JP2023520683A - 電子システムのxrfマーキングおよびxrfマークの読取りのための方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
XRF可読マークの製造方法、XRF可読マークおよびそれを含む構成要素が開示される。本発明の方法は、特定の相対濃度の1つまたは複数の化学元素を有するXRF標識組成物を提供する工程、およびXRF可読マークの多層構造を製造する工程を含む。相対濃度は、励起放射線XRFによるXRFマーキング組成物の照射に応答して、XRFマーキング組成物が所定のXRFシグネチャを示すXRF信号を放出するように選択される。多層構造の製造は、XRF励起放射線および/またはXRFバックグラウンドに対して高い吸光度を示す少なくとも1つの元素を有する減衰層を実装する工程;および前記XRFマーキング組成物を含むマーキング層を実装する工程を含む。
Description
本発明は、X線蛍光(XRF)の分野にあり、特に電子システムのXRFマーキングに関する。
本発明は、統合マーキング/コーディングシステム/スキーム(本明細書ではワンボードワンコード(One Board One code)(OBOC)コーディングシステム/スキームとも呼ばれる)によって、電子システムなどの複合システムの相補的(互換性)構成要素をマーキングするための新規な技術を提供する。
より具体的には、本発明は、カスタマイズされた電子機器のブランド保護および/または認証を提供するため、および/または医療機器(および特に、装着型医療機器)における電子部品のライアビリティを提供するため、および/または仮想サービスまたは製品と物理的動作システムとの間の結合(例えば、個人データとスマート衣服との間の結合)のためのブリッジライアビリティを提供するために、要素に埋め込まれた要素Id(電子システムの構成要素の物理的マーキング)を利用/使用することを提供する。
本発明の様々な実施形態では、複合電子システムは、回路基板(例えば、プリント回路基板(PCB)および/またはフレキシブル回路)などの複数の構成要素を有する集積回路、ならびに回路基板上に電子的に結合/実装される電子部品、例えば、プロセッサおよび/またはコントローラおよび/または回路の他のチップおよびトランジスタ、データ入力/出力/通信要素(例えば、RFおよび/またはアンテナモジュール)、センサモジュール(慣性センサ、カメラ、マイクロフォン、ならびに温度および/または圧力および/または磁場センサなどの他のセンサ)、ユーザインターフェースモジュール(例えば、スクリーン、キーパッド)、および/またはシステムの他の構成要素に(例えば、回路基板を介して)電子的に接続される複合電子システムの他の電子部品含む、任意のシステムであり得る。代替的または追加的に、複合システムは電子チップであってもよく、その1つの構成要素はチップの集積回路ダイであり、第2の構成要素はダイが封入される(チップの)システムのパッケージングであってもよい。さらに代替的または追加的に、複合電子システムは、例えば、複合システムの動作を実行するように共に構成および動作可能な1つまたは複数の別個の構成要素(この場合、別個のデバイスであり得る)を含む分散型システムであり得る。例えば、複合電子システムは、健康モニタリング/治療コントローラデバイス、および健康モニタリング/治療コントローラに接続可能な補完的スマートウェアラブル製品デバイス(スマート衣類)などの電子システム(例えば、電子制御システム)を含んでもよく、それによって、健康コントローラデバイスは、ユーザの状態をモニタリングするように適合されてもよく(例えば、それに関連付けられる/接続される好適なセンサを利用することによって)、スマートウェアラブル製品は、例えば、特定の材料をユーザの皮膚に放出することによりおよび/または圧力をユーザの1つ以上の身体部分に印加することにより、治療をユーザに提供するために、健康コントローラデバイスからの信号に応答するように構成されてもよい。代替的または追加的に、スマートウェアラブルデバイスは、ユーザの測定可能な健康パラメータを測定する(例えば、ユーザの体温および/または血圧および/または発汗速度および/または任意の他の測定可能な健康パラメータを測定する)センサとして機能してもよく、健康コントローラデバイスは、スマートウェアラブルデバイスからの信号に応答し、例えば、好適な警告を発行することによって(ユーザとのおよび/または他のエンティティへの通信を介して)および/または他の治療プロバイダモジュール(例えば、心臓ペースメーカ、インスリン注射器、および/または他の治療プロバイダモジュール)を動作させることによって、ユーザへの治療の提供を開始するように構成および動作可能であってもよい。
概して、複合電子システムは、任意の数の相補的(互換性のある)構成要素を含んでもよく、その全てまたは一部は、本発明のOBOCコード化スキームを用いてマーキングされてもよい。しかしながら、明確にするために、本発明の範囲を限定することなく、以下の説明では、しばしば議論および例示されるのは、本発明のOBOCスキームによってマーキングされる、システムの2つの第1および第2の相補的(互換性のある)構成要素のみである。
本発明のOBOCマーキング技術によれば、複合電子システムの少なくとも2つの相補的/互換性構成要素は、それぞれのXRF識別可能マーキング組成物によってマーキングされ、XRF識別可能マーキング組成物は、それぞれ相補的XRFシグネチャを担持/符号化するようにコード化され、相補的XRFシグネチャは、XRF技術によって読取り可能な類似-および/または一致-および/または対応-XRFシグネチャであり得る。相補的(類似/一致/対応)シグネチャのXRFマーキングによってマーキングされるされる第1および第2の相補的/互換性構成要素は、例えば、以下を含み得る:(i)複合システムの電子回路基板およびその上に搭載/接続された少なくとも1つの電子部品;および/または(ii)複合電子システムのパッケージング(例えば、チップのパッケージング)およびその集積回路(例えば、ダイ);および/または(iii)有線または無線で互いに接続可能あり得る、複合システム(例えば、コントローラデバイスおよびスマートウェアラブル衣類)の第1および第2の分離モジュール/デバイス。
これに関して、本明細書では、複合システムの2つの構成要素のXRFマーキングのXRFスペクトル応答がその少なくとも所定の部分(例えば、その少なくとも1つのスペクトル部分)において類似している場合を具体的に指定するために類似シグネチャという用語が使用されること、および/またはこれは類似のマーキング組成を示すことに留意されたい。この目的のために、類似のXRFシグネチャは、シグネチャを運ぶそれぞれのXRF信号が放出されたそれぞれの基質中の活性なXRF応答性のマーカー要素の類似の濃度に関連し得るが、XRFマーキングが適用される基質(材料および/またはテクスチャ)の影響により、および/またはマーキングが基質に適用される技術により、実際のXRFスペクトルが異なる場合がある。一致シグネチャという用語は、本明細書では、ある所定の式/制約に基づいてXRFシグネチャを処理し、それらが相補的であるかどうか(例えば、関連する外部参照データを利用する必要なしに、それらの間に一致が存在するかどうか)を判定することによって、シグネチャ間の一致が判定され得る場合を具体的に指定するために使用される。この意味で、類似シグネチャは、一致制約がそれらの間で等しい一致シグネチャの特定のケースである。シグネチャ間(シグネチャを数値に変換した後)の一致を判定する別の方法は、例えば、それらの加算が所定のチェックサム値まで合計するかどうかをチェックすることである。対応XRFシグネチャという用語は、本明細書では、シグネチャ間の対応関係を任意の好適な技法によって(例えば、シグネチャ間の対応関係を定義するルックアップテーブル(LUT)などの参照データを利用して)検証することができる場合を指定するために使用される。この目的のために、一致シグネチャは、概して、対応シグネチャの特定の場合であり、一致は、シグネチャ間の所定の関係によって決定され、したがって、外部参照データの使用を必要としない。
本発明のマーキング技術およびコード化システムは、カスタマイズされた電子機器(カスタノミクス(custonomics))およびパーソナライズされた電子部品の製造に利用することができる。例えば、スマート衣類(例えば、医療用)に埋め込まれた回路内のコード、および衣類自体は、個人に関連付けられたコードによってマーキングされてもよい。そのようなスマート衣類は、例えば、病状を有する人のために(例えば医療処方として)カスタマイズされてもよく、XRFマーキングは、カスタマイズされた衣類が正しい人に供給されることを検証するために使用されてもよい。
XRFマーキングは、以下の目的のために使用することができる:
・偽造防止対策であって、回路基板および様々な構成要素にマーキングすることができる。特に、XRFマーキングは、組み立て中に、回路基板上に組み立てられる構成要素が「真正」であり、元の製造業者によって製造されたことを確認するために使用することができる。本発明のこの態様は、供給者およびエンドユーザに対しても真正性およびセキュリティ対策を提供することができる。例えば、回路基板を受け取ると、ユーザは、マーキングを使用して、様々な構成要素のソースまたはタイプを認証することができる。さらに、マーキングによって、ユーザは、回路の所有を(例えば、修理またはアップグレードのために)引き継ぎ、回路が改ざんされていないことを確認することができる、例えば、ユーザは、構成要素のいずれも交換されておらず、許可された構成要素のみがインストールされていることを確認することができる。さらに、マーキングは、構成要素が回路基板上の「正しい」位置に組み立てられていることを確認するために使用することができる。
・構成要素製造業者は、そのようなマーキングを使用して、構成要素が「正しい」目的地に届いていることを確認し、構成要素の不正な取引を防止することができる。
・サプライチェーン管理およびサプライチェーン迂回の制御であって、マーキングは、供給および生産活動の制御に関連する情報を含み得る。例えば、多数のマーキング組成物を、製造および/または供給の異なる段階で適用して、現在の製造段階を示すことができる。
・スマート衣類(ウェアラブルデバイス)の製造業者は、そのようなマーキングを使用することができ、衣類(ウェアラブル物体)および衣類に組み立てられる/取り付けられる回路および電子部品の一方または両方が真正かつ互換性がある。特に、そのようなマーキングは、医療目的で使用されるスマートウェアラブル物体において極めて重要であり得(例えば、米国特許出願公開第2016/0022982号明細書を参照)、衣類および回路基板の両方は、通常、特別な特性を有し(例えば、衣類は、導電糸を含み得る)、高品質でなければならない。
・偽造防止対策であって、回路基板および様々な構成要素にマーキングすることができる。特に、XRFマーキングは、組み立て中に、回路基板上に組み立てられる構成要素が「真正」であり、元の製造業者によって製造されたことを確認するために使用することができる。本発明のこの態様は、供給者およびエンドユーザに対しても真正性およびセキュリティ対策を提供することができる。例えば、回路基板を受け取ると、ユーザは、マーキングを使用して、様々な構成要素のソースまたはタイプを認証することができる。さらに、マーキングによって、ユーザは、回路の所有を(例えば、修理またはアップグレードのために)引き継ぎ、回路が改ざんされていないことを確認することができる、例えば、ユーザは、構成要素のいずれも交換されておらず、許可された構成要素のみがインストールされていることを確認することができる。さらに、マーキングは、構成要素が回路基板上の「正しい」位置に組み立てられていることを確認するために使用することができる。
・構成要素製造業者は、そのようなマーキングを使用して、構成要素が「正しい」目的地に届いていることを確認し、構成要素の不正な取引を防止することができる。
・サプライチェーン管理およびサプライチェーン迂回の制御であって、マーキングは、供給および生産活動の制御に関連する情報を含み得る。例えば、多数のマーキング組成物を、製造および/または供給の異なる段階で適用して、現在の製造段階を示すことができる。
・スマート衣類(ウェアラブルデバイス)の製造業者は、そのようなマーキングを使用することができ、衣類(ウェアラブル物体)および衣類に組み立てられる/取り付けられる回路および電子部品の一方または両方が真正かつ互換性がある。特に、そのようなマーキングは、医療目的で使用されるスマートウェアラブル物体において極めて重要であり得(例えば、米国特許出願公開第2016/0022982号明細書を参照)、衣類および回路基板の両方は、通常、特別な特性を有し(例えば、衣類は、導電糸を含み得る)、高品質でなければならない。
マーキング組成物は、回路基板および構成要素に、単一の位置で、または代替的に異なる設備で適用されてもよい。例えば、PCBの構成要素のXRFマーキングは、認可された製造業者の施設で適用され得る。これらのマーキングは、構成要素の出所を認証する回路基板の組立て施設で読み取られ得る。
回路全体およびその構成要素は、同じ構成/同じXRFシグネチャ/コードワードによってマーキングされ得る。あるいは、様々な部分または構成要素は、同じXRFシグネチャ/コードの異なるコードワードによってマーキングされ得る。例えば、構成要素のXRFシグネチャは、回路基板全体に関連する情報(例えば、回路のタイプ、組み立ての日付、回路が送られる宛先またはクライアントを示す)を含むプレフィックスと、構成要素(部品の種類、製造業者、製造日など)に関連する情報を含むサフィックスとを含み得る。
マーキングに関連するコーディングシステムはまた、回路基板上および/または単一の構成要素上の異なる位置に局所化されたマーキングを含んでもよく、マーキングの位置の構成がコードの一部を構成する。すなわち、マーキングの特定の位置は、マーキングに関連付けられたコードワードに組み込まれる。言い換えれば、本発明のいくつかの実施形態では、マーキングを読み取るための方法/システム(例えば、XRFリーダ)は、マーキングされた構成要素上の(マーキングされた回路基板上の)マーキングの位置を識別および決定するための、および、(i)マーキングから取得されたXRF信号;および(ii)マーキングされた構成要素上のマーキングの位置、の両方に基づいて、マーキングから読み取られたコードワードを決定するための、イメージャおよび/または画像認識手段などの動作手段を含む。
サプライチェーンを制御する(例えば、無許可サプライチェーン迂回を制御する)目的で、多数のマーキング組成物(それぞれ異なるXRFシグネチャを有する)が、サプライチェーンまたは組立ラインに沿った多数の位置で回路基板に適用されてもよく、XRFマーキングを読み取ることにより回路の組立てに関する情報が提供される。
回路基板またはその構成要素に適用されるXRFマーキング組成物は、基板またはその構成要素の電気的または磁気的特性に干渉しない。また、XRFマーキング組成物は、回路基板の外観を変化させないように構成されてもよく、他の凡例のマーキングおよびロゴがマーキング組成物の適用によって影響を受けない(例えば、それ自体が透明であってもよい、および/または構成要素のマーキングされた基板材料に不可視に埋め込まれてもよい)。
マーキング組成物はまた、医療目的、フィットネスおよびワークアウト、ならびにファッションおよびライフスタイルのために使用されるウェアラブル製品およびスマート衣類に含まれ得るフレキシブル回路に適用され得る。例えば、生体力学的データを測定するスマートシューズ、外気温に調節するスマート衣服、および/または心拍数、皮膚水分、および皮膚温度などのバイオメトリック指標を測定するセンサを含む衣服である。スマート衣類はまた、心停止の場合に心臓に電気ショックを与えるなどの治療目的のために使用され得る。
スマート衣類は、特殊な材料および布地(例えば、通気性布地または導電性糸を含む布地)から構成されてもよく、異なる製造業者によって製造されてもよい。
この場合のマーキング組成物は、フレキシブル回路(例えば、フレキシブル回路基板)および布地の両方に適用され、両方の構成要素を認証してもよい。さらに、マーキングは、品質管理およびサプライチェーンの制御のために使用されてもよく、好適なXRFシグネチャまたはコードによってマーキングされた布地および関連回路のみが、一緒に組み立てられ/組み合わせられてもよい。
したがって、本発明の広範な態様によれば、少なくとも第1および第2の電子部品を含む複数の構成要素を含む電子システムが提供される。第1の電子部品は、XRF励起放射線による照射に応答して、第1のXRFシグネチャを有する第1のXRF信号を放出するように構成された第1のXRFマーキング組成物を含む。第2の電子部品は、XRF励起放射線によるその照射に応答して、第2のXRFシグネチャを有する第2のXRF信号を放出するように構成された第2のXRFマーキング組成物を含む。第1および第2のXRFマーキングはそれぞれ、第1の電子部品の第1のXRFシグネチャが第2の電子部品の第2のXRFシグネチャに対応するように構成され、それによって、前記第1および第2の電子部品がそれぞれ前記電子システムの互換性のある構成要素であることの検証を可能にする。
本発明の別の広範な態様によれば、少なくとも第1および第2の電子部品を含む電子システムの構成要素の互換性を検証するための方法が提供される。本方法は、以下を含む:
-電子システムに関連すると推定される第1の構成要素および第2の構成要素を提供する工程;
-第1および第2の構成要素にXRF励起放射線を照射する工程;
-前記第1および第2の構成要素からの前記照射に応答して放出される1つまたは複数のXRF応答信号を検出する工程;
-1つまたは複数のXRF応答信号を処理して、前記第1および第2の構成要素上の第1および第2のXRFマーキング組成物にそれぞれ関連付けられた第1および第2のXRFシグネチャを識別する工程;
-第1および第2のXRFシグネチャの識別時に、前記第1および第2のシグネチャを処理してそれらの間の対応関係を決定し、前記対応関係に基づいて電子システムに対する前記第1および第2の構成要素の適合性を検証する工程。
-電子システムに関連すると推定される第1の構成要素および第2の構成要素を提供する工程;
-第1および第2の構成要素にXRF励起放射線を照射する工程;
-前記第1および第2の構成要素からの前記照射に応答して放出される1つまたは複数のXRF応答信号を検出する工程;
-1つまたは複数のXRF応答信号を処理して、前記第1および第2の構成要素上の第1および第2のXRFマーキング組成物にそれぞれ関連付けられた第1および第2のXRFシグネチャを識別する工程;
-第1および第2のXRFシグネチャの識別時に、前記第1および第2のシグネチャを処理してそれらの間の対応関係を決定し、前記対応関係に基づいて電子システムに対する前記第1および第2の構成要素の適合性を検証する工程。
本発明の様々な実施形態および実装形態では、システムのマーキングされた構成要素は、XRFマーキングが適用されるそれぞれ異なる基板を含み得ることに留意されたい。したがって、異なる基板の異なる構成要素上で実行されるXRF測定を較正する必要がある場合がある。
したがって、本発明のさらに別の広範な態様によれば、1つまたは複数の基板材料に適用されたXRFマーキングのXRF測定値を較正するための方法が提供される。この方法は、以下を実行する工程を含む:
-様々な基板材料、および、様々な基板材料上のXRFマーカー要素の異なる濃度の様々なXRFマーキング組成物の試料を含む複数の試料を提供する工程;
-特定の基板材料の複数の試料をXRF分析器によって調べて、各試料について、XRFマーキング要素に関連する特定のエネルギー範囲の光子を示すカウント/秒(CPS)値を決定する工程;
-前記基板材料に適用されたXRFマーカーの測定に使用するための較正データXRFを決定しかつ記憶する工程であって、前記較正データは、複数の試料中のXRFマーカー要素の所定の/事前に知られている濃度を、それぞれの試料から得られた対応するCPSと関連付けるデータを含む、工程。この場合、較正データは、各試料から取得されたCPSに基づいてマーキングのコードワードを決定するために使用され得る。
-様々な基板材料、および、様々な基板材料上のXRFマーカー要素の異なる濃度の様々なXRFマーキング組成物の試料を含む複数の試料を提供する工程;
-特定の基板材料の複数の試料をXRF分析器によって調べて、各試料について、XRFマーキング要素に関連する特定のエネルギー範囲の光子を示すカウント/秒(CPS)値を決定する工程;
-前記基板材料に適用されたXRFマーカーの測定に使用するための較正データXRFを決定しかつ記憶する工程であって、前記較正データは、複数の試料中のXRFマーカー要素の所定の/事前に知られている濃度を、それぞれの試料から得られた対応するCPSと関連付けるデータを含む、工程。この場合、較正データは、各試料から取得されたCPSに基づいてマーキングのコードワードを決定するために使用され得る。
代替的または追加的に、較正手順は、ある所定のマーキング組成物が適用された所定の基板(例えば、既知の材料およびおそらく既知のテクスチャを有する)の試料から得られたXRF応答スペクトル(例えばCPS)を決定する工程、および、そのXRF応答をマーキングされた基板に関連付けられたコードワードとして記録する工程、すなわち所定のマーキング組成物によって所定の基板をマーキングする工程を含み得る。この場合、XRF応答スペクトル自体(場合によっては、マーキングされる物体上のマーキングの位置などの追加の情報とともに)は、その所定の基板の上/中にある間にその所定のマーキングに関連付けられたコードワードを表し得る。すなわち、この場合、コードワードは、マーキング要素の濃度/相対濃度に関連せずこれらを直接示さないが、基板の特性およびマーキング適用技術に関連し、それらによって影響を受ける、すなわち、固有のXRFシグネチャは、所定の「読み取り」(励起)放射線に対するマーキングされた基板の複合応答によって形成される。例えば、多数の同様のオブジェクト/基板(すなわち、同じ技術によって製造され、同じまたは非常に類似した材料組成およびレイアウトを有する物体)が、同じ参照/較正XRFシグネチャに関連付けられ得る(それによって識別可能)。そのようなシグネチャは、物体(または試験物体)の1つにマーキングを適用し、そこからXRF応答を読み取ると、参照シグネチャとして役立つように記憶されたものとして決定される。
また、特定の実施態様では、本方法はまた、異なるXRFパラメータを有するXRFインタロゲーションを前記複数の試料に適用することによって実行されるSNR最適化工程を実行し、その基板材料のXRF測定値のSNRを最適化するXRFパラメータの最適化されたセットを決定する工程、および、必要に応じて、XRFパラメータの前記最適化されたセットを較正データに記憶する工程を含む。
本発明のさらに別の実施形態によれば、物体を調べ、物体に適用されたマーキング組成物のスペクトルXRFシグネチャを示すXRF応答信号を検出するためのXRF分析器;および、スペクトルXRFシグネチャと、前記XRFマーキング要素が含まれる前記物体のXRFマーキング要素の濃度との間の対応を示す較正データと関連付けられるシグネチャ較正モジュール、を含むXRFリーダが提供される。シグネチャ較正モジュールは、前記スペクトルXRFシグネチャを利用して、較正データに基づいて前記物体内のXRFマーキング要素の濃度を決定するように適合される。
本発明のさらに別の広範な態様によれば、XRF可読マークが提供され、XRF可読マークは、特定の濃度の1つまたは複数の化学/原子元素(通常は複数の化学/原子元素)を有するXRFマーキング組成物を含む;前記相対濃度は、XRF励起放射線によるXRFマーキング組成物の照射に応答して、XRFマーキング組成物が前記XRF可読マークに関連する所定のXRFシグネチャを示すXRF信号を発するように選択される。XRF可読マークは、基板(例えば、XRF励起放射線による前記照射に応答したXRFバックグラウンドクラッタの放出に関連するXRF応答性基板)上に配置するように構成され、動作可能である。XRF可読マークは、以下を含む:
-前記XRF励起放射線および前記XRFバックグラウンドクラッタの少なくとも1つについて吸光度を示す少なくとも1つの元素を含む減衰/マスク層;および
-前記XRFマーキング組成物を含むマーキング層。
-前記XRF励起放射線および前記XRFバックグラウンドクラッタの少なくとも1つについて吸光度を示す少なくとも1つの元素を含む減衰/マスク層;および
-前記XRFマーキング組成物を含むマーキング層。
XRF可読マークは、XRF可読マークの減衰/マスク層が前記基板とXRF可読マークのマーキング層との間にある(すなわち、間に介在/位置する)ように、基板上に配置するように指定される。
いくつかの実施形態では、XRF可読マークの所定のXRFシグネチャは、ある閾値を超える照射に対する前記応答の1つ以上のスペクトルピークによって特徴付けられ、1つ以上のスペクトルピークは、マーキング層のXRFマーキング組成物によって寄与される少なくとも1つのスペクトルピークを含む。例えば、1つ以上のスペクトルピークは、減衰層の1つ以上の元素によって寄与される少なくとも1つのスペクトルピークを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、所定のXRFシグネチャは、ある閾値を超える、照射に対する応答の1つ以上のスペクトルピークによって特徴付けられる。XRF応答性基板からのXRFバックグラウンドクラッタはまた、ある閾値を超える少なくとも1つのスペクトルピークを含み、減衰/マスク層は、XRFバックグラウンドクラッタの少なくとも1つのスペクトルピークを除去するか、または少なくともその強度を抑制し、それによって、前記XRF可読マークが基板上に配置される間に、XRF可読マークの前記所定のXRFシグネチャを読み取ることを可能にする。
いくつかの実施形態では、減衰層は、マーキング層の面積より大きい面積にわたって延在するように構成される。
いくつかの実施形態では、減衰層は、μsρx≧1/2を満たすパラメータで構成され、式中、x*ρは減衰層の面積密度(面密度または列密度としても知られる)であり、μsは減衰層の原子元素構成要素の平均質量吸収係数である。いくつかの実施形態では、減衰層は、μsρx≧1を満たすパラメータで構成される。
いくつかの実施形態によれば、減衰層において吸光度を示す少なくとも1つの元素は、少なくとも45の原子番号を有する。例えば、吸光度を示す少なくとも1つの元素は、鉛(Pb)を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、減衰層における吸光度を示す少なくとも1つの要素は、少なくとも1つのスペクトル領域における実質的なXRF応答と関連付けられる。この目的のために、実質的なXRF応答は、XRF可読マークの所定のXRFシグネチャの一部であってもよい。
本発明のさらに別の広範な態様によれば、以下を含む構成要素(例えば、物体または電子部品)が提供される:
-基板材料;および
-XRF励起放射線によるXRF可読マークの照射に応答して、前記構成要素を示すXRFシグネチャを有するXRF信号を放出するように構成されたXRF可読マーク。
-基板材料;および
-XRF励起放射線によるXRF可読マークの照射に応答して、前記構成要素を示すXRFシグネチャを有するXRF信号を放出するように構成されたXRF可読マーク。
基板は、金属原子元素を含むXRF応答性基板であってもよく、XRF励起放射線による照射に応答してXRFバックグラウンド信号の放出と関連していてもよい。したがって、XRF可読マークは、マーキング層および減衰層を含む、上記に記載され以下でより詳細に説明されるような多層XRFマーカーとして構成されてもよく、XRF可読マークの減衰層が基板の表面とXRF可読マークのマーキング層との間に仲介/介在するように、前記基板の表面の上に配置される。
本発明のさらに別の広範な態様によれば、少なくとも第1および第2の構成要素を含む複数の構成要素を含む電子システムが提供される:
-第1の構成要素は、XRF励起放射線によるその照射に応答して、第1のXRFシグネチャを有する第1のXRF信号を放出するように構成された第1のXRF可読マークを含む;
-第2の構成要素は、XRF励起放射線によるその照射に応答して、第2のXRFシグネチャを有する第2のXRF信号を放出するように構成された第2のXRF可読マークを含む。
-第1の構成要素は、XRF励起放射線によるその照射に応答して、第1のXRFシグネチャを有する第1のXRF信号を放出するように構成された第1のXRF可読マークを含む;
-第2の構成要素は、XRF励起放射線によるその照射に応答して、第2のXRFシグネチャを有する第2のXRF信号を放出するように構成された第2のXRF可読マークを含む。
第1および第2のXRF可読マークは、第1の電子部品の第1のXRFシグネチャが第2の電子部品の第2のXRFシグネチャに対応するようにそれぞれ構成され、それによって、前記第1および第2の構成要素がそれぞれ前記電子システムの互換性のある構成要素であることの検証を可能にする、ようにそれぞれ構成される。構成要素のうちの少なくとも1つ(例えば、第1の構成要素)は、以下を含む、上記で定義されたように構成された構成要素である:基板材料、および、多層XRF可読マークの減衰/マスク層が基板の表面と多層XRF可読マークのマーキング層との間に介在するように基板の表面上に配置された多層XRF可読マーク。
本発明のさらなる広範な態様において、XRF可読マークを製造するための方法が提供される。本方法は、以下を含む:
A.1つ以上の化学元素(一般に複数)の特定の相対濃度を有するXRFマーキング組成物を提供する工程であって、相対濃度は、XRF励起放射線によるXRFマーキング組成物の照射に応答して、XRFマーキング組成物が所定のXRFシグネチャを示すXRF信号を放出する、工程;および
B.XRF可読マークの多層構造を作製する工程であって、以下:
-XRF励起放射線およびXRFバックグラウンドの少なくとも1つに吸光度を示す少なくとも1つの元素を含む減衰/マスク層を実装する工程;および
-XRFマーキング組成物を含むマーキング層を実装する工程
を含む、工程。
A.1つ以上の化学元素(一般に複数)の特定の相対濃度を有するXRFマーキング組成物を提供する工程であって、相対濃度は、XRF励起放射線によるXRFマーキング組成物の照射に応答して、XRFマーキング組成物が所定のXRFシグネチャを示すXRF信号を放出する、工程;および
B.XRF可読マークの多層構造を作製する工程であって、以下:
-XRF励起放射線およびXRFバックグラウンドの少なくとも1つに吸光度を示す少なくとも1つの元素を含む減衰/マスク層を実装する工程;および
-XRFマーキング組成物を含むマーキング層を実装する工程
を含む、工程。
いくつかの実施形態では、減衰層の実装形態は、減衰層のパラメータがμsρx≧1/2を満たすように構成され、式中、x*ρは減衰層の面積密度(面密度または列密度としても知られる)であり、μsは減衰層の原子元素構成要素の平均質量吸収係数である。
いくつかの実施形態では、減衰層の実装形態は、前記減衰層のパラメータがμsρx≧1を満たすようなものである。
いくつかの実施形態では、本方法は、以下をさらに含む:基板(例えば、XRF励起放射線による前記照射に応答したXRFバックグラウンドクラッタの放出に関連するXRF応答性基板)の上に減衰/マスク層(例えば、およびマーキング層)を供給する工程。供給は、減衰/マスク層が基板とマーキング層との間に介在するように行われる。
いくつかの実施形態では、吸光度を示す少なくとも1つの元素は、基板の元素よりも高い原子番号を有する。いくつかの実施形態では、吸光度を示す少なくとも1つの元素は鉛(Pb)である。
いくつかの実施形態では、減衰/マスク層の実装は、基板の表面の少なくとも一部にコーティングを適用することを含む。コーティングは、吸光度を示す少なくとも1つの元素を含むことができる。
いくつかの実施形態では、コーティングは、45以上の高い原子番号の1つまたは複数の元素が埋め込まれたポリマー材料を含む。
いくつかの実施形態では、高い原子番号の元素は、1つ以上の金属元素を含む。例えば、1つ以上の金属元素は、コーティングの前に、前記材料を含む酸化物または塩形態または有機金属化合物をポリマー材料中に溶解することによって、ポリマー材料中に埋め込むことができる。高い原子番号の元素は、ポリマー材料中に分散または懸濁され得る。
いくつかの実施形態では、ポリマー材料はポリアミドであってもよい。ポリマー材料は、噴霧、ブラッシング、印刷、注入およびスタンピングのうちの少なくとも1つによって表面に適用され得る。いくつかの実施形態では、方法は、熱、湿度、およびUV放射のうちの少なくとも1つによってポリマー材料を硬化する工程をさらに含む。
いくつかの実施形態では、減衰/マスク層の実装は、吸光度を示す少なくとも1つの元素を基板の表面の少なくとも一部に堆積させることを含む。例えば、堆積は、CVDおよびPVD技術の少なくとも1つを利用して実行することができる。場合によっては、吸光度を示す少なくとも1つの元素は、液体、固体または粒状形態で堆積される。
本明細書に開示される主題をよりよく理解し、実際にどのように実行され得るかを例示するために、非限定的な例としてのみ、添付の図面を参照して、実施形態を説明する。
XRFマーキングによってマーキングされた複数の構成要素を含む電子システム100のブロック図を示す図1を参照する。この具体例では、電子システム100は、XRFシグネチャに関連付けられたXRFのそれぞれ第1のマーキング組成物XRFM1および第2のマーキング組成物XRFM2によってそれぞれマーキングされる2つの構成要素C1およびC2(以下、第1および第2の電子部品と称する)を備えて図示されている。概して、XRFマークでマーキングされた2つ以上の構成要素がシステム100に含まれ得ることを理解されたい。
本発明の様々な実施形態では、構成要素C1およびC2は、電子システム100の電子部品、例えば、回路基板およびその上に実装された電気部品を含むことができる、および/または、構成要素C1およびC2は、分散型電子システム100の別個のデバイス、例えば、システム100を共に構成する制御ユニット/デバイスおよびスマートウェアラブルデバイスを含むことができる、および/または、構成要素C1およびC2は、電子モジュールおよびそのケーシング/パッケージング/エンクロージャを含むことができる。また、本発明の様々な実施形態において、構成要素C1およびC2上の第1および第2のXRFマーキング組成物XRFM1およびXRFM2は、以下:それぞれの構成要素C1およびC2のブランド、構成要素C1およびC2の製造詳細(例えば、製造業者、製造場所、製造日、LOT番号など)のうちの1つまたは複数を示す、および/または、構成要素C1およびC2のシリアル番号などの個々の構成要素の識別を示す、マークであり得る。したがって、XRFマーキング組成物XRFM1およびXRFM2は、構成要素の基本的識別(例えば、そのシリアル番号、ブランドおよび/または製造業者)を提供する。
本発明の種々の実施形態では、XRFマーキングXRFM1およびXRFM2は、異なる構成要素における異なる基板材料に適用される(例えば、上に塗布されるおよび/または内部に埋め込まれる/混合される)ことに留意されたい(例えば、1つの構成要素は、XRFマーカーが含まれるポリマー基材を含むことができ、他方は、XRFマーカーが含まれる基材として作用する天然繊維を含むことができる)。これに関して、基板および/または基板材料という用語は、XRFマーキング組成物が適用/埋め込まれる電子システムの構成要素のベース材料(例えば、媒体/基板材料)を示すために本明細書で使用される。したがって、異なる構成要素のマーキング組成物は、システムの異なる構成要素においてマーキング組成物が適用される基材に応じて、異なる促進剤および/または異なる結合剤材料を含んでもよい。
この例では、第1の電子部品C1は、XRF励起放射線によるその照射に応答して、第1のXRFシグネチャXRFS1を有する第1のXRF信号を放出するように構成された第1のXRFマーキング組成物XRFM1を含む。第2の電子部品C2は、XRF励起放射線によるその照射に応答して第2のXRFシグネチャXRFS2を有する第2のXRF信号を放出するように構成された第2のXRFマーキング組成物XRFM2を含む。
本発明によれば、第1および第2のXRFマーキング組成物XRFM1およびXRFM2はそれぞれ、第1の電子部品C1から得られる第1のXRFシグネチャXRFS1が第2の電子部品C2からの第2のXRFシグネチャXRFS2に対応するように構成される。XRFマーキング組成物XRFM1およびXRFM2は、それによって、第1および第2の電子部品がそれぞれ電子システムの互換性のある構成要素(例えば、相補的構成要素)であることを検証することを可能にする要素識別コーディングを提供する。要素識別は、構成要素C1およびC2に埋め込まれた要素(以下では、活性XRF要素とも呼ばれ、照射に応答してX線蛍光を放出する化学要素を示す)に関連付けられたマーキングに基づくという意味で要素的であり、例えば、ブランド保護、カスタマイズされた電子機器の認証、医療機器(例えば、特に装着型医療機器)における電子部品の責任の提供、および、仮想サービスまたは製品と物理的動作システムとの間の結合(例えば、個人データとスマート衣服との間の結合)のためのブリッジ責任の提供のために使用され/それらを促進し得る。
図1はまた、本発明による電子システム100の相補的/互換性構成要素C1およびC2をマーキングするために使用される相補的マークXRFM1およびXRFM2のXRFシグネチャXRFS1およびXRFS2の間の可能な関係を例示する表である表1を示す。この点に関して、この図では2つの構成要素C1およびC2のみが例示されているが、システム100は、表1に例示されているものと同様のマーク間の関係を有する任意の数の複数のXRFマーク付き構成要素を含むことができることを理解されたい。
より具体的には、本発明のある実施形態では、システム100のそれぞれの構成要素C1およびC2上のXRFマーキング組成物XRFS1およびXRFS2は、XRF励起放射線(例えば、X線またはガンマ線放射によってシステムまたはその構成要素を照射することによって得られる励起放射)に応答してそこから放出されるXRF信号の第1および第2のXRFシグネチャXRFS1およびXRFS2の間の対応関係が、XRFシグネチャXRFS1およびXRFS2の間の一致に基づくように構成される。より具体的には、XRFシグネチャXRFS1およびXRFS2が一致する場合に満たされるべきである、XRFシグネチャ間のある所定の相互関係条件(例えば、Function(XRFS1、XRFS2)<または=または>VALUE)を利用/提供することによって、一致を判定することができる。例えば、表1の行2に例示されるように、条件Function(XRFS1、XRFS2)は、シグネチャXRFS1、XRFS2の重ね合わせ/加算が特定の累積シグネチャCXRFSに等しいことであり、すなわち、この例では、以下の条件が満たされるべきである:
Function(XRFS1、XRFS2)=XRFS1+XRFS2=CXRFS。
Function(XRFS1、XRFS2)=XRFS1+XRFS2=CXRFS。
実際には他の相互条件が用いられてもよい-例えば、シグネチャ間の差XRFS1-XRFS2は特定の値に等しい、および/または、シグネチャが類似するXRFS1=XRFS2。後者の場合、XRFS1とXRFS2との間の類似性は、それらの間の一致の特定の場合であり、表1の列1に例示される。
シグネチャXRFS1とXRFS2との対応関係は、両者の類似性などの所定の条件を用いてマッチングすることにより決定される本発明の実施形態は、構成要素C1およびC2が互換性/相補的であることをその場で(in situ)検証する特定の実装形態において有利であり得ることに留意すべきである。(例えば、相補的構成要素のシグネチャを関連付けるために外部参照データを利用する必要がないが、それによって満たされるべき所定の相互関係条件(例えば、類似性)を提供するだけであるという意味で、その場である)。したがって、XRF検証リーダ(例えば、図5Bに例示されるものなど)は、所定の条件を記憶するメモリを提供されてもよく、その条件を利用して、システムの構成要素を検査し、外部データソースにアクセスする必要なく、その場で、電子システムの2つ以上の構成要素が相補的または互換性があるかどうかを決定してもよい。
代替的に、または追加的に、電子システムでは、第1のXRFシグネチャと第2のXRFシグネチャとの間の対応関係は、表1のREFERENCE-LUTのような、システム100の相補的/互換性構成要素C1およびC2のXRFシグネチャを関連付ける参照データ(例えば、ルックアップテーブル(LUT))に基づいて判定される。これは、図中の表1の行3に自己説明的に示されている。実際、この場合、参照データはまた、その場での検証動作を可能にするためにXRF検証リーダ(例えば、図5Bのものなど)のメモリ/ストレージに含まれ得るが、その場合、メモリストレージは、異なる相補的マーキングを有する追加の構成要素/システムがリリースされるたびに更新される必要があり得る。
XRFシグネチャという用語は概して、本明細書では、XRF励起放射線に対するシステム100の構成要素、例えばC1およびC2のスペクトル応答の少なくとも1つの部分/領域を示すために使用され、これは、XRF信号が予想されるスペクトル帯域の少なくとも一部(および必ずしもXRFスペクトル帯域全体ではない)に関連することを理解されたい。したがって、関心対象のXRFシグネチャXRFS1およびXRFS2は、XRFマーキングXRFM1およびXRFM2から得られるXRF応答全体の特定の指定されたスペクトル領域において「隠れる」ことができる。
本発明によるXRFマーキングは、金属、プラスチックおよび布地を含む様々な基材に適用することができる。本発明の新規なマーキング技術は、汎用性が高く、マーキングされる物体(システム100の構成要素)の材料および構造に非感受性であり、したがって、電気システム100の多種多様なタイプまたは構成要素(例えば、回路基板、電子部品、および布地)の真正性の検証を可能にする。本発明のいくつかの実施形態によれば、本発明はまた、システムの異なる構成要素の異なるタイプの基板材料に適用されるXRFマーキングを正確に読み取ることを可能にする、較正技術および必要に応じてこの較正技術を利用するXRF読み取りシステムを提供する。これは、例えば、図5Aおよび図5Bに示されており、これらについては以下でさらに説明する。したがって、本発明のXRFマーキング技術は、システム100においてXRFマーキングが適用され得る構成要素の異なる基板/材料に対して非感受性であり得る。
構成要素(物体)に適用されるXRFマーキング(マーキング組成物とも称される)は、概して、低濃度のマーキングシステムを含み、これは、典型的には、複数のマーカー材料(本明細書では「マーカー」)を含む。マーカーの各々は、X線またはガンマ線放射によるインタロゲーション(照射)に応答してX線応答信号を発するという意味でXRF感受性/応答性である。
本発明の特定の実施形態では、システム100で使用される1つ以上のマーカー組成物は、少なくとも1つのXRF感受性マーカー(これは、本明細書ではXRF応答マーカー要素および/または活性XRFマーカーとも呼ばれる)および少なくとも1つの表面結合材料(物体の少なくとも表面領域への前記マーカーの結合を可能にする、例えば結合剤材料および/または接着剤材料)を含む。ある実施形態において、少なくとも1つのマーカーの濃度は0.1~10,000ppmである。いくつかの実施形態では、組成物は、電気システム100の構成要素、例えばC1またはC2の表面の少なくとも1つの領域への適用に適している。
ある特定の実施形態では、構成要素C1およびC2の1つまたは複数をマーキングするために使用されるXRFマーキング組成物は、少なくとも1つのXRF感受性マーカー、少なくとも1つの表面結合材料を含み、少なくとも1つの接着促進剤および少なくとも1つのエッチング剤も含み得る。本発明の任意のマーキング組成物中のマーカーおよび結合材料の濃度または量は、システムの構成要素への組成物の適用後に、XRF分析によって測定され得る予め選択されたコードに従って設定され得る。概して、マーキング組成物は、0.1~10,000ppmの範囲内の濃度を有する1つ以上のマーカーを含み得る。
本発明のある実施形態では、システム100の構成要素のうちの1つ以上をマーキングするために使用されるマーカー組成物は、複数のXRFマーカー要素を含み、それぞれ、異なる濃度または形態で存在する。これは、組み合わせにおける特定の元素だけでなく、それらの濃度または相対濃度のスペクトル特徴を有するマーキング組成物の固有のシグネチャを提供するために使用され得る。
代替的にまたは追加的に、本発明のいくつかの実施形態では、使用される各マーキング組成物は、マーキング要素(これは任意に決定/設定することができ、場合によって測定されない事象である)の特定の(おそらく固有の)濃度で調製される。次いで、マーキング組成物が特定の適用技術(例えば、以下に記載されるように、CVD、PVDおよび/または埋め込み)によって所定の基板(例えば、特定の材料および/またはテクスチャを有する試料基板)に適用された後にのみ、特定の基板に適用されたマーキングからXRF応答が読み取られ、そのXRF応答がその基板上のマーキングのコードワードとして設定される。この場合、マーキング要素の濃度は、事前に選択されたコードに基づいて事前に決定されず、代わりに、マーキング組成物(場合によっては任意の濃度のマーキング要素を含む)が試料基材に適用された後にのみコードが事後的に決定/測定される。言い換えれば、ここで、コードワードは、マーキング組成物だけでなく、それが適用される基板にも関連付けられると考えられ得る。
したがって、マーキング要素の濃度および/または相対濃度は、マーキングの所望のコードワードに基づいて優先的に決定されてもされなくてもよいが、場合によっては、マーキング組成物によってマーキングされる構成要素のタイプ/材料に類似するタイプ/材料の物体(例えば、参照物体/構成要素)に適用される要素の特定の(必ずしも既知ではない)濃度を有するマーキング組成物の後にのみ、コードワードは事後的に決定される。次いで、較正プロセス中に、マーキングされた物体(例えば、参照物体)に適用された後のマーキング組成物のXRFスペクトル(信号/シグネチャ)を測定して、マーキングのコードワードを決定する。これは、いくつかの実装形態では、XRFスペクトル/シグネチャが、マーキング組成物中のマーキング要素の濃度によって影響を受けるだけでなく、マーキングされる物体自体の材料組成によって、および/または物体/構成要素へのマーキング組成物の適用方法によっても影響を受ける可能性があるためである。したがって、そのような実装形態では、マーキングのコードワードは、マーキング要素の濃度によって影響を受けるが、マーキング要素の濃度を示さないことがあり、それらの濃度によって構成されるものではなく、マーキングされる物体の材料、物体へのマーキングの適用方法、および、場合によっては上述のような物体上のマーキングの位置などの追加の要因によっても影響を受けることがあることを理解されたい。この目的のために、同じマーキング組成物によってマーキングされた2つの異なる物体は、異なるコードワードをもたらし得る。
XRFマーキング組成物中のマーカーの組み合わせにおける、または他のマーカーとは独立したXRFマーカーは、金属形態、塩形態、酸化物形態、1つ以上のXRFマーキング要素を含む(化学的または物理的相互作用において)ポリマー、有機金属化合物、または1つ以上のXRFマーキング要素を含む錯体であり得る。
本発明のいくつかの実施形態において、本発明の組成物において使用される表面結合材料は、物体の表面へマーカーを結合させるかまたは結合を促進する材料である。少なくとも1つの表面結合材料は、単一の材料または材料の組合せであってもよく、これらは、独立してまたは組み合わせて、マーカー/マーカーの組合せまたはマーキング組成物の任意の他の構成要素の、表面領域への不可逆的会合を可能にする。少なくとも1つの表面結合材料は、当該技術で知られているように、結合剤材料、接着剤材料、接着促進剤材料、ポリマーおよびプレポリマーのうちの1つまたは複数である。例えば、いくつかの実施態様では、少なくとも1つの表面結合材料は、少なくとも1つの結合剤および少なくとも1つの接着促進剤である。代替的または追加的に、いくつかの実施態様では、少なくとも1つの表面結合材料は、少なくとも1つの結合剤材料および/または少なくとも1つの接着促進剤であり、互いに独立して、または組み合わせて、マーカー材料またはマーキング組成物の任意の構成要素の物体の表面への結合を促進する。
エッチャントまたはエッチング剤は、物体の表面領域へのマーキング組成物の接着または概して不可逆的である会合を改善するために、表面改質を引き起こすように選択される。
金属物体/基材をマーキングするのに特に適し得るXRFマーキング組成物を含む追加の可能なXRFマーキング組成物は、例えば国際特許出願第PCT/IL2017/050121号明細書に記載されており、これは本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に含まれることに留意されたい。ここで、本発明の一実施形態に従って構成された電子システム100を示す図2Aを参照する。本明細書において、および以下で説明する本出願のすべての図において、同様の構成および/または機能を有する同様の/類似する要素/方法-動作を示すために、同様の参照番号が使用されることに留意されたい。
この例では、システム100の第1の構成要素C1は、電子回路基板PCB(剛性またはフレキシブル回路基板であり得る)であり、第2の構成要素C2は、回路基板C1上の指定された場所に関連付けられた構成要素(例えば、電子部品)である。第1の構成要素C1(回路基板PCB)上に実装/搭載可能でもよく、XRFマーキングを含んでも含まなくてもよい追加の構成要素C3およびC4も図に例示されている。
システム100の様々な実装形態では、第1のマーキング組成物XRFM1は、以下のうちの1つまたは複数を利用することによって回路基板PCBの中/上に埋め込まれる:
(a)第1のマーキング組成物XRFM1は、その製造中に回路基板PCBに適用されるソルダーマスクを含むポリマーと混合され得る。例えば、エポキシおよびエポキシアクリレートポリマーに基づくソルダーマスク、および/またはフォトイメージャブルソルダーマスク(LPSM)インク、および/または一般にLPIまたはLPISMと呼ばれる液体フォトイメージャブルソルダーマスク;および/またはドライフィルムフォトイメージャブルソルダーマスク(DFSM)に、XRFマーカー要素を埋め込む。
(b)第1のマーキング組成物XRFM1は、回路基板PCB上に印刷され得る印刷物(例えば、ロゴ/凡例など)のインクと混合され得る。例えば、XRFマーカー要素を以下のうちの1つ以上と混合/埋め込むことによる:シルクスクリーン印刷として、または液体フォトポリマーとして、またはインクジェット印刷として適用される、UV硬化ポリマーまたは熱硬化ポリマーインク、例えばエポキシまたはウレタン、または、
アクリレートポリマー。あるいは、回路基板の表面に適用されるマーキングは、不可視組成物であってもよい。
(c)マーキング組成物は、印刷(インクジェット印刷など)、スタンピング、噴霧、注入、ブラッシング、およびエアブラッシングなどの様々な追加の技法によって物体の表面上に分配または堆積され得る。
(d)代替的にまたは追加的に、マーキング組成物は、真空蒸着法によって回路の表面に適用されてもよく、蒸着プロセスは、大気圧をはるかに下回る圧力で、または真空中で(すなわち、真空チャンバ内で)実行される。好ましくは、そのようなマーキング技法において使用され得る真空蒸着プロセスは、低圧化学気相堆積(LPCVD)、プラズマ強化化学気相堆積(PECVD)、プラズマ支援CVD(PACVD)、および原子層堆積(ALD)等の種々のプロセスを含む、化学気相堆積(CVD)を利用する。代替的に、または追加的に、物体上にマーカー材料を堆積させるプロセスは、蒸気源が固体または液体である、物理気相堆積(PVD)を含む。PVDプロセスは、気相で蒸着された粒子を生成するために、スパッタリング、カソードアーク蒸着、熱蒸発、蒸気を生成するための(固体)前駆体としての役割を果たすレーザアブレーション、および電子ビーム蒸着等の技法を使用してもよい。
(e)第1のマーキング組成物XRFM1は、回路基板PCBへの1つ以上の構成要素のアンダーフィル結合を含む化合物と混合されてもよい。例えば、XRFマーキング要素を、低粘度エポキシポリマーに基づくアンダーフィル接着剤、および/またはウレタンポリマー、および/またはアクリレートポリマーと混合する。
(f)第1のマーキング組成物XRFM1は、回路基板PCB上の構成要素のうちのいくつかのパッケージングのポリマーと混合され得る。例えば、XRFマーキング要素を熱硬化性電子ポリマー(例えば、エポキシ、ポリイミド、シリコーン、フェノール、ポリウレタン)および/または熱可塑性ポリマー(例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ナイロン66-ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、PBT-ポリブチレンテレフタレート、PET-ポリエチレンテレフタレート)と混合する。マーキング組成物は、ポリマーの溶融プロセス(例えば、射出成形、圧縮成形、熱成形)中に混合することができる。
(g)マーキング組成物XRFM1は、ソルダーマスクまたは回路基板PCBの構成要素の上層またはコーティングに埋め込まれてもよい。例えば、上塗りまたはコーティングは、以下を含んでもよい:熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリウレタン、ポリエーテル-ウレタン、ポリエチレン-テレフタレート、ポリブチレン-テレフタレート、ポリ酢酸ビニル、エポキシ、エポキシ-アクリレート、ウレタン、アクリレート系ポリマー。
(h)マーキング組成物XRFM1は、回路基板PCB上の垂直相互接続アクセス(VIA)ホールを通して適用されるポリマーと混合され得る。例えば、低粘度エポキシポリマーまたはウレタンポリマーまたはアクリレートポリマーをベースとするポリマーに混合されたXRFマーカー要素。
(i)PCBは、マーキング組成物XRFM1を担持するためにその上に取り付けられた特別な「偽」構成要素を含んでもよく、マーキング組成物XRFM1は、上述の技術のいずれか1つに従って特別な「偽」構成要素の上に/において含有/担持されてもよい。
(a)第1のマーキング組成物XRFM1は、その製造中に回路基板PCBに適用されるソルダーマスクを含むポリマーと混合され得る。例えば、エポキシおよびエポキシアクリレートポリマーに基づくソルダーマスク、および/またはフォトイメージャブルソルダーマスク(LPSM)インク、および/または一般にLPIまたはLPISMと呼ばれる液体フォトイメージャブルソルダーマスク;および/またはドライフィルムフォトイメージャブルソルダーマスク(DFSM)に、XRFマーカー要素を埋め込む。
(b)第1のマーキング組成物XRFM1は、回路基板PCB上に印刷され得る印刷物(例えば、ロゴ/凡例など)のインクと混合され得る。例えば、XRFマーカー要素を以下のうちの1つ以上と混合/埋め込むことによる:シルクスクリーン印刷として、または液体フォトポリマーとして、またはインクジェット印刷として適用される、UV硬化ポリマーまたは熱硬化ポリマーインク、例えばエポキシまたはウレタン、または、
アクリレートポリマー。あるいは、回路基板の表面に適用されるマーキングは、不可視組成物であってもよい。
(c)マーキング組成物は、印刷(インクジェット印刷など)、スタンピング、噴霧、注入、ブラッシング、およびエアブラッシングなどの様々な追加の技法によって物体の表面上に分配または堆積され得る。
(d)代替的にまたは追加的に、マーキング組成物は、真空蒸着法によって回路の表面に適用されてもよく、蒸着プロセスは、大気圧をはるかに下回る圧力で、または真空中で(すなわち、真空チャンバ内で)実行される。好ましくは、そのようなマーキング技法において使用され得る真空蒸着プロセスは、低圧化学気相堆積(LPCVD)、プラズマ強化化学気相堆積(PECVD)、プラズマ支援CVD(PACVD)、および原子層堆積(ALD)等の種々のプロセスを含む、化学気相堆積(CVD)を利用する。代替的に、または追加的に、物体上にマーカー材料を堆積させるプロセスは、蒸気源が固体または液体である、物理気相堆積(PVD)を含む。PVDプロセスは、気相で蒸着された粒子を生成するために、スパッタリング、カソードアーク蒸着、熱蒸発、蒸気を生成するための(固体)前駆体としての役割を果たすレーザアブレーション、および電子ビーム蒸着等の技法を使用してもよい。
(e)第1のマーキング組成物XRFM1は、回路基板PCBへの1つ以上の構成要素のアンダーフィル結合を含む化合物と混合されてもよい。例えば、XRFマーキング要素を、低粘度エポキシポリマーに基づくアンダーフィル接着剤、および/またはウレタンポリマー、および/またはアクリレートポリマーと混合する。
(f)第1のマーキング組成物XRFM1は、回路基板PCB上の構成要素のうちのいくつかのパッケージングのポリマーと混合され得る。例えば、XRFマーキング要素を熱硬化性電子ポリマー(例えば、エポキシ、ポリイミド、シリコーン、フェノール、ポリウレタン)および/または熱可塑性ポリマー(例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ナイロン66-ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、PBT-ポリブチレンテレフタレート、PET-ポリエチレンテレフタレート)と混合する。マーキング組成物は、ポリマーの溶融プロセス(例えば、射出成形、圧縮成形、熱成形)中に混合することができる。
(g)マーキング組成物XRFM1は、ソルダーマスクまたは回路基板PCBの構成要素の上層またはコーティングに埋め込まれてもよい。例えば、上塗りまたはコーティングは、以下を含んでもよい:熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリウレタン、ポリエーテル-ウレタン、ポリエチレン-テレフタレート、ポリブチレン-テレフタレート、ポリ酢酸ビニル、エポキシ、エポキシ-アクリレート、ウレタン、アクリレート系ポリマー。
(h)マーキング組成物XRFM1は、回路基板PCB上の垂直相互接続アクセス(VIA)ホールを通して適用されるポリマーと混合され得る。例えば、低粘度エポキシポリマーまたはウレタンポリマーまたはアクリレートポリマーをベースとするポリマーに混合されたXRFマーカー要素。
(i)PCBは、マーキング組成物XRFM1を担持するためにその上に取り付けられた特別な「偽」構成要素を含んでもよく、マーキング組成物XRFM1は、上述の技術のいずれか1つに従って特別な「偽」構成要素の上に/において含有/担持されてもよい。
本実施形態において、第2部品C2は、例えば、回路基板PCBに実装可能なチップ等の電子部品であってもよい。第2のマーキング組成物XRFM2は、電子部品C2内に、以下のうちの1つ以上で埋め込まれてもよい:
(a)第2のマーキング組成物XRFM2は、電子部品上に印刷された印刷物のインクと混合されてもよい。マーキング組成物XRFM2の化学組成は、この場合、XRFM1に関して上述したインクマーキング組成物と同様であり得る。
(b)第2のマーキング組成物XRFM2は、第2の構成要素C2の包装のポリマーと混合されてもよい。マーキング組成物XRFM2の化学組成は、この場合、上述のPCBのポリマーに適用されたマーキング組成物XRFM1と同様であり得る。
(c)マーキング組成物XRFM2はまた、代替的にまたは追加的に、第2の構成要素C2の垂直相互接続アクセス(VIA)穴を通して適用されるポリマーと混合されてもよい。
(a)第2のマーキング組成物XRFM2は、電子部品上に印刷された印刷物のインクと混合されてもよい。マーキング組成物XRFM2の化学組成は、この場合、XRFM1に関して上述したインクマーキング組成物と同様であり得る。
(b)第2のマーキング組成物XRFM2は、第2の構成要素C2の包装のポリマーと混合されてもよい。マーキング組成物XRFM2の化学組成は、この場合、上述のPCBのポリマーに適用されたマーキング組成物XRFM1と同様であり得る。
(c)マーキング組成物XRFM2はまた、代替的にまたは追加的に、第2の構成要素C2の垂直相互接続アクセス(VIA)穴を通して適用されるポリマーと混合されてもよい。
ここで、本発明の別の実施形態に従って構成された電子システム100を示す図2Bを参照すると、第1の電子部品C1はプリント回路基板PCBであり、第2の電子部品は、指定位置LC2において回路基板PCBに実装可能な電子部品である。ここで、第1のXRFマーキングXRFM1は、第2の部品C2が回路基板PCB上に実装されるべき指定位置LC2において、PCB上に空間的に位置付けられる。これにより、第1のXRFマーキングXRFM1および第2のXRFマーキングXRFM2の第1のシグネチャXRFS1と第2のシグネチャXRFS2との間の対応関係(例えば、一致または類似)に基づいて、回路基板PCBを走査して、第2の構成要素C2の実装のための指定位置LC2を識別するために、走査(例えば、空間的に焦点を合わせた)XRF分析器を利用することが可能になる。これは、回路基板PCB上の第2の構成要素C2の適切な配置位置LC2を決定/検証するために使用され得る。
必要に応じて、図2Bにも示すように、システム100の追加の構成要素C3およびC4を搭載する指定位置LC3およびLC4も、それぞれのXRFマーキング組成物XRFM13およびXRFM14でマーキングされる。したがって、図にも示される構成要素C3およびC4も、PCB上のXRFマーキング組成物XRFM13およびXRFM14にそれぞれ対応するXRFマーキング組成物XRFM33およびXRFM44の位置でマーキングされる。したがって、これは、回路基板PCBを走査するために走査XRF分析器を利用し、PCB上への組立て/搭載の前または後に、構成要素C2、C3、およびC4の適正な配置場所を決定/検証することを可能にし、それによって、電子システム100の自動組立てを可能にする、および/または組み立てられたシステム100上で品質保証(QA)チェックを行うことを可能にし、適合する構成要素を適切な位置に配置したことを検証する。
XRFマーキング組成物XRFM1によってマーキングされた第1の構成要素C1が電子部品であり、XRFマーキング組成物XRFM2によってマーキングされた第2の構成要素C2が電子部品C1のケーシング/パッケージである、本発明の別の実施形態による電子システム100を示す図2Cを参照する。電子部品Clは、パッケージC2内に配置/封入されてもよく、したがって、図では、パッケージの領域RGは、電子部品ClのXRFマーキングXRFM1を明らかにするために半透明に示されている。
例えば、電子システム100は、この場合、チップ(例えば、組み立てられたチップ)であってもよく、それによって、第1の構成要素C1は、チップ100の半導体ダイであってもよく、第2の構成要素C2は、ダイC1を封入するチップ100のパッケージであってもよい。したがって、パッケージは、例えば、ポリマー材料から作製されてもよく、またはポリマー材料を含んでもよく、第2のXRFマーキング組成物XRFM2は、XRFマークをポリマーに埋め込むための上述の様式でパッケージC2のポリマー材料に埋め込まれてもよく、またはダイとパッケージとの間のアンダーフィル材料に含まれる/埋め込まれてもよい。第1のXRFマーキング組成物XRFM1は、この場合、電気的相互接続の材料(例えば、インジウムバンプ)および/またはダイC1の材料充填VIAホールに埋め込まれる/含まれてもよい。
この目的のために、本発明の特定の実施形態によれば、第1および第2のXRFマーキング組成物XRFM1およびXRFM2は、XRF励起放射線によるシステムの照射に応答して、それらが共に、構成要素C1およびC2の両方からの第1および第2のXRF信号を含む複合XRF信号(例えば、図1においてCXRFSと参照される)を放出するように選択/構成される。XRFマーキング組成物XRFM1およびXRFM2(具体的には、その中の活性XRF応答性材料の含有量)は、合成XRF信号CXRFSが第1および第2のXRFシグネチャXRFM1およびXRFM2を示す(すなわち、第1のXRFシグネチャXRFM1および第2のXRFシグネチャXRFM2がその中で識別可能に識別され得る)ように、かつ、第1および第2のXRFシグネチャXRFM1およびXRFM2が合成XRF信号CXRFSにおいて互いに干渉しない(例えば、互いに補完する)ように、具体的に選択/構成され得る。これは、例えば、それぞれのXRFシグネチャXRFS1およびXRFS2におけるスペクトル(波長{λi}のセット)が相互に排他的である(例えば、同じ波長でXRFスペクトル応答ピークを発しない/有しない)ように、それぞれにおいて活性XRF応答性材料の具体的に選択されたセットを有する第1および第2のXRFマーキング組成物XRFM1およびXRFM2のそれぞれの構成によって達成され得る。これは、例えば、相互に排他的なスペクトルピークを有するシグネチャXRFS1およびXRFS2を示す図1の表1の行2に示される。したがって、シグネチャXRFS1およびXRFS2は、互いに干渉せず、構成要素C1およびC2(例えば、内側構成要素C1およびそれを取り囲む外側構成要素C2)が互換性のある構成要素であるかどうか(例えば、システム100が真正であるかどうか)を決定するために一緒に読み取ることができる。これに関して、一般にX線またはガンマ線の照射および検出に基づくXRF技術が使用されるので、構成要素が真正であるかどうかの判定は、パッケージ/ケーシングC2を開くことなく(例えば、システム全体にX線またはガンマ線を照射し、それに応答してそこから放出される複合XRF信号CXRFSを検出することによって)、非侵襲的に行うことができることに留意されたい。
次に、本発明のさらに別の実施形態による電子システム100を示す図2Dを参照する。この実施形態では、第1および第2の電子部品C1およびC2は、概して、それぞれが、それぞれのデータ記憶モジュールMEM1およびMEM2と関連付けられるか、またはそれを含み、それらのうちの少なくとも1つは、メモリ/データ記憶モジュールMEM1およびMEM2の両方に接続することが可能なペアリングおよび起動コントローラACTRLを含むか、またはそれと関連付けられる。メモリモジュールは、例えば、コンピュータメモリモジュール、フラッシュメモリ、RFIDモジュール、および/または任意の他の使用可能なデータ搬送/記憶モジュールデバイスの形態であってもよい。
この目的のために、この例では、第1の構成要素C1は、前記第1のXRFシグネチャXRFS1と前記第2のXRFシグネチャXRFS2との間の対応関係を示す第1のデータ部分を記憶することが可能な第1のデータ記憶モジュールMEM1(以下、一般性を失うことなくメモリとも呼ばれる)を含む第1の電子デバイスである。第2の構成要素C2は、第1のXRFシグネチャXRFS1と第2のXRFシグネチャXRFS2との間の対応関係を示す第2のデータ部分を記憶することができる第2のデータ記憶モジュールMEM2を含む第2のデバイスである。これに関して、ペアリング動作(例えば、第1および第2のデバイスがペアリングされる工場において、および/または第1および/または第2のデバイスが販売/流通される流通業者/ショップにおいて実行され得る)中に、第1および第2のデバイスのメモリMEM1およびMEM2にXRFマーキング(例えば、デバイスのうちの1つのXRFS2)(またはそれに対応するコード)を記憶するために、XRFマーキングを読み取ることを含み得ることに留意されたい。したがって、第1および第2のデバイスのメモリに要素IDコーディングが導入され、それらのXRFマーク間の対応関係に基づいてそれらの間の要素ペアリングを可能にする。ペアリング/起動コントローラACTRLは、デバイスC1およびC2の相互動作のアクティブ化を可能にする前に(例えば、第1のデバイスC1と第2のデバイスC2との間に有線または無線接続が存在するとき)、以下を実行するように構成および動作可能である:
(i)第1のデバイスと第2のデバイスとの間の有線または無線接続時に、第1および第2のデータ記憶モジュールMEM1およびMEM2にアクセスする;
(ii)第1のメモリMEM1から第1のデータ部分を取り出し、第2のメモリMEM2から第2のデータ部分を取り出す;
(iii)第1および第2のデータ部分を処理して、第1の構成要素/デバイスC1が構成要素/第2のデバイスC2とペアリングされているかどうかを判定する。
(i)第1のデバイスと第2のデバイスとの間の有線または無線接続時に、第1および第2のデータ記憶モジュールMEM1およびMEM2にアクセスする;
(ii)第1のメモリMEM1から第1のデータ部分を取り出し、第2のメモリMEM2から第2のデータ部分を取り出す;
(iii)第1および第2のデータ部分を処理して、第1の構成要素/デバイスC1が構成要素/第2のデバイスC2とペアリングされているかどうかを判定する。
これに関連して、構成要素/デバイスC1およびC2がペアリングされているかどうかを判定するための処理は、第1および第2のデバイスのメモリMEM1およびMEM2に記憶されたコード間の対応関係に基づいて存在するかどうかを決定する工程を含む。これは、デバイスC1およびC2が互換性があり、ともに作業することを可能にされるという要素識別を提供し、これは、第1および第2のデバイスの第1および第2のXRFシグネチャの互換性に基づく(メモリMEM1およびMEM2に記憶された参照データによって示されるように)。この目的のために、起動コントローラACTRLは、第1および第2のデバイスC1およびC2の間のペアリング(要素ペアリング)に基づく、第1および第2のデバイスの相互動作の条件付き起動を提供/可能にする。
図2Dのこの特定の例では、デバイスのうちの1つ、具体的には第2の構成要素C2は、スマートウェアラブル/衣服デバイスである。例えば、電子システム100は、ヘルスケアシステムであってもよく、第1および第2のデバイスC1およびC2のうちの少なくとも1つは、システム100を使用するユーザの1つ以上の状態を監視するように構成され、第1および第2のデバイスC1およびC2のうちの少なくとも1つは、監視された状態に基づいて、ユーザに治療を提供するように構成され、動作可能である。実際、この場合、ヘルスケアシステム(監視特性および/または治療特性)は、特定のユーザによる使用のためにカスタマイズされてもよく、他のユーザを損傷し得るので、第1のデバイスC1と第2のデバイスC2との間の要素ペアリングを使用することが有利であり、それによって、正しい治療デバイス(例えば衣服C2)が同じユーザの正しい監視デバイス(例えばC2)に接続されているという固有の検証を提供する。
本発明の様々な実施形態によれば、スマートウェアラブルデバイス(衣服)C2は、天然繊維および/または合成繊維で作製された1つまたは複数の布地を含むことができる。
いくつかの実施形態では、布地は天然繊維で作製され/含まれ、XRFマーキング組成物は、天然繊維を染色するために使用される染料に含まれ得る。したがって、活性XRF応答性材料は、布地製造の染色段階において布地の天然繊維に添加されてもよい。
典型的には、天然繊維は、媒染剤(Mordants)を利用することによって染色され、本明細書では、媒染剤という用語は、通常、少なくとも2以上の原子価を有する金属を有する化学物質(他の種類の化合物も含み得る)に使用される。より具体的には、媒染剤は、染料を繊維に結合する鉱物塩である(天然繊維用の染料は、顔料を布地に固定し、色の退色または洗い流しを防止するために媒染剤の使用を必要とする)。天然染料に通常使用される媒染剤としては、例えば、以下のものの1つ以上が挙げられる:ミョウバン、硫酸アルミニウムカリウム、スズおよびブルービトリオール、クロム、二クロム酸カリウム、重クロム酸カリウム、ブルービトリオール、硫酸銅、硫酸第一鉄、塩化第一スズ、亜ジチオン酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、水酸化アンモニア、酒石酸クリーム、酒石酸水素カリウム、「グラウバー塩(Glauber’s salt)」、硫酸ナトリウム、石灰、灰汁、水酸化ナトリウム、シュウ酸、タンニン酸、尿素、酢、酢酸、洗浄ソーダまたは炭酸ナトリウム。
これにより、天然繊維の染色に使用される媒染剤材料に様々な量で使用/含有され、それによって繊維の所望のXRFシグネチャを得ることができる、様々な潜在的なXRFマーカーが提供される。この目的のために、天然の布地/繊維において、XRFマーキング組成物(例えば、図中のXRFM2)は、布地を染色するために使用される媒染剤中に含まれてもよく、所望のXRFシグネチャ(例えば、図中のXRFM2)を提供するように具体的に選択される。
代替的にまたは追加的に、布地は、以下のポリマー材料から作製されるか、または作製された合成繊維を含んでもよい:線状ポリアミド(ナイロン6-6、6-10、6、7)、酢酸セルロース、リヨセル(Lyocell)、ポリエステル-PET(例えば、ダクロン(商標)、テリレン(商標))、ライクラ、スパンデックス、ケブラー、およびアクリル繊維。この場合、繊維/布地の染色は、布地の繊維の製造中に(典型的には押出プロセス中に)行われる。したがって、XRFマーキング組成物(例えば、XRFM2)は、この場合、押出プロセス中に(例えば、XRFマーカー要素を合成繊維の他の材料と混合することによって)繊維に導入することができる。
ここで、少なくとも2つの第1および第2の構成要素を含む電子システム(例えば、100)の構成要素(例えば、C1およびC2)の互換性を検証するための方法200のフローチャートである図3を参照する。
この方法は、以下の動作を含む。
動作210は、電子システム100に関連すると推定される第1の構成要素C1を提供することを含む。
動作220は、電子システム100に関連すると推定される第2の構成要素C2を提供することを含む。
動作230は、第1および第2の構成要素C1およびC2にXRF励起放射線を照射することを含む。本発明の様々な実施態様では、XRF励起放射線による(例えば、X線またはガンマ線による)構成要素の照射は、別々の構成要素を別々に照射することによって、および/または構成要素の両方/いくつかを一緒に照射することによって行うことができる。
動作240は、XRF励起放射線による第1および第2の構成要素C1およびC2の照射に応答して放出される、第1および第2の構成要素C1およびC2からのXRF応答信号のうちの1つまたは複数を検出することを含む。これに関して、検出されると予想されるXRFシグネチャに応じて(例えば、それらが互いに干渉すると予想されるか否か)、いくつかの/2つ以上の構成要素からのXRF応答の検出は、別々の構成要素に対して別々に行われてもよく、または複数の構成要素に対して一緒に行われてもよいことに留意されたい。次いで、1つまたは複数のXRF応答信号を処理して、第1の構成要素C1および第2の構成要素C2上の第1のXRFマーキング組成物XRFM1および第2のXRFマーキング組成物XRFM2にそれぞれ関連付けられる第1のXRFシグネチャXRFS1および第2のXRFシグネチャXRFS2を識別することができる。例えば、この段階での1つまたは複数のXRF応答信号の処理は、信号のSNRを高めるために、特定の信号対雑音比向上およびバックグラウンドフィルタリングを含むことができる。例えば、そのようなSNRフィルタリングは、検出されたXRF信号から傾向および/または周期的スペクトル構成要素を除去するために、本出願の譲受人に譲渡され、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる、国際特許出願第PCT/IL2016/050340号明細書に記載のXRF分析器(リーダ/システム)および/または方法を利用することによって行われてもよい。また、この段階における1つまたは複数のXRF応答信号の処理は、対象のXRFシグネチャXRFS1およびXRFS2が見つかるべきスペクトル帯域のみを残すために、検出された信号の特定の部分(スペクトル帯域)をフィルタリングすることを含み得る。これにより、検出されたXRF信号から、シグネチャXRFS1およびXRFS2および/またはシグネチャXRFS1およびXRFS2の両方を含む累積/複合シグネチャCXRFSを識別/抽出することができる。
動作250は、第1および第2のXRFシグネチャXRFS1およびXRFS2、またはそれらの両方を含む累積/複合シグネチャCXRFSの識別時に実行され、識別されたシグネチャを処理して、それらの間の対応関係が存在するかどうかを決定することを含む。対応関係は、図1の表1に図示され上記でより詳細に論議されるように、シグネチャ間の類似性に基づいて、および/または所定の条件に従ってシグネチャ間の一致に基づいて、および/または対応するシグネチャを関連付ける参照データ(例えば、LUT)を利用することによって、決定されてもよい。この目的のために、方法200の動作250は、必要に応じて、一致するXRFシグネチャ(例えば、相補的/対応するシグネチャである)間の所定の相互関係を示す特定の所定の条件を提供する工程、および、第1および第2のXRFシグネチャが前記所定の条件を満たすかどうかを決定する工程(上記で示されたようにこれは、外部基準データを使用する必要性を排除しながら、第1および第2の構成要素が互換性があることのその場の検証を可能にする)を含み得る。例えば、所定の条件は、第1および第2のXRFシグネチャがその少なくとも1つのスペクトル領域において類似していることであってもよく、したがって、処理は、第1および第2のXRFシグネチャXRFS1およびXRFS2におけるこのスペクトル領域を比較する工程を含んでもよい。代替的にまたは追加的に、第1のXRFシグネチャと第2のXRFシグネチャとの間の対応関係は、互換性のある構成要素のシグネチャを関連付ける参照データに基づいて決定され得る。この場合、250における処理は、参照データ(例えば、メモリからおよび/または外部ソースから)を取得する工程、および、第1および第2のXRFシグネチャを基準データに対して処理して、それらの間の対応の指示が基準データにあるかどうかを判定する工程を含む。
動作250における結論が、検出されたシグネチャが相補的でないというものである場合、構成要素C1およびC2は、したがって、互いに互換性がないと決定され、方法200は、場合によっては構成要素が互換性がないという表示を提供/出力しながら終了し得る。
動作250における結論が、検出されたシグネチャが相補的である場合、構成要素C1およびC2は、したがって、互いにおよび/または電子システム100と互換性があると決定され得る。この場合、必要に応じて動作260を実行して、システム100内の構成要素の互換性の適切な表示(これは、ひいては、システムおよび/または構成要素が真正であり、偽造システム/構成要素ではないという指標であり得る)を提供/出力することができる。
したがって、この場合、構成要素C1およびC2は、互いに互換性があり(例えば、システム100において共に好適に使用することができる)、方法200の追加の動作270、280および/または290は、必要に応じてさらに実行され得る。例えば、動作270は、必要に応じて、電子システム100における第1および第2の電子部品C1およびC2の正しい配置を決定/検証するために実行されてもよい。これは、図2Bを参照して上記で説明/例示され、また、以下で図4Aを参照してさらに詳細に説明される。代替的にまたは追加的に、構成要素C1およびC2が互換性があることを識別すると、電子システム100を組み立てるために動作280が実行され得る(例えば、オプションの動作270において決定され得るように、構成要素の位置/配置に基づいて可能である)。さらに代替的または追加的に、構成要素C1およびC2が互換性があることを識別すると、電子システム100の第1および第2の電子部品C1およびC2をペアリングするために動作290が実行され得る。これについては、図2Dを参照して上記で説明/例示し、図4Cを参照して以下でさらに詳細に説明する。
ここで、電子システム(例えば、100)の構成要素(例えば、C1およびC2)の互換性を検証し、電子システム内の構成要素の補正された配列/配置を決定/検証するための方法200Aのフローチャートである図4Aを参照する。方法200Aは、例えば、第1の構成要素C1が電子回路基板であり、第2の構成要素C2が回路基板C1上の指定された場所LC2に関連する電子部品である場合に実行され得る。方法200Aは、図3の方法200を参照して上述したものと同様の動作を含み、これらはフローチャート200Aにおいて同様の参照数字で示されており、したがって、以下では詳細に説明しないことに留意されたい。
方法200Aの動作230は、第1および第2の構成要素C1およびC2にXRF励起放射線を照射する動作232および234を含む。この例では、構成要素のうちの1つ(例えば、回路基板である第1の構成要素C1)は、空間的に走査するXRF励起放射線で照射され(動作232)、それによって第1の構成要素C1上の位置(例えば、第2の構成要素に対して指定されたLC2、または位置LC2を示す位置)を決定することができる。
この場合、第1のXRFマーキング組成物XRFM1は、第2の構成要素の指定位置LC2(またはそれを示す位置)で回路基板上に空間的に位置し、したがって、回路基板上の第2の構成要素の前記指定位置で前記回路基板上に空間的に位置する。
この実施形態では、システムの構成要素からのXRF応答信号を検出するための動作240は、第1の構成要素C1(PCB)上の第1のXRFマークXRFM1の位置LC2を決定するための動作242を含む。これは、例えば、第1のXRFシグネチャXRFS1(例えば、第2の構成要素C2からのシグネチャXRFS2に対応/一致するシグネチャのものである)が識別された時点で、走査XRF分析器からの空間走査XRF励起放射の状態(放射線ビームの位置/角度方向)を監視し、それによってPCB上の第1のXRFマークXRFM1の位置LC2を決定することによって達成することができる。したがって、この位置LC2は、PCB/第1の構成要素C1上の第2の構成要素C2の指定された配置を示す。
したがって、この実施形態では、方法200Aは、第1の構成要素(回路基板)C1上の第2の構成要素C2の正しい配置(および適切な配置位置LC2)を決定するために実行される動作270をさらに含む。実際に、指定位置を識別することは、指定位置LC2から取得された第1のシグネチャと第2の構成要素から取得された第2のシグネチャとの間の対応関係に基づく。必要に応じて、方法200Aは、適切な配置位置LC2で第1の構成要素C1上に第2の構成要素C2を組み立てる(例えば、自動的に組み立てる)ための動作272を含む。必要に応じて、代替的にまたは追加的に、方法200Aは、第2の構成要素が適切な配置位置で前記第1の構成要素上に正しく組み立てられていることを検証することによって品質保証(QA)を実行するための動作274を含む。実際、この場合、構成要素C2は既に指定位置LC2に取り付けられていてよく、したがって、XRFシグネチャXRFS1およびXRFS2は、それらの両方を含む累積/複合シグネチャCXRFSのように一緒に取得されてよい。これは、図4Bを参照してより詳細に説明される。
図4Bは、一緒に配置された/接続された電子システム100の2つ以上の構成要素C1およびC2が互いに互換性があるかどうかを判定するための本発明の一実施形態による方法のフローチャート200Bである。概して、方法200Bは、組み立てられた電子システムのQAおよび/または真正性および/または偽造チェックを行う目的で、方法200A(上記で説明されるように、走査XRF分析器を利用する)と組み合わせられてもよいことに留意されたい。また、方法200Bが、図3の方法200および/または図4Aの方法を参照して上述したものと同様の動作を含む場合、そのような動作は、フローチャート200Bにおいて同様の参照番号によってマーキングされ、以下では詳細に説明されないことにも留意されたい。
したがって、方法200Bの動作210および220は、電子システム100に関連付けられると推定され、必要に応じて一緒に組み立てられる、第1の構成要素C1および第2の構成要素C2を提供することを含み、それによって、第1の構成要素は第1のXRFマークを有し、第2の構成要素は第2のXRFマークを有する。必要に応じて(図では228)、第1および第2の構成要素の第1および第2のXRFマークは、構成要素C1およびC2がシステム100に相補的に関連付けられる場合に一致すべきであり、それぞれ干渉しないXRF信号/シグネチャを提供するために構成されるべきである。
第1および第2の構成要素をXRF励起放射線で照射するための方法200Bの動作230は、第1および第2の構成要素をXRF励起放射線と共に照射するための動作236を含む。構成要素C1およびC2のXRFシグネチャを示すXRF応答信号を検出するための方法200Bの動作240は、方法200Bにおいて、第1および第2の構成要素の第1および第2のXRFシグネチャのスーパーポジションを示す複合XRF応答信号を検出する工程を含む。したがって、第1のXRFシグネチャと第2のXRFシグネチャとの間に一致があるかどうかを決定するための方法200Bにおける動作250は、累積/複合XRFシグネチャCXRFS(例えば、図1の表1の行2を参照)において表される第1のXRFシグネチャと第2のXRFシグネチャとの間の一致に基づいて、第1の構成要素と第2の構成要素とが相補的であるかどうかを決定するための動作252を含む。
これにより、一緒に組み立てられた構成要素C1およびC2が相補的であるかどうかを検証することが可能になり、したがって、(動作262に示されるように)第1のXRFシグネチャと第2のXRFシグネチャとの間の一致に基づいて電子システムを認証することが可能になる。この点に関して、第1の構成要素C1は電子部品であってもよく、第2の構成要素C2はそのケーシング/パッケージであってもよい。例えば、第1および第2の構成要素は、図2Cを参照して上述したように、チップアセンブリの部品を構成し得る。
ここで、おそらく構成要素が互換性がある場合にのみ、電子システムの2つの構成要素間のペアリング(例えば、構成要素間の要素ペアリングを提供する)のための本発明の実施形態による方法のフローチャート200Cを示す、図4Cを参照する。
また、方法200Cが、図3の方法200を参照して、および/または図4Aおよび図4Bの方法を参照して上記で説明した動作と同様の動作を含む場合、そのような動作は、フローチャート200Cにおいて同様の参照番号によってマーキングされ、以下では詳細に説明されないことにも留意されたい。この方法200Cの非必須/任意的動作(例えば、構成要素C1およびC2を検証/判定するための動作250)は、互換性があり、図において破線で示されることにも留意されたい。
方法200Cは、上述の動作210~280(それらのうちのいくつかは、図に図示されるように任意的であり得る)のうちの1つまたは複数に加えて実行される動作290を含む。動作290は、電子システム100の第1および第2の電子部品C1およびC2をペアリングするために実行され、これは分散型電子システムの2つの電子デバイスであり得る。動作290は、電子システム100のある構成要素(例えば、C2)のXRFシグネチャ(例えば、XRFS2)に関連するコード(第1のデータ部分)を、システム100の別の構成要素(例えば、C1)のデータ記憶モジュール(例えば、メモリMEM1)に登録する動作292を含む。必要に応じて、動作290はまた、任意的動作294を実行することを含む。この任意的動作は、例えば、ある構成要素C2のXRFシグネチャに対応するコード(例えば、第2のデータ部分)が、その構成要素C2のデータ記憶モジュール(メモリMEM2)に記憶されていない場合に実行されるべきである(例えば、概して、そのようなコード(第2のデータ部分)は、その製造中にすでに構成要素C2のメモリに記憶されていてもよい)。任意的動作294は、その特定の構成要素C2のXRFシグネチャに対応するコード(第2のデータ部分)をその特定の構成要素C2のメモリMEM2に登録すること、または少なくとも、そのようなコード(第2のデータ部分)が実際にメモリMEM2に登録/記憶されていることを検証することを含む。
したがって、動作290は、システムの特定の構成要素が互いに接続されているという特定の識別(ある構成要素C2と別の構成要素C1との間の接続を識別すること)に基づいて電子システム100の起動を可能にすることができる。
方法200C、特に動作290は、例えば、上記の図2Dに示されるようなデバイスC1およびC2とペアリングするために実行されてもよい。そのような例では、第1の構成要素C1は、前記第1のXRFシグネチャと前記第2のXRFシグネチャとの間の対応関係を示す第1のデータ部分(コード)を記憶するための、メモリを含む第1の電子デバイスである。第2の構成要素C2は、第1のXRFシグネチャと第2のXRFシグネチャとの間の対応を示す第2のデータ部分(例えば、同じコードまたは対応するコード)を記憶することが可能な第2のメモリを備える第2のデバイスである。前記第1および第2のデバイスC1およびC2のうちの少なくとも1つは、第1および第2のデータ部分(コード)をメモリMEM1およびMEM2から取得し、それらを処理して、第1および第2のデバイスがペアリングされているかどうかを判定し、それらの間のペアリングに基づいて、第1および第2のデバイスの相互動作の条件付き起動を可能にするように構成および動作可能なペアリング/起動コントローラACTRLを含むか、またはそれと関連付けられ得る。
上述のように、本発明の様々な実施形態では、XRFマーキングXRFM1およびXRFM2は、電子システム100の異なる構成要素の異なる基板材料に適用されてもよく(例えば、塗布されるおよび/または埋め込まれる/混合される)、したがって、異なる構成要素の異なるマーキング組成物は、適用される基板に応じて、異なる促進剤および/または異なる結合剤材料を用いて構成されてもよく、またはそれらを含んでもよい。実際、異なるマーキング組成物に使用される異なる基板材料および/または異なる結合剤および/または促進剤は、異なる基材から作製されるシステムの異なる構成要素のXRFを測定する場合、異なるXRFバックグラウンドクラッタの検出をもたらし得る。さらに、異なるテクスチャおよび表面形状(例えば、基板の表面は滑らかであってもよく、他方では凹部および/または突起を含んでもよい)もまた、測定されたXRF信号(例えば、放射線源と基板表面と検出器との間の角度のばらつきに起因して)に影響を及ぼし得る。したがって、検出器によって測定されるXRF信号は、異なる基板によって決定されるXRFシグネチャに加えて他の構成要素を含む。クラッタおよび他の構成要素におけるこの差異は、対象物から発せられるXRFシグネチャおよび識別/決定されたコードワードに影響を及ぼし得る。
これに関して、図5Aおよび図5Bを併せて参照する。図5Aは、本発明の一実施形態に従って構成されたXRFマーカーmXRFを示すブロック図であり、所定の相対濃度を有する活性XRF要素MEを含むXRFマーキング組成物が、基板材料SBを有する電子部品などの構成要素を備える。この例では、XRFマーカーmXRFは、必ずしもマーキング層MLの形態で構成要素上に提供されなくてもよいが、マーキング組成物MEはまた、代替的にまたは追加的に、他の方法で構成要素に結合されてもよく、例えば、構成要素またはその基板SBの材料に埋め込まれてもよいことを理解されたい。XRFマーカーmXRFおよび構成要素(または少なくともその基盤SB)はともに、XRF標識構成要素Cを形成する。この特定の非限定的な例では、XRFマーカーmXRFは、電子部品などの部品の基板SB上に設けられたXRFマーキング組成物MEの層MLとして示され、これらは共にXRFマーキングされた電子部品Cを形成する。この例における基板SBは、XRF励起放射線による前記照射に応答して有意なXRFバックグラウンドクラッタの放出に関連するXRF応答性基板である。概して、応答性基板は、金属基板、または金属元素またはその組成物がその中に含まれるプラスチックまたはセラミック基板であり得る、金属要素を含む基板であってもよい。説明のために、図には、放射線源412からのXRF励起放射線R、ならびにXRFマーカーmXRFの層MLおよび基板SBからそれぞれXRF検出器415に到達する対応するXRF応答XRFSおよびXRFBが示されている。図5Bは、以下のスペクトルプロファイルを概略的に示すグラフ図である:(i)XRF標識電子部品Cから検出器415に到達する全XRF応答のスペクトルプロファイルのグラフRSP;(ii)XRFマーカーmXRFの層MLから検出器415に到達するXRF応答のスペクトルプロファイルのグラフXRFS;(iii)構成要素Cの基板SBから検出器415に到達するXRF応答のスペクトルプロファイルのグラフXRFB。グラフは、任意の単位で強度INT(Y軸)対スペクトル(周波数-X軸)として提供される。示されるように、グラフRSPである、検出器415に到達する総XRF応答のスペクトルプロファイルは、基板SBおよびXRFマーカーmXRFからのXRF応答の合計にほぼ等しい:RSP~=XRFB+XRFS。これらのグラフの各々における水平破線は、それを超えると信号検出が有効/真正な測定と見なされる閾値を示す。明確にするために、この特定の非限定的な例では、検出閾値は、スペクトルにわたる水平線定数として示されるが、本発明の一般的な実装形態では、検出閾値は、スペクトル依存(測定のスペクトル領域にわたって固定されなくてもよい)であってもよく、例えば本発明の譲受人に共同譲渡された米国特許第10,539,521号明細書に記載されているように、検出信号対雑音/散乱比(SNR/SCR)、測定中のバックグラウンド放射、および/またはXRF応答の傾向および季節性構成要素などの他の要因などの様々な要因に基づいて決定され得ることを理解されたい。この例に示されるように、全XRF応答のスペクトルプロファイルRSPは、7つのスペクトルピークP1~P7を含み、そのうち、スペクトルピークP1、P2、P4、P6、およびP7のみが閾値を上回る。スペクトルピークP1、P3、P6およびP7は、XRFマーカーmXRFのXRFマーキング組成物MEによって寄与されることに留意されたい。この特定の非限定的な例では、これらのピークは、基板からではなくXRFマーカーmXRFによってのみ寄与されるが、これは必要ではなく、概して、以下の図5Cおよび5Dに詳細に記載される本発明の技術は、1つまたは複数のピークが基板SBおよびXRFマーカーmXRFの両方のXRF応答から寄与される場合にも作動することが理解されよう。スペクトルピークP2、P4およびP5(これらは、全応答グラフRSPにおいて一点短鎖線で示されている)は、基板SBのXRF応答によって寄与される。
この目的のために、図5Bのグラフは、XRFマーキングによってマーキングされるべき様々な構成要素がある場合に生じる問題を示す。得られたXRFシグネチャ(例えば、閾値を上回る全XRF応答RSPの部分)は、マーキング組成物MEからだけでなく、マーキングされた構成要素C自体の基板/材料SBから、またはXRFマーカーmXRF中の異なる結合剤および/もしくは促進剤材料からの寄与を含み得る。したがって、異なる構成要素C(例えば、異なるそれぞれの基板材料SBを含む)、または異なる構成要素をマークするために使用されるXRFマーカーmXRFの異なる結合剤および/または促進剤材料を含む異なる構成要素は、異なる構成要素が類似のマーキング組成物MEによってマーキングされる場合でさえ、異なるXRFシグネチャをもたらし得る。
図5Cに示すように、本発明は、XRF分析器を較正するための新規な較正技術/方法500Aを提供する。有利には、技術/方法500Aは、基板の特定の材料組成および/またはテクスチャおよび/または基板をマーキングするのに使用される技術を考慮して各タイプの基板ごとに特定の較正を実行する必要性を排除しながら、新しいタイプの基板をマーキングするための較正データを決定する簡単な方法を提供する。この較正方法は、XRF分析器を較正するために使用されてもよく、システム100の異なる構成要素(例えば、C1およびC2)に埋め込まれ/配置され、場合によっては、それらの構成要素の異なる基板材料上に埋め込まれ/位置する、XRFマーキング組成物のXRFシグネチャ(例えば、XRFS1およびXRFS2)の正確な測定を可能にする。この技法は、異なる構成要素のXRFシグネチャXRFS1およびXRFS2の正確な検出および測定を容易にし、構成要素が互換性があるかどうかを確実に決定するために、それらの間の信頼できる比較(例えば、上述のような所定の条件および/または基準データを使用する)を可能にするために、本発明の様々な実装形態において使用され得る。この較正技法は、図5Cを参照して以下で説明される。有利には、図5Cの較正技法は、本発明のXRFマーキングによってマーキングされる各新しいタイプの基板に対して特定の較正を実行する必要なく、新しいタイプの基板をマーキングするための較正データを決定する単純な方法を提供する。
本発明の実施形態によるXRF分析器のマルチ基板較正のための方法500Aのフローチャートである図5Cが参照される。
方法500Aは、XRF分析器の最適な較正を得ることを提供し、例えば、表2および/または上記セクション(a)~(i)に例示されるような種々の堆積方法によって、様々な基板(例えば、媒体)上に堆積され得る1つ以上のXRFマーキング要素/材料の正確な識別を可能にする。
概して、較正方法500は、実際にはXRFマーカーが構成要素内に堆積される基板にかかわらず、電子システム100の構成要素(例えば、C1)から受信される特定のエネルギー範囲内のx線光子の期間(例えば、カウント/秒(CPS))において収集されたカウントを、構成要素(例えばCl)に含まれる対応するXRFマーカー要素/材料の濃度(これは、同じエネルギー範囲でXRFを放出する)と関連付ける較正データ(例えば、曲線/プロットの形態であるか、または曲線/プロットを示す)を生成することを提供する。言い換えれば、方法500Aは、構成要素から受け取ったXRF放射のx線スペクトルの1つ以上のピークのCPSを、その構成要素におけるXRFマーキング要素の濃度(通常、100万分の1粒子(ppm)で測定される)に変換することを提供し、XRFマーキング組成物が適用される構成要素の基材に実質的に無関係である、および/または、XRFマーキング要素を特定の構成要素の特定の基材に結合させるためにXRFマーキング組成物に使用される追加の材料(例えば、接着剤/結合剤/促進剤)のタイプ、および基材のタイプにも無関係である。これにより、本発明の技術を電子システムの様々なタイプの構成要素と共に利用し、異なる基板にXRFマーカーを埋め込むことが容易になる。
較正方法500Aは、1つ以上のXRFマーキング要素が、種々の媒体または基板(典型的には、各基板タイプについていくつかの濃度を有するいくつかの試料が存在する)中に種々の既知の濃度で存在する、複数の試料(本明細書では標準とも称される)を利用することによって行われる。次いで、XRF分析器を用いて標準/試料を調べる。すなわち、標準/試料は、x線またはガンマ線放射線で照射され、それに応答して標準/試料から到来する二次放射線が測定され、したがって、XRFマーキング要素の既知の濃度にそれぞれ関連する試料の各々のCPS値を受け取る。次いで、較正XRF信号の基準較正データは、標準試料から取得されたデータに基づく。対(CPS値、濃度)は、CPS対濃度(PPM)平面における点を表し、較正曲線は、曲線を測定点の集合(例えば、「最良」線形曲線を生成する最小二乗法による)に当てはめることによって生成される。
通常、試料標準は、様々な濃度のXRFマーカー要素を含む既知の材料から作製され、較正は、試料/標準に使用されるタイプの媒体(例えば、金属、ポリマー、布地)中のXRFマーカー要素の濃度を見出すために使用されることが意図される。したがって、較正は、関心のある構成要素にXRFマーキングを含み得る各タイプの媒体/基板を使用しながら実行される。これは、各基板が異なるバックグラウンドx線放射を生成するためであり、したがって、基板の1つのグループの試料/標準を用いて行われる較正(較正曲線)は、概して、他のタイプの基板を用いて行われる測定には適さないであろう)。より具体的には、方法500Aは、XRFマーキングが様々な結合技術によって適用される複数の様々な基板(例えば、媒体)材料に対して実施される以下の動作520~540を実行する工程を含む:
動作520は、複数の基板材料の複数の試料/標準を提供する工程を含み、各基板について、異なる所定の濃度のXRFマーカー元素を有するXRFマーキング組成物を有するいくつかの試料が存在し得る;
動作530は、XRF分析器によって複数の試料/標準をインタロゲーションし、所定の濃度のXRFマーキング元素を有する各標準/試料のカウント/秒(CPS)値を決定する工程を含み、CPSは、インタロゲーションに応答して標準/試料から到来するマーキング元素からのXRF放出に対応する特定のエネルギー範囲の光子を示す;および
動作540は、様々な標準/試料中の所定の濃度の活性XRFマーカー元素(CNCTR)を示すデータ(CNCTR)、および、それぞれの試料/標準からそれぞれ得られた対応するCPSを利用し、様々な基板に適用されたXRFマーキングのXRF測定値/シグネチャの較正のためのXRF-較正-データを生成する工程を含む。XRF較正データは、異なる濃度の試料/標準中のXRFマーカーを、そこから得られたそれぞれのCPSと関連付けるデータを含む。したがって、XRF較正データは、基板に位置するXRFマーキング要素の濃度に関して決定される(それらのシグネチャを表す)XRFシグネチャのスペクトル応答の較正を可能にする。
動作520は、複数の基板材料の複数の試料/標準を提供する工程を含み、各基板について、異なる所定の濃度のXRFマーカー元素を有するXRFマーキング組成物を有するいくつかの試料が存在し得る;
動作530は、XRF分析器によって複数の試料/標準をインタロゲーションし、所定の濃度のXRFマーキング元素を有する各標準/試料のカウント/秒(CPS)値を決定する工程を含み、CPSは、インタロゲーションに応答して標準/試料から到来するマーキング元素からのXRF放出に対応する特定のエネルギー範囲の光子を示す;および
動作540は、様々な標準/試料中の所定の濃度の活性XRFマーカー元素(CNCTR)を示すデータ(CNCTR)、および、それぞれの試料/標準からそれぞれ得られた対応するCPSを利用し、様々な基板に適用されたXRFマーキングのXRF測定値/シグネチャの較正のためのXRF-較正-データを生成する工程を含む。XRF較正データは、異なる濃度の試料/標準中のXRFマーカーを、そこから得られたそれぞれのCPSと関連付けるデータを含む。したがって、XRF較正データは、基板に位置するXRFマーキング要素の濃度に関して決定される(それらのシグネチャを表す)XRFシグネチャのスペクトル応答の較正を可能にする。
したがって、本発明の様々な実施形態によれば、異なる基板上のXRFマーキングのXRF測定を実行するように構成されたXRFリーダシステムは、上記の方法500Aによって得られた較正データを備えることができ、較正データを利用して、異なる基板上のXRFマーキングから得られたXRFシグネチャを共通の基準(例えば、シグネチャがXRF分析器から最初に得られるスペクトル基準ではなく、マーキング材料濃度基準である)に変換/翻訳するように構成することができる。したがって、これにより、異なる基板を用いて作製された異なる構成要素に適用されたXRFマーキングを正確かつ確実に処理および/または比較(例えば、構成要素のXRFマーキングの間および/またはそれらと参照データとの比較)することができる。
本発明のいくつかの実施形態によれば、必要に応じて、XRF分析器によって複数の試料/標準を調査するために実行される動作530は、標準/試料から読み取られるXRFシグネチャのSNRを最適化するために、XRFインタロゲーション中に放出されるべきXRF励起放射線のパラメータを最適化/決定するために実行されるSNR最適化工程535を含むことに留意されたい。SNR最適化工程535は、例えば、以下を含むことができる:
(I)各試料から到来するXRFスペクトル(x線またはガンマ線放射に応答して各試料から到来する二次x線放射のスペクトル)を測定するために、複数の試料にXRF測定を適用する工程。
(II)各試料から到来するXRFスペクトルを処理して、試料/標準のXRFシグネチャを決定する工程-(各スペクトルについてXRFマーカー要素に関連するピーク(または複数のピーク)を同定することによる)。
(III)試料/標準のXRFシグネチャの信号対雑音比(SNR)を評価し、試料/標準から中程度の(「平均」)SNRを有する試料/標準を選択する工程。例えば、SNRがすべての標準の平均SNRに最も近い試料/標準を選択する工程、および/または、代替的に、SNRが極値(最良または最悪)の1つに近すぎない(事前に選択された距離より近い)標準をランダムに選択する工程)。
(IV)XRF測定パラメータ(例えば、XRF管電圧、XRF管電流、XRFフィルタ、および標準からの距離)を変化させ、選択された標準/試料からのXRFシグネチャのSNRを最適化する工程。
(V)次いで、全ての基板の全ての標準/試料のXRFスペクトル(シグネチャ)を、選択/最適化されたXRF測定パラメータを用いてインタロゲーション/測定するために、上記のように動作530を実行する工程。
(VI)必要に応じて、SNRが予め選択された値よりも低い標準のスペクトル測定値を破棄する工程。
(I)各試料から到来するXRFスペクトル(x線またはガンマ線放射に応答して各試料から到来する二次x線放射のスペクトル)を測定するために、複数の試料にXRF測定を適用する工程。
(II)各試料から到来するXRFスペクトルを処理して、試料/標準のXRFシグネチャを決定する工程-(各スペクトルについてXRFマーカー要素に関連するピーク(または複数のピーク)を同定することによる)。
(III)試料/標準のXRFシグネチャの信号対雑音比(SNR)を評価し、試料/標準から中程度の(「平均」)SNRを有する試料/標準を選択する工程。例えば、SNRがすべての標準の平均SNRに最も近い試料/標準を選択する工程、および/または、代替的に、SNRが極値(最良または最悪)の1つに近すぎない(事前に選択された距離より近い)標準をランダムに選択する工程)。
(IV)XRF測定パラメータ(例えば、XRF管電圧、XRF管電流、XRFフィルタ、および標準からの距離)を変化させ、選択された標準/試料からのXRFシグネチャのSNRを最適化する工程。
(V)次いで、全ての基板の全ての標準/試料のXRFスペクトル(シグネチャ)を、選択/最適化されたXRF測定パラメータを用いてインタロゲーション/測定するために、上記のように動作530を実行する工程。
(VI)必要に応じて、SNRが予め選択された値よりも低い標準のスペクトル測定値を破棄する工程。
SNRを最適化する方法で動作530を実行した後、方法はさらに、較正データ/曲線を取得するための動作540に続く。
したがって、動作540で得られるような異なる基板についての較正データは、上記の表3に示されるように、CPS対波長/エネルギー(λ)に関して測定されたXRFシグネチャと、異なる基板中のXRFマーキング要素の濃度に関して測定されたXRFシグネチャとの間の適合を示す。必要に応じて、較正データはまた、動作535において取得され、異なる基板からのXRF応答を測定するために使用されるべきである、XRF測定パラメータ(例えば、XRF管電圧、XRF管電流、XRFフィルタ、および標準からの距離)を示すデータを含んでもよい。
ここで、本発明の実施形態による、電子システムの構成要素の互換性の検証のために使用するためのXRF検証リーダ400のブロック図である図5Dを参照する。
XRF検証リーダ400は、電子システム(例えば100)の異なる構成要素(例えばC1およびC2)に対してXRF測定を実行し、XRFマーキングから得られたXRFシグネチャXRFS1およびXRFS2を示すデータを提供するように適合されたXRF分析器410を含む。XRF検証リーダ400はまた、XRFシグネチャ対応データプロバイダ430およびXRFシグネチャ対応プロセッサ440を含み、これらは、XRF分析器410から取得されたXRFシグネチャXRFS1およびXRFS2が互いに対応するかどうかを決定し、その場合、XRFマーキングがXRF分析器410によって測定される構成要素(例えばC1およびC2)が互換性があるという表示INDを発行するか、またはそうでなければ構成要素が互換性がないという表示INDを発行するように共に使用され得る。
ある実施形態では、XRFシグネチャ対応データプロバイダ430は、異なるXRFシグネチャXRFS1とXRFS2との間の一致が決定されるべき所定の条件を示す所定の条件データ等のデータを記憶し、および/または対応するXRFシグネチャを関連付けるLUT等の参照データを記憶する、データ記憶設備(例えば、メモリ)を含む。代替的または追加的に、特定の実施形態では、XRFシグネチャ対応データプロバイダ430は、XRFシグネチャ間の対応を示す参照データを取得するために、例えばリモートデータソースと通信するように適合された通信ユーティリティを含む。
したがって、XRFシグネチャ対応プロセッサ440は、XRFシグネチャXRFS1およびXRFS2を示すデータをそこから受信するために、XRF分析器410に直接的または間接的に接続されてもよく、シグネチャ間の対応/一致を示すデータ/条件を受信するために、シグネチャ対応データプロバイダ430にも接続され得る。XRFシグネチャ対応プロセッサ430は、対応データに基づいてXRFシグネチャXRFS1およびXRFS2を処理し、上述したいずれかの手法に従ってそれらが対応するか否かを判定する。
XRF分析器410は、概して、検査される物体/構成要素に向けてインタロゲーション放射線を放出するためのX線および/またはガンマ線放射線源412を含むインタロゲーション放射線エミッタ411と、インタロゲーションされた物体からのXRF放射線応答を検出し、場合によってはそのスペクトル組成を示すデータを取得するように適合された、分光計416を場合によっては含む、XRF検出器415とを含む。
XRF分析器410はまた、検出されたXRF応答をフィルタリングするための1つまたは複数のフィルタ417を含み得る。これらは、応答から関連性の少ないスペクトル構成要素をフィルタリングするためのスペクトルフィルタ418を含んでもよく、検出されたXRFシグネチャにおいて、関心のあるXRF応答がインタロゲーションされた物体/構成要素から予想されるスペクトル領域のみを残す。また、フィルタ417は、傾向および/または周期性フィルタ419(例えば、参照により本明細書に組み込まれる国際特許出願第PCT/IL2016/050340号明細書に記載されているものなど)を含むことができ、これは、XRF信号/シグネチャのSNRを、そこから傾向および/または周期性スペクトル構成要素を除去することによって高めるように動作可能である。
いくつかの実施形態では、インタロゲーション放射エミッタ411は、ビームを用いてインタロゲーションされる物体(例えば、電子システム100)を走査し、それによって、システムの様々な構成要素が組み立てられ得る位置(例えば、図2BのLC1およびLC2)を示すデータを提供するように、放射源412から出力されるインタロゲーション放射線ビームを空間的に方向付けるおよび/または集束させるように構成および動作可能な放射線ビームスキャナ413を含む。
必要に応じて、いくつかの実施形態では、XRF検証リーダ400はまた、異なる基板材料から作製された/それを含む異なる構成要素に埋め込まれる/適用されるXRFマーキングから取得され得るXRFシグネチャXRFS1およびXRFS2を較正するようにともに動作可能である、XRFシグネチャ較正モジュール420および較正データプロバイダ425を含む。較正データプロバイダ425は、例えば、異なる基板のXRF較正データのための記憶設備/メモリであってもよい。較正データは、例えば、上記の方法500Aによって得られた較正データと同様であり得、XRFシグネチャXRFS1およびXRFS2におけるスペクトル曲線(CPS対波長/エネルギーの関数として得られる)と、XRFシグネチャXRFS1およびXRFS2が得られた構成要素C1およびC2の基板をマーキングするXRFマーキング組成物におけるXRFマーキング要素の濃度との間の基板特異的関係を示す曲線フィッティング(例えば、曲線フィッティング)データを含み得る。したがって、XRFシグネチャ較正モジュール420は、較正データを利用して、スペクトルベースからのXRFS1およびXRFS2を、XRFシグネチャが得られたそれぞれの基板をマーキングするために使用されるマーキング組成物中のXRFマーカーの濃度に基づいて表されるそれぞれのXRFシグネチャXRFMC1およびXRFMC1に変換することができる。これにより、異なる構成要素のXRFマーキングを比較すること、および/または異なる基板を形成することが可能になる。
必要に応じて、較正データプロバイダ425からの較正データはまた、上記で説明される動作535において得られるようなXRF測定パラメータ(例えば、XRF管電圧、XRF管電流、XRFフィルタ、および標準からの距離)を示すデータを含む。したがって、インタロゲーション放射エミッタ411は、随意に、XRFインタロゲーションが適用される構成要素の基板に対応するXRF測定パラメータに関する基準データを受信し、それに応じて放射エミッタの放射特性を調整し、それによってXRFマーキングが存在するインタロゲーションされた構成要素の放射放出を較正するように構成および動作可能なインタロゲーションコントローラ414を含んでもよい。
XRFシグネチャ較正モジュール420および較正データプロバイダ425の両方が任意選択であり、省略され得ることを理解されたい。例えば、上述したように、場合によっては、XRFシグネチャのコードワードは、マーキング組成物中のXRFマーキング要素の濃度を示すのではなく、マーキング組成物、ならびにマーキング組成物が適用される構成要素の基材およびマーキングの適用方法の影響を含む、全体としてマーキングされた物体/構成要素から読み取られるXRFシグネチャに関連付けられる。その場合、マーカー要素の濃度を決定する必要はなく、代わりに、構成要素自体からのXRFシグネチャが、マーキングのコードワードを表し得る。したがって、この場合、較正モジュールが省略されてもよいが、場合によっては、XRFシグネチャ対応データプロバイダ430およびXRFシグネチャ対応プロセッサ440に依存して、XRFシグネチャXRFS1およびXRFS2(異なる構成要素/基材に適用される同じマーキング組成物から得ることができる)が互いに対応するかどうかを決定することができる。
したがって、上記の図5A~図5Dを参照して説明された本発明の技法は、基板/材料SBから発するクラッタ/バックグラウンドXRF放射の問題が、構成要素CおよびXRFマーカーから発するXRF応答信号RSPの適切な処理/分析によって、本発明に従ってどのように解決され得るかを実証する。
同様の問題に対する代替の解決策は、本発明の実施形態によれば、本明細書では多層XRFマーカーと呼ばれる新規なXRFマーカー構成を利用することによって提供される。これに関して、XRFマーキング組成物MEが実装される構成要素Cの基板/材料SB(またはXRFマーキング組成物が実装される電子部品の他の材料)から発するクラッタ/バックグラウンドXRF放射の上記の問題が、本発明の実施形態に従って構成された多層XRFマーカーmXRFによってどのように軽減されるかを概略的に示す図6Aおよび図6Bを併せて参照する。上記の実施形態を参照して論じたXRFマーキング(例えば、XRFM1、XRFM2、XRFM13、XRFM14、XRFM33、XRFM34)のいずれも、本発明に従って、上記で説明され、以下でより詳細に説明および例示されるような多層XRF可読マークとして構成および動作可能であり得ることを理解されたい。
図6Aは、本発明の一実施形態に従って構成された多層XRFマーカーmXRFMを示すブロック図である。多層XRF可読マークmXRFMは、例えば電子部品の基板/材料SB上の部品/物体Cと共に実装されるように図に示されている(すなわち、図6は、多層XRF可読マークmXRFMを含む電子部品Cも示す)。本発明のこの実施形態による多層XRF可読マークmXRFMは、XRF信号XRFSを依然として放出しながら(例えば、構成要素/物体のシグネチャとしての役割を果たす)、基板SBによって発せられるXRFクラッタ/バックグラウンドXRFCを減少させる(低減する/減衰させる、または実質的に排除する)ように構成および動作可能である。説明のために、図6は、XRF励起放射線Rを放出する放射線源412と、励起放射線Rに応答して放出されるXRF応答を検出することができるXRF検出器415とを示す。これに関して、XRF応答は、XRF可読マークmXRFMの起動XRF要素MEによって放出されるXRF信号/シグネチャXRFS、ならびに電子部品Cの他の基板/材料によって放出されるクラッタ/バックグラウンドXRF応答XRFCを含む。放射線源412およびXRF検出器415、ならびに放射線およびXRF信号/クラッタ(R、XRFSおよびXRFC)、ならびに電子部品Cまたはその基板/材料SBは、多層XRF可読マークmXRFMの一部ではなく、説明のために図示されることが理解されよう。また、例示的には、励起放射RおよびXRF信号/クラッタを示すために図で使用される矢印の太さは、多層XRF可読マークmXRFMのそれぞれの層を通過する間にこれらの放射の強度およびXRF応答がどのように変化するかを例示的に示すように選択される。
この例では、物体/構成要素Cの基板SBは、XRF励起放射線による前記照射に応答して著しいXRFバックグラウンドクラッタの放出に関連するXRF応答性基板である。例えば、XRF応答性基板は、金属基板または金属要素を含む基板であってもよく、これは、金属元素またはその組成物がその中に含まれるプラスチックまたはセラミック基板であってもよい。典型的には、基板の金属元素は、有意なXRF応答と関連付けられ、これは、別様に減衰されない場合、いくつかの実装では、XRF可読マークのマーキング組成物のXRF応答の正確な測定を妨害または防止し得る。図に示されるように、本発明のいくつかの実施形態によれば、多層XRF可読マークmXRFMは、以下を含む:
a.減衰/マスク層ALは、以下の少なくとも1つに対する吸光度を示す1つまたは複数の材料HAEを含む:(i)XRF励起放射線R;および(ii)XRF応答、すなわち基板からの応答である少なくともバックグラウンドXRFクラッタXRFC;および
b.特定の活性XRF要素/材料を有するXRFマーキング組成物MEを含むマーキング層MLであって、XRF励起放射線による照射に応答して、XRFマークmXRFMを示す特徴的なXRFシグネチャ(すなわち、XRFマークが実装されるべき構成要素Cを示すシグネチャ)を有するXRF信号XRFSを放出するように、その種類および相対濃度が選択される、マーキング層ML。
a.減衰/マスク層ALは、以下の少なくとも1つに対する吸光度を示す1つまたは複数の材料HAEを含む:(i)XRF励起放射線R;および(ii)XRF応答、すなわち基板からの応答である少なくともバックグラウンドXRFクラッタXRFC;および
b.特定の活性XRF要素/材料を有するXRFマーキング組成物MEを含むマーキング層MLであって、XRF励起放射線による照射に応答して、XRFマークmXRFMを示す特徴的なXRFシグネチャ(すなわち、XRFマークが実装されるべき構成要素Cを示すシグネチャ)を有するXRF信号XRFSを放出するように、その種類および相対濃度が選択される、マーキング層ML。
本発明の実施形態によれば、XRF可読マークmXRFMは、構成要素Cとともに実装され、XRF可読マークmXRFMが、構成要素Cのある基板/材料SBの表面Sの上に配置され、それによって多層XRF可読マークmXRFMの減衰/マスク層ALが基板SBの表面SとXRF可読マークのマーキング層MLとを仲介する(すなわち、その間に位置する)。
したがって、減衰層ALは、基板に伝播する励起X線またはガンマ線放射Rの一部を減衰させることができ(基板に向けられるマーキング層からのXRF放射を減衰させることに加えて)、それによって、基板に到達するXRF励起放射の量を低減し、基板からのXRF応答XRFC(これは、識別されるべきXRFマーカーmXRFSのXRF信号/シグネチャXRFSに関するバックグラウンドクラッタである)を減衰させる。このメカニズムは、図では、励起放射線Rが減衰層ALを通過する間の矢印の厚さを減少させることによって示されている。代替的または追加的に、減衰層ALは、基板SBにより放出されたXRF応答XRFC(前記バックグラウンドクラッタ)を、後者が伝播経路に沿って減衰層ALを通って検出器115まで伝播するとき、基板SBからのXRFCバックグラウンドクラッタの全て、または実質的な部分を吸収することによって、減衰させるように動作してもよい。このメカニズムは、減衰層ALを通過する間に基板SBによって放出されるXRF応答クラッタXRFCの矢印の厚さの減少によって図に示されている。上記の1つまたは両方のメカニズムにより、減衰層ALは、基板からのバックグラウンドクラッタXRFCの強度が、検出器115に到達するのを効果的に低減することができる。
式中、Iは減衰媒体を介した通過後の強度であり、I0は放射線の初期強度(媒体を介した通過前)であり、ρは試料の密度(グラム/cm3、すなわち単位体積当たりの質量)であり、μsは試料全体の質量吸収係数(例えば、cm2/グラムの単位)である。試料の質量吸収係数μsは、以下の和によって与えられる:
式中、μiは媒体中の特定の元素の質量吸収係数(例えば、cm2/グラムの単位)であり、Ci(パーセンテージ)は媒体中の指標となる元素の相対濃度である。したがって、合計μsは、媒体中に存在するすべての材料/原子元素の相対濃度Ciを考慮して、媒体の平均質量吸収係数を表す。このために、ρ*xは、減衰媒体の平均空中密度である。
したがって、基板SBからのXRF応答の減衰割合(すなわち、減衰層ALによって減衰された部分)は、FResponse=1-exp(-μsρx)である。本発明の実際のインプランテーションでは、基板からのXRF応答の約60%以上の減衰FResponseを達成することが望ましい(例えば、より好ましくは、75%またはさらには90%のより高い減衰を提供する減衰層が使用される)。
したがって、少なくとも60%の減衰を得るために、減衰層は、μsρx≧1であるように構成される。すなわち、減衰層ALの厚さxにその密度ρを乗じ、平均質量吸収係数μsを乗じたものが1以上である。
減衰層は、エミッタと応答性基板との間の距離および応答性基板と検出器との間の距離を加算することにも留意されたい。したがって、減衰層は、減衰層が軽い材料から構成される場合であっても、検出器におけるXRF応答性基板の信号XRFCを概して低減する。応答性基板SBの信号XRFCの低減のために厚い減衰層を利用するこのメカニズムは、XRF応答性基板からのより低いエネルギーXRFC信号(例えば、XRF応答性基板中に存在するより軽い材料によって放出される5~10Kevまでの光子エネルギーのXRFC応答)に対してより効果的である。さらに、このメカニズムによる減衰は、減衰層の厚さに依存し(より厚い層でより大きな減衰が達成される)、したがって、このメカニズムが利用される本発明のいくつかの実施形態では、減衰層は、比較的高い厚さx(例えば、数百ミクロンの厚さx)で実装される。
代替的にまたは追加的に、本発明のいくつかの実施形態では、比較的高い原子番号(すなわち、比較的高い質量吸収係数μiを有する)の原子元素を有する薄い減衰層ALが、基板SBからの励起XRF放射Rおよび/またはXRF応答XRFCのいずれかの充分な吸光度を提供し、かつ、エネルギー10Kevより高いエネルギーの光子による放射線/XRF応答に充分な減衰を提供し得るので、減衰層は、必ずしもそれほど厚くない。
図6Bは、以下のスペクトルプロファイルを概略的に示すグラフ図である:(i)XRF標識電子部品Cから検出器415に到達する全XRF応答のスペクトルプロファイルのグラフRSP;(ii)多層XRFマーカーmXRFMの層MLから検出器415に到達するXRF応答のスペクトルプロファイルのグラフXRFS;(iii)多層XRFマーカーmXRFMの減衰層ALから検出器415に到達するXRF応答のスペクトルプロファイルのグラフATN;および(iv)構成要素Cの基板SBからのXRF応答(バックグラウンドクラッタ)のスペクトルプロファイルのグラフXRFC(この応答は、全XRF応答グラフRSPの一点鎖線部分における減少したピークによって示されるように、減衰層ALによって減衰される)。グラフは、任意の単位で強度INT(Y軸)対スペクトルSPCT(周波数-X軸)として提供される。示されるように、グラフRSPである、検出器415に到達する全XRF応答のスペクトルプロファイルは、減衰層ALおよびXRFマーカーmXRFMからのXRF応答の合計に、基板SBからのバックグラウンドXRFクラッタXRFCの実質的に減少した部分(フラクションF)を加えたものにほぼ等しい:RSP~=XRFB+XRFS+(1-F)*XRFC。これらのグラフのそれぞれの水平破線は、それを上回ると信号検出が有効/真正測定と見なされる検出閾値を概略的に図示する。検出閾値は、信号対雑音比(SNR)および/または信号対クラッタ比(SCR)および/または対応するスペクトル領域におけるバックグラウンド放射の強度、ならびに測定の要求精度を含むいくつかの要因によって設定され得る。明確にするために、この特定の非限定的な例では、検出閾値は、スペクトルにわたる水平線定数として示されるが、本発明の一般的な実装形態では、検出閾値は、スペクトル依存性であってもよく(測定のスペクトル領域にわたって固定されなくてもよい)、例えば、本発明の譲受人に共同譲渡された米国特許第10,539,521号明細書に記載されているように、XRF応答の傾向および季節性構成要素などの様々な要因に基づいて決定され得ることを理解されたい。以下でさらに明らかになるように、基板SBからのバックグラウンドXRFクラッタXRFCの減少部分(フラクションF)は、多層XRFマーカーmXRFMの減衰層ALにおいて高いXRF吸光度を示す1つまたは複数の材料HAEのタイプ、ならびにそれらの濃度および減衰層ALの厚さに依存する。高いXRF吸光度を示す材料HAEの濃度および減衰層ALの厚さは、減衰層ALにおけるこれらの材料HAEの空間/カラム密度を規定する。概して、減衰層ALにおけるこれらのXRF吸収材料HAEの空間/カラム密度が高いほど、減衰層ALによって吸収/減少される基板XRFCからのバックグラウンドXRF応答の割合Fは大きくなる。
この例に示されるように、全XRF応答RSPのスペクトルプロファイルは、7つのスペクトルピークP1~P7を含み、そのうち、スペクトルピークP1、P3、P6、およびP7のみが検出閾値を上回る。スペクトルピークP1、P3、P6およびP7は、多層XRFマーカーmXRFMのXRFマーキング組成物MEによって寄与されることに留意されたい。スペクトルピークP3は、XRFマーキング組成物によって寄与されるだけでなく、減衰層ALのXRF応答ATNによっても寄与される(例えば、図において、減衰層によって寄与されたピークP3の部分を示すATN-C、およびマーキング層MLによって寄与されたピークP3の部分を示すMRK-Cを参照されたい)。この特定の例では、減衰層ALおよびマーキング層MLのいずれか1つからの寄与がない場合、スペクトルピークP3は、検出閾値より低いままであり、したがって、多層XRFマーカーmXRFMのXRFシグネチャの一部ではないことに留意されたい。この目的のために、この特定の例では、減衰層はまた、多層XRFマーカーmXRFMのXRFシグネチャの一部を形成する(減衰層が存在しない場合、XRFシグネチャは異なり、例えばピークP3がない)。しかしながら、これは、多層XRFマーカーmXRFMの他の実装形態では必ずしもそうではなく、場合によっては、減衰層ALおよび/またはマーキング層MLまたは両方によって寄与される1つまたは複数のスペクトルピークが、場合によっては検出閾値を下回るかまたは上回ることがある。スペクトルピークP7は、XRFマーキング組成物によって寄与されるだけでなく、基板SBのXRF応答XRFCによっても寄与される(例えば、図において、基板SB層によって寄与されたピークP7の部分を示すSBT-C、およびマーキング層MLによって寄与されたピークP7の部分を示すMK-Cを参照されたい)。この特定の例では、基板SBによるピークP7への寄与SBT-Cが有意に減少するという事実は(グラフXRFCにおける対応するピークと比較した寄与SBT-Cの高さを参照されたい)、全応答信号RSPにおけるピークP7の高さが基板SBによって実質的に影響を受けないことをもたらすことに留意されたい。これにより、XRFシグネチャを異なる基板から得られた全応答信号RSPから分解することができる達成可能な分解能が向上し、全応答信号RSPにおけるピークの高さ/強度を応答信号RSPに埋め込まれたXRFシグネチャの指標として利用することができ、したがって、異なる基板に配置されたXRFマーカーを用いてもXRF応答信号におけるシグネチャの大きな真実度を符号化することが可能になる。
スペクトルピークP2、P4およびP5(これらは、総合応答グラフRSPにおいて一点鎖線で示されている)は、基板SBのXRF応答(バックグラウンドクラッタ)XRFCによって寄与される。検出器415に到達する全XRF応答のグラフXRFCとグラフRSPとの間のこれらのピークを比較すると、減衰層ALに起因して、これらのピークは、検出器に到達する前に、実質的なフラクションFによって減少されるか、またはさらには完全に除去されることを理解することができる。この目的のために、多層XRFマーカーmXRFMは、多層XRFマーカーmXRFMによってマーキングされる物体/構成要素Cの予め知られていない基板/材料SBのXRF応答をマスクするための新規な技術を提供する。前記マスキングを達成するために、減衰層ALが多層XRFマーカーmXRFMに導入され、物体/構成要素Cの基板/材料SBとマーカーのマーキング層MLとの間に介入/介在する。いくつかの実施形態では、減衰層ALは、ほんのわずかで有意ではないXRF応答を有し、その場合、その機能は、主に、マーキングmXRFMのXRFシグネチャを決定するために、基板SBのXRF応答をマスクして、少なくとも着目するあるスペクトル領域において、少なくともあるフラクションF(概して、スペクトル依存性であり得る)だけそれを減少させることである。いくつかの実施形態では、図6Bに示されるように、マーキング層MLの有無にかかわらず、減衰層ALはまた、測定の検出閾値を上回るXRFスペクトル応答におけるピーク(例えば、P3)に寄与し、それによって、多層XRFマーカーmXRFMのXRFシグネチャにも寄与する。
この目的のために、図6Bのグラフは、XRFマーカーによってXRF応答性基質を有する様々な構成要素をマーキングすることから生じる問題が、本発明の多層XRFマーカーmXRFMを利用することによってどのように解決され得るかを実証する。結果として生じるXRFシグネチャ(例えば、検出閾値を上回る総XRF応答RSPの部分である)は、マーキング組成物MEからの寄与、および場合によっては減衰層ALからの寄与(これは先験的に知られている)を含み得るが、マーキングされた構成要素Cの基板/材料SBからの場合によっては未知のXRF寄与は、マスクされ低減される。したがって、この技法によって、異なる構成要素C(例えば、異なるそれぞれの基板材料SBを含む)は、同様のXRFシグネチャをもたらすように、同様の多層XRFマーカーによってマーキングされ得る。
図6Aに戻ると、いくつかの実施形態では、多層XRFマーカーmXRFMは、減衰層ALがマーキング層MLの面積より大きい面積にわたって延在するように作製/構成され(例えば、図のXRFマーカーmXRFMの左側に示されるように)、それにより、減衰層はまた、マーキング層MLを通過せず基板SBに到達する励起XRF放射線Rを減衰させる、および/または、マーキング層MLを通過せず検出器に方向付けられる基板SBからのXRF応答XRFCを減衰させることができることに留意されたい。
上述のように、減少する(例えば、(i)基板SBへの励起XRF放射Rを減衰させることによって、および/または(ii)基板SBからのXRF応答XRFCを減衰させることによって、減少する)XRF応答XRFCのフラクションFは、減衰層MLにおいて高い吸光度を示す1つ以上の元素HAE、およびこれらの元素のタイプの空中/カラム密度に依存する。より高い原子番号の元素は、概して、励起XRF放射線R(すなわち、X線またはガンマ線)に対してより良好な吸光度を有し、また、XRF応答に対してより良好な吸光度を有する。したがって、本発明のいくつかの実施形態では、減衰層において吸光度を示す少なくとも1つの元素は、少なくとも13の原子番号を有する(この実施形態は、基板XRFCからの比較的低エネルギーのXRFC信号を、例えば最大5Kevの光子エネルギーで減衰させるのに特に適している);別の例では、元素の原子番号は少なくとも22である(この実施形態は、基板XRFCからの中程度のエネルギーXRF信号を、例えば最大10Kevの光子のエネルギーで減衰させるのに特に適している);さらに別の例では、原子番号は少なくとも45である(この実施形態は、基板XRFCからのより高いエネルギーのXRFC信号を、例えば最大30Kevの光子エネルギーで減衰させるのに特に適している)。例えば、高い吸光度を示す少なくとも1つの元素は、原子番号82を有する鉛(Pb)であってもよく、したがって、非常に高いエネルギーのXRF光子(例えば、最大50Kevの光子エネルギー)も吸収する。
いくつかの実施形態では、減衰層ALは、基板XRFCからのXRF応答の強度のF~=60%のオーダーで、基板からのXRF応答の充分な減少率Fを提供するように構成される。多層XRFマーカーmXRFMが、基板SBに到達するXRF励起放射線Rの一部が減衰層ALを通過するように構成要素C上に配置されるように意図/設計される場合、基板に到達するXRF励起放射線Rの減衰率は、FExcitation=[1-exp(-μsρx)]である。これら2つの減衰FExcitationおよびFResponseの蓄積効果は、概して、FResponse単独よりも大きい合計減衰率Fを生じる。したがって、本発明のいくつかの実施形態では、減衰層は、μsρx≧1/2(ここで、xは減衰層ALの厚さであり、ρはその密度であり、μsはその平均質量吸収係数である)を満たすパラメータで構成され得る。そのような構成では、少なくとも60%の総減衰率率Fが得られ、総減少率Fは、基板に到達する励起XRF放射Rの減衰FExcitationおよび基板からのXRF応答の減衰FResponseの両方により寄与される。
減衰層ALの合計厚さxは、適用方法に依存し得ることに留意されたい。ある例では、高吸光度元素(すなわち、高い原子番号の元素)は、応答層に適用されるポリマーコーティングに混合されてもよい。減衰層の厚さは、数百ミクロンを超えないであろう。
別の例では、厚さは、10ミクロンを超えず、またはさらには10ミクロン未満であるが、依然として、これらの元素の充分な空中/カラム密度ρ*xを提供し、減衰層が基板SBからのXRF応答に対して充分に高い減少率Fをもたらす。上述したように、いくつかの実施形態では、減衰層ALにおける吸光度を示す少なくとも1つの要素HAEは、実質的なXRF応答に関連する。例えば、減衰層の応答の強度は、マーキング層の強度の10%より大きくてもよい;別の例では、減衰層内の元素の応答強度は、XRF可読マークmXRFMによるXRFシグネチャのスペクトル領域の少なくとも1つの領域内のマーキング層の強度と同等であり得る(例えば、同じオーダー)。したがって、減衰層ALは、XRF可読マークmXRFMのXRFシグネチャにも寄与し得る。
図6Aはまた、基板材料SBと、基板SBの表面上に設けられた多層XRF可読マークmXRFMとを含む構成要素Cを示す。上述したように、この場合の基板SBは、その材料が金属元素(典型的には、金属元素は、XRF励起放射線によるその照射に応答してXRFバックグラウンドの有意な放出と関連する)を含むXRF応答性基板とすることができる。したがって、本発明による多層XRF可読マークmXRFMは、XRF可読マークの減衰/マスク層が基板の表面SとXRF可読マークのマーキング層MLとの間に介在するように、前記基板SBの表面S上に配置される。
本発明のいくつかの実施形態は、少なくとも第1および第2の構成要素を含む電子システムを提供し、第1の構成要素は、第1のXRF可読マークを含み、第2の構成要素は、第2のXRF可読マークを含む。第1および第2のXRF可読マークは、それぞれ、第1の電子部品の第1のXRFシグネチャが第2の電子部品の第2のXRFシグネチャに対応するように構成され、それによって、前記第1および第2の構成要素がそれぞれ前記電子システムの互換性のある構成要素であることの検証を可能にする。いくつかの実装形態では、少なくとも前記第1の構成要素は、上記で定義されたXRF応答性基板を有する電子部品である。したがって、第1のXRF可読マークは、本発明の技術に従って構成された多層XRFマークとして構成され、その減衰/マスク層が基板の表面とそのマーキング層との間に介在するように、第1の構成要素の基板SBの表面上に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、電子システムの構成要素の両方またはすべては、多層XRFマークmXRFM(例えば、それらの基板が有意なXRF応答に関連するかどうかにかかわらず)によってマーキングされる。これにより、構成要素の基板のXRF応答を測定/特徴付ける必要性がなくなり、XRFマーキングの直接的な実装が容易になる。
本発明の一実施形態による多層XRFマークmXRFMを実施するための方法600のフローチャートである図6Cを参照する。この方法は、以下を含む:
610-特定の相対濃度の1つ以上の化学元素を有するXRFマーキング組成物AEを提供する工程であって、相対濃度は、XRF励起放射線によるXRFマーキング組成物の照射に応答して、XRFマーキング組成物が所定のXRFシグネチャを示すXRF信号を放出するように選択される、工程;および
XRF可読マークの多層構造を、以下を実行することによって製造する工程であって、前記製造工程は、以下を含む:
620-XRF励起放射線およびXRFバックグラウンドのうちの少なくとも1つに対して吸光度を示す少なくとも1つの元素を含む減衰/マスク層ALを実装する工程;および
630-XRFマーキング組成物AEを含むマーキング層MLを実装する工程。マーキング層MLは、減衰/マスク層ALの少なくとも一部の上に実装されるが、減衰/マスク層ALの上に直接実装される必要はない(例えば、1つ以上の追加の層によってマーキング層MLから離間されてもよい)。
610-特定の相対濃度の1つ以上の化学元素を有するXRFマーキング組成物AEを提供する工程であって、相対濃度は、XRF励起放射線によるXRFマーキング組成物の照射に応答して、XRFマーキング組成物が所定のXRFシグネチャを示すXRF信号を放出するように選択される、工程;および
XRF可読マークの多層構造を、以下を実行することによって製造する工程であって、前記製造工程は、以下を含む:
620-XRF励起放射線およびXRFバックグラウンドのうちの少なくとも1つに対して吸光度を示す少なくとも1つの元素を含む減衰/マスク層ALを実装する工程;および
630-XRFマーキング組成物AEを含むマーキング層MLを実装する工程。マーキング層MLは、減衰/マスク層ALの少なくとも一部の上に実装されるが、減衰/マスク層ALの上に直接実装される必要はない(例えば、1つ以上の追加の層によってマーキング層MLから離間されてもよい)。
必要に応じて、本方法は、物体/構成要素のXRF応答性基板SB上に減衰/マスク層ALを設けるための640を含む。減衰/マスク層ALを設けることは、減衰/マスク層ALの実装と共に(すなわち、層を基板上に直接実装する)、または減衰/マスク層ALの実装後に(例えば、マーキング層MLの実施前または実装後)実行することができる。必要に応じて、減衰層は、基板SBの表面(1つまたは複数)全体を覆うように提供されてもよく、あるいは、基板の予め選択された領域のみがコーティングされるように局所的に適用されてもよい。
いくつかの実施形態では、減衰/マスク層の実装は、基板SBの表面Sの少なくとも一部にコーティングを適用することによって、および高いXRF/X線/ガンマ線吸光度を示す少なくとも1つの元素HAEを含むコーティングを利用することによって行われる。コーティングは、例えば、1つ以上のHAE元素(その原子番号は、少なくとも13、より好ましくは22以上、さらにより好ましくは45以上となるように選択することができる)が埋め込まれたポリマー材料を含み得る。場合によっては、高い原子番号のHAE元素は、1つ以上の金属元素を含む。いくつかの実装形態では、1つまたは複数の金属元素は、前記コーティングの前に、これらの元素を含む酸化物または塩形態または有機金属化合物をポリマー材料中に溶解させることによって、ポリマー材料中に埋め込まれる。いくつかの実装形態では、HAE元素は、ポリマー材料中に分散または懸濁される。ポリマー材料は、例えばポリアミドであってもよい。ポリマー材料は、以下のいずれか1つまたは複数によって基板SBの表面Sに適用され得る:噴霧、ブラッシング、印刷、注入およびスタンピング。いくつかの場合において、本方法は、以下の少なくとも1つによってポリマー材料を硬化させる工程をさらに含む:熱、湿度、およびUV放射。
代替的にまたは追加的に、いくつかの実施形態では、減衰/マスク層は、基板SBの表面Sの少なくとも一部分上に吸光度を呈する1つ以上の元素HAEを堆積させることによって実装される。堆積は、例えば、CVDまたはPVD技術を利用することによって実行され得る。HAE元素は、液体、固体または粒状形態で堆積され得る。
Claims (23)
- XRF可読マークであって、
特定の相対濃度の1つまたは複数の化学元素(通常は複数)を有するXRFマーキング組成物
を含み、
前記相対濃度は、XRF励起放射線による前記XRFマーキング組成物の照射に応答して、前記XRFマーキング組成物が前記XRF可読マークに関連する所定のXRFシグネチャを示すXRF信号を発するように選択され;
前記XRF可読マークは、前記XRF励起放射線による前記照射に応答したXRFバックグラウンドクラッタの放出に関連するXRF応答性基板上に配置するように構成され、動作可能であり;
前記XRF可読マークは、
-前記XRF励起放射線および前記XRFバックグラウンドクラッタの少なくとも1つについて吸光度を示す少なくとも1つの元素を含む減衰/マスク層;および
-前記XRFマーキング組成物を含むマーキング層
を含み、
前記XRF可読マークの減衰/マスク層が、前記基板と前記XRF可読マークのマーキング層との間に介在するように、前記XRF可読マークが前記基板上の配置のために指定される
ことを特徴とする、XRF可読マーク。 - 前記所定のXRFシグネチャが、特定の閾値を超える照射に対する前記応答の1つ以上のスペクトルピークによって特徴付けられ;かつ、前記1つ以上のスペクトルピークが、前記マーキング層の前記XRFマーキング組成物によって寄与される少なくとも1つのスペクトルピークを含むことを特徴とする、請求項1に記載のXRF可読マーク。
- 前記1つ以上のスペクトルピークが、前記減衰層の1つ以上の元素によって寄与される少なくとも1つのスペクトルピークを含むことを特徴とする、請求項2に記載のXRF可読マーク。
- 前記所定のXRFシグネチャが、特定の閾値を超える、照射に対する前記応答の1つ以上のスペクトルピークによって特徴付けられ;かつ、前記減衰/マスク層なしでは、前記XRF応答性基板からの前記XRFバックグラウンドクラッタは、前記特定の閾値を超える少なくとも1つのスペクトルピークを含み、前記減衰/マスク層は、少なくとも、前記XRFバックグラウンドクラッタの前記少なくとも1つのスペクトルピークの強度を抑制し、それによって、前記XRF可読マークが前記基板の上に配置される間に、前記XRF可読マークの前記所定のXRFシグネチャを読み取ることを可能にする、ことを特徴とする、請求項1に記載のXRF可読マーク。
- 前記減衰層が、前記マーキング層の面積よりも大きい面積にわたって延在することを特徴とする、請求項1に記載のXRF可読マーク。
- 前記減衰層が、μsρx≧1/2を満たすパラメータで構成され、式中、x*ρは前記減衰層の面積密度であり、μsは前記減衰層の原子元素構成要素の平均質量吸収係数であることを特徴とする、請求項1に記載のXRF可読マーク。
- 前記減衰層が、μsρx≧1を満たすパラメータで構成されることを特徴とする、請求項6に記載のXRF可読マーク。
- 前記減衰層において吸光度を示す前記少なくとも1つの元素が、少なくとも45の原子番号を有することを特徴とする、請求項6に記載のXRF可読マーク。
- 前記吸光度を示す少なくとも1つの元素が、鉛(Pb)を含むことを特徴とする、請求項8に記載のXRF可読マーク。
- 前記減衰層における吸光度を示す前記少なくとも1つの元素が、少なくとも1つのスペクトル領域における実質的なXRF応答と関連付けられ、前記実質的なXRF応答が、前記XRF可読マークの前記所定のXRFシグネチャの一部であることを特徴とする、請求項1に記載のXRF可読マーク。
- 基板材料;および
XRF励起放射線によるXRF可読マークの照射に応答して、構成要素を示すXRFシグネチャを有するXRF信号を放出するように構成されたXRF可読マーク
を含む、構成要素であって、
前記基板が、金属原子元素を含むXRF応答性基板であり、前記XRF励起放射線による照射に応答してXRFバックグラウンド信号の放出に関連付けられ;
前記XRF可読マークは、請求項1に従って構成され、前記XRF可読マークの減衰/マスク層が前記基板の前記表面と前記XRF可読マークのマーキング層との間に介在するように、前記基板の表面上に配置される
ことを特徴とする、構成要素。 - 前記吸光度を示す少なくとも1つの元素が、前記基板の元素よりも高い原子番号を有することを特徴とする、請求項11に記載の構成要素。
- 少なくとも第1および第2の構成要素を含む複数の構成要素を含む電子システムであって、
前記第1の構成要素は、基板材料と、XRF励起放射線によるその照射に応答して第1のXRFシグネチャを有する第1のXRF信号を放出するように構成された第1のXRF可読マークとを含み、前記基板は、金属原子を含み、前記XRF励起放射線によるその照射に応答してXRFバックグラウンド信号の放出に関連する、XRF応答性基板であり;前記XRF可読マークは、請求項1に従って構成され、前記XRF可読マークの減衰/マスク層が前記基板の前記表面とそのマーキング層との間に介在するように、前記基板の表面上に配置され;
前記第2の構成要素は、XRF励起放射線によるその照射に応答して、第2のXRFシグネチャを有する第2のXRF信号を放出するように構成された第2のXRF可読マークを含み;
前記第1および第2のXRF可読マークは、前記第1の構成要素の第1のXRFシグネチャが第2の電子部品の第2のXRFシグネチャに対応するように構成され、それによって、前記第1および第2の構成要素がそれぞれ前記電子システムの互換性のある構成要素であることの検証を可能にする、ようにそれぞれ構成される、
ことを特徴とする、電子システム。 - XRF可読マークを製造する方法であって、
-特定の相対濃度の1つ以上の化学元素を有するXRFマーキング組成物を提供する工程であって、前記相対濃度は、XRF励起放射線によるXRFマーキング組成物の照射に応答して、XRFマーキング組成物が所定のXRFシグネチャを示すXRF信号を放出する、工程;および
-前記XRF可読マークの多層構造を製造する工程
を含み、
前記製造する工程が、
-XRF励起放射線およびXRFバックグラウンドの少なくとも1つに吸光度を示す少なくとも1つの元素を含む減衰層を実装する工程;および
-前記XRFマーキング組成物を含むマーキング層を実装する工程
を含むことを特徴とする、方法。 - 前記減衰層の前記実装が、前記減衰層のパラメータがμsρx≧1/2を満たすように構成され、式中、x*ρは前記減衰層の面積密度であり、μsは前記減衰層の原子元素構成要素の平均質量吸収係数であることを特徴とする、請求項14に記載の方法。
- 前記減衰層の前記実装が、前記減衰層のパラメータがμsρx≧1を満たすようなものであることを特徴とする、請求項15に記載の方法。
- XRF励起放射線による前記照射に応答してXRFバックグラウンドクラッタの放出に関連するXRF応答性基板の上に、前記減衰層および前記マーキング層を供給する工程をさらに備え、前記供給は、前記減衰/マスク層が前記基板と前記マーキング層との間に介在するように行われることを特徴とする、請求項14に記載の方法。
- 前記吸光度を示す少なくとも1つの元素が、前記基板の元素よりも高い原子番号を有することを特徴とする、請求項17に記載の方法。
- 前記減衰層の前記実装が、前記基板の表面の少なくとも一部にコーティングを適用する工程を含み、前記コーティングは、前記吸光度を示す少なくとも1つの元素を含むことを特徴とする、請求項14に記載の方法。
- 前記コーティングが、45以上の高い原子番号の1つまたは複数の元素が埋め込まれたポリマー材料を含むことを特徴とする、請求項19に記載の方法。
- 前記高い原子番号の前記元素が、1つ以上の金属元素を含むことを特徴とする、請求項20に記載の方法。
- 前記1つ以上の金属元素が、前記コーティングの前に、前記材料を含む酸化物または塩形態または有機金属化合物を前記ポリマー材料中に溶解することによって、前記ポリマー材料中に埋め込まれることを特徴とする、請求項21に記載の方法。
- 前記減衰層の前記実装が、前記吸光度を示す前記少なくとも1つの元素を前記基板の表面の少なくとも一部に堆積させる工程を含み、前記堆積は、以下のうちの少なくとも1つ:
-前記堆積は、CVDおよびPVDの少なくとも1つを含む;および
-前記吸光度を示す前記少なくとも1つの元素は、液体、固体または粒状形態で堆積される
で実施されることを特徴とする、請求項14に記載の方法。。
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