ES2815950T5 - Documentos de valor y otros artículos que tienen marcadores que exhiben emisiones de máxima intensidad retardadas, y procedimientos y aparatos para su autenticación - Google Patents
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Description
DESCRIPCIÓN
Documentos de valor y otros artículos que tienen marcadores que exhiben emisiones de máxima intensidad retardadas, y procedimientos y aparatos para su autenticación
Solicitud relacionada
Esta aplicación reivindica prioridad a la Solicitud Provisoria de los EE.UU, en tramitación, con número de serie 61/408.817, presentada el 1 de noviembre de 2010.
Campo de la invención
El campo técnico se refiere generalmente a un procedimiento y aparato de validación de autenticación de un documento de valor estacionario usando características de emisión infrarroja emitida de una o más composiciones encubiertas incorporadas en o dentro de un documento de valor cuando se excitan por un pulso de luz incidente.
Antecedentes
Existen muchas formas de validar o autenticar un documento de valor, desde simples hasta complejas. Algunos procedimientos implican características visibles, también denominadas evidentes, en un documento o incorporadas en un documento, tal como un holograma en una tarjeta de crédito, una imagen en relieve o una marca de agua en un billete de banco, una lámina de seguridad, una cinta de seguridad, hilos de colores o fibras de colores dentro de un billete de banco, o una imagen flotante y/o hundida en un pasaporte. Si bien estas características son fáciles de detectar con el ojo humano y generalmente no requieren equipo para su autenticación, estas características evidentes son fácilmente identificadas por un potencial falseador y/o falsificador. Como tal, características ocultas, también denominadas encubiertas, pueden incorporarse en los documentos de valor, ya sea en lugar de características evidentes o además de estas. Las características encubiertas pueden incluir fibras fluorescentes invisibles, manchas químicamente sensibles, pigmentos o tintes fluorescentes que se incorporan al sustrato del documento de valor. Las características encubiertas también se pueden incluir en la tinta que se imprime sobre el sustrato del documento de valor o dentro de la resina utilizada para hacer películas que se usan en los documentos de valor laminados. Dado que las características encubiertas no son detectables por el ojo humano, se requieren detectores configurados para detectar estas características encubiertas para autenticar el documento de valor.
Algunas características encubiertas incorporan marcadores que absorben la radiación de una fuente de luz y emiten radiación detectable que tiene propiedades, tal como la longitud de onda y tiempo de desintegración, que pueden usarse para determinar si el documento de valor que incorpora la característica es auténtico. Por ejemplo, algunos marcadores encubiertos utilizan iones activos de tierras raras que se han incorporado a redes cristalinas de óxido. La mayoría de las redes cristalinas de óxido son estructuras empaquetadas esencialmente cerradas de iones de oxígeno en las que los iones metálicos pueden estar conectados a los átomos de oxígeno de la red cristalina, lo que da como resultado simetrías de los campos cristalinos. Los cristales de óxido típicamente dan como resultado una rápida desintegración de la radiación absorbida a un nivel de almacenamiento de energía seguida de una desintegración a niveles de energía más bajos. Cuando tales marcadores encubiertos son iluminados por una fuente de luz, tienden a tener un pico en su intensidad de radiación emitida que corresponde al momento en el que se apaga la fuente de luz, y, en adelante, la radiación emitida exhibe una rápida disminución de la emisión. Existen diversos sistemas que utilizan convertidores de marcadores, por ejemplo, el documento US2008/121818 que describe una composición fotoluminiscente que utiliza elementos de tierras raras para su identificación. Otro, el documento WO2009/136921 describe un procedimiento para verificar un elemento de seguridad luminiscente, en el que el elemento es una cascada, con iluminación que excita un primer dopante y el primer dopante excita al segundo dopante. Además, el documento US7495234 describe una validación de marcador segura, en la que se toman medidas para verificar que la fluorescencia de referencia haya desintegrado.
La FIG. 1 es un gráfico 100 que ilustra intensidades (en unidades arbitrarias, AU) de una señal de excitación 102 y una señal de emisión 104 con respecto al tiempo para un ejemplo de un sistema de la técnica anterior en el que un documento de valor que incluye un marcador encubierto se ilumina por una fuente de luz LED durante 10 milisegundos. Como se ilustra, la intensidad de la radiación emitida por el marcador aumenta durante el tiempo en que la fuente de luz está encendida y luego desintegra rápidamente una vez que se apaga la fuente de luz, disminuyendo exponencialmente, según lo esperado, para muchos marcadores encubiertos luminiscentes existentes. La constante de desintegración exponencial es una función del marcador específico utilizado, el material de la red del huésped y las cantidades de dopaje de iones sustitutos, y se define como el tiempo necesario para que la intensidad de emisión decaiga al valor 1/e. Este "valor 1/e" se denomina tiempo de vida "Tau" (<t>).
Sumario
La tecnología de la presente se refiere al uso de marcadores encubiertos en o sobre un documento de valor u otro artículo, y en particular al uso de marcadores que absorben la radiación de una fuente de iluminación durante un período de iluminación, y emiten radiación de una manera que exhibe una intensidad máxima en un punto en el tiempo posterior al final de una duración de iluminación, cuando la fuente de iluminación está apagada.
En un aspecto, se proporciona un procedimiento de autenticación de un documento de valor u otro artículo usando un aparato de autenticación que incluye proporcionar un documento de valor u otro artículo al aparato de autenticación, comprendiendo el documento de valor u otro artículo al menos un marcador que tiene una red cristalina dopada con un primer ion activo de tierras raras. El procedimiento también incluye aplicar radiación que tiene una primera longitud de onda desde una fuente de iluminación del aparato de autenticación al documento de valor u otro artículo durante una duración de iluminación. El marcador absorbe la radiación de la fuente de iluminación y emite radiación infrarroja que tiene una segunda longitud de onda que es mayor que la primera longitud de onda de la radiación, la radiación infrarroja emitida por el marcador tiene una intensidad máxima que se produce en un período de retardo medido desde el final del duración de la iluminación, siendo el período de retardo mayor que aproximadamente 0,1 milisegundos. El procedimiento incluye además detectar la intensidad de la radiación infrarroja emitida a lo largo del tiempo con un sensor del aparato de autenticación para producir datos de emisión, luego procesar los datos de emisión con un procesador del aparato de autenticación para determinar si el documento de valor u otro artículo es auténtico, en el que el procesamiento incluye identificar la intensidad máxima de la radiación infrarroja emitida que se produce después de que se apaga la fuente de iluminación y comparar la intensidad máxima medida con datos auténticos predeterminados.
En un aspecto no reivindicado, se proporciona un documento de valor u otro artículo que incluye una característica encubierta. El documento de valor u otro artículo comprende al menos un marcador que tiene una red cristalina dopada con un primer ion activo de tierras raras, estando configurado el marcador para absorber radiación que tiene una primera longitud de onda de una fuente de iluminación durante una duración de iluminación que tiene un final, y para emitir radiación infrarroja que tiene una segunda longitud de onda que es mayor que la primera longitud de onda de la radiación de la fuente de iluminación. La radiación infrarroja emitida por el marcador tiene una intensidad máxima que se produce en un período de retardo medido desde el final de la duración de la iluminación, siendo el período de retardo mayor que aproximadamente 0,1 milisegundos.
En un tercer aspecto, se proporciona un aparato de autenticación que incluye una fuente de iluminación, un sensor y un procesador. La fuente de iluminación aplica radiación que tiene una primera longitud de onda a un documento de valor u otro artículo durante una duración de iluminación que tiene un final. El sensor detecta la intensidad de la radiación infrarroja emitida desde el documento de valor u otro artículo a lo largo del tiempo para producir datos de emisión, teniendo la radiación infrarroja emitida desde el documento de valor u otro artículo una segunda longitud de onda mayor que la primera longitud de onda y una intensidad máxima que se produce en un período de retardo medido desde el final de la duración de la iluminación, siendo el período de retardo mayor que aproximadamente 0,1 milisegundos. El procesador procesa los datos de emisión e identifica la intensidad máxima de la radiación infrarroja emitida que se produce después del período de retardo para comparar los datos de emisión con datos auténticos predeterminados para determinar además si el documento de valor u otro artículo es auténtico. La invención se define como se describe en la reivindicación 1.
Breve descripción de los dibujos
Se han seleccionado ejemplos específicos con fines de ilustración y descripción, y se muestran en los dibujos adjuntos, que forman parte de la especificación.
La FIG. 1 ilustra un gráfico de intensidad versus tiempo de un sistema de la técnica anterior, en el que la intensidad emitida disminuye sin que se produzca un máximo después de apagar la iluminación.
La FIG. 2 ilustra un documento de valor u otro artículo, de acuerdo con varias realizaciones.
La FIG. 3 ilustra un gráfico de absorción versus longitud de onda del comportamiento de absorción medido de una red del huésped de granate de itrio y aluminio inorgánico con iones de erbio de tierras raras que muestran un comportamiento de absorción de línea estrecha cerca de 660 nm, de acuerdo con una realización.
La FIG. 4 ilustra un gráfico de absorción versus longitud de onda del comportamiento de absorción medido de un granate de itrio y aluminio monocristalino y un huésped cerámico policristalino cada uno dopado con 50% de erbio que muestra múltiples características de absorción de línea estrecha cerca de 660 nm, de acuerdo con una realización.
La FIG. 5 ilustra un gráfico de intensidad versus tiempo del comportamiento de emisión de un fósforo inorgánico de oxisulfuro de itrio dopado con iones de tierras raras de erbio e iterbio tal como se utiliza con la tecnología de la presente, que muestra una duración de iluminación pulsada de 0,1 milisegundos y una emisión que tiene una intensidad máxima que se produce después de la duración de la iluminación, de acuerdo con una realización.
La FIG. 6 ilustra un gráfico de intensidad versus tiempo del comportamiento de emisión de un fósforo inorgánico de fluoruro de itrio sódico dopado con iones de tierras raras de erbio e iterbio como se utiliza con la tecnología de la presente, que muestra una iluminación pulsada de 0,1 milisegundos que da como resultado una emisión que tiene una intensidad máxima que se produce después de la duración de la iluminación, de acuerdo con una realización.
La FIG. 7 ilustra el comportamiento de emisión de un fósforo inorgánico de fluoruro de iterbio sódico dopado con iones de tierras raras de erbio e iterbio que muestra una duración de iluminación pulsada de 0,1 milisegundos y una emisión que tiene una intensidad máxima que se produce después de la duración de la iluminación, de acuerdo con una realización.
La FIG. 8 ilustra el comportamiento de emisión de un fósforo inorgánico de fluoruro de iterbio sódico dopado con iones de tierras raras de erbio e iterbio que muestra una duración de iluminación pulsada de 1,0 milisegundos y una emisión que tiene una intensidad máxima menos aguda en comparación con la Figura 6 que se produce después de la duración de la iluminación, de acuerdo con una realización.
La FIG. 9 ilustra el comportamiento de emisión de un fósforo inorgánico de fluoruro de iterbio sódico dopado con iones de tierras raras de erbio e iterbio que muestra una duración de iluminación pulsada de 5,0 milisegundos y una emisión que no tiene una intensidad máxima que se produce después de la duración de la iluminación, de acuerdo con una realización.
La FIG. 10 ilustra un aparato de autenticación, de acuerdo con una realización.
La FIG. 11 ilustra un procedimiento de autenticación de un documento de valor u otro artículo, de acuerdo con una realización.
Descripción detallada
La tecnología de la presente se refiere a características de autenticación que pueden incorporarse en o sobre documentos de valor u otros artículos, y pueden detectarse usando aparatos de autenticación como se describe en la presente. Las características de autenticación utilizan uno o más marcadores que absorben la radiación de una fuente de iluminación que se enciende durante una duración de iluminación y se apaga al final de la duración de la iluminación. La fuente de iluminación se mantiene apagada durante un período de inactividad. Una vez que se absorbe la radiación, los marcadores emiten radiación infrarroja de una manera que tiene una intensidad máxima que se produce después del final de la duración de la iluminación (es decir, cuando se apaga la fuente de iluminación). La fuente de iluminación puede funcionar de manera pulsada periódica, proporcionando una pluralidad de duraciones de iluminación, en la que cada duración de iluminación está separada por una duración de apagado, durante la cual la fuente de iluminación se apaga. El período de tiempo de cada duración de iluminación es preferentemente idéntico, y el período de tiempo de cada duración de apagado también es preferentemente idéntico. El período de tiempo de cada duración de iluminación puede seleccionarse con base en las propiedades del marcador auténtico, y preferentemente es suficientemente corto para facilitar la aparición de la máxima intensidad de emisión en un período de retardo detectable después del final del período de iluminación. El período de tiempo de cada duración de apagado también puede seleccionarse con base en las propiedades del marcador auténtico, y preferentemente es suficientemente largo para permitir que la emisión del marcador disminuya a cero antes de repetir la duración de la iluminación. El uso de iluminación pulsada periódica permite medir y registrar numerosos conjuntos de datos en los datos de emisión recopilados por el aparato de autenticación. Los datos de emisión que tienen varios conjuntos de datos se pueden analizar estadísticamente para lograr un mayor grado de precisión temporal.
Los marcadores de la tecnología de la presente se incorporan en o sobre un artículo, tal como un documento de valor (por ejemplo, un billete de banco, un cheque, un certificado de acciones) u otro artículo (por ejemplo, una tarjeta de identificación, una licencia de conducir, un pasaporte, documentos de identidad, un documento, un papel, un componente de empaque, una tarjeta de crédito, una tarjeta bancaria, una etiqueta, un sello, un sello postal, una ficha, un líquido, un ser humano, un animal, y una muestra biológica), en diversas realizaciones. Los marcadores pueden estar en forma de partículas, por ejemplo, que se pueden mezclar con material de sustrato, tinta (por ejemplo, una tinta transparente o coloreada) u otro material de características impresas (por ejemplo, un pigmento o pintura), un revestimiento u otros componentes del documento o artículo de valor. Los documentos de valor u otros artículos pueden incluir un sustrato, un vehículo, una característica incrustada, una característica aplicada a la superficie, y/o un material impreso. Por ejemplo, pero no a modo de limitación, la FIG. 2 ilustra un documento de valor o artículo 200, que incluye un sustrato 202 y material impreso 204. El sustrato 202 puede ser cualquier sustrato adecuado, incluyendo, por ejemplo, papel, cartulina, vitela, tela tejida o no tejida, y películas tal como películas extruidas o películas laminadas. Asimismo, el material impreso 204 puede incluir cualquier material adecuado, y los sustratos pueden incluir más de un tipo de material impreso. En algunos ejemplos, el material impreso 204 es una tinta. El sustrato del documento de valor u otro artículo, el material impreso del documento de valor u otro artículo, o ambos, puede incluir al menos un marcador de la tecnología de la presente (por ejemplo, marcador 206 en el sustrato 202 y marcador 208 en el material impreso 204). En los ejemplos en los que el sustrato 202 del documento de valor u otro artículo 200 incluye un marcador 206, el marcador 206 puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 0,1% en peso del sustrato a aproximadamente 30% en peso del sustrato 202, o un intervalo preferente de aproximadamente 0,1% en peso del sustrato a aproximadamente 1% en peso del sustrato 202. En los ejemplos en los que el material impreso 204 del documento de valor u otro artículo 200 incluye un marcador 208, el marcador 208 puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 0,1% en peso del material impreso a aproximadamente 30% en peso del material impreso 204, o un intervalo preferente de aproximadamente 0,5% en peso del material impreso 204 a aproximadamente 15% en peso del material impreso 204. En realizaciones alternativas, el marcador puede estar presente en una característica incrustada 210 (por ejemplo, un hilo de seguridad) o en otra característica que está integrada con el material del sustrato o aplicada a una superficie del sustrato 202. En al menos algunas aplicaciones, es deseable incluir marcador suficiente en el material impreso en el documento de valor u otro artículo de modo que el documento de valor u otro artículo pueda autenticarse incluso cuando esté desgastado o envejecido, tal como, por ejemplo, cuando el documento de valor es un billete de banco en circulación.
Los marcadores de la tecnología de la presente comprenden una composición cristalina que incluye una red cristalina huésped dopada con al menos un primer ion activo de tierras raras. En algunos ejemplos, la red cristalina está dopada con un segundo ion activo de tierras raras. El material de la red cristalina huésped, el primer ion activo de tierras raras y cualquier segundo ion activo de tierras raras pueden seleccionarse e incorporarse como marcador para proporcionar las propiedades deseadas del marcador. Por ejemplo, el marcador puede seleccionarse para exhibir una absorción relativamente rápida de la radiación de la fuente de iluminación durante la duración de la iluminación, y puede almacenar inicialmente la radiación absorbida en un primer nivel de energía de almacenamiento, que puede ser un nivel de energía de almacenamiento transitorio. El marcador puede entonces transferir la energía absorbida desde el primer nivel de energía de almacenamiento a un segundo nivel de energía de almacenamiento, que puede ser un nivel de energía de almacenamiento de emisión, y luego puede emitir radiación infrarroja desde ese segundo nivel de energía de almacenamiento. Dado que puede haber una diferencia en los valores de desintegración de Tau entre los dos niveles de energía, es posible observar que la población del segundo nivel de energía de almacenamiento aumenta después de que se apaga la iluminación. Esto puede ocurrir cuando la constante de desintegración del segundo nivel es menor que la tasa de desintegración del nivel que lo suministra. En al menos uno de estos ejemplos, la intensidad de la radiación emitida continúa aumentando después de la duración de la iluminación final, durante la duración de apagado cuando la fuente de iluminación está apagada, aumentando a una intensidad máxima, o pico, durante un período de retardo, y luego se desintegra. El período de retardo se mide desde el final de la duración de la iluminación y es la cantidad de tiempo que tarda la intensidad de la radiación emitida en alcanzar su máximo. La disminución de la intensidad de la radiación emitida después del período de retardo puede ser una disminución exponencial combinada con cualquier flujo de energía residual que continúe hasta el segundo nivel de almacenamiento.
Cuando la intensidad máxima, o pico, de la radiación infrarroja emitida por el marcador se produce con un período de retardo suficiente, la intensidad máxima puede detectarse mediante detectores de infrarrojos convencionales y se procesa mediante electrónica convencional. El período de retardo es preferentemente mayor que aproximadamente 0,1 milisegundos, mayor que aproximadamente 0,2 milisegundos o mayor que aproximadamente 0,5 milisegundos. Por ejemplo, el período de retardo puede ser de aproximadamente 0,1 milisegundos a aproximadamente 5 milisegundos.
Las redes cristalinas adecuadas que se pueden usar como materiales huésped incluyen las redes cristalinas inorgánicas seleccionadas de oxifluoruros, fluoruros y oxisulfuros, mientras que en algunos ejemplos se pueden usar otras redes cristalinas. Sin estar ligado a ninguna teoría en particular, se cree que al menos parte del comportamiento temporal de los marcadores es el resultado del uso de redes cristalinas en las que otros átomos tal como azufre o flúor reemplazan a los iones de oxígeno dando como resultado una distorsión de red correspondiente. En algunos ejemplos, la red cristalina puede ser oxisulfuro de itrio, fluoruro de iterbio sódico, o fluoruro de itrio sódico.
El primer ion activo de tierras raras se puede seleccionar de modo que absorba la radiación que tiene una primera longitud de onda de la fuente de iluminación a un primer nivel de energía de almacenamiento y transfiera de forma no radiativa la radiación absorbida a un segundo nivel de energía de almacenamiento, que puede ser un nivel de energía de almacenamiento del primer o segundo ion de tierras raras. El segundo nivel de energía de almacenamiento puede desintegrarse radiativamente a un nivel de energía más bajo emitiendo radiación infrarroja que tiene una segunda longitud de onda como un convertidor descendente. La segunda longitud de onda es mayor que la primera longitud de onda de la radiación de la fuente de iluminación que es absorbida por el primer ion activo de tierras raras.
El primer ion activo de tierras raras absorbe preferentemente radiación de la fuente de iluminación mediante absorción de banda ancha o estrecha. La absorción por el primer ion activo de tierras raras es preferentemente muy rápida, por ejemplo, menor que aproximadamente 0,01 milisegundos. El primer ion activo de tierras raras puede transferir la radiación absorbida al segundo nivel de energía de almacenamiento con un tiempo de vida<t>1, y el segundo nivel de energía de almacenamiento puede tener un tiempo de vida<t>2. La vida útil<t>1 es preferentemente de aproximadamente el 50% de<t>2 a aproximadamente el 95% de<t>2. En al menos un ejemplo,<t>2 puede ser de aproximadamente 1,5 milisegundos a aproximadamente 10 milisegundos, y<t>1 puede ser de aproximadamente 1 milisegundo a aproximadamente 9 milisegundos. Dada la rápida absorción de la radiación de la fuente de iluminación, la duración de la iluminación es preferentemente durante una cantidad de tiempo<t>3, que puede ser de aproximadamente 0,1 milisegundos a aproximadamente 1 milisegundo, o que es de aproximadamente 4% de<t>2 a aproximadamente 10% de<t>2.
Preferentemente se utiliza iluminación pulsada periódica, en la que la fuente de iluminación se enciende y apaga de una manera pulsada periódica repetitiva para proporcionar una pluralidad de duraciones de iluminación separadas por una pluralidad de duraciones apagadas, y los datos se recopilan durante cada repetición. La iluminación pulsada periódica repetitiva permite medir y registrar una pluralidad de conjuntos de datos en los datos de emisión, que luego pueden analizarse, y puede permitir el uso de estadísticas en la sección de cálculo del aparato de autenticación mediante técnicas de promediado de señales. La duración de apagado, que es la cantidad de tiempo en que la fuente de iluminación se apaga entre duraciones de iluminación, debe ser mayor que el período de retardo y debe ser mayor que el período de retardo y el período de desintegración combinados, y preferentemente mayor que el tiempo durante el cual la intensidad de la radiación emitida por el marcador cae a cero.
El erbio (Er) es un ejemplo de un primer ion activo de tierras raras preferente para uso en los marcadores de la tecnología de la presente. El uso de erbio permite a los marcadores absorber la radiación visible o infrarroja de la fuente de iluminación como un absorbente estrecho o de banda. Un absorbente de banda o línea absorbe la radiación infrarroja incidente en un intervalo espectral amplio o estrecho en función de las características de absorción de los iones y, por tanto, puede ser suficientemente excitado por fuentes de iluminación infrarroja tal como, por ejemplo, una fuente de luz roja LED de 660 nanómetros (nm), que se dirige a una de las bandas de absorción fuerte 4F9/2 de erbio. La emisión del primer nivel de energía de almacenamiento del ion activo de tierras raras de erbio puede ser de aproximadamente 980 nm utilizando la transición de 4I11/2 a 4I15/2, que se encuentra en el intervalo de longitud de onda infrarroja, cuyo almacenamiento de energía surge de la desintegración no radiativa de la banda de absorción 4F9/2 al nivel de almacenamiento 4I11/2.
El iterbio (Yb) es un ejemplo de un segundo ion activo de tierras raras preferente para su uso en los marcadores de la tecnología de la presente. El iterbio actúa bien como un ion aceptor para la transferencia de energía de otros iones de metales de transición o tierras raras (por ejemplo, erbio).
Tanto el erbio como el iterbio exhiben un nivel de energía de almacenamiento de larga duración que se carga a tasas lo suficientemente lentas para que la constante de desintegración del segundo nivel sea menor que la tasa de desintegración del nivel que lo suministra. Así, el segundo nivel de almacenamiento continúa cargándose después de la duración de la iluminación, cuando se apaga la fuente de iluminación, produciendo un máximo en la intensidad emitida después de un período de retardo medido desde el final de la duración de la iluminación. En los ejemplos en los que se incorporan erbio e iterbio en redes cristalinas de oxisulfuro de itrio, fluoruro de itrio de sodio o fluoruro de iterbio de sodio, el erbio tiende a emitir a aproximadamente 980 nm de longitud de onda característica, mientras que el iterbio tiende a emitir a aproximadamente 1030 nm de longitud de onda característica. En este caso, la absorción puede tener lugar en el nivel 4F9/2 utilizando típicamente un LED de 660 nm como fuente de iluminación. La energía del nivel 4F9/2 desintegra de forma no radiativa el nivel de erbio 4I11/2. La energía de ese nivel de erbio puede luego transferirse de forma no radiativa al nivel 2F5/2 de iterbio. La emisión a aproximadamente 1030 nm tiene lugar entonces en la transición radiativa 2F5/2 a 2F7/2 de iterbio. La cantidad de emisión en las diversas transiciones depende de los niveles de dopante de los iones sustitutos.
La FIG. 3 es un gráfico que ilustra la curva de absorción medida 200 (en unidades arbitrarias, AU) de un granate de itrio y aluminio inorgánico conocido con iones de erbio de tierras raras, con respecto a la longitud de onda de la señal de excitación (en nm). El gráfico 300 muestra el comportamiento de absorción de múltiples líneas estrechas cerca de 660 nm. La FIG. 4 ilustra curvas de absorción similares 402, 404 como se muestra en la publicación de Sardaret al.
"Absorption Intensities and Emission Cross Section of Principal Intermanifold and Inter-Stark Transitions of Er3+(4f11) Polycrystalline Ceramic Garnet Y<3>Al<5>O<12>", Journal of Applied Physics, 97, 123501 (2005), que muestra un comportamiento de absorción hasta 1100 nm. La longitud de onda de la absorción de 660 nm se corresponde con la primera figura como se muestra en la FIG. 1, y por lo tanto, el marcador incrustado en la tinta de impresión puede ser fácilmente excitado por un LED que emite pulsos de radiación de longitud de onda de 660 nm.
La FIG. 4 ilustra un gráfico de intensidad versus tiempo 500 del comportamiento de emisión de un fósforo inorgánico de oxisulfuro de itrio dopado con iones de tierras raras de erbio e iterbio como se usa con la tecnología de la presente, que muestra una señal de iluminación pulsada 502 que tiene una duración de 0,1 milisegundos, y una señal de intensidad de emisión 504 (que indica emisiones de los iones de erbio) que tiene una intensidad máxima 506 que se produce después de la duración de la iluminación. La composición de fósforo es una red cristalina de oxisulfuro de itrio dopado con iones de tierras raras de erbio e iterbio, en la que el erbio se sustituye por iones de tierras raras de la red del huésped en un porcentaje de sustitución en un intervalo de aproximadamente 6 a aproximadamente 20 por ciento, y el iterbio sustituye a los iones de tierras raras de la red del huésped en un porcentaje de sustitución en un intervalo de aproximadamente 6 a aproximadamente 20 por ciento. El fósforo tiene un alto coeficiente de absorción para la luz LED, y la energía absorbida a niveles altos de energía se desintegra al primer nivel de energía de almacenamiento transitorio lo suficientemente rápido con la emisión subsiguiente mientras se desintegra al segundo nivel de almacenamiento. La duración de la iluminación LED se fijó en 0,1 milisegundos. El segundo nivel de energía continuó recibiendo energía del primer nivel de energía después del final de la duración de la iluminación (en el tiempo = 0 segundos), cuando se apagó la fuente de luz, y este efecto se mostró por la intensidad de emisión máxima detectada 506. La emisión a aproximadamente 980 nm fue la transición del estado de energía de Er 4I11/2 a 4I15/2. La intensidad máxima se detectó en un período de retardo 508 de aproximadamente 0,6 milisegundos.
La FIG. 6 ilustra un gráfico 600 de intensidad versus tiempo del comportamiento de emisión de un fósforo inorgánico de fluoruro de itrio de sodio dopado con iones de tierras raras de erbio e iterbio como se usa con la tecnología de la presente, que muestra una señal de iluminación pulsada 602 de 0,1 milisegundos que da como resultado una señal de intensidad de emisión 504 (que indica las emisiones de los iones de erbio) que tiene una intensidad máxima 606 que se produce después de la duración de la iluminación. La composición de fósforo es una red cristalina de fluoruro de itrio sódico dopado con iones de tierras raras de erbio e iterbio, en la que el erbio se sustituye por iones de tierras raras de la red del huésped en un porcentaje de sustitución en un intervalo de aproximadamente 6 a aproximadamente 20 por ciento, y el iterbio sustituye a los iones de tierras raras de la red del huésped en un porcentaje de sustitución en un intervalo de aproximadamente 6 a aproximadamente 20 por ciento. El fósforo tiene un alto coeficiente de absorción para la luz LED y la energía absorbida a altos niveles de energía se desintegra al primer nivel de energía de almacenamiento transitorio lo suficientemente rápido con la emisión subsiguiente mientras se desintegra al segundo nivel de almacenamiento de emisión. La duración de la iluminación LED se fijó en 0,1 milisegundos. El segundo nivel de almacenamiento continuó recibiendo energía del primer nivel de energía después del final de la duración de la iluminación, cuando se apagó la fuente de iluminación, y este efecto se mostró por la intensidad de emisión máxima detectada 606. La emisión a aproximadamente 980 nm fue la transición del estado de energía de Er 4I11/2 a 4I15/2. La intensidad máxima 606 se detectó en un período de retardo 608 de aproximadamente 1,1 milisegundos. El fósforo también exhibió emisión del ion de tierras raras de iterbio a aproximadamente 1030 nm como resultado de la transición del estado de energía de 2F5/2 a 2F7/2 que también exhibe un pico máximo similar en la intensidad de la radiación emitida.
Las FIGS. 7-9 ilustran el comportamiento de emisión de un fósforo inorgánico de fluoruro de iterbio sódico dopado con iones de tierras raras de erbio e iterbio en relación con diferentes duraciones de iluminación. Más en particular, la FIG.
7 ilustra un gráfico 700 de intensidad versus tiempo del comportamiento de emisión de un fósforo inorgánico de fluoruro de iterbio sódico dopado con iones de tierras raras de erbio e iterbio que muestra una señal de iluminación pulsada 702 que tiene una duración de 0,1 milisegundos y una señal de intensidad de emisión 704 que tiene una intensidad máxima 706 que se produce en un período de retardo 708 después de la duración de la iluminación. La FIG. 8 ilustra un gráfico 800 de intensidad versus tiempo del comportamiento de emisión de un fósforo inorgánico de fluoruro de iterbio sódico dopado con iones de tierras raras de erbio e iterbio que muestra una señal de iluminación pulsada 802 que tiene una duración de 1,0 milisegundos y una señal de intensidad de emisión 804 que tiene una intensidad máxima 806 menos aguda en comparación con la FIG. 7 que se produce en un período de retardo 808 después de la duración de la iluminación. Finalmente, la FIG. 9 ilustra un gráfico 900 de intensidad versus tiempo del comportamiento de emisión de un fósforo inorgánico de fluoruro de iterbio sódico dopado con iones de tierras raras de erbio e iterbio que muestra una señal de iluminación pulsada 902 que tiene una duración de 5,0 milisegundos y una señal de intensidad de emisión 904 que no tiene una intensidad máxima después de la duración de la iluminación. Estas figuras muestran que, dado que la duración de la iluminación de la radiación de excitación de entre 0,1 y 1 milisegundos proporciona un máximo en la intensidad de la emisión de infrarrojos que se produce en un período de retardo después del final de la duración de la iluminación, tal pico máximo retardado está ausente cuando la duración de la iluminación es de 5 milisegundos. Por tanto, se prefiere que la duración de la iluminación sea de aproximadamente 4% a aproximadamente 10% de la vida útil del segundo nivel de energía de almacenamiento<t>2.
En vista de las propiedades diseñadas en los marcadores de la tecnología de la presente, los aparatos de autenticación 1000 de la tecnología de la presente pueden incluir una fuente de iluminación 1002, un sensor 1004 y un procesador 1006, como se muestra en la FIG. 10. La fuente de iluminación 1002 que proporciona radiación que tiene una primera longitud de onda puede iluminar un documento de valor u otro artículo durante una duración de iluminación. La fuente de iluminación 1002 puede ser cualquier fuente adecuada, que incluye, por ejemplo, un LED que emite radiación a una longitud de onda absorbente del primer ion activo, u otras fuentes de luz tal como diodos láser que pueden tener una duración de iluminación suficientemente corta, tal como menor que aproximadamente 1 milisegundo, incluyendo, por ejemplo, aproximadamente 0,1 milisegundos. La fuente de iluminación 1002 también puede aplicar preferentemente iluminación pulsada periódica, que proporciona una pluralidad de duraciones de iluminación, estando cada duración de iluminación separada por una duración de apagado. El sensor 1004 puede detectar la intensidad de la radiación infrarroja emitida por el marcador del documento de valor u otro artículo a lo largo del tiempo, incluso desde el inicio de cada duración de iluminación, durante cada duración de iluminación, continuando después de cada duración de iluminación y hasta la desintegración final de cada respuesta de marcador, con el fin de producir conjuntos de datos de emisión. Para cada duración de iluminación, la radiación infrarroja emitida por el marcador del documento de valor u otro artículo, que es detectada por el sensor 1004, tiene una segunda longitud de onda que es mayor que la primera longitud de onda, y tiene una intensidad máxima que se produce después de la duración de iluminación. El sensor 1004 puede recibir la radiación infrarroja emitida desde el primer o segundo ion activo de tierras raras, medir la intensidad de la misma y puede registrar las características temporales de la radiación infrarroja emitida para producir datos de emisión. El procesador 1006, que puede ser un programa de software integrado en la EPROM de una unidad informática, procesa los datos de emisión para determinar si el documento de valor es auténtico con base en parámetros auténticos predeterminados. Los parámetros auténticos predeterminados son parámetros basados en las propiedades del material del marcador auténtico y pueden incluir un valor de intensidad máxima predefinido y/o un período de retardo predefinido (por ejemplo, un período de retardo en un intervalo de aproximadamente 0,0005 a aproximadamente 0,002 segundos) en el que se alcanza una intensidad máxima. Por consiguiente, la etapa de procesamiento puede incluir identificar la intensidad máxima de la radiación infrarroja emitida que se produce después de la duración de la iluminación e identificar el período de retardo después del cual se produce la intensidad máxima. Cuando se aplica iluminación pulsada periódica, la etapa de procesamiento puede incluir identificar la intensidad máxima y el período de retardo de la radiación infrarroja emitida que se produce después de cada duración de iluminación.
La FIG. 11 ilustra un procedimiento de autenticación de un documento de valor u otro artículo, de acuerdo con varias realizaciones. De acuerdo con la discusión anterior, los documentos de valor u otros artículos de la tecnología de la presente se pueden autenticar usando un aparato de autenticación (por ejemplo, el aparato de autenticación 1000, FIG. 10) proporcionando un documento de valor u otro artículo al aparato de autenticación, en el bloque 1102, y usar el aparato de autenticación para autenticar el documento de valor u otro artículo con base en parámetros auténticos predeterminados. El procedimiento de autenticación puede incluir aplicar iluminación al documento de valor desde una fuente de iluminación del aparato de autenticación durante una duración de iluminación, en el bloque 1104. La iluminación comprende radiación que tiene una primera longitud de onda. El paso de aplicar iluminación puede incluir aplicar iluminación pulsada que tiene una pluralidad de duraciones de iluminación, estando cada duración de iluminación separada por una duración de apagado, durante la cual se apaga la fuente de iluminación. El marcador absorbe radiación de la iluminación durante la duración de la iluminación y emite radiación infrarroja que tiene una segunda longitud de onda que es mayor que la primera longitud de onda de la radiación de la iluminación. Además, la radiación infrarroja emitida por el marcador tiene una intensidad máxima que se produce en un período de retardo, que se mide desde el final de cada duración de iluminación. El procedimiento de autenticación también puede incluir detectar la intensidad de la radiación infrarroja emitida a lo largo del tiempo con un sensor del aparato de autenticación para producir datos de emisión, en el bloque 1106. El documento de valor u otro artículo está estacionario durante las etapas de aplicación de la iluminación y detección de la intensidad de la radiación infrarroja emitida. El procedimiento de autenticación puede incluir además procesar los datos de emisión con un procesador del aparato de autenticación para determinar si el documento de valor es auténtico, en el bloque 1108. El procesamiento puede incluir identificar la intensidad máxima de la radiación infrarroja emitida que se produce después de la duración de la iluminación, y determinar el período de retardo cuando se produje la intensidad máxima. Cuando se aplica iluminación pulsada, el procesamiento puede incluir la identificación de la intensidad máxima y el período de retardo de la radiación infrarroja emitida que se produce después de cada duración de iluminación. Cuando la intensidad máxima y/o el período de demora se comparan favorablemente con una intensidad máxima predefinida y/o un período de demora máximo predefinido, respectivamente, el documento de valor u otro artículo puede considerarse auténtico. De lo contrario, cuando la intensidad máxima y/o el período de retardo, o ambos, no se comparan favorablemente con una intensidad máxima predefinida y/o un período de retardo máximo predefinido, respectivamente, el documento de valor u otro artículo puede considerarse no auténtico. Como se usa en la presente, el término "comparar favorablemente" significa igual o aproximadamente igual (por ejemplo, igual dentro de cierto grado de precisión, tal como 10 por ciento o algún otro valor).
Claims (9)
1. Un procedimiento de autenticación de un documento de valor u otro artículo usando un aparato de autenticación, comprendiendo el procedimiento las etapas de:
a) proporcionar el documento de valor u otro artículo al aparato de autenticación, comprendiendo el documento de valor u otro artículo al menos un marcador que tiene una red cristalina dopada con un primer ion activo de tierras raras; b) aplicar radiación que tiene una primera longitud de onda al documento de valor u otro artículo desde una fuente de iluminación del aparato de autenticación durante una duración de iluminación; en el que el marcador absorbe la radiación y emite radiación infrarroja que tiene una segunda longitud de onda que es mayor que la primera longitud de onda de la radiación, la radiación infrarroja emitida tiene una intensidad máxima que se produce en un período de retardo medido desde el final de la duración de la iluminación, siendo el período de retardo mayor que aproximadamente 0,1 milisegundos a aproximadamente 5 milisegundos;
c) detectar la intensidad de la radiación infrarroja emitida como una función del tiempo con un sensor del aparato de autenticación para producir datos de emisión; y
d) procesar los datos de emisión con un procesador del aparato de autenticación para determinar si el documento de valor u otro artículo es auténtico, en el que el procesamiento incluye identificar la intensidad máxima de la radiación infrarroja emitida que se produce después del período de retardo.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la duración de la iluminación es de aproximadamente 0,1 milisegundos a aproximadamente 1 milisegundo.
3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el primer ion activo de tierras raras absorbe la radiación de la fuente de iluminación en un primer nivel de energía de almacenamiento y transfiere de manera no radiativa la radiación absorbida a una tasa de transferencia<t>1 a un segundo nivel de energía de almacenamiento que tiene una vida útil<t>2, siendo la tasa de transferencia<t>1 de aproximadamente el 50% de<t>2 a aproximadamente el 95% de<t>2, y el segundo nivel de energía de almacenamiento se desintegra radiativamente a un nivel de energía más bajo por la emisión de la radiación infrarroja que tiene una segunda longitud de onda.
4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el documento de valor u otro artículo está estacionario durante las etapas de aplicación de la iluminación al documento de valor u otro artículo y detección de la intensidad de la radiación infrarroja emitida.
5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la red cristalina comprende una composición seleccionada del grupo que consiste en oxisulfuro de itrio, fluoruro de itrio sódico, y fluoruro de iterbio sódico.
6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el documento de valor u otro artículo comprende un sustrato y un material impreso sobre el sustrato.
7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la red cristalina del marcador está además dopada con un segundo ion activo de tierras raras.
8. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que el primer ion activo de tierras raras es erbio y el segundo ion activo de tierras raras es iterbio.
9. Un aparato de autenticación que comprende:
una fuente de iluminación que aplica radiación que tiene una primera longitud de onda a un documento de valor u otro artículo durante una duración de iluminación que tiene un final;
un sensor que detecta la intensidad de la radiación infrarroja emitida por el documento de valor u otro artículo a lo largo del tiempo para producir datos de emisión, la radiación infrarroja emitida por el documento de valor u otro artículo tiene una segunda longitud de onda mayor que la primera longitud de onda y tiene una intensidad máxima que se produce en un período de retardo medido desde el final de la duración de la iluminación, siendo el período de retardo de mayor que aproximadamente 0,1 milisegundos a aproximadamente 5 milisegundos; y
un procesador que procesa los datos de emisión e identifica la intensidad máxima de la radiación infrarroja emitida que se produce en el período de retardo para determinar si el documento de valor u otro artículo es auténtico.
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