RU2569791C1 - Способ получения вещества защитной метки, содержащего микрокристаллы алмаза с активными nv-центрами, обладающими свойствами, модифицированными радиационным воздействием, способ защиты от подделок и проверки подлинности изделий с помощью указанной метки - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области защиты от подделок банкнот, ценных бумаг, документов и иных изделий при помощи нанесения на них защитных меток, обладающих особыми физическими свойствами. Способ получения, по меньшей мере, двух типов активного вещества метки для защиты изделий от подделки, содержащего микрокристаллы алмаза с активными NV-центрами, дифференцируемых по форме двойного радиооптического резонанса, заключается в том, что снимают зависимость формы двойного радиооптического резонанса алмазов, облученных пучком частиц высокой энергии, достаточной для создания вакансий в решетке алмаза, со значением флюенса от 10¹⁶ см^-2 до 10²⁰ см^-2 и отожженных, от указанного значения флюенса, разделяют указанную зависимость на не менее чем два непересекающихся диапазона, соответствующих указанным типам, для каждого из указанных типов облучают исходные алмазы указанным выше пучком частиц высокой энергии с флюенсом, попадающим в соответствующий диапазон, отжигают их и измельчают в порошок. Технический результат: расширение области применения при одновременном повышении степени защиты от подделок. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области защиты от подделок банкнот, ценных бумаг, документов и иных изделий при помощи нанесения на них защитных меток, обладающих особыми физическими свойствами.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно вещество для нанесения защитных меток [патент РФ №2411133, опубл. 10.02.2011, ООО "НОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ", МПК B41M 5/00, G06K 1/12 C1], представляющее собой суспензию, содержащую нанокристаллы алмаза с центрами азот-вакансия (NV-центрами) и жидкий носитель, которое является ближайшим по составу к предлагаемому веществу (прототип).

Из патента РФ №2411133 также известен способ приготовления вещества для нанесения меток подлинности банкнот, ценных бумаг и документов, содержащего нанокристаллы алмаза с активными NV-центрами, включающий облучение алмазов электронным пучком с последующим отжигом, измельчение указанных кристаллов в порошок с последующей химической обработкой и введение полученного порошка алмазов с NV-центрами в жидкий носитель. Известный способ является ближайшим по количеству и характеру стадий к предлагаемому способу приготовления вещества (прототип).

Известен также способ защиты документов, ценных бумаг и изделий с помощью нанокристаллов алмаза с активным NV центром [патент РФ №2357866, опубл. 10.06.2009, ООО "НОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ", МПК B41M 5/00], в котором в защищаемый документ, ценную бумагу или изделие вводят или наносят флюоресцирующую под действием внешнего излучения метку, которая представляет собой нанокристалл алмаза с активным NV центром. Известный способ является ближайшим по количеству и характеру стадий к предлагаемому способу защиты от подделок (прототип).

В известной технологии, раскрытой в указанных выше источниках информации, в качестве защитного признака используется квантовый эффект Двойного Радиооптического Резонанса (ДРОР), который из всех твердых тел присущ только отрицательно заряженным азотно-вакансионным центрам (далее NV центры) в алмазе. Хотя данный эффект известен в науке давно (напр., А. Gruber, A. Drabenstedt, С. Tietz, L. Fleury, J. Wrachtrup, С. von Borczyskowski, Scanning Confocal Optical Microscopy and Magnetic Resonance on Single Defect Centers, Science 276 (1997), p. 2012), в качестве защитного признака он впервые был применен только в известной технологии.

Однако в известной технологии согласно прототипу контролируется только лишь наличие или отсутствие в защитной метке (на поверхности защищаемого изделия) эффекта ДРОР на одной определенной радиочастоте (2,87 ГГЦ). Метки, созданные по прототипу, на всех защищаемых изделиях идентичны, т.е. имеют один и тот же неизменяемый защитный признак. Это существенно ограничивает область применения технологии, т.к. зачастую необходимо метить различными метками различные типы изделий, различные партии, например, выпущенные в разные периоды, и т.п. Также, различные производители стремятся защищать свои изделия метками, отличающимися от применяемых другими производителями. Кроме того, злоумышленникам достаточно один раз раскрыть указанный способ и изготовить большое количество контрафактного активного вещества защитной метки, чтобы затем наносить его на любую контрафактную продукцию, которую нельзя будет отличить от оригинальной.

Таким образом, главный недостаток известной по прототипу технологии - невозможность варьирования защитного признака и как следствие ограниченная область применения и низкая степень защиты от подделок.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Общей задачей группы изобретений является создание новой технологии защиты от подделок банкнот, ценных бумаг, документов и иных изделий, имеющей расширенную область применения и одновременно высокую степень защиты от подделок, а именно создание нового способа получения вещества защитной метки, содержащего микрокристаллы алмаза с активными NV-центрами, обладающими свойствами, модифицированными радиационным воздействием, создание нового способа защиты от подделок и проверки подлинности изделий с помощью указанной метки.

Общим техническим результатом, достигаемым при использовании изобретений, является расширение области применения при одновременном повышении степени защиты от подделок.

Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются за счет нового способа получения, по меньшей мере, двух типов активного вещества метки для защиты изделий от подделки, содержащего микрокристаллы алмаза с активными NV-центрами, дифференцируемых по форме двойного радиооптического резонанса, в котором снимают зависимость формы двойного радиооптического резонанса алмазов, облученных пучком частиц высокой энергии, достаточной для создания вакансий в решетке алмаза, со значением флюенса от 10¹⁶ см^-2 до 10²⁰ см^-2 и отожженных, от указанного значения флюенса, разделяют указанную зависимость на не менее чем два непересекающихся диапазона, соответствующих указанным типам, для каждого из указанных типов облучают исходные алмазы указанным выше пучком частиц высокой энергии с флюенсом, попадающим в соответствующий диапазон, отжигают их и измельчают в порошок.

Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются за счет нового способа защиты изделий от подделки с помощью микрокристаллов алмаза с активными NV центрами, заключающегося в том, что в(на) защищаемое изделие вводят (наносят), по меньшей мере, одно активное вещество метки, полученное новым способом, указанным в предыдущем абзаце.

Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются также за счет нового способа проверки подлинности изделий, защищенных от подделки посредством указанного в предыдущем абзаце нового способа, заключающегося в том, что измеряют и анализируют форму спектра двойного радиооптического резонанса вещества метки, нанесенной на изделие, на основании которой определяют принадлежность метки к одному из указанных типов.

Существенным отличием предлагаемого способа получения вещества метки, а также способа защиты от подделок и проверки подлинности изделий с помощью новой метки (далее все вместе как - «предлагаемая технология») является использование варьируемого флюенса при облучении алмазов электронным пучком, что позволяет производить алмазы с множеством градаций спектров ДРОР. При внесении в защитную метку алмазов, форма спектра ДРОР которых изменена путем радиационного воздействия, каждая из указанных градаций может быть идентифицирована как отдельный защитный признак.

Указанное решение применяется впервые и устраняет главный недостаток известной технологии, описанной выше, - невозможность варьирования защитного признака. Данное решение, напротив, позволяет создавать множество защитных меток с варьируемым защитным признаком.

При этом на сегодня не известны иные твердые вещества, которые меняют интенсивность флюоресценции под действием СВЧ поля определенной частоты. Таким образом, подделка данной метки возможна только путем повторения всех этапов технологической цепочки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 представлены экспериментальные спектры ДРОР от образцов алмазов, облученных электронным пучком с флюенсами 10¹⁶ электронов/см² (1) и 10¹⁸ электронов/см² (2); (3) - величина расщепления;

На Фиг. 2 - представлена экспериментальная зависимость величины расщепления ДРОР от флюенса.

На Фиг. 3 - изображена принципиальная структурная схема устройства для детектирования меток.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На сегодня при создании защитных меток широко используются различные люминофоры, обладающие более или менее характерными спектрами поглощения и флюоресценции в УФ, видимой и ИК областях спектра, которые и являются защитным признаком. Однако подобные метки являются морально устаревшими и как правило уже раскрыты производителями контрафактной продукции. Наличие люминофора на поверхности оригинального изделия легко обнаружить по его свечению, а его спектр легко повторить с помощью иных люминофоров, доступных на открытом рынке в огромном ассортименте. Защитная метка, созданная согласно предлагаемой технологии, не имеет интенсивной флюоресценции, а спектр этой флюоресценции не несет в себе защитного признака. Повторение этого спектра с помощью иных люминофоров не дает возможности подделать метку, т.к. защитным признаком в ней является эффект ДРОР - изменение флюоресценции при воздействии СВЧ поля строго определенной частоты.

Активным веществом меток, несущим защитный признак, являются микроскопические искусственные кристаллы алмаза, обработанные по специальной технологии. Предлагаемая технология использует в качестве защитного признака квантовый эффект Двойного Радиооптического Резонанса (ДРОР), который из всех твердых тел присущ только азотно-вакансионным центрам (NV центрам) в алмазе. NV центр - это дефект кристаллической решетки алмаза, представляющий собой вакансию (отсутствие атома углерода) в кристаллической решетке алмаза, связанную с атомом азота, находящимся рядом в позиции замещения. Эффект ДРОР обусловлен структурой энергетических уровней NV центра и большим временем жизни спиновых подуровней. Эффект ДРОР проявляется следующим образом: при постоянном оптическом возбуждении NV центра происходит поглощение возбуждающего излучения, устанавливается стационарное распределение населенностей его уровней и стационарная эмиссия собственного оптического излучения, а при одновременном возбуждении NV центра СВЧ полем определенной частоты происходит изменение населенности уровней и изменение его эмиссии [см. напр.: Marcus W. Doherty, The nitrogen-vacancy colour centre in diamond // Physics Reports. 2013. V. 528. pp. 1-45]. При этом предлагаемая технология использует эффект ДРОР, который может быть контролируемо изменен, что позволяет создавать метки с различающимися защитными признаками.

Согласно технологии прототипа, а также данным научной литературы для производства алмазов с высокой концентрацией NV центров применяют облучение исходного алмазного сырья пучком высокоэнергетичных частиц. Указанные частицы создают в кристалле вакансии (т.е. выбивают атомы углерода из узлов кристаллической решетки), из которых затем образуются NV центры. Из научной литературы известно, что NV центры эффективно создаются при облучении не только электронами, но и другими типами частиц высокой энергии, например протонами [J. Botsoa et al., Optimal conditions for NV-center formation in type-1b diamond studied using photoluminescenceand positron annihilation spectroscopies, PHYSICAL REVIEW В 84, 125209 (2011) DOI: 10.1103/PhysRev B.84.125209] или ионами [J.R. Rabeau, P. Reichart, Implantation of labelled single nitrogen vacancy centers in diamond using 15N, APPLIED PHYSICS LETTERS 88, 023113_(2006) DOI: 10.1063/1.2158700]. При этом в кристаллической решетке накапливаются атомы углерода в междоузлиях, а также ряд иных радиационных дефектов [см. напр.: К. Лейман, Взаимодействие излучения с твердым телом и образование элементарных дефектов // М.: АТОМИЗДАТ, 1979]. Данные дефекты кристаллической решетки приводят к ее деформации (напр. известный эффект расширения материалов под действием радиации) и к возникновению внутренних механических напряжений. Из литературы хорошо известно, что указанные напряжения приводят к Штарковским сдвигам спектральных линий NV центров [см. напр.: Doherty, et. al., The nitrogen-vacancy colour centre in diamond // Physics Reports. 2013. V. 528]. Таким образом, положения линий в спектре ДРОР NV центров зависят от количества радиационно-индуцированных дефектов в кристалле, т.е. от флюенса (дозы), полученного кристаллом при облучении. Под «NV центром» в контексте данного описания следует понимать отрицательно заряженный NV центр.

Спектры ДРОР, экспериментально измеренные для разных образцов, приведены на Фиг. 1. Спектр (1) соответствует образцу, облученному электронным пучком с флюенсом 10¹⁶ электронов/см², а (2) - 10¹⁸ электронов/см². Таким образом, величина расщепления (3) зависит от количества радиационно-индуцированных дефектов в кристалле, т.е. от флюенса (дозы), полученного кристаллом при облучении. Соответствующая экспериментально полученная зависимость приведена на Фиг. 2.

Суть предлагаемого решения состоит в том, что варьируя флюенс при облучении алмазов, можно производить алмазы с множеством градаций величины расщепления спектров ДРОР. При внесении указанных алмазов в защитную метку каждая из указанных градаций может быть идентифицирована как отдельный защитный признак. При этом из научной литературы и измерений авторов известно, что величина указанного расщепления в зависимости от флюенса может составлять от 4 до 18 МГц [A. Gruber, А. Dräbenstedt, С. Tietz, L. Fleury, J. Wrachtrup and C. von Borczyskowski. Scanning Confocal Optical Microscopy and Magnetic Resonance on Single Defect Centers // SCIENCE. 1997. V. 276. p.]

Так как легкодостижимая точность при измерениях спектров ДРОР может составлять порядка 1 МГц, очевидно, что может быть получено порядка 14 градаций величины указанного расщепления, что дает по меньшей мере 14 различающихся защитных признаков.

Кроме того, в составе одной защитной метки может быть применено вещество алмазов, облученных с разными флюенсами. Каждая из этих составляющих дает свой вклад в измеряемый спектр, величина которого пропорциональна относительной концентрации данной составляющей. Это позволяет создавать различные комбинации и намного увеличить количество различающихся защитных признаков.

Предлагаемое решение применяется впервые и позволяет создавать множество защитных меток с варьируемым защитным признаком.

Способ изготовления активного вещества защитной метки включает в себя следующие этапы.

1. Выбирают алмазы с высоким (~10²⁰ см^-3) содержанием атомов азота в позиции замещения.

Обычно это синтетические технические алмазы, синтезированные методом выращивания при высоком давлении и высокой температуре (high-pressure, high-temperature, НРНТ или иным методом), которые имеют низкую цену и широко доступны на открытом рынке. Типичные размеры указанных алмазов составляют порядка 300 мкм.

2. Создают вакансии в кристаллической решетке алмазов с помощью бомбардировки пучками частиц высокой энергии.

Используется облучение электронными пучками с энергией от 1 до 50 МэВ, поскольку они могут обеспечить высокую однородность распределения вакансий по глубине (большая глубина проникновения). При этом доза (флюенс) может составлять значения от 10¹⁶ см^-2 до 10²⁰ см^-2 в зависимости от энергии электронов и требуемых конечных свойств алмазов. Если флюенс имеет значение меньше 10¹⁶ см^-2, то создаваемая концентрация вакансий и, следовательно, NV центров слишком мала для надежного детектирования. При флюенсах больше 10²⁰ см^-2 концентрация вакансий и, следовательно, NV центров практически не увеличивается с ростом флюенса, и дальнейшее облучение становится экономически нерентабельным. Вакансии (V) формируют активные оптические центры и сами по себе, и в различных комбинациях с азотом (N+V, N+N+V). В процессе диффузии вакансия может встретить не только атом азота, но и атом углерода в междоузлии и рекомбинировать с ним. Атом углерода из междоузлия переходит на свое «законное» место в решетке, и оба дефекта (и вакансия, и междоузельный атом углерода) при этом исчезают. Поэтому концентрация вакансий, создаваемая при облучении электронами, должна превышать концентрацию атомов азота в позиции замещения. Данный этап известен специалистам и широко используется при создании NV центров в алмазах. При этом величина флюенса является главным контролируемым параметром. В зависимости от энергии применяемого электронного пучка величину флюенса подбирают таким образом, чтобы спектр ДРОР облученных алмазов имел желаемое расщепление.

3. Осуществляют высокотемпературный отжиг в инертной атмосфере.

Для формирования азотно-вакансионных (NV) центров необходимо, чтобы созданные электронным облучением вакансии начали диффундировать. Это обеспечивается повышением температуры. Отжиг производится при температуре предпочтительно от 700 до 1100°C в течение времени предпочтительно от 30 минут до 2 часов в инертной атмосфере, что препятствует окислению поверхности алмазов. При отжиге вакансии двигаются, пока их не «захватят» атомы азота. Таким образом, формируются нейтральные NV⁰-центры. Если вблизи такого центра находится атом азота или другой донор, то NV⁰-центр захватывает электрон, образуя отрицательно заряженный NV^--центры. Данный этап известен специалистам и широко используется при создании NV центров в алмазах.

4. Осуществляют помол кристаллического материала до получения порошка с размерами частиц от 10 нм до 10 мкм.

Для измельчения могут быть использованы как коммерчески доступные мельницы, так и специальные методы, например, описанный в патенте РФ №2415717 на изобретение «Механохимический способ измельчения алмазов».

5. Осуществляют химическое травление порошка после помола для удаления «балластного» компонента и очистки от микроостатков обрабатывающего инструмента мельницы.

Как правило, применяются смеси кислот, не повреждающие кристаллы алмаза, и вода.

6. Осуществляют выходной контроль алмазного порошка по сигналу двойного радиооптического резонанса (ДРОР).

Процедура выходного контроля принципиально не отличается от процедуры детектирования меток. Кристаллы алмаза (в виде порошка, суспензии) возбуждаются оптическим излучением лазера и, одновременно, СВЧ-полем, частота которого изменяется во времени (сканирует, свипируется) от 2850 до 2890 МГц. В указанном диапазоне лежит спектр ДРОР, измененный радиационным воздействием. При этом за счет эффекта ДРОР флуоресценция алмазов уменьшается в те моменты времени, когда частота СВЧ поля оказывается совпадающей с частотой ДРОР. Таким образом, записывается спектр ДРОР, и, при необходимости, производится выбраковка партии. Записанный спектр ДРОР сохраняют в качестве эталонного для данной партии и присваивают ему уникальный идентификационный номер.

7. Полученные алмазы с NV-центрами вводятся затем в краску, лак или на их основе изготовляется водная суспензия в зависимости от требуемого способа формирования защитной метки.

Пункты 5-7 могу быть исключены из технологической цепочки, т.к. это этапы подготовки вещества к нанесению на изделие. Они могут быть различными по желанию потребителя, поскольку вещество, полученное на этапе 4, уже обладает всеми необходимыми согласно изобретению свойствами. В этом случае потребитель самостоятельно производит краску (лак, пропитывающий состав и т.п.), содержащую алмазный порошок по своей технологии.

Величина расщепления в спектре ДРОР полученных микроалмазов зависит от флюенса и является параметром, по которому дифференцируются типы данной защитной метки. Для значений указанного расщепления устанавливаются диапазоны, при попадании в один из которых метка должна быть отнесена к данному типу. Например, если при детектировании величина расщепления попадает в диапазон от 4 до 5 МГц, то метку относят к первому типу, если от 5 до 6 - то ко второму, и т.д. Величины указанных непересекающихся диапазонов, а следовательно, и полное число градаций зависят от погрешности измерения при детектировании, которая в свою очередь зависит от определяемых потребителем параметров, таких как концентрация активного вещества в метке, допустимое время детектирования каждой метки, возможность повторного детектирования, допустимая вероятность ошибки и т.п.

При применении в составе одной защитной метки вещества алмазов, облученных с разными флюенсами, каждая из составляющих дает свой вклад в измеряемый спектр, величина которого пропорциональна относительной концентрации данной составляющей. В этом случае форма спектра ДРОР может быть более сложной, чем на Фиг. 1, и извлечь из него величины расщеплений для каждой составляющей может быть проблематично (хотя и возможно). В этом случае о принадлежности метки к определенному типу судят, например, по коэффициенту корреляции измеренного и эталонного спектра - чем выше значение коэффициента корреляции, тем больше вероятность, что метка принадлежит к данному типу.

Также для сравнения измеренного и эталонных спектров ДРОР возможно применение иных методов, широко распространенных в области обработки сигналов.

Устройство для детектирования предложенных меток (Рис. 2) включает в себя, кроме защищаемого изделия (4), с защитной меткой (5) следующие компоненты: лазер (6), систему фокусировки (7), состоящую из дихроичного зеркала, отражающего лазерное излучение, и линзы, фокусирующей его, СВЧ генератор (8), вырабатывающий модулированный по частоте СВЧ сигнал (9), систему подвода СВЧ-мощности к метке (10), состоящую из подводящего кабеля, СВЧ изолятора и излучающей ближнепольной СВЧ антенны, систему сбора излучения (11), состоящую из фильтра, отсекающего рассеянное лазерное излучение и пропускающего излучение эмиссии активного вещества метки, и линзы, фокусирующей излучение на фотодетектор (12), вырабатывающий аналоговый электрический сигнал (13), блок анализа сигнала (14), генератор опорного сигнала (15), вырабатывающий опорный сигнал модуляции (16), блок хранения эталонных сигналов (17), выдающий на блок анализа (14) эталонные сигналы (18), а также канал выхода (выход) устройства (19).

Устройство для детектирования метки, схема которого приведена на Фиг. 2, функционирует следующим образом.

Защищаемое изделие (4) автоматически или вручную подают в зону контроля так, чтобы место, где должна располагаться защитная метка (5), находилось в зоне воздействия постоянного излучения лазера (6), сфокусированного системой фокусировки (7), где происходит оптическое возбуждение активного вещества метки. Система фокусировки содержит дихроичное зеркало, отражающее лазерное излучение и пропускающее излучение флюоресценции активного вещества метки. Длину волны излучения лазера выбирают таким образом, чтобы она попадала в полосу поглощения NV центров, т.е. от 450 до 650 нм, а его мощность Ρ так, чтобы флюоресценция активного вещества метки имела достаточную для измерения величину, т.е. Р = от 10 мВт до 5 Вт.

Одновременно происходит возбуждение активного вещества метки частотно модулированным излучением (9) СВЧ генератора (8), подведенным к указанной области системой подвода СВЧ сигнала (10), состоящей из подводящего кабеля, СВЧ изолятора, препятствующего отражению СВЧ сигнала обратно в генератор, и излучающей ближнепольной СВЧ антенны, например, соленоида, отрезка двухпроводной, микрополосковой, или иной открытой линии. Частота СВЧ излучения изменяется во времени (сканирует, свипируется) от 2850 до 2890 МГц, а его мощность составляет от 0,1 Вт до 10 Вт.

Оптическая эмиссия активного вещества метки проходит сквозь дихроичное зеркало в составе системы фокусировки (7), собирается системой сбора излучения (11), включающей в себя фильтр, блокирующий рассеянное лазерное излучение и пропускающий излучение эмиссии активного вещества метки, и линзу, фокусирующую излучение на фотодетектор (12), аналоговый электрический сигнал (13) с которого направляется в блок анализа сигнала (14).

Модуляция СВЧ излучения генератора (8) производится в соответствии с опорным сигналом модуляции (16), вырабатываемым генератором опорного сигнала (15). Также опорный сигнал (16) подается в блок анализа (14), где на основании известной (для данного используемого СВЧ генератора (8)) зависимости частоты СВЧ сигнала от амплитуды опорного сигнала модуляции (16) строится зависимость амплитуды сигнала фотодетектора от частоты возбуждающего СВЧ поля, т.е. спектр ДРОР метки (далее - измеренный сигнал).

В блоке анализа (14) происходит сравнение измеренного сигнала с эталонными сигналами (18), хранящимися в блоке хранения эталонных сигналов (17). Процедура сравнения включает в себя расчет отношений величин измеренного и эталонного сигналов на определенных частотах (как правило, соответствующих пикам и провалам спектра). В случае, если для эталонного сигнала, хранящегося в блоке хранения (17) под номером N, и измеренного сигнала указанные отношения отличаются друг от друга менее чем на некое наперед заданное малое значение δ (т.е. сигналы подобны с заданной точностью δ), на выход (19) устройства выводится номер N эталона, с которым обнаружено совпадение. В случае, если не обнаружено совпадений ни с одним эталоном, выводится сигнал, соответствующий фальшивой метке, или не выводится никакого сигнала, в зависимости от реализации устройства. В случае, если обнаружено совпадение более чем с одним эталоном, выводится сигнал ошибки. Блок хранения эталонных сигналов (17) является цифровым устройством и содержит энергонезависимую память необходимого объема. Блок анализа (14) может быть как цифровым, так и аналоговым устройством и в зависимости от этого содержать в своем составе устройства ЦАП и/или АЦП. Канал выхода устройства (19) может быть реализован в соответствии с любым цифровым протоколом обмена данными либо быть аналоговым.

Ниже с целью иллюстрации отдельных аспектов осуществления изобретения приведены примеры осуществления предлагаемого способа производства метки на поверхности защищаемого изделия. Приведенные ниже примеры не предназначены для того, чтобы каким-либо образом ограничивать объем настоящего изобретения.

Пример 1. Получение метки на поверхности защищаемого изделия

Для производства метки на поверхности защищаемого изделия производят следующие действия.

1. Берут технические синтетические алмазы типа SDB1125 НТНР (производства Element 6).

2. Указанные алмазы укладывают (насыпают) на металлическую подложку слоем 3 мм и экспонируют под электронным пучком с энергией электронов 2 МэВ до достижения флюенса (дозы) 10¹⁸ электронов/см². При этом контролируют температуру алмазов и подложки и при повышении температуры выше 200°C приостанавливают облучение и дают системе остыть. Флюенс рассчитывают исходя из тока и поперечного сечения пучка электронов.

3. Облученные алмазы помещают в печь (есть коммерчески доступные модели), заполняют ее агроном и производят отжиг при температуре 900°C в течение 1,5 часов.

4. Затем производят помол кристаллического материала в вибрационной эксцентриковой мельнице конструкции М.И. Аронова с добавлением «балластного» компонента CeO₂ массой 2,5 массы алмазов в течение 2 часов до получения порошка со средним размером частиц порядка 150 нм.

5. Полученный порошок промывают в 30%-ной соляной кислоте при комнатной температуре в течение 12 ч, а затем в смеси (1:1 по объему) концентрированных соляной и азотной кислот в течение 24 ч. Затем измельченные алмазы многократно промывают дистиллированной водой для удаления остатков кислот и высушивают на подложках.

6. Полученные микрокристаллы алмаза (в виде порошка) наносят тонким слоем на медную подложку с помощью стального шпателя и возбуждают постоянным оптическим излучением лазера с длиной волны 532 нм, мощностью 300 мВт, сфокусированным на поверхности указанной подложки в пятно диаметром 300 мкм. Одновременно производят возбуждение СВЧ-полем от источника мощностью 3 Вт, которое подводится с помощью короткозамкнутого полуволнового отрезка двухпроводной линии, помещенной на расстоянии 1 мм от подложки. Частота указанного СВЧ поля изменяется (сканирует, свипируется) от 2850 до 2890 МГц за одну секунду. Флюоресценцию алмазов контролируют с помощью ФЭУ, снабженного оптическим фильтром, блокирующим излучение с длинами волн менее 600 нм. Таким образом, записывают спектр ДРОР полученных микроалмазов. Согласно приведенным измерениям спектр ДРОР полученных кристаллов имеет минимумы на частотах 2867 и 2873 МГц. При этом полученный спектр ДРОР сохраняют в качестве эталонного для данной партии и присваивают ему уникальный номер.

7. Полученные алмазы вводят затем в бесцветный полиграфический лак в количестве 20% от массы лака. Указанный лак наносят на поверхность защищаемого изделия, формируя пятно размером не менее 1 мм, и высушивают.

Пример 2. Детектирование меток, полученных в примере 1

При детектировании указанных меток осуществляют следующие действия.

1. Защищаемое изделие помещают в зону контроля так, чтобы место, где должна располагаться защитная метка, находилось в зоне воздействия излучения лазера.

2. Возбуждают метку постоянным оптическим излучением лазера с длиной волны 532 нм, мощностью 300 мВт, сфокусированным на поверхности метки в пятно диаметром 300 мкм.

3. Одновременно производят возбуждение СВЧ-полем от источника мощностью 3 Вт, которое подводится с помощью короткозамкнутого полуволнового отрезка двухпроводной линии, помещенной на расстоянии 1 мм от метки. Частота указанного СВЧ поля изменяется (сканирует, свипируется) от 2850 до 2890 МГц за одну секунду в соответствии с сигналом от опорного генератора, который вырабатывает пилообразное напряжение с периодом 1 сек.

4. Флюоресценцию метки контролируют с помощью ФЭУ, снабженного оптическим фильтром, блокирующим излучение с длинами волн менее 600 нм. Таким образом, записывают спектр ДРОР метки.

5. Аналоговый электрический сигнал ФЭУ и опорный сигнал модуляции подают в блок анализа сигнала, состоящий из 2-канального АЦП, процессора, цифрового входа и выхода. В блоке анализа происходит оцифровка сигналов и проводится их обработка, при которой каждому значению напряжения опорного сигнала ставится в соответствие частота СВЧ поля - напряжению 0 В 2850 МГц, максимальному напряжению - 2890 МГц, а всем промежуточным значениям напряжения - значения частоты, рассчитанные по известной характеристике генератора СВЧ. Полученная в результате зависимость амплитуды флюоресценции от частоты СВЧ поля является спектром ДРОР метки (измеренный сигнал).

6. Для снижения вероятности ошибки действия по указанным выше пунктам 2-5 повторяют некоторое количество раз, заданное пользователем (типично 3-10 раз). Полученные при этом сигналы накапливают и усредняют.

7. Полученный усредненный измеренный сигнал сравнивается по очереди с каждым из эталонных сигналов, хранящихся в цифровом виде в блоке хранения эталонных сигналов, представляющем собой энергонезависимую память. Процедура сравнения включает в себя расчет коэффициентов корреляции измеренного сигнала и эталонных сигналов.

8. Номер N эталонного сигнала, значение коэффициента корреляции с которым составляет более 0,5 и при этом превышает все остальные на 10% и более (т.е. спектры подобны с точностью до 10%), выводится на цифровой выход устройства номер N эталона. В случае, если все коэффициенты корреляции оказались меньше 0,5 (т.е. не обнаружено совпадений ни с одним эталоном), выводится значение «ноль», соответствующее фальшивой метке. В случае если обнаружены совпадения более чем с одним эталоном, выводится код ошибки.

По данным с выхода блока анализа судят о подлинности метки, о типе, к которому она принадлежит, либо о необходимости проведения повторного детектирования.

Предлагаемое изобретение позволяет создавать защитные метки с варьируемым защитным признаком, что позволит создать много различных вариантов меток, имеющих отличающиеся защитные признаки, а также осуществлять детектирование указанных меток с возможностью различения меток, имеющих отличающиеся защитные признаки.

Хотя настоящее изобретение было подробно описано на примерах вариантов, которые представляются предпочтительными, необходимо помнить, что эти примеры осуществления изобретения приведены только в целях иллюстрации изобретения. Данное описание не должно рассматриваться как ограничивающее объем изобретения, поскольку в этапы описанных способов и устройств специалистами в области физики, оптики, электроники, обработки сигналов и др. могут быть внесены изменения, направленные на то, чтобы адаптировать их к конкретным устройствам или ситуациям, и не выходящие за рамки прилагаемой формулы изобретения. Специалисту в данной области понятно, что в пределах сферы действия изобретения, которая определяется пунктами формулы изобретения, возможны различные варианты и модификации, включая эквивалентные решения.

Claims (3)

1. Способ получения, по меньшей мере, двух типов активного вещества метки для защиты изделий от подделки, содержащего микрокристаллы алмаза с активными NV-центрами, дифференцируемых по форме двойного радиооптического резонанса, в котором:
снимают зависимость формы двойного радиооптического резонанса алмазов, облученных пучком частиц высокой энергии, достаточной для создания вакансий в решетке алмаза, со значением флюенса от 10¹⁶ см^-2 до 10²⁰ см^-2 и отожженных, от указанного значения флюенса,
разделяют указанную зависимость на не менее чем два непересекающихся диапазона, соответствующих указанным типам,
для каждого из указанных типов облучают исходные алмазы указанным выше пучком частиц высокой энергии с флюенсом, попадающим в соответствующий диапазон, отжигают их и измельчают в порошок.

2. Способ защиты изделий от подделки с помощью микрокристаллов алмаза с активными NV центрами, заключающийся в том, что в(на) защищаемое изделие вводят (наносят), по меньшей мере, одно активное вещество метки, полученное по пункту 1.

3. Способ проверки подлинности изделий, защищенных от подделки посредством способа по пункту 2, заключающийся в том, что измеряют и анализируют форму спектра двойного радиооптического резонанса вещества метки, нанесенной на изделие, на основании которой определяют принадлежность метки к одному из указанных типов.

Images