μm, ie near infrared radiation. Infrared spectroscopy, particularly SEIRA (Surface Enhanced Infrared Absorption), is based on an excitation wavelength in the range of 800 nm to 1 mm, preferably 3 μm to 1 mm, i. medium and far infrared radiation.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine gezielte Erzeugung von gemischten, partikulären Agglomeraten aus einem lumineszierenden Stoff einerseits und einem nicht-lumineszierenden, spektroskopisch nachweisbaren Stoff andererseits die Wirkung einer statistischen Korrelation der Intensitätsschwankungen der Messsignalintensitäten beider Stoffe zur Folge hat. Auf diese Weise ist es möglich, die erfindungsgemäßen Proben durch Auswerten der agglomeratbedingten Signalkorrelation von nicht-korrelierenden Echtheitsmerkmalen zu unterscheiden. Nicht-korrelierende Echtheitsmerkmale sind insbesondere die Gemische aus einzelnen, unbehandelten pulverförmigen lumineszierenden Stoffen und pulverförmigen nicht-lumineszierenden Stoffen.The present invention is based on the finding that a targeted generation of mixed, particulate agglomerates of a luminescent substance on the one hand and a non-luminescent, spectroscopically detectable substance on the other hand, the effect of a statistical correlation the intensity fluctuations of the measurement signal intensities of both substances result. In this way it is possible to distinguish the samples according to the invention by evaluating the agglomerate-related signal correlation of non-correlating authenticity features. Non-correlating authenticity features are in particular the mixtures of individual, untreated pulverulent luminescent substances and pulverulent non-luminescent substances.
Mit anderen Worten, es ist das grundlegende Prinzip der vorliegenden Erfindung, dass zwei oder mehr Stoffe mit unterschiedlichen messbaren Eigenschaften in einem einzelnen Partikel vereint werden. Hierdurch werden die relativen Intensitäten der Messsignale miteinander gekoppelt, sodass auf solchen Partikeln basierende Sicherheitsmerkmale z.B. von einer einfachen Mischung der Einzelpartikel der zwei oder mehr Stoffe unterschieden werden können.In other words, it is the basic principle of the present invention that two or more substances with different measurable properties are combined in a single particle. This couples the relative intensities of the measurement signals together so that security features based on such particles, e.g. can be distinguished from a simple mixture of the individual particles of the two or more substances.
Die Nutzung des obigen Effekts führt zu einer Erhöhung der Fälschungssicherheit, weil nicht-korrelierende Merkmalssignale als "unecht" erkannt werden können. Darüber hinaus lässt sich die Anzahl der möglichen Codierungen erhöhen. So können aus einer Codierung, die zwei einzelne lumineszierende Merkmalsstoffe A und B und einen nicht-lumineszierenden Merkmalsstoff C enthält, mittels einer gezielten partikulären Agglomeration von jeweils zwei bzw. drei der Merkmalsstoffe zusätzlich die vier unterscheidbaren Varianten (A+B),C / A,(B+C) / (A+C),B / (A+B+C) generiert werden, wobei die Signale der Stoffe innerhalb einer Klammer jeweils miteinander korrelieren.The use of the above effect leads to an increase in the security against forgery, because non-correlating feature signals can be recognized as "spurious". In addition, the number of possible codings can be increased. Thus, from a coding, which contains two individual luminescent feature substances A and B and a non-luminescent feature substance C, by means of a targeted particulate agglomeration of respectively two or three of the feature substances, the four distinguishable variants (A + B), C / A , (B + C) / (A + C), B / (A + B + C) are generated, with the signals of the substances within a bracket correlating with each other.
Die erfindungsgemäßen partikulären Agglomerate beinhalten jeweils mindestens zwei unterschiedliche feste homogene Phasen, wobei die erste feste homogene Phase auf einem bei einer bestimmten Emissionswellenlänge emittierenden, lumineszierenden Stoff (nachstehend auch als "lumineszierender Merkmalsstoff" bezeichnet) beruht und die zweite feste homogene Phase auf einem nicht-lumineszierenden, mittels einer spektroskopischen Methode nachweisbaren Stoff (nachstehend auch als "nicht-lumineszierender Merkmalsstoff" bezeichnet) beruht, wobei die anregende elektromagnetische Strahlung der spektroskopischen Methode insbesondere eine Wellenlänge in einem Bereich von 200 nm bis 100 m, bevorzugt 780 nm bis 100 m aufweist.The particulate agglomerates according to the invention each contain at least two different solid solid phases, wherein the first solid homogeneous phase on a luminescent substance emitting at a certain emission wavelength (hereinafter also referred to as "luminescent feature substance") and the second solid homogeneous phase on a non-luminescent, detectable by a spectroscopic method substance (hereinafter also as "non-luminescent feature substance "denotes), wherein the exciting electromagnetic radiation of the spectroscopic method in particular has a wavelength in a range of 200 nm to 100 m, preferably 780 nm to 100 m.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die partikulären Agglomerate nicht flächig oder plättchenartig, sondern dreidimensional ausgedehnt ausgebildet, insbesondere kugelförmig oder kugelähnlich (z.B. elliptisch) oder fraktal. Dadurch wird eine direkte Analyse der unterschiedlichen festen homogenen Phasen mit einfachen Methoden wie z.B. mittels Lichtmikroskopie erschwert.According to a preferred embodiment, the particulate agglomerates are non-planar or platelet-like, but three-dimensionally expanded, in particular spherical or globular (for example elliptical) or fractal. This provides a direct analysis of the different solid homogeneous phases with simple methods such as e.g. complicated by light microscopy.
Insbesondere ist mit der Bezeichnung "nicht-lumineszierender Merkmalsstoff" gemeint, dass es sich bei dem spektroskopisch nachweisbaren Merkmalsstoff nicht um ein Lumineszenzpigment handelt, wie es im Stand der Technik typischerweise zur Absicherung von Banknoten und anderen Wertdokumenten eingesetzt wird.In particular, the term "non-luminescent feature substance" means that the spectroscopically detectable feature substance is not a luminescent pigment, as is typically used in the prior art for securing banknotes and other value documents.
Die Haftung der beiden, in Form von festen homogenen Phasen vorliegenden Stoffe muss ausreichend stark sein, dass sich bei Lagerung und Verarbeitung keine Trennung der beiden Stoffe ereignet, zumindest nicht in einem für die Herstellung von Sicherheitsmerkmalen störenden Ausmaß.The adhesion of the two substances, in the form of solid homogeneous phases, must be sufficiently strong that no separation of the two substances takes place during storage and processing, at least not in a degree disturbing the production of safety features.
Bei den erfindungsgemäßen partikulären Agglomeraten kann es sich insbesondere um Kern/Hülle-Teilchen, Partikelagglomerate, verkapselte Partikelagglomerate oder von Nanopartiklen umhüllte Partikel handeln. Partikelagglomerate und verkapselte Partikelagglomerate werden besonders bevorzugt. Die Hülle bzw. Kapsel kann auf einem anorganischen oder organischen Material beruhen (z.B. anorganisches Oxid oder organisches Polymer). Eine Hülle aus anorganischen Oxiden, z.B. SiO2, wird bevorzugt.The particulate agglomerates according to the invention may in particular be core / shell particles, particle agglomerates, encapsulated particle agglomerates or particles enveloped by nanoparticles. Particle agglomerates and encapsulated particle agglomerates are particularly preferred. The shell or capsule may be based on an inorganic or organic material (eg inorganic oxide or organic polymer). A shell of inorganic oxides, eg SiO 2 , is preferred.
Die Agglomerate werden vorzugsweise durch ein spezielles Verfahren hergestellt, in dem die unterschiedlichen Sicherheitsmerkmale (d.h. der lumineszierende Stoff und der nicht-lumineszierende Stoff) in einer salzhaltigen wässrigen Lösung bei geringen Scherkräften durchmischt werden und anschließend eine wässrige Silicatlösung zudosiert wird. Die Silicatlösung wird dabei durch eine ebenfalls zudosierte bzw. bereits in der wässrigen Salzlösung enthaltene Säurequelle neutralisiert und verbindet durch das entstehende SiO2 die Einzelpartikel der Sicherheitsmerkmale zu festen Agglomeraten.The agglomerates are preferably prepared by a special process in which the different security features (ie the luminescent substance and the non-luminescent substance) are mixed in a salt-containing aqueous solution at low shear forces and then an aqueous silicate solution is metered. The silicate solution is neutralized by a likewise added or already contained in the aqueous salt solution acid source and connects by the resulting SiO 2, the individual particles of security features to solid agglomerates.
Darüber hinaus können mehr als zwei Arten von Sicherheitsmerkmalen in einem Agglomerat vereint werden. Ebenso kann ein Agglomerat Einzelpartikel aus zwei oder mehr Sicherheitsmerkmalen (lumineszierend oder nichtlumineszierend) beinhalten und zusätzlich Einzelpartikel aus einem oder mehreren inaktiven Materialien, die selbst keine Sicherheitsmerkmale sind.In addition, more than two types of security features can be combined in one agglomerate. Likewise, an agglomerate may contain individual particles of two or more security features (luminescent or non-luminescent) and, in addition, individual particles of one or more inactive materials which are themselves not security features.
Der lumineszierende Stoff der ersten festen homogenen Phase kann insbesondere durch Strahlung im infraroten und/oder sichtbaren und/oder ultravioletten Bereich zur Lumineszenzemission, bevorzugt Phosphoreszenzemission, angeregt werden. Der lumineszierende Stoff kann ein im sichtbaren oder im nicht-sichtbaren Spektralbereich (z.B. im UV- oder NIR-Bereich) emittierender Stoff sein. Lumineszierende Stoffe, die im NIR-Bereich emittieren, werden bevorzugt (die Abkürzung NIR steht für nahes Infrarot).The luminescent substance of the first solid homogeneous phase can be excited in particular by radiation in the infrared and / or visible and / or ultraviolet range for luminescence emission, preferably phosphorescence emission. The luminescent substance may be one in the visible or in the non-visible spectral range (eg in the UV or NIR range) be emitting substance. Luminescent substances that emit in the NIR range are preferred (the abbreviation NIR stands for near infrared).
Der lumineszierende Stoff der ersten festen homogenen Phase, die in den partikulären Agglomeraten enthalten ist, kann z.B. auf einem eine Matrix bildenden anorganischen Festkörper basieren, der mit einem oder mehreren Seltenerdmetallen oder Übergangsmetallen dotiert ist. Der lumineszierende Stoff wird nachstehend auch als "Luminophorpartikel" bezeichnet.The luminescent substance of the first solid homogeneous phase contained in the particulate agglomerates may e.g. based on a matrix-forming inorganic solid doped with one or more rare earth metals or transition metals. The luminescent substance is hereinafter also referred to as "luminophore particles".
Geeignete anorganische Festkörper, die zur Bildung einer Matrix geeignet sind, sind beispielsweise:
- Oxide, insbesondere 3- und 4-wertige Oxide wie z. B. Titanoxid, Aluminiumoxid, Eisenoxid, Boroxid, Yttriumoxid, Ceroxid, Zirconoxid, Bismutoxid, sowie komplexere Oxide wie z. B. Granate, darunter u. A. z.B. Yttrium-Eisen-Granate, Yttrium-Aluminium-Granate, Gadolinium-Gallium-Granate;
- Perowskite, darunter u.A. Yttrium-Aluminium-Perowskit, Lanthan-Gallium-Perowskit; Spinelle, darunter u. A. Zink-Aluminium-Spinelle, Magnesium-Aluminium-Spinelle, Mangan-Eisen-Spinelle; oder Mischoxide wie z.B. ITO (Indiumzinnoxid);
- Oxyhalogenide und Oxychalkogenide, insbesondere Oxychloride wie z. B. Yttriumoxychlorid, Lanthanoxychlorid; sowie Oxysulfide, wie z.B. Yttriumoxysulfid, Gadoliniumoxysulfid;
- Sulfide und andere Chalkogenide, z.B. Zinksulfid, Cadmiumsulfid, Zinkselenid, Cadmiumselenid;
- Sulfate, insbesondere Bariumsulfat und Strontiumsulfat;
- Phosphate, insbesondere Bariumphosphat, Strontiumphosphat, Calciumphosphat, Yttriumphosphat, Lanthanphosphat, sowie komplexere phosphatbasierte Verbindungen wie z.B. Apatite, darunter u. A. Calciumhydroxylapatite, Calciumfluoroapatite, Calciumchloroapatite; oder Spodiosite, darunter z.B. Calcium-Fluoro-Spodiosite, Calcium-Chloro-Spodiosite;
- Silicate und Aluminosilicate, insbesondere Zeolithe wie z.B. Zeolith A, Zeolith Y; zeolithverwandte Verbindungen wie z.B. Sodalithe; Feldspate wie z.B. Alkalifeldspate, Plagioklase;
- weitere anorganische Verbindungsklassen wie z.B. Vanadate, Germanate, Arsenate, Niobate, Tantalate.
- Oxides, especially 3- and 4-valent oxides such. As titanium oxide, alumina, iron oxide, boron oxide, yttrium oxide, cerium oxide, zirconium oxide, bismuth oxide, and more complex oxides such. B. grenade, including u. A. eg yttrium-iron-garnets, yttrium-aluminum-garnets, gadolinium-gallium-garnets;
- Perovskites, including yttrium aluminum perovskite, lanthanum gallium perovskite; Spinels, including u. A. zinc-aluminum spinels, magnesium-aluminum spinels, manganese-iron spinels; or mixed oxides such as ITO (indium tin oxide);
- Oxyhalides and oxychalcogenides, in particular oxychlorides such. Yttrium oxychloride, lanthanum oxychloride; and oxysulfides such as yttrium oxysulfide, gadolinium oxysulfide;
- Sulfides and other chalcogenides, eg, zinc sulfide, cadmium sulfide, zinc selenide, cadmium selenide;
- Sulfates, in particular barium sulfate and strontium sulfate;
- Phosphates, in particular barium phosphate, strontium phosphate, calcium phosphate, yttrium phosphate, lanthanum phosphate, and more complex phosphate-based compounds such as apatites, including u. A. calcium hydroxyapatites, Calcium fluoroapatites, calcium chloroapatites; or spodiosites, including, for example, calcium fluoro-spodiosites, calcium chloro-spodiosites;
- Silicates and aluminosilicates, especially zeolites such as zeolite A, zeolite Y; zeolite-related compounds such as sodalites; Feldspars such as alkali feldspar, plagioclase;
- other inorganic classes of compounds such as vanadates, germanates, arsenates, niobates, tantalates.
Der nicht-lumineszierende, mittels einer bestimmten spektroskopischen Methode nachweisbare Stoff der zweiten festen homogenen Phase des partikulären Agglomerats ist bevorzugt ein mittels Kernspinresonanzspektroskopie (NMR), Kernquadrupolresonanzspektroskopie (NQR), Elektronenspinresonanzspektroskopie (ESR), SER(Surface Enhanced Raman)-Spektroskopie oder SEIRA(Surface Enhanced Infrared Absorption)-Spektroskopie nachweisbarer Stoff. Unter der Abkürzung SER ist die oberflächenverstärkte Raman-Streuung zu verstehen. Unter der Abkürzung SEIRA ist die oberflächenverstärkte Infrarotabsorption zu verstehen.The non-luminescent substance of the second solid homogeneous phase of the particulate agglomerate which can be detected by a specific spectroscopic method is preferably a nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), nuclear quadrupole resonance spectroscopy (NQR), electron spin resonance spectroscopy (ESR), SER (surface enhanced Raman) spectroscopy or SEIRA ( Surface Enhanced Infrared Absorption) spectroscopy of detectable substance. The abbreviation SER is understood to mean the surface-enhanced Raman scattering. The abbreviation SEIRA means surface-enhanced infrared absorption.
Der nicht-lumineszierende, mittels ESR-Spektroskopie nachweisbare Stoff wird nachstehend auch als "ESR-aktiver Stoff" oder "ESR-Tag" bezeichnet. Der nicht-lumineszierende, mittels NQR-Spektroskopie nachweisbare Stoff wird nachstehend auch als "NQR-aktiver Stoff" oder "NQR-Tag" bezeichnet. Der nicht-lumineszierende, mittels SER-Spektroskopie nachweisbare Stoff wird nachstehend auch als "SERS-aktiver Stoff" oder "SERS-Tag" bezeichnet.The non-luminescent substance detectable by ESR spectroscopy will hereinafter also be referred to as "ESR-active substance" or "ESR-tag". The non-luminescent substance detectable by NQR spectroscopy will hereinafter also be referred to as "NQR-active substance" or "NQR-tag". The non-luminescent substance detectable by SER spectroscopy will hereinafter also be referred to as "SERS active substance" or "SERS tag".
Das partikuläre Agglomerat kann z.B. so beschaffen sein, dass man Luminophorpartikel und SERS-Tags miteinander in Form eines Partikelagglomerats vereinigt. Würde eine einfache Mischung aus Luminophorpartikeln und SERS-Tags in das (Papier-)Substrat eines Wertdokuments eingeführt werden, könnten sich beide Partikelarten zufällig im Substrat verteilen. Bei einer solchen, zufälligen Verteilung existiert kein Zusammenhang zwischen den gemessenen Lumineszenzintensitäten und den gemessenen SERS-Signalen. Wird hingegen ein Agglomerat aus beiden Partikelarten in das Substrat eines Wertdokuments eingeführt, korrelieren die beiden Signale miteinander. Stellen mit relativ hohen Lumineszenzintensitäten zeigen ebenfalls erhöhte SERS-Signale, Stellen mit relativ niedrigen Lumineszenzintensitäten zeigen ebenfalls verringerte SERS-Signale.The particulate agglomerate may, for example, be such as to combine luminophore particles and SERS tags together in the form of a particle agglomerate. If a simple mixture of luminophore particles and SERS tags were introduced into the (paper) substrate of a value document, Both types of particles could be randomly distributed in the substrate. With such a random distribution, there is no correlation between the measured luminescence intensities and the measured SERS signals. If, on the other hand, an agglomerate of both particle types is introduced into the substrate of a value document, the two signals correlate with one another. Sites with relatively high luminescence intensities also show increased SERS signals, sites with relatively low luminescence intensities also show reduced SERS signals.
Durch die Vereinigung der beiden Stoffe innerhalb eines einzelnen Partikels soll eine Entmischung der beiden Stoffe verhindert werden. Beispielsweise kann bei einer einfachen Mischung von stark unterschiedlichen Partikeln, wie etwa Luminophorpartikel der Größe 5 bis 10 µm und SERS-Tags der Größe 100 nm, ein unterschiedliches Einbauverhalten z.B. in ein Papiersubstrat stattfinden. Hierzu zählen die Anreicherung an unterschiedlichen Stellen (z.B. an der Papierfaseroberfläche oder in Faserzwischenräumen durch unterschiedliche Oberflächenladung der Partikel), ein unterschiedliches Dispersionsverhalten (z.B. Verklumpung der SERS-Tags in Wasser), unterschiedliche Retentionseigenschaften (z.B. unterschiedlich starkes Rückhaltevermögen im Papiervlies einer Papiermaschine) oder eine mechanische Entmischung (z.B. eine Größentrennung durch Schüttelbewegungen beim Transport eines Behälters mit pulverförmigen Merkmalsstoffen). All diese Faktoren können dazu führen, dass bei Überprüfung einer Stelle des Wertdokuments die beiden Stoffarten in stark unterschiedlicher Menge vorhanden sind und hinsichtlich der Ermöglichung einer Echtheitsprüfung nur eine der beiden Stoffklassen in ausreichender Menge vorgefunden werden kann. Dies ist insbesondere dann nachteilhaft, wenn ein bestimmtes Verhältnis der beiden unterschiedlichen Signale zueinander als Echtheitskriterium vorausgesetzt wird. Durch Vereinigung der beiden Stoffarten in einem einzigen Partikel wird hingegen ein gleichartiger Einbau in das Substrat gewährleistet.By combining the two substances within a single particle, a separation of the two substances is to be prevented. For example, with a simple mixture of very different particles, such as luminophore particles of size 5 to 10 .mu.m and SERS tags of size 100 nm, a different incorporation behavior, for example, into a paper substrate take place. These include the enrichment at different locations (eg at the paper fiber surface or in fiber spaces by different surface charge of the particles), a different dispersion behavior (eg clumping of the SERS tags in water), different retention properties (eg different strong retention in the paper web of a paper machine) or a mechanical segregation (eg a size separation by shaking movements during transport of a container with powdered feature substances). All of these factors can lead to the two types of substance being present in very different quantities when checking one digit of the value document, and only one of the two classes of substance being able to be found in sufficient quantity with regard to enabling an authenticity check. This is disadvantageous, in particular, if a specific ratio of the two different signals to each other is assumed as a criterion of authenticity. By combining the two types of substance in a single Particles, however, ensures a similar incorporation into the substrate.
Die Auswertung der Kolokalität beider Signaltypen, d.h. das gleichzeitige Auftreten beider Signaltypen an einem Ort in entsprechendem Ausmaß, kann dabei theoretisch auf unterschiedliche Arten erfolgen. Bei schnell messbaren, maschinenlesbaren Merkmalen ist eine mathematische Korrelation der schwankenden Merkmalsintensitäten an einer Vielzahl von kleinflächigen Messstellen möglich. Bei Messung durch ein Handgerät kann z.B. ein festes Intensitätsverhältnis der beiden Signale an einer größeren Messfläche festgestellt werden. Bei Messung z.B. mittels eines Mikroskopaufbaus kann ein forensischer Nachweis dadurch erfolgen, dass ein einzelnes, gefundenes Partikel die Eigenschaften beider Einzelstoffe zeigt (z.B. Lumineszenz und SERS-Signal). Mit "Mikroskopaufbau" ist dabei gemeint, dass das zur Untersuchung verwendete Messgerät, z.B. durch eine hohe räumliche Auflösung im Messfeld, in der Lage ist, einzelne oder nur wenige Partikel hinsichtlich der zu messenden Eigenschaft zu überprüfen.The evaluation of the colocalcy of both signal types, i. the simultaneous occurrence of both types of signals at a location to a corresponding extent, can theoretically be done in different ways. For rapidly measurable, machine-readable features, a mathematical correlation of the fluctuating feature intensities at a plurality of small-area measuring points is possible. When measured by a hand-held device, e.g. a fixed intensity ratio of the two signals are detected at a larger measuring surface. When measuring e.g. By means of a microscope setup, forensic detection can be accomplished by having a single, found particle show the properties of both individual substances (e.g., luminescence and SERS signal). By "microscope setup" is meant that the measuring device used for the examination, e.g. due to a high spatial resolution in the measuring field, it is possible to check single or only a few particles with regard to the property to be measured.
Die Anwendung ESR-aktiver Substanzen als Sicherheitsmerkmal u.a. für Banknoten ist im Stand der Technik bekannt (siehe z.B.
Die
Partikuläre Sicherheitsmerkmale auf Basis von Mikrowellenabsorbern werden z.B. in der
Die Nutzung spezieller Partikel als Sicherheitsmerkmal zur Detektion mittels Ramanspektroskopie, insbesondere mittels SERS, ist u.a. aus den Schriften
Das Verkapseln bzw. Umhüllen von Lumineszenzstoffen in einer Polymer- oder Silicathülle oder dergleichen ist z.B. aus der
Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip wird nachstehend im Detail in Verbindung mit den
- Bei der Absicherung von Banknoten mit Sicherheitsmerkmalen auf Basis von lumineszierenden Stoffen (wie die oben erwähnten, mit Seltenerdmetallen oder Übergangsmetallen dotierten anorganische Matrizen) oder auf Basis von nicht-lumineszierenden Stoffen genügt häufig die Einbringung einer relativ geringen Menge des Merkmals. Die Massenanteile können insbesondere im Promille-Bereich liegen. Bei der Einbringung eines solchen Merkmals in das Papier einer Banknote in stark verdünnter Form ist die räumliche Verteilung der Merkmalsstoffpartikel unter normalen Umständen jedoch nicht perfekt homogen. Bei rein zufälliger Verteilung der Merkmalsstoffpartikel in der Blattmasse existieren naturbedingt Bereiche mit höheren und niedrigeren Partikelkonzentrationen. Dies kann sich bei der Messung z.B. der Lumineszenzintensität an verschiedenen Stellen des Banknotensubstrats durch Intensitätsschwankungen bemerkbar machen.
- In hedging banknotes with security features based on luminescent substances (such as the above-mentioned, with rare earth metals or transition metals doped inorganic matrices) or based on non-luminescent substances often sufficient to introduce a relatively small amount of the feature. The mass fractions can be in particular in the per thousand range. However, when introducing such a feature into the paper of a banknote in highly diluted form, the spatial distribution of the feature particle is not perfectly homogeneous under normal circumstances. By purely random distribution of the feature substance particles in the leaf mass naturally exist areas with higher and lower particle concentrations. In the case of the measurement of, for example, the luminescence intensity at different locations of the banknote substrate, this can be manifested by intensity fluctuations.
Es ist im Stand der Technik bekannt, zur Erhöhung der Sicherheit Codierungen aus zwei oder mehr Lumineszenzstoffen als Sicherheitsmerkmal einzusetzen. Intensitätsschwankungen, die auf der zufälligen Verteilung der Pigmentpartikel innerhalb der Blattmasse beruhen, sind dabei unabhängig voneinander. Es besteht somit kein Zusammenhang zwischen den zufälligen, ortsabhängigen Intensitätsschwankungen zweier verschiedener Merkmalsstoffe. Dabei ist zu beachten, dass dies nicht für Inhomogenitäten des Papiers selbst gilt, z.B. bei lokal unterschiedlichen Papierdicken. In diesem Fall würden sich Schwankungen der Lumineszenzintensität, z.B. niedrige Werte an dünneren Papierstellen, auf beide Merkmalsstoffe in gleichem Ausmaß auswirken. Durch eine geeignete Wahl der Sicherheitsmerkmale und eine möglichst niedrige Konzentration im Substrat können substratbedingte Schwankungen gegenüber den durch die zufällige Partikelverteilung bedingten Schwankungen oft vernachlässigt werden (oder durch geeignete Auswerteverfahren eliminiert werden).It is known in the art to use codes of two or more luminescent substances as a security feature to increase security. Intensity fluctuations, which are based on the random distribution of the pigment particles within the leaf mass, are independent of each other. There is thus no correlation between the random, location-dependent intensity fluctuations of two different feature substances. It should be noted that this does not apply to inhomogeneities of the paper itself, e.g. at locally different paper thicknesses. In this case, fluctuations in the luminescence intensity, e.g. low values at thinner paper sites, affect both feature substances to the same extent. By a suitable choice of the security features and the lowest possible concentration in the substrate, substrate-related fluctuations with respect to the variations caused by the random particle distribution can often be neglected (or eliminated by suitable evaluation methods).
Ein anderes Bild ergibt sich hingegen bei der Kombination zweier verschiedener Merkmalsstoffe, z.B. einem lumineszierenden Merkmalsstoff und einem nicht-lumineszierenden Merkmalsstoff, zu einem partikulären Agglomerat (siehe
Bei der Einbringung einer Mehrzahl von in der
In der
Merkmalsstoffe "A" und "B", die jeweils eine niedrige Messsignalintensität aufweisen, werden in hoher Menge eingesetzt. Dies führt zu geringen Schwankungen der Messsignalintensität in den einzelnen Bereichen. "Signal A" und "Signal B" sind immer ähnlich stark.Feature substances "A" and "B", each having a low measurement signal intensity, are used in high quantity. This leads to small fluctuations in the measurement signal intensity in the individual areas. "Signal A" and "Signal B" are always similarly strong.
Merkmalsstoffe "A" und "B", die jeweils eine hohe Messsignalintensität aufweisen (dies kann z.B. erzielt werden, indem die Partikelgröße auf größere Partikel eingestellt wird, oder indem Reinstoff-Agglomerate verwendet werden), werden in niedriger Menge eingesetzt. Dies führt dazu, dass einige Bereiche ein hohes "Signal A" ergeben und einige Bereiche ein hohes "Signal B" aufweisen. Zwischen den beiden Signalen besteht kein Zusammenhang, d.h. keine statistische Korrelation. Unter dem Begriff "Reinstoff-Agglomerat" wird ein Agglomerat verstanden, das lediglich Partikel einer einzigen Partikelsorte aufweist.Feature substances "A" and "B", each having a high measurement signal intensity (this can be achieved, for example, by adjusting the particle size to larger particles or by using pure substance agglomerates), are used in low amount. This results in some areas giving a high "Signal A" and some areas having a high "Signal B". There is no relationship between the two signals, i. no statistical correlation. The term "pure substance agglomerate" is understood to mean an agglomerate which has only particles of a single particle type.
Partikuläre Agglomerate, die aus Partikeln "A" und Partikeln "B" erhältlich sind, werden eingesetzt. Die Ausgangsstoffe A und B können jeweils eine hohe oder eine niedrige Intensität aufweisen. Es resultieren Bereiche mit erhöhtem "Signal A" und zugleich erhöhtem "Signal B" und Bereiche mit niedrigem "Signal A" und zugleich niedrigem "Signal B". Mit anderen Worten, zwischen den beiden Signalen besteht eine statistische Korrelation.Particulate agglomerates obtainable from particles "A" and particles "B" are used. The starting materials A and B may each have a high or a low intensity. This results in areas with increased "signal A" and at the same time increased "signal B" and areas with low "signal A" and at the same time low "signal B". In other words, there is a statistical correlation between the two signals.
Der in
Es wurden Mischagglomerate aus einem lumineszierenden Merkmalsstoff "A" und einem nicht-lumineszierenden Merkmalsstoff "B" hergestellt. Zum Vergleich wurden die Agglomerate "nur A" und die Agglomerate "nur B" hergestellt. Anschließend wurde in einem Blattbildner ein Papierblatt mit 2 Gew.-%o der Mischagglomerate aus "A" und "B" präpariert. Des Weiteren wurde ein Papierblatt mit einer Mischung von 1 Gew.-%o "nur A" und 1 Gew.-%o "nur B" präpariert. Die spektrale bzw. spektroskopische Untersuchung ergibt, dass in beiden Blättern jeweils die Signale von Stoff "A" und Stoff "B" mit vergleichbarer Intensität erkennbar sind. Ein üblicher Sensor, der z.B. die Signalwellenlängen und die Signalintensitäten überprüft, würde somit keinen Unterschied zwischen den beiden Blättern feststellen und beide als "identisch" bzw. "echt" anerkennen. Beachtet man jedoch zusätzlich die Korrelation der beiden Signale von "A" und "B" untereinander, lassen sich deutliche Unterschiede zwischen den Blättern erkennen. Hierzu wurden die Blätter an einer Vorrichtung vermessen, die automatisch an mehreren Messpositionen gleichzeitig die Signalstärke der beiden Merkmale A und B prüft. Zur Erhöhung der Anzahl an Datenpunkten wurden mehrere Stellen des Blattes vermessen und ausgewertet. Im Falle des Blattes mit den beiden "reinen" Stoffen fluktuieren die Signale von "A" und "B" unabhängig voneinander (siehe
Wären die normierten Signalintensitäten von "A" und "B" an allen Messpositionen des Papiersubstrats identisch, würde die in
Aufgrund der Korrelation liegt das Verhältnis der Intensitäten zwischen "A" und "B" an beliebigen Stellen des Blattes innerhalb eines sehr engen Wertebereichs, was eine zur Echtheitsüberprüfung vorteilhafte Eigenschaft darstellt und auch die Unterscheidung von korrelierenden und nicht-korrelierenden Systemen erlaubt. Ebenso kann die Korrelation auf der mikroskopischen Ebene, also für Einzelpartikel, nachgewiesen werden. Hierzu untersucht man ein einzelnes Agglomerat bzw. eine Gruppe an Agglomeraten und überprüft, ob sie jeweils die Eigenschaften der zum Aufbau der Agglomerate verwendeten Einzelstoffe "A" und "B" aufzeigen.Due to the correlation, the ratio of the intensities between "A" and "B" at arbitrary locations of the sheet is within a very narrow range of values, which is a property which is advantageous for checking the authenticity and also allows the distinction between correlating and non-correlating systems. Similarly, the correlation can be detected at the microscopic level, ie for individual particles. For this purpose, a single agglomerate or a group of agglomerates is examined and it is checked whether they respectively show the properties of the individual substances "A" and "B" used for the construction of the agglomerates.
Die Auswertung von Messdaten und Bestimmung einer statistischen Korrelation an einer Vielzahl von Messpunkten wird nachstehend in Verbindung mit der
Für die Auswertung von Messdaten und die Bestimmung der Anwesenheit oder des Fehlens einer statistischen Korrelation können verschiedene mathematische Verfahren herangezogen werden.For the evaluation of measured data and the determination of the presence or absence of a statistical correlation different mathematical methods can be used.
Anstelle von "statistischer Korrelation" kann man auch von einer "statistischen Abhängigkeit" sprechen. Dabei wird geprüft, ob pixelweise eine statistische Abhängigkeit zwischen der Intensität "A" und der Intensität "B" vorliegt (ja/nein-Entscheidung).Instead of "statistical correlation" one can also speak of a "statistical dependence". It is checked whether there is a statistical dependency between the intensity "A" and the intensity "B" (yes / no decision).
Es können insbesondere quantitative Maße definiert werden, die angeben, wie stark die pixelweise statistische Abhängigkeit zwischen Intensität "A" und Intensität "B" ist. Auf diese Weise lassen sich Sortierklassen definieren. Es existieren zahlreiche Lehrbuchverfahren, nach denen die Stärke der Abhängigkeit von Zufallsvariablen bewertet wird. Im Fachbuch W. H. Press: "
- Drei Datentypen: "nominal" (allgemeine Klassen, z.B. rot, gelb); "ordinal" (geordnete Klassen, z.B. gut, mittel, schlecht); "continuous" (kontinierliche Messwerte, z.B. 1.2, 3.5, 2.7). "Nominal" ist am allgemeinsten, "continuous" am speziellsten.
- Three data types: "nominal" (general classes, eg red, yellow); "ordinal" (ordered classes, eg good, medium, bad); "continuous" (continuous measurements, eg 1.2, 3.5, 2.7). "Nominal" is the most general, "continuous" most specific.
Korrelation, speziell lineare Korrelation (Korrelationskoeffizient nach Bravais-Pearson). Diese Art der Berechnung ist insbesondere bei zweidimensionalen Normalverteilungen geeignet. Es wird bevorzugt, zuvor über Quantile Signal-Ausreißer aus der Statistik zu entfernen.Correlation, especially linear correlation (correlation coefficient according to Bravais-Pearson). This type of calculation is particularly suitable for two-dimensional normal distributions. It is preferable to previously remove quantile signal outliers from the statistics.
Rangordnungsverfahren: Führe die Berechnungen nicht auf den Originalwerten, sondern auf den Rangordnungs-Indizes durch.
- a) Spearman Rangkorrelationskoeffizient: obiger Korrelationskoeffizient nach Bravais-Pearson angewendet auf die Rangordnungs-Indizes.
- b) Kendall's Tau: Untersucht, wie oft bei allen Paaren von Datenpunkten die Rangordnung erhalten bleibt.
- a) Spearman Rank Correlation Coefficient: Bravais-Pearson correlation coefficient above applied to rank order indices.
- b) Kendall's Tau: Examines how often all pairs of data points maintain order.
Diese Verfahren sind für beliebige Verteilungen geeignet. Insbesondere wirken sich Signal-Ausreißer hierbei nicht störend aus.These methods are suitable for any distribution. In particular, signal outliers do not interfere with this.
Auswertungen basierend auf Kontingenztabellen (d.h. Tabellen mit den absoluten oder relativen Häufigkeiten von Ereignissen mit diskreten (d.h. nicht kontinuierlichen) Werten).
- a) Chi-Quadrat Auswertung zur Prüfung, ob eine statistische Abhängigkeit vorliegt.
- b) Entropie-basierte Auswertung. Beispiel: Symmetrischer Unsicherheitskoeffizient.
- a) Chi-square evaluation to check if there is a statistical dependence.
- b) Entropy-based evaluation. Example: Symmetrical uncertainty coefficient.
Es wird bei der Anwendung dieser Verfahren bevorzugt, zuvor die 2-dimensionalen reellen Messwerte über Klassenintervalle in 2-dimensionale Klassen einzuteilen und die 2-dimensionalen Häufigkeiten (Kontingenztabelle) zu ermitteln.It is preferred in the application of these methods to first divide the 2-dimensional real measurements over class intervals into 2-dimensional classes and to determine the 2-dimensional frequencies (contingency table).
Weiterführende Literatur zum obigen Thema:
Im Folgenden werden des besseren Verständnisses halber beispielhaft zwei statistische Methoden zur Auswertung beschrieben.In the following, for the sake of better understanding, two statistical methods for evaluation are described by way of example.
Sie liefert einen positiven Beitrag, wenn zwei Datenpunkte einer Reihe sich gleichzeitig über oder unter ihrem jeweiligen Mittelwert befinden, sich also jeweils zwei "hohe" oder zwei "tiefe" Signalintensitäten von "A" und "B" am gleichen Ort befinden.It provides a positive contribution if two data points of a row are at the same time above or below their respective mean, ie two "high" or two "deep" signal intensities of "A" and "B" in the same location.
Gemäß einer Ausführungsform kann zur Bewertung der Echtheit eines Wertdokuments obige Korrelationsfunktion zu den gewonnenen Messwerten berechnet werden und deren Betrag mit einem Schwellenwert verglichen werden. Insbesondere wird eine bestehende statistische Korrelation und damit Echtheit erkannt, wenn der Betrag > 0,3 ist, bevorzugt > 0,5 ist und insbesondere bevorzugt > 0,7 ist.According to one embodiment, in order to assess the authenticity of a value document, the above correlation function can be calculated with respect to the measured values obtained and their amount compared with a threshold value. In particular, an existing statistical correlation and thus authenticity is recognized if the amount is> 0.3, preferably> 0.5, and particularly preferably> 0.7.
Beispiel 2: Verfahren mit mehreren Schritten, mit dem Ziel, das Längen-zu-Breiten-Verhältnis der aus den Messdaten erhaltenen Punktwolken auszuwerten (siehe
Gemäß einer Ausführungsform kann zur Bewertung der Echtheit eines Wertdokuments wie folgt vorgegangen werden: In einem ersten Schritt werden die Messdaten der spektroskopischen Methode sowie die Messdaten der Lumineszenzintensitäten bei der bestimmten Emissionswellenlänge gewonnen. In einem zweiten Schritt werden die Messdaten normiert. In einem dritten Schritt erfolgt eine Transformation der Koordinatenachsen, bevorzugt eine Drehung um 45°, um die Streuung der Datenpunkte entlang einer Koordinatenachse zu minimieren. In einem vierten Schritt werden die Quantilen in Richtung der beiden neuen Koordinatenachsen bestimmt, bevorzugt die Quartile, und deren Abstände bzw. Differenzen zueinander ins Verhältnis gesetzt. Durch einen Vergleich dieses Verhältnisses mit vorher bestimmten Schwellwerten wird die Echtheit des Wertdokuments bestimmt.According to one embodiment, the following procedure can be used for evaluating the authenticity of a value document: In a first step, the measurement data of the spectroscopic method and the measurement data of the luminescence intensities at the specific emission wavelength are obtained. In a second step, the measurement data are normalized. In a third step, a transformation of the coordinate axes takes place, preferably a rotation through 45 ° in order to minimize the scattering of the data points along a coordinate axis. In a fourth step, the quantiles are determined in the direction of the two new coordinate axes, preferably the quartiles, and set their distances or differences in relation to each other. By comparing this ratio with previously determined threshold values, the authenticity of the value document is determined.
Das erfindungsgemäße Wertdokument kann im Bereich der lumineszierenden Codierung zusätzlich einen Druck, ein Wasserzeichen und/ oder ein Sicherheitselement auf Basis eines Sicherheits-Patch oder eines Sicherheitsstreifens aufweisen. Solche zusätzlichen Sicherheitselemente sind Faktoren, die die korrekte Auswertung der statistischen Korrelation stören bzw. einen zusätzlichen Korrelationseffekt verursachen, der nicht durch den besonderen Aufbau des erfindungsgemäßen partikulären Agglomerats verursacht wird. Hierzu zählen alle Faktoren, durch die die Signalstärke beider auszuwertender Messsignale an derselben Stelle im Papiersubstrat verändert wird. Dies kann z.B. eine Abschwächung oder Verstärkung sein, die auf eine der folgenden Ursachen zurückzuführen ist:
- eine lokale Dicken- oder Dichtenänderung im Papiersubstrat, z.B. im Falle eines Wasserzeichens;
- eine Absorption der Anregungsstrahlung für das Echtheitsmerkmal durch einen Druck (bzw. eine Überdruckung) oder einen Sicherheitsstreifen;
- eine zusätzliche Emissionsstrahlung, die von einem Druck (bzw. einer Überdruckung) oder einem Sicherheitsstreifen herrührt.
- a local change in thickness or density in the paper substrate, eg in the case of a watermark;
- an absorption of the excitation radiation for the authenticity feature by a pressure (or an overprinting) or a security strip;
- additional emission radiation resulting from pressure (or overprinting) or a security strip.
Es wird in einheitlicher Konzentration eine zusätzliche ("dritte"), bei einer separaten Emissionswellenlänge lumineszierende bzw. eine separat mit der spektroskopischen Methode nachweisbare Komponente in das Wertdokument eingeführt, die nicht-korrelierend ist (Korrekturkomponente). Durch Einführen einer geeigneten, dritten nicht-korrelierenden Komponente und Normierung durch ihre Signalintensität verschwinden z.B. sämtliche der oben beschriebenen störenden Effekte. Besonders geeignet sind hierbei Lumineszenzstoffe, die in einem unmodifizierten Papiersubstrat besonders kleine oder idealerweise gar keine ortsabhängigen Schwankungen der Lumineszenzintensität aufweisen, also ohne zusätzliche Einflüsse eine räumlich homogene Leuchtintensität besitzen würden. Auf das in der
Ist das Einführen der oben erwähnten, dritten Komponente z.B. aus Kostengründen unerwünscht, können je nach Anwendungsfall auch andere Methoden eingesetzt werden. Befindet sich die Messsignalintensität in einem unmodifizierten Papiersubstrat z.B. gewöhnlich oberhalb eines gewissen Schwellenwerts und wird erst durch Überdruckungseffekte oder Dickenänderungen im Papiersubstrat etc. unterhalb dieses Schwellenwerts gebracht, können entsprechende Datenpunkte aus der Analyse eliminiert werden. Dieses Verfahren eignet sich besonders für Fälle mit abrupten und starken Intensitätsänderungen, z.B. im Falle einer Überdruckung mit scharf definierten Linien und Bereichen, jedoch weniger für allmähliche Farbabstufungen mit gleitendem Wechsel oder filigrane Muster. Liegen die gemessenen Bereiche örtlich nah beieinander, ist es vorteilhaft, beim Unterschreiten des Schwellenwerts an einem Messpunkt sämtliche benachbarten Messpunkte ebenfalls zu eliminieren (siehe
In der
Die erfindungsgemäßen partikulären Agglomerate werden nachstehend in Verbindung mit der
Prinzipiell sind für das Erzeugen der erfindungsgemäßen, partikulären Agglomerate ausgehend von einem lumineszierenden Merkmalsstoff und einem nicht-lumineszierenden Merkmalsstoff (und optional einem oder mehreren weiteren Merkmalsstoffen) eine Reihe von Herstellungsverfahren geeignet. Im Normalfall werden die zuvor vereinzelt vorliegenden Partikel dazu veranlasst, sich zu einer größeren Einheit zusammenzulagern. Die so erhaltene größere Einheit wird anschließend so fixiert, dass sich die Partikel während der Anwendung als Sicherheitsmerkmal nicht mehr voneinander trennen können. Dabei ist ausschlaggebend, dass die größeren Einheiten möglichst gleiche Teile an beiden (bzw. von den drei oder mehr) Merkmalsstoffen beinhalten, wobei mit den meisten Herstellungsmethoden ein zufälliges statistisches Gemisch der Partikel erhalten wird.In principle, a number of production methods are suitable for producing the particulate agglomerates according to the invention starting from a luminescent feature substance and a non-luminescent feature substance (and optionally one or more further feature substances). Normally, the previously isolated particles are caused to assemble into a larger unit. The larger unit thus obtained is then fixed so that the particles can no longer separate from each other during use as a security feature. It is crucial that the larger units contain as much as possible equal parts of both (or of the three or more) feature substances, with most production methods a random statistical mixture of the particles is obtained.
Unerwünscht ist eine Zusammenlagerung jeweils gleicher Partikel, so dass die Agglomerate nur eine einzige Partikelart beinhalten. Dies kann z.B. dann erfolgen, wenn die unterschiedlichen Merkmalsstoffe vor dem Zusammenlagerungsprozess nicht ausreichend durchmischt sind, oder die Zusammenlagerung gleichartiger Stoffe durch Oberflächeneffekte oder Ähnliches begünstigt wird. Im Normalfall, bzw. bei korrekter Durchführung der Syntheseprozeduren, sind solche Effekte jedoch zu vernachlässigen.It is undesirable to have the same particles together, so that the agglomerates contain only one particle type. This can e.g. then take place if the different feature substances are not sufficiently mixed before the assembly process, or the pooling of similar substances is favored by surface effects or the like. In the normal case, or if the synthesis procedures are carried out correctly, however, such effects are negligible.
Ein wichtiger Faktor sind die Größen der Partikel, die das Agglomerat aufbauen, sowie die Größe des entstehenden Agglomerates selbst. Für Anwendungen als Sicherheitsmerkmal im Banknotenbereich sollten die Agglomerate eine Korngröße von 30 µm nicht überschreiten, unter anderem um ein Erkennen der Agglomeratpartikel im Papiersubstrat zu erschweren. Applikationsbedingt können jedoch größere Korngrößen notwendig sein. Bevorzugt liegt die Korngröße (D99) der Agglomerate daher im Bereich 1 bis 100 µm, besonders bevorzugt 5 bis 30 µm, ganz besonders bevorzugt 10 bis 20 µm.An important factor is the size of the particles that make up the agglomerate and the size of the resulting agglomerate itself. For applications as a security feature in the banknote area, the agglomerates should not exceed a grain size of 30 microns, among other things, to make it difficult to detect the agglomerate particles in the paper substrate , Due to the application, however, larger particle sizes may be necessary. The particle size (D99) of the agglomerates is therefore preferably in the range from 1 to 100 μm, more preferably from 5 to 30 μm, very particularly preferably from 10 to 20 μm.
Werden noch deutlich größere Partikel benötigt, z.B. aufgrund einer sehr ausgedehnten Messfleckfläche im Anwendungsfall, können anstatt der beschriebenen Partikelagglomerate makroskopische Trägerkörper verwendet werden, in welchen die unterschiedlichen Merkmalsstoffe eingebaut sind, beispielsweise Planchetten oder Melierfasern. Diese Trägerkörper können dann in einzelnen oder allen Raumdimensionen Größen über 100 µm aufweisen, z.B. Größen im Millimeterbereich aufweisen.If significantly larger particles are required, for example because of a very large measuring spot area in the case of application, macroscopic carrier bodies in which the different feature substances are incorporated, for example planchettes or mottled fibers, can be used instead of the described particle agglomerates. These carrier bodies can then have sizes in excess of 100 μm in individual or all room dimensions, eg have sizes in the millimeter range.
Die Partikel, aus denen das Agglomerat zusammengesetzt wird, sollten deutlich kleiner als das Agglomerat sein, da mit abnehmender Größe eine höhere Anzahl Partikel pro Agglomerat eingebaut werden kann. Durch eine höhere Anzahl eingebauter Partikel erhöht sich wiederum die Wahrscheinlichkeit, eine "geeignete Verteilung" beider Partikelarten im Agglomerat anzutreffen.The particles from which the agglomerate is composed should be significantly smaller than the agglomerate, since with decreasing size a higher number of particles per agglomerate can be incorporated. A higher number of incorporated particles increases the likelihood of finding a "suitable distribution" of both types of particles in the agglomerate.
Damit ist folgender Zusammenhang gemeint: Wäre der Ausgangsstoff so groß, dass nur jeweils drei Partikel der Stoffe A und B ein Agglomerat bilden könnten, ohne die maximale Agglomeratsgröße zu überschreiten, wären die Kombinationen 'AAA' / 'AAB'/ 'ABB' / ,BBB' denkbar. Eine derartige Zusammensetzung wäre jedoch für den erfindungsgemäßen Einsatz vollkommen ungeeignet. Denn 25% der Agglomerate würden nur aus einem einzigen Stoff (AAA bzw. BBB) bestehen und somit keine Korrelation erzeugen, die anderen 75% würden zu je einem Drittel aus einem Stoff und zu zwei Dritteln aus dem zweiten Stoff bestehen, und würden somit nur schlechte Korrelationswerte erzeugen.Thus, the following relationship is meant: If the starting material were so large that only three particles of the substances A and B could form an agglomerate without exceeding the maximum agglomerate size, the combinations 'AAA' / 'AAB' / 'ABB' /, BBB 'conceivable. However, such a composition would be completely unsuitable for the use according to the invention. For 25% of the agglomerates would consist of only one substance (AAA or BBB) and thus would not produce a correlation, the other 75% would consist of one third of one substance and two thirds of the second substance, and would therefore only generate bad correlation values.
Stellt man sich als gegenüberliegenden Extremfall ein Agglomerat vor, welches aus 10000 (oder "unendlich viele") Einzelpartikeln aufgebaut ist, so ist die Wahrscheinlichkeit, dass alle Partikel zufällig identisch sind, beliebig klein. Bei einem Einsatz gleicher Mengen der beiden Partikelarten für die Synthese wird auch das Mischverhältnis in den daraus hergestellten Agglomeraten 50% betragen bzw. kaum davon abweichen. Solche Agglomerate würden sich somit gut zum Einsatz als erfindungsgemäßes Merkmal eignen. In der Praxis befindet man sich häufig zwischen diesen beiden Extremen. Die Verringerung der Partikelgröße führt bei Luminophoren meistens zu einem merklichen Verlust der Messsignalintensität. Besonders ab einer Korngröße von ca. 1 µm zeigen viele lumineszierende Merkmalsstoffe einen deutlichen Intensitätsverlust, welcher meistens auf die Vergrößerung der Oberfläche zurückzuführen ist, da hier Energie strahlungslos an Oberflächendefekten abgebaut werden kann. Auch bestimmte nicht-lumineszierende Merkmalsstoffe reagieren nachteilig auf deutlich erhöhte Partikeloberflächen. Eine zu große Korngröße führt jedoch zu den oben beschriebenen Problemen bei der Herstellung geeigneter Agglomerate.If one imagines an agglomerate consisting of 10,000 (or "infinitely many") individual particles as the opposite extreme case, then the probability that all particles coincidentally are identical is arbitrarily small. When using equal amounts of the two types of particles for the synthesis and the mixing ratio in the agglomerates produced therefrom will be 50% or hardly deviate from it. Such agglomerates would thus be well suited for use as a feature of the invention. In practice, you are often in between these two extremes. The reduction of the particle size leads in the case of luminophores mostly to a noticeable loss of the measurement signal intensity. Especially with a grain size of about 1 μm, many luminescent feature substances show a significant loss of intensity, which is mostly due to the enlargement of the surface, since here energy can be dissipated without radiation to surface defects. Certain non-luminescent feature substances also adversely react to significantly increased particle surfaces. Too large a grain size, however, leads to the problems described above in the preparation of suitable agglomerates.
Als Merkmalsstoffe zum Aufbau der Agglomerate werden daher bevorzugt kleine bis mittelgroße Partikel, z.B. mit einer Korngröße zwischen 1 und 5 µm, eingesetzt.As feature substances for the construction of the agglomerates, it is therefore preferred to use small to medium size particles, e.g. with a particle size between 1 and 5 microns, used.
Es sollte jedoch erwähnt werden, dass bei Verfügbarkeit entsprechend intensiver Merkmalsstoffe mit kleiner Partikelgröße, z.B. im Nanometerbereich, diese ebenfalls eingesetzt werden könnten.It should be noted, however, that, when available, correspondingly small feature size, high-intensity feature substances, e.g. in the nanometer range, these could also be used.
Das Mengenverhältnis der beiden Stoffe A und B, aus denen die Agglomerate hergestellt werden, beträgt idealerweise 1:1, falls beide Stoffe die gleiche Intensität und Korngröße besitzen. Im Anwendungsfall kann z.B. bei großen Unterschieden in der Signalstärke oder bei unterschiedlichen Korngrößenverteilungen eine Anpassung dieses Verhältnisses vorteilhaft sein. Ebenso kann es unter Umständen notwendig sein, das Mengenverhältnis anzupassen, um z.B. ein bestimmtes gewünschtes mittleres Intensitätsverhältnis beider Signale im Endprodukt zu erzeugen.The ratio of the two substances A and B, from which the agglomerates are prepared, is ideally 1: 1, if both substances have the same intensity and grain size. In the case of application, for example, in the case of large differences in the signal strength or with different particle size distributions, an adaptation of this ratio may be advantageous. It may also be necessary under certain circumstances to adjust the quantitative ratio in order, for example, to generate a specific desired mean intensity ratio of both signals in the end product.
Die als "Agglomerate" bezeichneten Einheiten sind gemäß einer Variante ein ungeordneter Haufen aus zusammenhaftenden Partikeln, welche fixiert oder permanent "zusammengeklebt" wurden (siehe
In der
- (a) ungeordnetes Merkmalsstoffagglomerat, das zwei unterschiedliche (insbesondere zusammenhaftende) Merkmalsstoffe aufweist und mit einer Polymer- oder Silicaschicht umhüllt bzw. verkapselt ist;
- (b) ungeordnetes Merkmalsstoffagglomerat, das zwei unterschiedliche, zusammenhaftende Merkmalsstoffe aufweist;
- (c) Core-Shell-Teilchen, bei dem der Kern durch einen ersten Merkmalsstoff gebildet ist und die Hülle durch eine Mehrzahl zweiter Merkmalsstoffe gebildet ist;
- (d) Core-Shell-Teilchen, bei dem der Kern durch einen ersten Merkmalsstoff gebildet ist und die durchgehende, homogene Hülle aus einem zweiten Material gebildet ist;
- (e) geordnetes Merkmalsstoffagglomerat, das zwei unterschiedliche Merkmalsstoffe aufweist.
- (a) disordered feature agglomerate having two distinct (especially cohesive) feature substances and being encapsulated with a polymer or silica layer;
- (b) disordered feature agglomerate having two distinct, cohesive feature substances;
- (c) core-shell particles wherein the core is formed by a first feature substance and the shell is formed by a plurality of second feature substances;
- (d) core-shell particles wherein the core is formed by a first feature substance and the continuous, homogeneous shell is formed from a second material;
- (e) ordered feature aggregate agglomerate having two distinct feature substances.
Die Erfindung wird nachstehend näher anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments.
Als im NIR lumineszierender Phosphor wird der seltenerddotierte Yttrium-Chrom-Perovskit aus Beispiel 2 der Schrift
Zur Herstellung von Agglomeraten werden die beiden Stoffe wie folgt behandelt:
- 5 g des Phosphors und 5 g des ESR-aktiven Stoffes werden in 60 g Wasser dispergiert. Es werden 120 mL Ethanol sowie 3,5 mL Ammoniak (25%) zugegeben. Unter Rühren mit einem Flügelrührer werden 10 mL Tetraethylorthosilicat langsam zugegeben und die Reaktionsmischung weitere acht Stunden gerührt. Das Produkt wird abfiltriert, zweimal mit 40 mL Wasser gewaschen und bei 60°C im Trockenschrank getrocknet. Es werden Partikelagglomerate mit einer Korngröße D99 = 20-30 µm erhalten. Die erhaltenen Agglomerate werden bei 300°C eine Stunde lang getempert und anschließend mit einer Ultrazentrifugalmühle behandelt. Man erhält ein Produkt mit einer reduzierten Korngröße D99 = 15-18 µm.
- 5 g of the phosphor and 5 g of the ESR-active substance are dispersed in 60 g of water. 120 mL of ethanol and 3.5 mL of ammonia (25%) are added. While stirring with a paddle stirrer, 10 ml of tetraethyl orthosilicate are added slowly and the reaction mixture is stirred for a further eight hours. The product is filtered off, washed twice with 40 mL of water and dried at 60 ° C in a drying oven. Particle agglomerates with a particle size D99 = 20-30 μm are obtained. The resulting agglomerates are annealed at 300 ° C for one hour and then treated with an ultracentrifugal mill. A product with a reduced particle size D99 = 15-18 μm is obtained.
Die hergestellten Agglomerate werden anschließend der Papiermasse während der Blattherstellung so hinzugefügt, dass die Agglomerate im entstandenen Blatt mit einem Massenanteil von 0,1 Gewichtsprozent enthalten sind.The produced agglomerates are then added to the paper pulp during sheet production so that the agglomerates are contained in the resulting sheet in a mass fraction of 0.1 weight percent.
An mehreren unterschiedlichen Stellen des Blattes wird die Intensität des Signals der jeweiligen Sicherheitsmerkmale ermittelt (Lumineszenzintensität bzw. Intensität des ESR-Signals). Die gemessenen Signalintensitäten der beiden unterschiedlichen Sicherheitsmerkmale korrelieren dabei miteinander.At several different locations of the sheet, the intensity of the signal of the respective security features is determined (luminescence intensity or intensity of the ESR signal). The measured signal intensities of the two different security features correlate with each other.
Als im NIR lumineszierender Phosphor wird das seltenerddotierte Lanthanphosphat aus Beispiel 12 der Schrift
16.5 g des Phosphors und 16.5 g des SERS-aktiven Stoffes werden in 245 g Wasser dispergiert. Es werden 44 g Kaliumhydrogencarbonat hinzugefügt und unter Rühren über den Verlauf einer Stunde eine Kaliumwasserglas-Lösung hinzugetropft, so dass ca. 15 g SiO2 auf den Agglomeraten abgeschieden werden. Das Produkt wird abfiltriert, zweimal mit 150 ml Wasser gewaschen und bei 60°C im Trockenschrank getrocknet. Es werden Partikelagglomerate mit einer Korngröße D99 = 18-20 µm erhalten.16.5 g of the phosphorus and 16.5 g of the SERS-active substance are dispersed in 245 g of water. Are added, and added dropwise with stirring over the course of one hour, a potassium water glass solution, 44 g of potassium hydrogen carbonate, so that about 15 g of SiO 2 are deposited on the agglomerates. The product is filtered off, washed twice with 150 ml of water and dried at 60 ° C in a drying oven. Particle agglomerates with a particle size D99 = 18-20 μm are obtained.
Die hergestellten Agglomerate werden anschließend der Papiermasse während der Blattherstellung so hinzugefügt, dass die Agglomerate im entstandenen Blatt mit einem Massenanteil von 0,1 Gewichtsprozent enthalten sind.The produced agglomerates are then added to the paper pulp during sheet production so that the agglomerates are contained in the resulting sheet in a mass fraction of 0.1 weight percent.
An mehreren unterschiedlichen Stellen des Blattes wird die Intensität des Signals der jeweiligen Sicherheitsmerkmale ermittelt (Lumineszenzintensität bzw. Intensität des SERS-Signals). Die gemessenen Signalintensitäten der beiden unterschiedlichen Sicherheitsmerkmale korrelieren dabei miteinander.At several different locations of the sheet, the intensity of the signal of the respective security features is determined (luminescence intensity or intensity of the SERS signal). The measured signal intensities of Both different security features correlate with each other.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Einzelpartikelanalyse durchgeführt werden. Die Lumineszenzeigenschaften eines einzelnen Agglomerats im Blatt können z.B. mit einem geeigneten lichtbasierten Mikroskop untersucht werden. Die SERS-Eigenschaften eines einzelnen Agglomerats können beispielsweise durch einen geeigneten TERS-Aufbau (Tip-enhanced raman spectroscopy) oder ein Raman-Mikroskop untersucht werden. In den Einzelpartikeln der hergestellten Agglomerate lassen sich sowohl die spezifischen Lumineszenzeigenschaften als auch die spezifischen SERS-Eigenschaften der als Edukte eingesetzten Sicherheitsmerkmale nachweisen.Alternatively or additionally, a single particle analysis can be performed. The luminescence properties of a single agglomerate in the sheet may be e.g. be examined with a suitable light-based microscope. The SERS properties of a single agglomerate can be studied, for example, by a suitable TERS (tip-enhanced raman spectroscopy) setup or a Raman microscope. Both the specific luminescence properties and the specific SERS properties of the security features used as starting materials can be detected in the individual particles of the agglomerates produced.
Als im NIR lumineszierender Phosphor wird das seltenerddotierte Yttriumoxid aus Beispiel 5 der Schrift
5 g des Phosphors und 5 g des Nullfeld-aktiven Stoffes werden in 60 g Wasser dispergiert. Es werden 120 mL Ethanol sowie 3,5 mL Ammoniak (25%) zugegeben. Unter Rühren mit einem Flügelrührer werden 10 mL Tetraethylorthosilicat langsam zugegeben und die Reaktionsmischung weitere acht Stunden gerührt. Das Produkt wird abfiltriert, zweimal mit 40 mL Wasser gewaschen und bei 60°C im Trockenschrank getrocknet. Es werden Partikelagglomerate mit einer Korngröße D99 = 20-30 µm erhalten. Die erhaltenen Agglomerate werden bei 300°C eine Stunde lang getempert und anschließend mit einer Ultrazentrifugalmühle behandelt. Man erhält ein Produkt mit einer reduzierten Korngröße D99 = 15-18 µm.5 g of the phosphor and 5 g of the zero-field active substance are dispersed in 60 g of water. 120 mL of ethanol and 3.5 mL of ammonia (25%) are added. While stirring with a paddle stirrer, 10 ml of tetraethyl orthosilicate are added slowly and the reaction mixture is stirred for a further eight hours. The product is filtered off, washed twice with 40 mL of water and dried at 60 ° C in a drying oven. Particle agglomerates with a particle size D99 = 20-30 μm are obtained. The resulting agglomerates are annealed at 300 ° C for one hour and then treated with an ultracentrifugal mill. A product with a reduced particle size D99 = 15-18 μm is obtained.
Werden die so hergestellten Agglomerate als Sicherheitsmerkmal in einem Sicherheitsdokument eingesetzt, existiert eine räumliche Korrelation zwischen der Lumineszenzintensität des Phosphors und des Resonanzsignals des nullfeldaktiven Stoffes.If the agglomerates thus produced are used as a security feature in a security document, there is a spatial correlation between the luminescence intensity of the phosphor and the zero field active substance resonance signal.
Grundsätzlich können die erfindungsgemäß verwendeten partikulären Agglomerate im Wertdokument selbst, insbesondere im Papiersubstrat, eingebracht sein. Zusätzlich oder alternativ können die partikulären Agglomerate auf dem Wertdokument aufgebracht, z.B. aufgedruckt, sein. Bei dem Wertdokumentsubstrat muss es sich nicht zwangsläufig um ein Papiersubstrat handeln, es könnte auch ein Kunststoffsubstrat sein oder ein Substrat, das sowohl Papier-Bestandteile als auch Kunststoffbestandteile aufweist.In principle, the particulate agglomerates used according to the invention can be incorporated in the value document itself, in particular in the paper substrate. Additionally or alternatively, the particulate agglomerates may be applied to the value document, e.g. be printed. The value document substrate need not necessarily be a paper substrate, it could also be a plastic substrate or a substrate having both paper components and plastic components.
Claims (9)
- A value document comprising particulate agglomerates respectively containing at least two different homogeneous phases, wherein the first homogeneous phase is based on a luminescent substance emitting at a certain emission wavelength and the second homogeneous phase is based on a non-luminescent substance detectable by a spectroscopic method, wherein the non-luminescent substance of the second homogeneous phase is a substance detectable by nuclear magnetic resonance spectroscopy, electron spin resonance spectroscopy, nuclear quadrupole resonance spectroscopy, SER (surface-enhanced Raman) spectroscopy or SEIRA (surface-enhanced infrared absorption) spectroscopy, and wherein upon an evaluation of measurement values that are obtainable by a location-specific measurement, carried out at different locations of the value document, of the luminescence intensity at the certain emission wavelength and the intensity of the measurement signal of the spectroscopic method, there is a statistical correlation between the luminescence intensity at the certain emission wavelength and the intensity of the measurement signal of the spectroscopic method, wherein there is a statistical correlation when after computing a statistical correlation function for the obtained measurement values and after comparing the amount thereof with a threshold value, with a correlation function normalized in terms of amount to a values range of 0 to 1, an existing statistical correlation is recognized when the amount is > 0.3.
- The value document according to claim 1, wherein the exciting electromagnetic radiation of the spectroscopic method is radio-wave, microwave, terahertz or infrared radiation.
- The value document according to either of claims 1 and 2, wherein the agglomerates are chosen from the group consisting of core-shell particles, particle agglomerates, encapsulated particle agglomerates and nanoparticle-encased particles.
- The value document according to any of claims 1 to 3, wherein the particulate agglomerates have a grain size D99 in a range of 1 micrometer to 100 micrometers, preferably 5 micrometers to 30 micrometers, particularly preferably in a range of 10 micrometers to 20 micrometers.
- The value document according to any of claims 1 to 4, wherein the luminescent substance of the first homogeneous phase is based on a matrix-forming inorganic solid which is doped with one or more rare earth metals or transition metals.
- The value document according to any of claims 1 to 5, wherein, in addition to the particulate agglomerates, there is incorporated into or applied to the value document in uniform concentration a non-correlating correction component which luminesces at a certain emission wavelength or is detectable separately with a spectroscopic method, wherein the spectroscopic method is in particular the same as that of the second homogeneous phase of the particulate agglomerate or another spectroscopic method.
- A method for checking the presence or the authenticity of a value document according to any of claims 1 to 6 comprising:a) exciting the luminescent substance, emitting at a certain emission wavelength, of the first homogeneous phase and exciting the non-luminescent substance, detectable by a spectroscopic method, of the second homogeneous phase;b) spatially resolved capturing of measurement values for the radiation emitted by the luminescent substances, on the one hand, and for the measurement-signal intensity deriving from the non-luminescent substances and arising from the spectroscopic method, on the other hand, in order to generate first luminescence-emission intensity/location measurement-value pairs and second measurement-signal intensity/location measurement-value pairs;c) checking whether there is a statistical correlation between the luminescence-emission intensities and the measurement-signal intensities arising from the spectroscopic method, wherein there is a statistical correlation when after computing a statistical correlation function for the obtained measurement values and after comparing the amount thereof with a threshold value, with a correlation function normalized in terms of amount to a values range of 0 to 1, an existing statistical correlation is recognized when the amount is > 0.3.
- The method according to claim 7, wherein the measurement values for the radiation emitted by the luminescent substances, on the one hand, and for the measurement-signal intensity deriving from the non-luminescent substances and arising from the spectroscopic method, on the other hand, are converted into corrected measurement values in an intermediate step.
- The method according to claim 7, wherein only those measurement values for the radiation emitted by the luminescent substances, on the one hand, and for the measurement-signal intensity deriving from the non-luminescent substances and arising from the spectroscopic method, on the other hand, that respectively lie within a certain values range, in particular above a certain threshold value, are drawn on for determining authenticity.
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