WO2019057329A1 - Optical storage phosphor, method for checking an authenticity feature, device for carrying out a method, authenticity feature and value document - Google Patents

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Definitions

  • Optical storage phosphor method for checking an authenticity feature
  • apparatus for carrying out a method, authenticity feature and value document
  • the present invention relates to an optical storage phosphor ("optical storage phosphor", hereinafter OSP), in particular for the authentication of a value document, a method for checking an authenticity feature with an optical storage phosphor, an apparatus for carrying out a method for checking an authenticity feature , an authenticity feature with an optical storage phosphor and a value document with an authenticity feature with an optical storage phosphor.
  • OSP optical storage phosphor
  • material security features have been introduced or introduced there for a long time, their presence being detected by measuring their characteristic properties and being used to authenticate the value document. For example, in the case of photoluminescence of solid particles under defined illumination, an emission spectrum is generated, which is then evaluated in characteristic regions, for example by comparison with a reference. Especially for high-security features and in machining, it is necessary for these characteristic features of the security features to be automatically determinable and specific enough precisely enough.
  • Suitable optical storage phosphors are substances such as suitably doped alkaline earth sulfides (eg SrS: Eu, Sm), halides eg BaFBr: Eu), aluminates (eg SrAl 2 O 4 ,: Eu, Tm), oxides (eg MgO: Tb, BeO , A1203: C) and other substances that absorb energy in the form of X-ray, UV, VIS, or radioactive radiation, store it and release it only under specific stimulation in the form of luminescence. When light is used as a stimulus, it is called optically stimulated luminescence (OSL).
  • OSL optically stimulated luminescence
  • OSP In an inorganic OSP, there are light centers and trap centers. With light, the light centers are stimulated. At least part of the excited charge carriers from the light centers pass into a conduction band of the OSP, while the remaining charge carriers relax with emission of photoluminescence in the ground state of the light centers. The charge carriers in the conduction band can diffuse and a part of these charge carriers arrives at trap centers, where they are bound.
  • a case center By picking up a charge carrier, a case center is initially excited. From this excited state, it is then mostly radiationless in its ground state. As a result, the recorded charge carrier is stored in the ground state of a case center (case state). There it can be stored up to geological periods of 10 5 years.
  • This property is used, for example, for geological dating.
  • a charge carrier After specific excitation of a charge carrier from a trap center, it can return to the conduction band. In the conduction band this charge carrier diffuses and can reach a luminous center, where it is bound. By recording the charge carrier at the luminous center, this is initially in an excited state, from which it then passes under the emission of its characteristic luminescence in its ground state.
  • the luminescence has a characteristic spectral distribution and intrinsic life.
  • a characteristic of OSP is, among others, a light-induced, persistent conductivity.
  • the excited charge carrier is brought into a triplet state by phosphorescence in the luminous center itself. From this he relaxes with a characteristic time constant into another state of the luminous center. That is, in the phosphorescence, a change in the spin manifold is involved (see also IUPAC Gold Book: Phosphorescence, 23.08.2017).
  • the OSP undergoes a reversible, light-driven donor-acceptor reaction.
  • the luminescent center donates a charge carrier as a donor during storage (usually the luminescent center is oxidized) and a different trap center picks up the charge carrier as an acceptor (the trap center usually becomes so reduced).
  • Hölsä describes the fundamental differences between OSP and phosphorescence in "Persistent luminescence beats the afterglow: 400 years of persistent luminescence", Electrochem. Soc. Interface (2009), 18 (4), pages 42-45.
  • the excitation spectra of the charge carriers bound to trap centers are independent of the excitation spectrum (charge spectrum) or emission spectrum of the light centers.
  • optically stimulated luminescence is also different from the usual upconversion or antistoke phenomena induced by simultaneous multiphoton processes: both with regard to the charge spectrum and the emission spectrum of the light centers, there is no necessary physical relation to the read spectrum of the (reduced) trap centers. In general, therefore, the reading wavelengths can be shorter, equal to or longer than the emission wavelength.
  • the authenticity check is carried out via the detection of photoluminescence or via the occurrence of optically stimulated luminescence (OSL) of substances such as BaFBr: Eu or CsBr: Eu.
  • OSL optically stimulated luminescence
  • An inorganic storage phosphor such as SrS: Eu, Sm or Sr 4 Al 14 O 25 : Eu, Dy
  • an up-converter phosphor are used in the publication WO 2010/0064956 Al.
  • Publication DE 10 2011 010756 A1 describes production processes for silicate-coated nanoparticulate storage phosphors and their possible use as markers.
  • the methods described above do without a quantitative evaluation of the dynamic and characteristic storage behavior of an OSP as an authenticity feature and instead rely on reproducible measurements on defined system states. This type of test potentially enables an imitator to gather information that will facilitate the readjustment of the substance. A successful material adjustment would then pass the authenticity test.
  • the OSPs known from the prior art are often chemically unstable (such as BaFBr: Eu, SrS: Eu, Sm, Sr4Alr402s: Eu, Dy) or unstable to light influences (such as ZnS: Cu, Co, (Zn, Cd) S: Cu) and may need to be laboriously stabilized with a coating.
  • the toxicity of some substances not only hampers the application but requires also in the production and disposal increased effort against stable non-toxic substances.
  • some substances such as BaFBr: Eu
  • their decomposition products eg hydrogen sulfide, barium, fluoride, or cadmium ions
  • starting materials eg BaQ.2
  • optical storage phosphors also have at least one of the following disadvantages: unmatched spectral storage properties, slow intrinsic luminescence, intense persistent luminescence (so-called persistence), slow readability - these three latter effects make it difficult to use an OSP as a fast machine readable authentication feature. , Need for high-energy charging and low intensity of emission.
  • an object of the invention to provide an optical storage phosphor which solves in particular the above-mentioned disadvantages of known optical storage phosphors. Further objects are the provision of a method for checking an authenticity feature as well as an apparatus for carrying out such a method, wherein an increased security is to be achieved in comparison with the known methods. Furthermore, an authenticity feature and a value document with an improved storage phosphor are to be provided.
  • an optical storage phosphor which is based on a garnet structure and has the following composition:
  • Ln comprises at least one of the following elements: La, Lu, Y;
  • A comprises at least one of the following elements: Ge, Sc, Si;
  • Q comprises at least one of the following elements: Ag, Cr, Hf, Mo, Nb, Sn, Ta, Ti,
  • R comprises at least one of the following elements: Bi, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, - Er, Tm, Yb;
  • T comprises at least one of the following elements: F, Li, Mg, K, Na, B;
  • a defect structure is provided in said host lattice.
  • the doped ions and the resulting defect structure are an essential part of the substance described here.
  • the optical storage phosphor described here is an inorganic, oxidic substance with a defect-rich garnet structure as a host lattice, preferably with cerium as the luminescent center. It is based on the ideal charge-balanced formulation of a gadolinium aluminum garnet, Gd 3 Al 5 O 12 . By targeted deviation from the ideal charge-balanced stoichiometry and suitable codopings, a storage phosphor can be provided which is distinguished by its stability, its rapid readability, its adapted readout spectrum and / or its chargeability in the blue spectral range.
  • defect structure which can already be influenced by slight variations in the composition and production of the substance is part of the substance, since it essentially determines the properties and thus the distinctness of a certain substance from other substances of similar composition.
  • the chemical nature and the crystallographic properties of the dormancy centers, luminous centers and / or host lattices of the OSP determine the relative energetic position of the involved states ((energy) levels), eg. As trap states, ground states, excited states, and the conduction band.
  • optical storage phosphor is based in particular on the following findings and findings.
  • the formulation of a stoichiometric gadolinium aluminum garnet, simply referred to as (Gd 3 ) (Al 5 ) O 12 is assumed.
  • At least one of the modifications described below (Modifications 1 to 8) provides the storage phosphor described here.
  • the modification may be made as formal substitutions, excess, deficit and / or additions.
  • Gadolinium (Gd) is partially replaced by one or more rare earth elements from the group (lanthanum (La), lutetium (Lu), yttrium (Y)). Preferred are the combinations (Gd and Y), (Gd and La). Particularly preferred is the combination of Gd and La.
  • Aluminum (AI) is replaced in whole or in part by one or more elements of the group comprising gallium (Ga) or scandium (Sc).
  • Al may also be partially replaced by silicon (Si) and / or germanium (Ge).
  • Si silicon
  • Ge germanium
  • Al is partially replaced by Ga.
  • the rare earth elements mentioned above under 1 st point may differ in total from the stoichiometric amount at the gadolinium position to stabilize the defect structure.
  • the material resulting from the above steps is preferably doped with cerium, which occupies the place of one of the ions of the rare earth elements (see point 1) (Gd, La, Lu, Y).
  • the modifications from points 1 to 5 concern the host lattice (garnet) in its composition and the deviations from the ideal stoichiometry as well as the luminous centers.
  • Ce 3+ ions preferably represent the emissive luminous centers (hereinafter also referred to as emitters). It has been found that with the abovementioned deviations from the formulation of a stoichiometric, in particular cerium-doped, gadolinium aluminum garnet, both the defect structure of the optical storage phosphor can be influenced, as well as its band gap and the associated position of the electronic level with respect to the Dotierion and thus the location of the levels in the lighting and falling centers. This has an effect on the achievable intensity of the optically stimulated luminescence, the charging and readout spectra and the achievable readout speed and intensity of the afterglow.
  • codoping one or more elements from the group Ag, Cr, Hf, Mo, Nb, Sn, Ta, Ti, W, Zr can be selected. These ions can lead to a more complex substitution, especially concerning the AI position, but also with effect on the Gd position.
  • no charge neutrality of the nominal formulation is made by adding e.g. Forced alkaline earth ions. It has been found that this allows the defect structure of the OSP to be influenced in a targeted manner and thus trap conditions can be provided.
  • one or more elements from the group Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and bismuth (Bi) can be doped to be selected. These ions can provide suitable trap conditions.
  • one or more of the elements B, F, Li, Mg, K and / or Na may be doped. This can be achieved, for example, via the flux used, such as LiF or H3BO3. It has been found that these elements affect the afterglow and readout speed of the storage phosphor.
  • the elements from the 8th point represent doping, which in certain combinations can conducive to influence the formation of the defect structure.
  • indefinite articles such as “a”, “an”, etc.
  • an indefinite article can be understood to mean both a singular and a plurality, for example in the sense of "at least one” or “one or more”, as long as this is not explicitly excluded, as for example by the expression “exactly one” in this application decimal places are usually represented with a dot, in particular of the type "xy", where "y" indicates the first value of the decimal place.
  • the phrase "comprising one of the following elements” means that the variable is associated with one of the elements or a combination of those referred to herein As a combination of the elements, an element meaning that two or more atoms of a single chemical element combine to form a molecule.
  • T may be formed as F2.
  • the terms "doping” or “codoping” and word formations derived therefrom deliberately refer to materials supplied to the manufacturing process whose concentration significantly exceeds the typical concentration (about 100 ppm) of impurities in the raw materials (typically 300 ppm). If the concentration of an element in the nominal substance formulation is denoted by "0”, then this element is not deliberately added and is present at a maximum concentration due to contamination of the raw materials.
  • concentration of an element in the nominal substance formulation is denoted by "0”, then this element is not deliberately added and is present at a maximum concentration due to contamination of the raw materials
  • the above-mentioned designation of a doping or codoping from the given minimum concentration is based on an observed Effectiveness in the substance according to the invention.
  • the OSP is based on a garnet structure.
  • the OSP has a garnet structure as a basic structure, whereby production-related minor additional phases can occur.
  • a garnet structure can be generalized in the form ⁇ X 3 ⁇ [Y 2 ] (Z 3 ) O 12 describe.
  • the brackets denote ⁇ . ⁇ Dodecahedral, [.] Octahedral, and (.) Tetrahedrally coordinated lattice sites. Further, from Geller, S.
  • the starting point for the optical storage phosphor described here is formally the gold-aluminum garnet, whose ideal charge-neutral stoichiometry is
  • the OSP described here has charge carriers (preferably: electrons), light centers and trap centers.
  • Luminescent centers and trap centers are optically active systems in the storage phosphor described here.
  • the light centers are designed to emit light, that is, they can pass from an excited state of the light centers to a ground state of the light centers while emitting photons.
  • electrons can pass from the conduction band into an excited electronic state of the dive centers and from there, in particular without radiation, relax into the ground state of the dive centers. There they remain stored until enough energy is again supplied by a suitable - preferably optical - process to lift these stored electrons back into the conduction band.
  • the ground states of sink centers are called trap states.
  • Charge light is light that is suitable (for example, in terms of its wavelength and intensity) to charge the OSP.
  • the reading light is light that is suitable (for example, in terms of its wavelength and intensity) to read out the OSP.
  • the charging pulse is a pulse of charging light and the reading pulse is a pulse of readout light.
  • the OSP described here is preferably designed so that the charge carriers, by being charged with a charge pulse and / or with a sequence of charge pulses (referred to as charge sequence), at least partially pass from the light centers to the dungeon and / or by applying a read pulse and / or with a sequence of read-out pulses (referred to as read-out sequence) from the case centers at least partially pass into the light centers.
  • charge sequence a charge pulse and / or with a sequence of charge pulses
  • read-out sequence a sequence of read-out pulses
  • the centers of illumination and the dungeon centers are respectively defect centers in the crystal lattice, which are provided for example by co-doping with two different elements. Furthermore, the defect centers can be selectively produced in a material by high-energy irradiation (for example with particle, gamma and / or X-radiation) and / or also by the process control in the production of the optical storage phosphor (for example quenching of the melt).
  • luminous centers and trap centers differ from each other in their spatial position within the OSP and / or by their chemical identity.
  • Charging the OSP with a charge pulse may correspond to oxidation of the light centers and a reduction in the dive centers.
  • the reading of the OSP with a read pulse can correspond to a reduction of the luminous centers and an oxidation of the dive centers.
  • the charging pulse By applying a charging pulse (charging), charge carriers from the ground state are excited at the light centers.
  • the charging pulse has a defined wavelength and / or a defined pulse duration and / or a defined pulse energy.
  • a charging pulse may have one or more (peak) wavelengths (maxima of the spectral distribution).
  • the charging pulse is designed as a laser pulse.
  • the wavelength, pulse duration and pulse energy, the beam size and / or the power of the charging pulse can also be used to define it.
  • charging sequence Several charging pulses in a row are referred to as charging sequence, in particular, measured values can be recorded between the individual charging pulses.
  • intrinsic luminescence After charging, some excited charge carriers at the light center can spontaneously relax and radiate. This corresponds to the known photoluminescence and is referred to herein as intrinsic luminescence. In particular, intrinsic luminescence has a characteristic cooldown, also referred to as the intrinsic lifetime. Other excited carriers can pass to the trap centers and be stored there.
  • thermoluminescence Room temperature thermoluminescence is also referred to as persistence or persistent luminescence.
  • the energy input preferably takes place optically by application of a defined readout pulse (readout).
  • the readout pulse has a defined wavelength and / or a defined pulse duration and / or a defined pulse energy.
  • a read pulse may have one or more (peak) wavelengths.
  • the readout pulse is designed as a laser pulse.
  • the beam size and / or the power of the read pulse can also be used to define it.
  • Several read-out pulses in a row are referred to as a read-out sequence, in which case measured values can be recorded in particular between the individual read-out pulses.
  • OSL optically stimulated luminescence
  • the read-out curve I (t) is obtained.
  • a single read-out pulse may be applied, which lasts until the intensity of the OSL has dropped markedly, for example to 50% or 10% of the initial value.
  • the achieved signal intensity of the OSL depends on the intensity and wavelength (read spectrum) of the radiated readout light, as well as on the history of the measurement.
  • a higher intensity of the read pulse leads to an initially increased OSL signal intensity and faster readout of the substance.
  • the influence of characteristic, substance-specific effects, such as transport and recovery effects, collective energy transfer processes and radiation loose contributions, then leads to deviations from a purely exponential behavior of the readout curve.
  • the shape of the curve thus depends on the properties of the substance, on the temperature and other environmental influences, as well as on the wavelength, intensity and time course of the reading light (eg read-out sequence or single read-out pulse).
  • t 0 designates the beginning of the readout and a, b and c represent characteristic parameters of the matching caused by properties of the substance, the readout light and the environment. If one compares two substances under defined ambient conditions under the same read sequence or the same single read pulse, then the readout curve is substance-specific. In this context, the specific authenticity rating is based.
  • the OSP described here has in particular a charging spectrum.
  • the charging spectrum describes how effectively the OSP can charge with charging pulses of different wavelengths.
  • the OSP is prepared (eg by repeatedly applying the defined read pulse) in such a way that it does not show any OSL - in that case essentially no charge carriers are stored at the trap centers.
  • the OSP prepared in this way is then charged with a charging pulse whose spectrum consists essentially only of a defined wavelength. Subsequently, it is charged with the defined readout pulse and the intensity of the OSL is measured. The measured intensity is stored together with the wavelength of the charging pulse as a value pair.
  • an OSP is chosen whose charge spectrum has at least one local minimum, in which the intensity of the OSL is reduced by at least 10% compared to the two flanking maxima.
  • the OSP described here may alternatively or additionally have a readout spectrum.
  • the readout spectrum describes how effectively the OSP can be read with readout pulses of different wavelengths.
  • the OSP is prepared (e.g., by repeatedly applying a read pulse) so that it does not show any OSL - then essentially no carriers are stored at the trap centers.
  • the prepared OSP is now charged with the defined charging pulse.
  • it is charged with a readout pulse, the spectrum of which consists essentially only of a defined wavelength, and the intensity of the OSL is measured.
  • the measured intensity is stored together with the wavelength of the readout pulse as a value pair.
  • the OSP preferably has a readout spectrum with a pronounced spectral structure.
  • the readout spectrum has at least one local minimum, in which the intensity of the OSL is reduced by at least 10%, particularly preferably by at least 30%, in comparison with the flanking maxima.
  • the OSP described here is characterized in particular in that it has a memory with regard to at least one property.
  • measurable properties of the OSP depend on the history of the measurement process used to measure the properties (so-called non-commutativity). This results in a path dependence of the Messergebradores. Examples of characteristic memory properties are listed below in this description. That is, one measurement affects the result of the at least one subsequent measurement.
  • the measuring process here and below is an exposure of the OSP to a light signal and the recording of a measured value (measurement result) in response to this light signal.
  • the light signal is, in particular, a charge pulse, and / or a read pulse.
  • Several measurement processes in sequence are referred to as a measurement sequence, in particular a measurement sequence can include both charging and readout pulses.
  • the OSP described here has the following properties: Two different optical storage phosphors can have the same property under a first measurement sequence, while they are under a different measurement sequence, different from the first only in parameters such as intensity, sequence or duration of read pulses may have other properties. This property is particularly advantageous for use as an authenticity feature in a value document.
  • the value document may contain a so-called authentic OSP as an authenticity feature. It may indeed be possible for a counterfeiter to generate a trailing OSP which has the same characteristics as the authentic OSP under the first measurement sequence. However, the second measurement sequence can prove that the trailing OSP does not conform to the authentic OSP.
  • the OSP described here has non-commutativity for different measurement processes, that is, the order of the measurement processes is not interchangeable.
  • the OSP is read out with a first and a second measurement process.
  • the first measuring process it is possible for the first measuring process to influence the system in such a way that the result of the second measuring process depends on the first measuring process.
  • Changing the order of the measurement processes can then lead to a different measurement result.
  • a potential counterfeiter thus has to know the measurement processes used for the authenticity evaluation and the sequence in the measurement sequence for an adjustment of the authentic OSP. This makes the counterfeiting and reenactment of the OSP considerably more difficult.
  • characteristic memory properties are described below together with preferred embodiments of the OSP.
  • the values of the memory properties depend on the measuring sequence used and / or the ambient conditions, which creates in the application the close link between authenticity feature and authentication procedure.
  • other measured variables such as, for example, the curvature of the readout curve can also be used as authenticity criterion.
  • this size describes how fast a substance can be read out or how quickly the dive centers are emptied of stored charge carriers. It can be described as a relative decrease of the OSL between two equal read pulses.
  • alternative descriptions of the readout speed consider the slope of the readout curve at certain points (e.g., at the beginning, in the middle, or at the end of the readout curve).
  • the maximum or average signal values below the respective read-out pulse can be assigned to the number of the respective read-out pulse and thus parameterize the readout curve.
  • material properties affect the readout speed, namely readability pulse boostability and charge transport properties, as well as different probabilities of trapping the stimulated charge carriers in (other) trap centers.
  • parameters of the readout pulse such as wavelength or pulse energy, influence the measured readout speed.
  • this size describes how quickly or effectively a fabric can be recharged. For example, it can be described as the relative increase in OSL between two equal charge pulses.
  • the charging speed can be measured, for example, as follows:
  • Preparing the OSP so that it does not show any OSL e.g., by repeatedly applying the defined readout pulse
  • Reprocess the OSP so that it does not show any OSL e.g., by repeatedly applying the defined readout pulse
  • the charging speed results as a quotient of the second and the first intensity.
  • the rate of charge depends on material properties of the OSP, such as charge transport properties or intrinsic luminescence, as well as charging pulse parameters such as wavelength or pulse energy.
  • the depth of memory of an OSP indicates how long an event under illumination can be behind with a readout light to significantly influence the result of a measurement.
  • the memory depth can cover spans from a few microseconds to many hours.
  • the depth of memory of an OSP is viewed under a continuous illumination with a readout light.
  • the OSP is charged with a defined charge pulse.
  • a long-lasting intensive pulse eg power> 1 W, illumination area 1 mm 2 and duration 20 s
  • a suitable wavelength for example 450 nm
  • the OSP is applied with a continuous readout light until the readout curve has fallen below a predefined threshold relative to its output value (for example, below 1% of the maximum signal).
  • the required period of time can be used as a measured value for the memory depth. Since the shape of the reading curve underlying the measurement is not included in the definition of the depth of memory, readout speed and memory depth are related but describe different aspects of the memory of an OSP. Persistence
  • the persistence of an OSP indicates how long, without illumination but under the influence of the environment, an event can be stored in the OSP.
  • trap occupancy may change over time (so-called "fading"), since non-radiative relaxation paths are also accessible at room temperature
  • the waiting time for the first pulse of the subsequent read sequence may be varied From the comparison of the readout curves for different waiting times, it is possible to determine suitable measures of persistence, such as intensity persistence (stability of the signal maximum of the readout curve with respect to the waiting time) or speed persistence (stability of the readout speed compared to the waiting time)
  • the OSP may be prepared prior to each recharge so that it does not show measurable OSL (for example, by repeatedly applying a read pulse).
  • the OSP has a long persistence in the charge pulses used and the environmental conditions chosen.
  • the charging and reading can be decoupled at the same time and spatially.
  • a short persistence of memory is chosen to time and spatially couple the charging and reading, thereby enabling rapid machining and further complicating forgery.
  • OSP and charging pulse (s) are chosen so that the persistence of the memory is adapted to the processing speed, i. h., That the persistence of memory is set so that the memory from a waiting time of 50 microseconds, more preferably from a waiting time of 20 microseconds, after charging for the duration of processing is stable.
  • Interchangeability indicates whether two measurement processes on an OSP provide different * results depending on their order.
  • OSP basically two measurement processes are not necessarily interchangeable.
  • the respective measurement signals under the sequence of the charge pulse readout pulse are different from those under the sequence of the read pulse charge pulse.
  • the measuring process comprises a charging pulse and two readout pulses
  • the measurement result for the second readout pulse depends on the sequence in which the charging pulse and the first read pulse were performed. Even when carrying out the same measurement process (for example, two charging or readout pulses in succession), the same signal does not generally result.
  • storage phosphors represent memory-based systems, so the measurement result depends heavily on the previous history.
  • this quantity describes the extent to which an event in the present can override the memory of past events. For example, a temporary interruption of an otherwise uniform readout sequence is such an event. Measurement of memory continuity in this case can be achieved, for example, by charging an OSP with a charge pulse and then reading it out with an even sequence of five equal read pulses. Then, for a period of time equal to the duration of the previous read sequence of five pulses, the OSP is not illuminated. Subsequently, the OSP is again read out with the same sequence of five readout pulses. To assess the continuity of memory, it is considered whether the two readout curves before and after the interruption can be combined into a single continuous readout curve.
  • the memory will be referred to as continuous under this read sequence.
  • steps in the readout curve or changes in the readout speed occur, the memory under that readout sequence is said to be non-continuous.
  • type and shape of the stage too big or too small Signal compared to the target, increasing or decreasing.
  • Such deviations from a continuous memory can arise, for example, through parasitic processes, such as re-capture of the charge carriers in case states, direct relaxation or tunneling relaxation and can already be measured on the time scale from around 10 ⁇ s.
  • a possible measure of continuity (that is, a measurement derived from the measurement) immediately after the interruption compares the estimated continuation of the readout curve with the one actually measured under the given readout sequence.
  • the continuity thus indicates how strongly an event can influence the "memory", ie the recognizability of past measurement processes.
  • the OSP and the read-out sequences are selected such that the memory of the selected optical storage phosphor among the selected read-out sequences is substantially continuous.
  • the maximum OSL intensity during the first read pulse after the interruption differs by less than 10% from the minimum OSL intensity during the last read pulse before the interruption.
  • the sensitivity of an OSP indicates how the OSL changes with the parameters of a measurement process. As an example, this has been described above for dependence on the wavelength of charging pulses (charge spectrum) and readout pulses (readout spectrum). Alternatively, the dependence of the optically stimulated luminescence on other parameters of the readout pulses, such as pulse duration or pulse intensity, can be measured.
  • the OSP is charged by a charging pulse and the read-out curve is determined under a first read-out sequence for which, in particular, the first read-out pulse is designated as the reference read-out pulse. Then the OSP is recharged with the same charge pulse as before and the readout curve is read under a second read sequence.
  • the charging pulse has been selected such that the same signal values are obtained under the reference readout pulse of the first and the reference readout pulse of the second readout sequence
  • the sensitivity of the OSP with respect to the intensity of the readout light can be determined from the readout curves under the first and the second readout sequence determine.
  • the sensitivity of the OSP with respect to the intensity of the readout light can be determined as a sum over the quadratic difference of the signal values of the first and second readout curve. The greater this value, the greater the sensitivity of the OSP under a change in intensity.
  • Associativity in an OSP describes how different measurement processes with simultaneous or sequential impact compared to the situation in which each affect only one of the measurement processes that affect OSL.
  • the intensity of the OSL depends on whether two different readout pulses successively affect the substance or overlap in time.
  • the memory strength of the OSP describes how strongly a first measurement process influences a later second measurement process. Compared to the depth of memory, which relates to a period of time, the memory strength relates to a quantitative or qualitative influence on the at least one subsequent measuring process.
  • the OSP with a defined charging pulse. (eg power 0.3 W, illumination area 4 mm 2 and duration 20 ms) at a suitable wavelength (eg 450 nm).
  • the OSP is applied with a continuous readout light (eg peak wavelength 650 nm, power 450 mW, focused beam) until the readout curve has dropped below a predefined threshold relative to its output value (for example below 20% of the maximum signal ).
  • Size is a measure of memory strength: If you measure two different substances as previously stated and determined for the same measurement conditions from the adjustments each of the values of the size so the substance with greater value and the higher memory strength.
  • An increase in memory strength may be beneficial for proof of authenticity, as it accompanies an increased impact of the memory of the OSP on the measurement, which in turn promotes the close link between property and proof of authenticity.
  • the OSPs described herein may have further advantageous properties. It is advantageous to provide substances with different characteristics of the advantageous properties, because there is a group of distinguishable substances as a feature system from which then one or more substances can be selected for a specific application.
  • the OSP is made readable by the effect of light. In other words, the OSP has a readout spectrum that is in the visible, UV, and / or IR range of the electromagnetic spectrum.
  • the readout spectrum of the OSP described here has a maximum in a wavelength range of at least 360 nm to at most 1200 nm, preferably it has a local maximum in a wavelength range of at least 380 nm to at most 420 nm. This wavelength range is below the preferred peak wavelength of the charge pulse of 450 nm and optionally below the preferred emission maximum of the OSL at 560 nm.
  • Another preferred wavelength range of a maximum of the readout spectrum is between 500 nm and 1200 nm.
  • the readout spectrum of the OSP has a local maximum in the orange-red spectral range from 600 nm to 640 nm and precipitates at higher wavelengths, ie it occurs no further local maximum.
  • the readout spectrum has a local maximum in the range from 570 nm to 610 nm and a further, local maximum in the range from 850 nm to 890 nm up.
  • the readout spectrum has a local maximum in the range from 550 nm to 590 nm and falls at a wavelength of 870 nm below a value of 20% of the maximum. In these cases, the local maxima of the readout spectrum are at longer wavelengths than the preferred peak wavelength of the charge pulse of 450 nm and the preferred emission maximum of the OSL at 560 nm.
  • the aforementioned preferred wavelength ranges of the maximum of the readout spectrum may correspond to a plurality of distinguishable substances which may be combined to form a feature system, for example.
  • a plurality of substances are used in a system, wherein at least two substances have different readout spectra and / or Aufladespektren.
  • spectral ranges can be applied. It has been found that these spectra can be implemented particularly well technically, for example, without having to take any special safety precautions.
  • many of the substances described here can be efficiently charged or read in the spectral ranges mentioned.
  • the OSL of the OSP has an emission maximum in a wavelength range of at least 500 nm to at most 600 nm, particularly preferably in a wavelength range from 550 nm to 570 nm.
  • the OSL thus has an emission maximum in the green-yellow region of the Electromagnetic spectrum and can thus be separated from both charging and read-out light by technical measures (eg filtering).
  • the wavelengths of the emission spectrum can extend both into the blue and the red spectral range.
  • a suitable for reading the OSP light preferably has a peak wavelength in the wavelength range of the read-out spectrum, particularly preferably at the maximum of the readout spectrum.
  • a peak wavelength here and hereinafter is the wavelength at which the spectral distribution of the light has at least one local maximum, preferably a global maximum.
  • the optical storage phosphor has at least one of the following properties:
  • the readout spectrum can have at least two maxima.
  • the readout spectrum thus has a clear or pronounced spectral structure. For example, a first maximum lies in a wavelength range of at least 380 nm to at most 420 nm and a second maximum in a wavelength range of at least 500 nm to at most 1200 nm.
  • the OSP can be rechargeable with light whose wavelength is at least in the UV range, preferably with blue light. As a result, the use of high-energy X-ray radiation can be avoided. Particularly preferably, the OSP can be charged with light having a peak wavelength of 440 nm to 470 nm.
  • optical storage phosphors described here can have further properties which are advantageous, in particular, for use as a security feature.
  • the OSP described here preferably exhibits a (measurable) intensive emission, as a result of which an already low concentration of the OSP is sufficient for a fastness evaluation.
  • an OSP of the invention may be provided for the at most a concentration of 1 weight percent in a paper for a proof of authenticity a value document is required.
  • the disadvantages, such as slow decay time and weaker intensity of alternative materials, such as oxide sulfides of the type Y 2 O 2 S: (Eu, Ti, Mg) are solved.
  • the OSP described here is also chemically stable and has in particular a high chemical stability and / or resistance to water, alkali and acid. Furthermore, the OSP is stable against decomposition by light, for example with a light stability corresponding to a wool scale of at least 4. This can disadvantages of alternative phosphors such.
  • an OSP described here is especially considered to be chemically stable if the OSL intensity of the applied OSP after the test at least 60%, preferably at least 90% of the value reached before the test.
  • the OSP is used to mark an item (eg document or banknote), e.g. B. at a particle size (D99) of 5 ⁇ in paper substrate at a concentration of 0.5 weight percent.
  • the marked object is brought into contact with an acid solution (hydrochloric acid) at pH ⁇ 0 for 30 minutes.
  • the marked object is brought into contact with a basic solution (sodium hydroxide solution) at pH> 12 for 30 minutes.
  • a basic solution sodium hydroxide solution
  • the labeled article is in deionized water for 24 hours.
  • the labeled article is exposed to water vapor at 90 ° C for 4 hours.
  • further tests can be defined.
  • moisture, acid and alkali the optical storage phosphors described herein are highly stable (i.e., they pass the above tests), whereas other storage phosphors, such as those described in US Pat.
  • alkaline earth sulfides zinc sulfides or alkaline earth aluminates without costly protective measures are considered to be unstable.
  • the OSP described herein is preferably not harmful to health and has no harmful decomposition products.
  • the OSP described here preferably has a fast readability (low memory depth combined with high memory strength).
  • the measured OSL signal reduces to 50% in less than 2 ms.
  • this 50% threshold is reached only after a time of more than 7 ms.
  • the OSP described here also preferably has a sufficiently low afterglow, in particular in the visible spectral range. Thus, unwanted visibility is avoided and a measurability of the OSL signal ensured because a slight overlay of the OSL signal can be ensured with the persistence signal.
  • the exact adaptation of the storage phosphor described here can also allow the relative intensity of the intrinsic luminescence in relation to optically stimulated luminescence as well as the saturation behavior and dynamic behavior of the phosphor to be adjusted with regard to afterglow, readout speed and persistence.
  • the cerium doping concentration and codopings the deviations from a stoichiometric formulation and optionally the concentration ratio of Al / Ga or Gd / other rare earth elements are adjusted.
  • Ln is lanthanum (La), lutetium (Lu) or yttrium (Y), where in addition: y> 0.
  • y> 0.0005 is particularly preferred y> 0.001.
  • the intensity of the OSL is increased by a multiple, sometimes more than tenfold.
  • x + y> 3.0 more preferably: x + y> 3.0.
  • p> 0 preferably p> 0.0005 and more preferably p> 0.001.
  • the doping with Ce causes a point defect to form a luminous center.
  • the combinations La and Zr, La and Sn and Y and Sn are preferred.
  • the use of La makes it possible to increase the OSL intensity of the OSP, for example by using Zr an increase in the memory strength of the OSP can be achieved.
  • an OSP with this composition can exhibit significant non-commutativity.
  • the use of Sn can provide a structured readout spectrum with readability in the near UV, in particular at wavelengths much smaller than the emission wavelength.
  • the OSP can thus have the following composition:
  • the OSP can thus have the following composition:
  • Ln is lanthanum (La) or yttrium (Y) and Q is zirconium (Zr) or molybdenum (Mo).
  • R is bismuth (Bi).
  • 0.005 ⁇ p -S 0.08; 0.002 ⁇ q ⁇ 0.05; 0.002 ⁇ r ⁇ 0.05; k 0, n ⁇ 3; and t ⁇ 0.05.
  • the combinations Y and Zr, La and Zr as well as Y and Mo are preferred.
  • NIR near infrared
  • the OSP can thus have the following composition:
  • Ln is lanthanum (La) and R is thulium (Tm) or ytterbium (Yb).
  • q 0.
  • Such an OSP shows an increase in the intensity of the optically stimulated luminescence and an increase in the depth of memory.
  • the OSP can thus have the following composition:
  • Such an OSP shows an increase in the intensity of optically stimulated luminescence and an increase in persistence.
  • the OSP can thus have the following composition:
  • Ln is lanthanum (La) or yttrium (Y)
  • Q is zirconium (Zr)
  • Mo molybdenum
  • Sn tin
  • R is bismuth (Bi).
  • the OSP can thus have the following composition:
  • Mo molybdenum
  • Zr zirconium
  • La Ln lanthanum
  • Y yttrium
  • Bi R bismuth
  • the OSP described here can be produced, for example, as described below.
  • the raw materials (starting materials) are each commercially available.
  • conventional ceramic sintering methods are generally suitable for the production.
  • the powdery starting materials in the required mass fractions and optionally with a suitable flux (flux) such as LiF, NaCl, KCl, Na 2 SO 4 or K 2 SO 4 or the like, mixed and filled in suitable crucible.
  • a suitable flux such as LiF, NaCl, KCl, Na 2 SO 4 or K 2 SO 4 or the like
  • the material is sintered.
  • the sintering temperatures are in the range of 800 ° C to 1700 ° C and the burning times are several hours.
  • the OSP is optionally cleaned in one or more washing steps of the flux, brought by grinding / sizing to suitable particle size and processed as a powder, processed in a substrate (for example paper) or in a lacquer further and measured.
  • the procedure for the application of the OSP as a security feature is preferably in an analogous manner, wherein after grinding / sifting a mixing of the substance with other feature, camouflage and / or adjuvants can be done, in particular, in order to obtain multifunctional features, the feature identity to ensure against adjustments, to adapt the feature for incorporation into a carrier medium (for example, paints or substrates such as paper) and / or to adjust the quality of the feature substance.
  • a carrier medium for example, paints or substrates such as paper
  • These optionally blended substances are then suitably introduced into the carrier medium, for example value document.
  • a method for checking an authenticity feature is also provided.
  • Authenticity feature preferably comprises an optical storage phosphor described herein and / or the process is preferably performed on an optical storage phosphor described herein. That is, all the features disclosed for the above-mentioned optical storage phosphor are also disclosed for the method and vice versa.
  • the method comprises the following steps:
  • the charge pulse is preferably part of a charge sequence that includes charging the charge pulse.
  • the readout pulse is preferably part of a readout sequence that includes the application of the readout pulse.
  • the method always includes applying an optical readout pulse.
  • the OSP can be actively charged by applying an optical charging pulse.
  • the OSP is charged by the, in particular thermal, background radiation and / or by thermal excitations.
  • the charging of the OSP when the charging of the OSP is discussed, it may mean both the active charging with the optical charging pulse and the passive charging.
  • the application of the charging pulse or of the read-out pulse includes in particular irradiation of the OSP with light, preferably with narrow-band light.
  • the light has a peak wavelength which is in the range of the charging spectrum of the OSP or the read-out spectrum of the OSP, preferably at a maximum of the charging spectrum or the read-out spectrum.
  • the OSP is provided with one or more bursts, i. H. with one or more measurement sequences, acted upon, wherein a measurement sequence from a sequence of identical or different charging and / or readout pulses is composed.
  • a charging pulse or a readout pulse can be identified by one or more (peak) wavelengths.
  • a charge pulse or a read pulse is preferably a laser pulse.
  • the peak wavelength, the pulse shape and the pulse duration, the beam size and / or the power of the charge pulse or of the read pulse at the position of the OSP can also be relevant parameters for the present method.
  • the measured value is detected for an optical emission of the OSP.
  • the measured value is preferably a series of measured values, ie several measured values.
  • the detection includes in particular the detection of the optical emission.
  • the detection can be time-resolved. For example, a decay curve of the optical emission is measured.
  • the detection can be spectrally resolved, for example, a spectrum of the optical emission is measured.
  • step c) the authenticity evaluation of the OSP takes place.
  • This preferably comprises a comparison of the measured value with a reference value stored in a database.
  • the fastness evaluation provides a positive result on the correct optical storage phosphor only by using the correct method, in particular the correct method steps and / or the correct sequence of these method steps.
  • a measuring sequence preferably has a multiplicity of charging pulses and / or a multiplicity of readout pulses.
  • Different charging pulses or readout pulses preferably each have the same peak wavelength and / or the same pulse duration. It is possible that the OSP is initially loaded with a plurality of charge pulses in the measurement sequence and then with a plurality of read pulses. Alternatively, charging pulses and readout pulses may alternate directly with each other. These different measurement sequences make it possible to measure different properties of the OSP.
  • the OSP can be acted on with at least one first read pulse and with at least one second read pulse, particularly preferably with a plurality of first and a plurality of second read pulses, wherein the first read pulse and the second read pulse have different peak wavelengths and / or different pulse durations ,
  • the first and second readout pulses can be alternately transmitted to the OSP. For example, spectral or temporal sensitivity of the OSP or interchangeability can be addressed.
  • step b) comprises evaluating the measured value to determine a memory property of the storage phosphor.
  • the authenticity evaluation in step c) is based on the result of this evaluation.
  • the memory property preferably a read-out curve, individual signal intensities, the mean value and / or the maximum of the signal intensity, and / or the ratio of signal intensities, in particular taking into account a time profile and / or an order, are evaluated.
  • the measured value is compared with a value stored in a reference table.
  • a value stored in a reference table By evaluating the measured value, it can be determined in particular in which way the measured value was measured.
  • known parameters in particular for the charging pulse and / or the read pulse, and / or in the case of known measurement parameters for the determination of the measured value, it is thereby possible to determine which OSP has been charged and / or in which way the OSP has been charged.
  • steps a) and b) comprise the following substeps:
  • b1) detecting a first measured value, which may be the above-described measured value, by detecting an optical emission of the OSP in response to the charging pulse and / or the first read-out pulse;
  • step b) further includes at least one of the following steps:
  • the parameters of the charging pulse or of the readout pulse are, in particular, the abovementioned properties of the charging and / or readout pulse, such as wavelength, pulse duration and / or pulse energy, preferably their peak wavelength. Furthermore, the parameters may be the number of charging pulses used and / or the readout pulses used. The parameters may further include the power and / or beam diameter of the charge pulse or read pulse at the location of the OSP.
  • the measurement parameters include, for example, the manner of measuring the measured value.
  • the measurement parameters include information about the detector used, such as its spectral resolution (spectral bandwidth), its spatial resolution and / or its temporal resolution (bandwidth).
  • the information about the measurement parameter used may be advantageous, in particular, when a plurality of signals are emitted by the OSP in response to the read pulse and / or the charge pulse.
  • the background radiation is in particular the background of the measurement.
  • the temporal relationship is the time sequence between the charge pulse and the read pulse and / or between successive charge pulses and / or between successive read pulses and / or between the charge pulse or the read pulse and the detection of the measurement value.
  • the temporal relationship is preferably the chronological order of the method steps used in the method.
  • the timing relationship between the charge pulse and the read pulse and / or between successive charge pulses and / or between successive read pulses and / or between a charge pulse or read pulse and the determination of the measurement may allow an accurate determination of the OSP. For example, by knowing the temporal relationship, it is possible to determine memory characteristics of the OSP. Furthermore, it is possible to perform an authentication procedure based on the temporal relationship knowing the corresponding memory property.
  • two different OSPs may have the same or similar emission characteristics with respect to their wavelength. However, they can have different time constants of the emission. The time constants are caused for example by a different depth of memory, a different charging speed and / or a different readout speed. By knowing the temporal relationships between light pulses and measuring processes, such different time constants can be determined and taken into account in the evaluation. It is also possible that different time sequences in an otherwise identical measurement sequence can lead to different measured values for different OSPs. This may be, for example, a consequence of differing persistence of the two OSPs. By altering the time intervals between charge pulses and / or read pulses and / or detection, it is thus possible to determine the otherness of two otherwise equally behaving OSPs.
  • the optical storage phosphor has a specific defect structure which has been produced, for example, by the modifications 1 to 8 described here.
  • the defect structure may be manifested in the characteristic nature of the storage properties and / or the optically stimulated luminescence, and be characterized by the memory properties and other OSL descriptive measures.
  • the optical storage phosphor has trap centers and illumination centers, wherein charge carriers present in the optical storage phosphor are at least partially located in the dungeon prior to step a). Furthermore, the charge carriers pass at least partially into the dying centers through the charging pulse from the luminous centers and / or through the read pulse from the dungeon centers at least partially into the luminous centers, whereby they radiantly relax in the luminous centers.
  • the radiant relaxation of the luminous center is preferably measured as the measured value.
  • the time interval between the charge pulse and the read pulse and / or the read pulse and the detection of the measured value can be determined as a temporal relationship.
  • the temporal relationship provides information about the diffusion of the charge carriers between the luminous centers and the dive centers.
  • the charge carriers stored in the OSP are not released significantly from the trap centers by the thermal energy at room temperature.
  • the average residence time (so-called persistence) of the charge carriers in the trap centers at room temperature may be longer, preferably at least five times longer and more preferably at least 100 times longer than the duration of the authenticity evaluation method used. This can typically be done in 0.1 to 10 seconds.
  • the persistence is longer than 5 ms, in particular longer than 50 ms. In one embodiment, the persistence is longer than 750 ms and preferably longer than 5 min.
  • the charge carriers stored in the case centers are only released by the supply of a suitable amount of energy, namely the readout pulse.
  • the released charge carriers can then relax at the light center with the emission of light (so-called radiative relaxation), thereby enabling reading of the storage phosphor.
  • an electrical conductivity of the optical storage phosphor during charging with the charging pulse and / or the read pulse in step a) is higher than outside the charging.
  • the OSP may have a changed light-induced electrical conductivity due to the movement of the charge carriers.
  • the storage phosphor preferably exhibits a maximum electrical conductivity which is higher, in particular at least 50% higher, than outside these processes.
  • a further measured value is detected by detection of an optical intensity before step a).
  • This measurement can be used, for example, to determine background radiation, or it can indicate, via the measurement of a possible intrinsic luminescence, that the OSP is already charged before the start of the method described here.
  • the device is preferably designed for carrying out a method described above, particularly preferably with an OSP described above. That is, all features disclosed for the method and for the OSP are also disclosed for the device and vice versa.
  • the device comprises a light source which is set up to apply the at least one charge pulse and / or the at least one read pulse to the OSP. Furthermore, the device comprises a detection device for detecting the optical emission and for detecting the measured value, in particular in step b). The device comprises an evaluation device, which is set up to evaluate the detected measured value and to carry out the authenticity evaluation in step c) on the basis of the evaluation. The device is particularly adapted to provide a specific positive detection of the storage phosphor and based on the proof the evaluation for authenticity of the security feature, such as a value document to perform.
  • the light source preferably emits light which has a peak wavelength in the wavelength range of the readout spectrum and / or of the charging spectrum.
  • the light in the wavelength range of the readout spectrum can be emitted independently of light, in particular temporally and / or spatially separated, from light in the wavelength range of the charge-up spectrum.
  • the light source includes one or more light emitting diodes and / or laser diodes, optionally with conversion elements to provide green, yellow and / or red light.
  • the device can be set up, for example, for use in ATMs (also often referred to as ATM), a GeldAein Arlingtonvoriques, a bill validator and / or a verification unit for ID documents.
  • the device preferably includes a control unit, such as a computer, in particular a PC or a microcontroller.
  • the control unit may be configured to control the light source such that the desired measurement sequence is provided with the charge pulse and / or the read pulse.
  • the device has, in particular, a receiving unit for receiving documents of value, such as banknotes or passports.
  • the device can operate independently of a server as a self-sufficient system or connected to a server.
  • the server can be locally deployed.
  • the device may be in communication with or connected to a server external to a local network in which the device is located.
  • the server can take over tasks for the evaluation of measurement results and for the authenticity evaluation and / or provide data for the authenticity evaluation and / or evaluation of measurement results.
  • it may be a server in a cloud environment.
  • the server can provide instructions concerning the sequence and parameters of the charging and readout pulses as well as the measurement processes. These instructions may differ depending on the type of value document being checked. Furthermore, an authenticity feature and a value document are specified.
  • Authentication feature and the value document each preferably include an optical storage phosphor described herein. Furthermore, the authenticity of the authenticity feature or of the value document is preferably checked by a method described here, in particular using a device described here. That is, all the features disclosed for the OSP, for the method, and for the device are also disclosed for the authentication feature and the value document and vice versa.
  • the authentication feature comprises an OSP described here.
  • the authenticity feature is preferably an additive for a value document, in particular for a carrier material of the value document, and / or do a film element.
  • the authenticity feature can be applied to the value document in the form of a printing ink, as a pigment and / or as a coating composition, for example as a lustrous substance in an ink.
  • the OSP can be introduced into the support material, for example as a pigment during the sheet formation of a security paper.
  • Authenticity feature existing OSP a pronounced spectral structure, in particular with at least two local maxima.
  • the two local maxima are preferably the two maxima of the read-out spectrum described above.
  • the spectral structure then corresponds in particular to the readout spectrum.
  • the value document contains at least one authenticity feature described here, in particular with an optical storage phosphor described here.
  • the value document is preferably a banknote.
  • the document of value may further be an identification document, such as a passport, a ticket, a token and / or another object, such as a certificate, the authenticity of which is to be affirmed or witnessed by the authenticity feature.
  • the value document has a substrate made of paper and / or plastic.
  • the authenticity feature is particularly preferably introduced into the volume of the value document and / or applied to the value document.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an optical storage phosphor described here and of a method for checking an authenticity feature with an OSP according to the invention
  • FIG. 1 shows in simplified form the processes associated with optically stimulated luminescence (OSL) and the energy scheme of an, in particular inorganic, optical storage phosphor.
  • the optical storage phosphor includes a luminous center 11 and a trap center 12 with trap states 121.
  • I exc denotes light for exciting the luminous center 11, which may also be suitable for charging the OSP.
  • Em denotes light emitted by the illumination center 11, in particular both intrinsic luminescence and optically stimulated luminescence.
  • I OSL designates the stimulating (read-out) light, which can excite a stored charge carrier (in the figure, for example, as an electron e- indicated in FIG. 1) in the conduction band CB at the case center.
  • a possible involvement of holes h + from the valence band VB is indicated.
  • a luminous center 11 and a trap center 12 couple in a light-driven manner with one another.
  • suitable energy eg wavelength, intensity, duration
  • electrons e- are lifted into the conduction band CB - or into states on the conduction band CB - at the luminous center 11 (usually a metal ion).
  • process (1) the charge carriers diffuse e- (process (2)) and can from there to energetically lower case states 121 (English traps, associated with the case centers 12) get and stored in these case states 121 (process (3)).
  • trap states 121 are at different energy distance from the conduction band CB. If the trap states 121 are so close to the conduction band CB that the thermal energy at room temperature is sufficient to empty them, this leads to thermoluminescence at room temperature, which is described as afterglow or persistent luminescence. In In the case of falling trap states 121, the thermal energy at room temperature is insufficient to lift the charge carriers back into the conduction band CB. In these deep trap states 121, the charge carriers are stored in an e-stable manner. Only by supplying a suitable amount of energy, for example by the irradiation with light, are the charge carriers e- brought into an excited trap state and can be released into the conduction band CB (process (4)). The charge carriers e-diffuse again in the conduction band CB (process (2)) and at least partially recombine at the light center 11 with the emission of light (process (5)).
  • a reversible, light-driven donor-acceptor reaction takes place in the OSP instead of.
  • the luminous center donates a charge carrier as a donor during the storage process (as a rule, the luminous center 11 is oxidized) and a different trap center 12 accepts the charge carrier e.sub.n as the acceptor level 12 is usually reduced).
  • the charge carrier e- is bound in a case state 121.
  • the trap center 12 In order to empty the trap state 121, it is necessary to reverse the previous process so that the trap center 12 then donates a charge carrier (ie is oxidized) as a donor and the light center 11 accepts (ie is reduced) the charge carrier e-acceptor. These can diffuse through the conduction band CB between the emission and the absorption of the charge carriers e-, so that a light-induced, persistent conductivity can also be detected in these systems.
  • trap state 121 is bound to a trap center 12 (such as a vacancy, a doped impurity ion as a substitution atom, interstitial atoms, or even more complex aggregated defects). It is advantageous if the charge carriers e- relax into the energetic ground state of the trap center 121 (falling ground state) and thus are not present in a triplet state with a limited lifetime.
  • the dungeon centers 12 together face the light centers 11 independent optical system. Thus, the associated electronic states are independent of those of the lighting centers 11th
  • the optical storage phosphor (OSP) 26 is measured with the measuring device with regard to its optical properties.
  • the device contains a light source 21 for charging the OSP, a further light source 22 for reading, a detector 23 with a filter 24 and a device for data recording and evaluation 25.
  • the light source 21 and / or the light source 22 may, for example, each be a light emitting diode or a laser diode or a spectrally tunable device such as a metal halide lamp with adjustable monochromator.
  • the detector 23 is a photodiode, preferably a Si avalanche photodiode module, with adapted collecting optics.
  • the filter 24 can be a bandpass filter with a passband of 500 nm to 600 nm, preferably with a central wavelength of 550 nm and a half-width of 40 nm or central wavelength of 570 and a half-width of 30 nm. This reduces the intensity of the reading and charging light on the detector 23, so that the OSL can be measured with higher accuracy.
  • the OSP 26 is for example applied to a measuring carrier, introduced into a paper or is present in powder form in a measuring cuvette.
  • the read-out spectrum of the OSP 26 it is alternately pulsed at the same location by the two light sources 21, 22, and the emitted light is detected.
  • the wavelength of the reading light is tuned, for example by 5 nm from pulse to pulse. Comparability is achieved by suitable adjustment of the exposure time and intensity of the charging pulse as well as the readout pulse. For example, the intensity of the charging pulse may be so great that after charging substantially all of the trap states are occupied.
  • the assignment of the detector signal to the wavelength of the reading light gives the readout spectrum.
  • the OSP 26 is irradiated with a charging pulse and then with several equal read pulses (see also the scheme of energy levels of Figure 1).
  • the wavelength of the light of the read pulse is fixed.
  • the intensity of the OSL is measured.
  • the readout curve can be determined from the assignment of the detector signal to the elapsed time since the beginning of the readout, namely since the first read pulse.
  • the readout curve describes the dynamic behavior of the storage phosphor under the selected conditions (duration, intensity and wavelength of the charging and readout pulses).
  • From the readout curve can be determined for the behavior of the storage phosphor characteristic dimensions, eg. B. measures for the readout speed under the selected conditions, for example on the intensity ratio at certain times during the readout sequence or on appropriate, even logarithmic, derivatives. These characteristic measures are in particular the measured value described above.
  • the selection of preferred substances is preferably carried out by measuring with different relevant, but each recorded measurement sequences several substances having the compositions described herein and a specially tuned defect structure, and selects those with suitable properties.
  • the measurement result for one measurement sequence deviates from the measurement result for another (possibly also similar) measurement sequence. This corresponds to the said advantage of the close coupling of detection method and feature substance - according to the memory property of the OSP.
  • a screening study may help to find suitable formulations of substances.
  • a suitable material is selected by preparing a series of candidate materials according to the stoichiometric compositions described herein and then evaluating how well the candidates can be charged and read, with both temporal and spectral behavior and the obtained intensities of the photoluminescence and the OSL can be evaluated.
  • properties such as fading and / or relative intensities z. B. during the first readout relative to the charging or the ratio of the intensities of the OSL for two or more different wavelengths of the readout light can be used.
  • compositions of matter have been subjected to different measurement sequences in accordance with one embodiment of a test method described herein.
  • sequences of embodiments 1 to 18 are used as embodiments of a test method described herein.
  • the illumination spots of the different laser illuminations overlap significantly on the sample (OSP).
  • the emitted light is measured with an avalanche photodiode module with suitable detection optics for imaging the measuring spot onto the detector and filtering (bandpass filtering with 550 nm central wavelength and 44 nm half-width).
  • the output signal is read out via a fast A / D converter at 2 Msample / s and processed on the PC.
  • the maximum intensity of the Nth pulse of a readout sequence measured on the substance s is referred to as IN (S). If this variable is normalized to the first pulse of the associated readout sequence, it is referred to as l N, norm (s).
  • the charging and readout pulses in the ms range are to a good approximation rectangular pulses, the power indicated is the average power over the pulse duration.
  • the first embodiment of the OSP (substance 1) is produced by means of "combustion synthesis.”
  • the starting materials used are the corresponding nitrates weighed into an Erlenmeyer flask and dissolved in about 150 ml of water.
  • the other substances are pipetted from aqueous stock solutions, so that correspondingly 3.3565 g of A1 (NO 3 ) 3-9 (H 2 O), 0.0097 g of Ce (NO 3 ) 3 -6 (H 2 O), and 0.01 g of Yb (NO 3 ) 3-5 (H 2 O) in solution.
  • As fuel a mixture of 1.6121 g of carbohydrazide CH 6 N 4 O and 4.2317 g of urea CH 4 N 2 O is added.
  • the OSP according to the second embodiment (substance 2) is produced by means of "combustion synthesis"
  • the production follows in the course of that of substance 1.
  • the raw materials used and amounts of substance are: 5.1395 g Gd (NO 3 ) 3-6 (H 2 O), 0.9706 g La (NO 3 ) 3-6 (H 2 O), 4.6509 g Ga (NO 3 ) 3-5 (H 2 O), 3.3635 g Al (NO 3 ) 3-9 (H 2 O), 0.01 g Tm (NO 3 ) 3-5 (H 2 O), 0.0097g
  • the OSP according to the third embodiment (Substance 3) is prepared by flux-assisted solid state synthesis.
  • the starting materials are thoroughly mixed with 10 g of K 2 SO 4 as flux and calcined in air in a corundum crucible at 1200 ° C. for 10 h. Subsequently, the flux is washed out.
  • Used raw materials and Substance quantities are:
  • Substances 1 to 3 were experimentally compared in terms of their readout speed.
  • the powders of substances 1 to 3 were ground to a grain size of about 15 ⁇ according to D99, ie, 99% of the particles are smaller than 15 .mu.m, and introduced in a proportion of 0.8 weight percent in a test paper (standard laboratory method for sheet production) and measured.
  • the charging pulse is generated by a laser diode with a peak wavelength of 450 nm, a power of 350 mW and a spot diameter of 6 mm.
  • the readout pulse is generated by a focussed laser diode with a peak wavelength of 638 nm and a power of 450 mW.
  • the emitted light is measured with an avalanche photodiode module with an optically focused optics and optical filtering.
  • the output signal is read out via a fast A / D converter at 2 Msample / s and processed on the PC.
  • the characteristic times which are shown in Table 1 below. Shown is a comparison of the time periods up to a certain signal value (90%, 50% and 20%) when reading the substances 1 to 3 under the same conditions. These characteristic times describe how long it takes from the start time of the readout until the OSL signal has decayed to a certain relative value.
  • the term OSL signal designates the signal corrected by an offset value, which is obtained when the substance is read out. In a comparative measurement of commercial strontium aluminate phosphor (persistence pigment blue), the 50% value under these conditions was reached only after 7.88 ms.
  • the OSP according to the fourth embodiment is prepared by flux-assisted solid state synthesis.
  • the production follows in the course of that of substance 3.
  • the raw materials and amounts of substance used are: 0.6236 g Y 2 0 3 , 5.0855 g Gd 2 0 3 , 1.1263 g Al 2 O 3 , 3.1054 g Ga 2 0 3 , 0.0184 g Ce (S0 4 ) 2 , 0.0066g Mo0 3 , 0.0322g Bi 5 0 (OH) 9 (N0 3 ) 4 and 10g K2SO4 as flux.
  • the readout spectra of substances 1 and 4 were compared experimentally.
  • the powders of substances 1 and 4 were each added to PMMA cuvettes and measured in a laboratory setup.
  • the substances 1 and 4 were alternately charged with a pulse of a blue-emitting laser diode (peak wavelength 450 nm, power 300 mW, slightly expanded beam with about 3 mm diameter, pulse duration 6 ms) and with a Jerusalemirnmbaren laser light source (pulse duration in Range of 15 ns, maximum pulse energy 15 ⁇ , beam diameter approx. 1 mm).
  • the emitted radiation was measured with an amplified Si detector, the signal digitized and evaluated on the PC.
  • the ratio of the OSL signals I of substance 4 normalized to the maximum, in each case, relative to substance 1, ie, I 0 rm (4) / Inorm (I), is given in Table 2.
  • the normalized to the maximum OSL signal for the measurement of substance 1 is given.
  • the OSP according to the fifth embodiment (substance 5) is prepared analogously to substance 1 by combustion synthesis.
  • the starting materials were Gd (NO 3 ) 3-6 (H 2 O),
  • sequence 1 The entire measurement sequence used (sequence 1) is structured as follows:
  • Pulse R Laser diode with a peak wavelength of 638nm, around 600 mW power, focused, pulse duration 4 ⁇ s followed by 6 ⁇ s waiting time before the following pulse R *
  • Pulse R * Laser diode with a peak wavelength of 852 nm and with around 720 mW power, focused, pulse duration 4 ⁇ s followed by 6 ⁇ s waiting time before the following pulse R). 4) Repeat the measurement sequence with a cycle time of 2ms.
  • the substance was 5 to a particle size of about 5 microns. milled to D99 and added to a test paper (standard laboratory method for sheet production) in a proportion of 1% by weight and measured.
  • Figure 3 shows the normalized readout curve (I norm ) as a function of time from the measurement with the above sequence 1.
  • the respective signals are shown during the readout pulses. From the course of the readout curve can be concluded on the OSP used. In particular, this shows the good readability of substance 5 at red and near-infrared (NIR) wavelengths.
  • the data are preferably further processed, for example by averaging the signal for each pulse and using the ratio of the signal intensity of the nth pulse to the signal intensity of the first pulse S n / S l .
  • the read-out speed can also be described as a percentage pulse-to-pulse decrease in the signal intensity under defined pulse parameters of the readout pulses. This example also shows the different effects of the read pulses R and R *.
  • the OSP according to the sixth embodiment (Substance 6) is prepared by flux-assisted solid synthesis.
  • the starting materials are thoroughly mixed with the addition of flux and calcined in a corundum crucible at 1200 ° C for 10 h.
  • Substances used are: 0.8795 g La 2 O 3 / 4.9701 g Gd 2 0 3 , 1.1010 g Al 2 O 3 , 3.0360 g Ga 2 O 3 ,
  • the measuring sequence used here (sequence 2) is structured as follows: 1) Charge pulse (laser diode with a peak wavelength of 450 nm and with about 350 mW power, duration 20 ms, defocused to about 6 mm illumination diameter). The time zero for this measurement sequence is given by the beginning of the charge pulse.
  • Pulse G laser diode with a peak wavelength of 638nm and with about 300 mW power, focused, pulse duration 0.2 ms followed by 0.3 ms waiting time before the following pulse G).
  • FIG. 4a shows the measured detector signal S1 (in volts) at the OSP over time
  • FIG. 4b shows the time profile of the trigger signal S2 for charging (corresponding to the charging pulses)
  • FIG. 4c shows the time profile of the trigger signal S3 for reading out (according to the readout pulses).
  • FIG. 5 shows the read-out sequence in detail, namely in FIG. 5 a) the time profile of the detector signal S 1 (offset-biased readout curve) and b) the curve of the associated trigger signal S 3 (ie the readout pulses).
  • the authenticity criterion used is, for example, the shape of the envelope of the read-out curve or the ratio of the signal intensities of the first read-out pulse to the last read-out pulse.
  • Charge pulse laser diode with a peak wavelength of 450 nm and with about 400 mW power, duration 20 ms, spot about 3 mm in diameter. The time zero corresponds to the beginning of the charging pulse.
  • Pulse S Laser diode with a peak wavelength of 638nm (red) and with about 450 mW power, focused, pulse duration 0.2 ms followed by 0.2 ms waiting time before the following pulse T
  • Pulse T Laser diode with a peak wavelength of 915 nm (NIR) and with approximately 500 mW power, focused, pulse duration 0.2 ms followed by 0.2 ms waiting time.
  • NIR 915 nm
  • Table 5 lists suitable measures and their definitions. IN designates the maximum signal intensity of the Nth read-out pulse of the measurement sequence.
  • the measured variables given here illustrate, by way of example, how the data of a measurement sequence can be evaluated and are by no means to be understood as a complete enumeration of a data execution. Further measured variables can be defined and alternative evaluation methods (such as direct comparison with target data, adjustments, standardization for intrinsic signals) can be made.
  • Table 6 gives an overview of the measured quantities for substances 7 to 13 defined in Table 5.
  • substance 7 which has a high OSL signal Lax, but hardly reacts to the NIR components
  • the other substances appear interesting, since they are also significantly readable with the NIR pulses (visible in parameter Q) and have distinguishable speeds. These substances show, for example, differences in their spectral sensitivity and in their readability.
  • Measurements for substances 7 and 14 to 17 For the above substances 7 and 14 to 17, further measurements were made according to one embodiment of a method of testing described herein to describe the effect of changes in the matrix of the OSP, dopants and / or their concentrations on the properties of the OSP.
  • Charge pulse laser diode with a peak wavelength of 450 ran and with about 350 mW power, duration 20 ms, spot about 6 mm in diameter). The time zero corresponds to the beginning of the charging pulse.
  • Table 7 lists suitable measures and their definitions. IN designates the maximum signal intensity of the Nth read-out pulse of the measurement sequence. Table 8 gives an overview of the measured quantities for substances 7 (as reference) and 14 to 17 defined in Table 7.
  • Normalized readout curves for substance 7 (reference 67), substance 15 (reference 615) and substance 16 (reference 616) are shown in FIG. 6, wherein for each readout pulse of sequence 4 the maximum signal I N, norm of pulse N is plotted against the pulse number N. The curves are each normalized to the signal of the first pulse.
  • This example illustrates the effect of the composition of the OSP on its properties as shown here by way of example in the measured values (Tables 7 and 8) or also in the direct comparison of the readout curve (FIG. 6).
  • the comparison of the readout curve for substance 15 (reference numeral 615) and 16 (reference numeral 616) makes it clear that small changes in the composition significantly change the defect structure of the substance, which results in the marked change in characteristic measured variables (for example as in Tables 7 and 8) and / or read-out curves (as shown, for example, in FIG. 6): the read-out speeds and the read-out curves of the individual substances differ significantly from one another.
  • the measurements were first carried out with the following measuring sequence (sequence 5): 1) charging pulse (laser diode with a peak wavelength of 450 nm with approximately 300 mW power, duration 20 ms, spot approx. 3 mm diameter). The time zero corresponds to the beginning of the charging pulse. 2) 80.252 ms Waiting time after the end of the charging pulse.
  • Charge pulse laser diode with a peak wavelength of 450 nm with approximately 300 mW power, duration 20 ms, spot approx. 3 mm diameter. The time zero corresponds to the beginning of the charging pulse.
  • Pulse S laser diode with a peak wavelength of 638nm with a power of 450 mW, focused, pulse duration 0.2 ms followed by 0.2 ms waiting time before the following pulse Z.
  • Pulse Z laser diode with a peak wavelength of 398nm with about 280 mW power, focused, pulse duration 0.2 ms followed by 0.2 ms waiting time before the following pulse S.
  • Table 9 lists suitable measures and their definitions for sequences 5 and 6.
  • IN denotes the maximum signal intensity of the Nth read-out pulse of the respective measurement sequence.
  • Table 10 contains a list of the measured quantities for substances 3, 7 and 13 and 16 defined in Table 9.
  • these substances show different spectral sensitivities which can be ascertained not only in intensity ratios but also in readout speeds, as follows from the values in Table 10.
  • Substance 18 shows an efficient readability, especially at 398 nm, while it is hardly readable in the red and NIR spectral range.
  • substance 18 of measurement sequence 6 as well as another measurement sequence 7 was subjected and the data were evaluated.
  • the measurement sequence used (sequence 7) is as follows:
  • Charge pulse laser diode with a peak wavelength of 450 nm with about 300 mW power, duration 20 ms, spot about 3 mm in diameter. The time zero corresponds to the beginning of the charging pulse.
  • Pulse T Laser diode with a peak wavelength of 915 nm with approximately 500 mW power, focused, pulse duration 0.2 ms followed by 0.2 ms waiting time before the following pulse Z.
  • Pulse Z Laser diode with a peak wavelength of 398nm with approximately 280 mW power, focused, pulse duration 0.2 ms followed by 0.2 ms waiting time before the following pulse T. 4) Repeat the measurement sequence with a cycle time of 50 ms.
  • FIG. 7 shows a sequence of the respective maximum normalized signal Im, norm of the mth readout pulse as a function of the number m of the readout pulse.
  • Even pulse numbers correspond to pulses of type Z, ie a wavelength of the readout light of 398 nm, while odd pulse numbers (lower measured values with an intensity below 0.1) correspond to a wavelength of the readout light of 638 nm (type S, measuring sequence 6). 915 nm (type T, measuring sequence 7).
  • Pulse Z is thus able to read the substance 18, while for pulses S and T the signals remain below 0.1. It can be seen that the substance 18 can be read out above all at a wavelength of 398 nm, i. at a wavelength shorter than the emission wavelength and even shorter than the preferred wavelength of the charge of about 450 nm.
  • Substances 19, 20 and 21 were prepared by flux-assisted solid-state synthesis. The production follows that of substance 3.
  • the nominal composition of the substances is as follows:
  • Fabric 19 contains no lanthanum, fabric 20 is an approximately stoichiometric formulation, while fabric 21 has a significant excess of rare earth elements (here: Gd). These three substances are compared with a measurement sequence according to an embodiment of a method described here.
  • the measurement sequence (sequence 8) is structured as follows:
  • Charge pulse laser diode with a peak wavelength of 450 ran with about 350 mW power, duration 3.5 ms, spot about 5 mm in diameter). The time zero corresponds to the beginning of the charging pulse.
  • pulse V laser diode with a peak wavelength of 638nm with about 1600 mW power, illuminated rectangular spot on the sample approx. 1mm x 4mm, pulse duration 0.2 ms followed by 0.2 ms waiting time before the following pulse V).
  • pulse V laser diode with a peak wavelength of 638nm with about 1600 mW power
  • Substance 19 (reference numeral 819) hardly shows an OSL signal (here 33 mV, with approximately 15 mV already originating from the residual permeability of the filters used), while the maximum signal under the same conditions for substance 20 (reference numeral 820) is around 190 mV.
  • OSL signal here 33 mV, with approximately 15 mV already originating from the residual permeability of the filters used
  • the maximum signal under the same conditions for substance 20 reference numeral 820
  • a trustworthy readout speed can not be specified because the signal has little variation.
  • the signal goes from 100% (1st read pulse) to 49% (12th pulse) under measurement sequence 8.
  • the excess of rare earth elements (here: Gd) under sequence 8 leads to a further increased initial intensity of the OSL of 415 mV.
  • the signal normalized to the respective maximum readout pulse between two readout pulses (i.e., without light irradiation) for fabric 21 is only about 60% of that of fabric 20 (not shown), indicating a reduced afterglow.
  • Deviation from the nominal charge neutrality can be achieved, it is possible to achieve clearly measurable differences in the characteristics, for example, memory strength and read-out speed here. At the same time, undesirable properties such as afterglow can be suppressed. This example emphasizes that the defect structure is part of the substance.

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Abstract

The invention relates to an optical storage phosphor, to a method for checking an authenticity feature, to a device for carrying out a method, to an authenticity feature and to a value document. In particular, an inorganic optical storage phosphor is specified, having a garnet structure and the following composition: (GdxLny) (GamAlnAk) O12±d : Cep Qq Rr Tt, wherein: Ln comprises at least one of the following elements: La, Lu, Y; A comprises at least one of the following elements: Ge, Sc, Si; Q comprises at least one of the following elements: Ag, Cr, Hf, Mo, Nb, Sn, Ta, Ti, W, Zr; R comprises at least one of the following elements: Bi, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb; T comprises at least one of the following elements: B, F, Li, Mg, K, Na; 1.0 ≤ x ≤ 3.2 and 0 ≤ y ≤1.65; 0.5 ≤ m ≤ 5.2, 0≤ n ≤ 4.7 and 0 ≤ k ≤ 0.5, and 4.8 ≤ m+n+k ≤ 5.2; 0 ≤ p ≤ 0.1, and p = 0 only for Q=Zr; 0 ≤ q ≤ 0.05; 0 ≤ r ≤ 0.05; 0 ≤ t ≤ 0.1; 0 ≤ d ≤ 0.5; p+q > 0.002; q+r > 0.002; and 2.8 ≤ x+y+p+r ≤ 3.2.

Description

Optischer Speicherleuchtstoff, Verfahren zum Prüfen eines Echtheitsmerkmals, Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens, Echtheitsmerkmal und Wertdokument  Optical storage phosphor, method for checking an authenticity feature, apparatus for carrying out a method, authenticity feature and value document
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Speicherleuchtstoff (Englisch:„optical storage phosphor", im Folgenden auch OSP), insbesondere für den Echtheitsnachweis eines Wertdokuments, ein Verfahren zum Prüfen eines Echtheitsmerkmals mit einem optischen Speicherleuchtstoff, eine Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Prüfen eines Echtheitsmerkmals, ein Echtheitsmerkmal mit einem optischen Speicherleuchtstoff sowie ein Wertdokument mit einem Echtheitsmerkmal mit einem optischen Speicherleuchtstoff. The present invention relates to an optical storage phosphor ("optical storage phosphor", hereinafter OSP), in particular for the authentication of a value document, a method for checking an authenticity feature with an optical storage phosphor, an apparatus for carrying out a method for checking an authenticity feature , an authenticity feature with an optical storage phosphor and a value document with an authenticity feature with an optical storage phosphor.
Technischer Hintergrund Technical background
Um Wertdokumente, wie beispielsweise Banknoten oder Reisepässe, gegen Fälschungen abzusichern, werden in diese seit Längerem stoffliche Sicherheitsmerkmale auf- oder eingebracht, deren Präsenz durch Messung ihrer charakteristischen Eigenschaften nachgewiesen und zur Authentisierung des Wertdokuments verwendet wird. Beispielsweise wird im Fall der Photolumineszenz von Feststoffpartikeln unter definierter Beleuchtung ein Emissionsspektrum erzeugt, welches dann in charakteristischen Bereichen bewertet wird, beispielsweise durch Vergleich mit einer Referenz. Insbesondere für Hochsicherheitsmerkmale und bei der maschinellen Bearbeitung ist es notwendig, dass diese charakteristischen Eigenschaften der Sicherheitsmerkmale automatisiert präzise genug feststellbar und spezifisch sind. In order to safeguard value documents, such as banknotes or passports, against counterfeiting, material security features have been introduced or introduced there for a long time, their presence being detected by measuring their characteristic properties and being used to authenticate the value document. For example, in the case of photoluminescence of solid particles under defined illumination, an emission spectrum is generated, which is then evaluated in characteristic regions, for example by comparison with a reference. Especially for high-security features and in machining, it is necessary for these characteristic features of the security features to be automatically determinable and specific enough precisely enough.
Als optische Speicherleuchtstoffe (OSP) werden Substanzen wie geeignet dotierte Erdalkalisulfide (z.B. SrS:Eu,Sm), Halide z.B. BaFBr:Eu), Aluminate (z.B. SrAl204,:Eu,Tm), Oxide (z.B. MgO:Tb, BeO, A1203:C) und weitere Stoffe bezeichnet, die Energie in Form von Röntgen-, UV-, VIS-, oder radioaktiver Strahlung absorbieren, diese speichern und erst unter gezielter Stimulation in Form von Lumineszenz wieder abgeben. Wird Licht als Stimulus eingesetzt, spricht man von optisch stimulierter Lumineszenz (OSL). Suitable optical storage phosphors (OSP) are substances such as suitably doped alkaline earth sulfides (eg SrS: Eu, Sm), halides eg BaFBr: Eu), aluminates (eg SrAl 2 O 4 ,: Eu, Tm), oxides (eg MgO: Tb, BeO , A1203: C) and other substances that absorb energy in the form of X-ray, UV, VIS, or radioactive radiation, store it and release it only under specific stimulation in the form of luminescence. When light is used as a stimulus, it is called optically stimulated luminescence (OSL).
Zum Verständnis von OSP wird nachfolgend deren Funktionsweise erläutert: In einem anorganischen OSP gibt es Leuchtzentren und Fallenzentren. Mit Licht werden die Leuchtzentren angeregt. Dabei geht wenigstens ein Teil der angeregten Ladungsträger aus den Leuchtzentren in ein Leitungsband des OSP über, während die verbleibenden Ladungsträ- ger unter Emission von Photolumineszenz in den Grundzustand der Leuchtzentren relaxieren. Die Ladungsträger im Leitungsband können diffundieren und ein Teil dieser Ladungsträger gelangt zu Fallenzentren, an denen sie gebunden werden. Durch Aufnahme eines Ladungsträgers ist ein Fallenzentrum zunächst angeregt. Aus diesem angeregten Zustand geht es dann zumeist strahlungslos in seinen Grundzustand über. Im Ergebnis ist der aufgenommene Ladungsträger im Grundzustand eines Fallenzentrums (Fallenzustand) gespeichert. Dort kann er bis zu geologischen Zeiträumen von 105 Jahren gespeichert werden. Diese Eigenschaft wird beispielsweise zur geologischen Datierung verwendet. Nach spezifischer Anregung eines Ladungsträgers aus einem Fallenzentrum kann dieser wieder zurück ins Leitungsband gelangen. Im Leitungsband diffundiert dieser Ladungsträger und kann zu einem Leuchtzentrum gelangen, wo er gebunden wird. Durch Aufnahme des Ladungsträgers am Leuchtzentrum ist dieses zunächst in einem angeregten Zustand, aus dem es dann unter Abgabe seiner charakteristischen Lumineszenz in seinen Grundzustand übergeht. Hierbei weist die Lumineszenz eine charakteristische spektrale Verteilung und intrinsische Lebensdauer auf. Bei der Diffusion der Ladungsträger durch das Leitungsband lässt sich als charakteristische Eigenschaft von OSP unter anderem eine lichtinduzierte, persistente Leitfähigkeit feststellen. In order to understand OSP, the following explains its functionality: In an inorganic OSP, there are light centers and trap centers. With light, the light centers are stimulated. At least part of the excited charge carriers from the light centers pass into a conduction band of the OSP, while the remaining charge carriers relax with emission of photoluminescence in the ground state of the light centers. The charge carriers in the conduction band can diffuse and a part of these charge carriers arrives at trap centers, where they are bound. By picking up a charge carrier, a case center is initially excited. From this excited state, it is then mostly radiationless in its ground state. As a result, the recorded charge carrier is stored in the ground state of a case center (case state). There it can be stored up to geological periods of 10 5 years. This property is used, for example, for geological dating. After specific excitation of a charge carrier from a trap center, it can return to the conduction band. In the conduction band this charge carrier diffuses and can reach a luminous center, where it is bound. By recording the charge carrier at the luminous center, this is initially in an excited state, from which it then passes under the emission of its characteristic luminescence in its ground state. Here, the luminescence has a characteristic spectral distribution and intrinsic life. During the diffusion of the charge carriers through the conduction band, a characteristic of OSP is, among others, a light-induced, persistent conductivity.
In Abgrenzung zu OSL wird der angeregte Ladungsträger bei Phosphoreszenz im Leuchtzentrum selbst in einen Triplettzustand gebracht. Aus diesem relaxiert er mit einer charakteristischen Zeitkonstante in einen anderen Zustand des Leuchtzentrums. D.h., bei der Phosphoreszenz ist eine Änderung der Spin-Mannigfaltigkeit beteiligt (siehe auch IUPAC Gold Book: Phosphorescence, 23.08.2017). In Abgrenzung zur Phosphoreszenz findet hingegen beim OSP eine umkehrbare, lichtgetriebene Donor- Akzeptor-Reaktion statt. In einer vereinfachten Darstellung dieser umkehrbaren, lichtgetriebenen Donor- Akzeptor-Reaktion gibt beim Speichervorgang das Leuchtzentrum als Donor einen Ladungsträger ab (in der Regel wird das Leuchtzentrum oxidiert) und ein davon unterschiedliches Fallenzentrum nimmt als Akzeptor den Ladungsträger auf (das Fallenzentrum wird in der Regel also reduziert). Insbesondere beschreibt Hölsä in„Persistent luminescence beats the afterglow: 400 years of persistent luminescence", Electrochem. Soc. Interface (2009), 18(4), Seiten 42-45, die grundlegenden Unterschiede zwischen OSP und Phosphoreszenz. Bei OSPs ist das Anregungsspektrtim der an Fallenzentren gebundenen Ladungsträger (Auslesespektrum) unabhängig von dem Anregungsspektrum (Aufladespektrum) oder Emissionsspektrum der Leuchtzentren. Insofern grenzt sich optisch stimulierte Lumineszenz auch von der üblichen, durch simultane Mehrphotonenprozesse induzierten Upconversion oder Antistokes-Phänomenen ab: Sowohl hinsichtlich des Aufladespektrums als auch des Emissionsspektrums der Leuchtzentren gibt es keinen notwendigen physikalischen Bezug zum Auslesespektrum der (reduzierten) Fallenzentren. Generell können also die auslesenden Wellenlängen kürzer, gleich oder länger als die Emissionswellenlänge sein. In contrast to OSL, the excited charge carrier is brought into a triplet state by phosphorescence in the luminous center itself. From this he relaxes with a characteristic time constant into another state of the luminous center. That is, in the phosphorescence, a change in the spin manifold is involved (see also IUPAC Gold Book: Phosphorescence, 23.08.2017). In contrast to the phosphorescence, however, the OSP undergoes a reversible, light-driven donor-acceptor reaction. In a simplified representation of this reversible, light-driven donor-acceptor reaction, the luminescent center donates a charge carrier as a donor during storage (usually the luminescent center is oxidized) and a different trap center picks up the charge carrier as an acceptor (the trap center usually becomes so reduced). In particular, Hölsä describes the fundamental differences between OSP and phosphorescence in "Persistent luminescence beats the afterglow: 400 years of persistent luminescence", Electrochem. Soc. Interface (2009), 18 (4), pages 42-45. In OSPs, the excitation spectra of the charge carriers bound to trap centers (read spectrum) are independent of the excitation spectrum (charge spectrum) or emission spectrum of the light centers. In this respect, optically stimulated luminescence is also different from the usual upconversion or antistoke phenomena induced by simultaneous multiphoton processes: both with regard to the charge spectrum and the emission spectrum of the light centers, there is no necessary physical relation to the read spectrum of the (reduced) trap centers. In general, therefore, the reading wavelengths can be shorter, equal to or longer than the emission wavelength.
Für die Verwendung solcher Speicherleuchtstoffe als Echtheitsmerkmal gibt es in der Literatur vereinzelte Offenlegungen. Beispielsweise offenbart die Schrift US 4,387,112 die generelle Möglichkeit, Speicherleuchtstoffe als Sicherheitsmerkmal einzusetzen und beschreibt dazu insbesondere Sulfide wie beispielsweise (Zn,Cd)S:Cu. There are isolated disclosures in the literature for the use of such storage phosphors as an authenticity feature. For example, document US Pat. No. 4,387,112 discloses the general possibility of using storage phosphors as a security feature, and more particularly describes sulfides such as (Zn, Cd) S: Cu.
In der Veröffentlichungsschrift EP 1 316924 AI erfolgt die Echtheitsprüfung über die Detek- tion von Photolumineszenz bzw. über das Auftreten von optisch stimulierter Lumineszenz (OSL) von Stoffen wie BaFBr:Eu oder CsBr:Eu. In the publication EP 1 316924 A1, the authenticity check is carried out via the detection of photoluminescence or via the occurrence of optically stimulated luminescence (OSL) of substances such as BaFBr: Eu or CsBr: Eu.
Ein anorganischer Speicherleuchtstoff (wie SrS:Eu,Sm oder Sr4Al14025:Eu,Dy) und ein Up- converter-Leuchtstoff werden in der Veröffentlichungsschrift WO 2010/0064956 AI verwendet. An inorganic storage phosphor (such as SrS: Eu, Sm or Sr 4 Al 14 O 25 : Eu, Dy) and an up-converter phosphor are used in the publication WO 2010/0064956 Al.
In der Veröffentlichungsschrift DE 10 2011 010756 AI werden Herstellverfahren für Silikatbeschichtete nanopartikuläre Speicherleuchtstoffe sowie deren möglicher Einsatz als Marker beschrieben. Publication DE 10 2011 010756 A1 describes production processes for silicate-coated nanoparticulate storage phosphors and their possible use as markers.
Die vorbeschriebenen Verfahren verzichten auf eine quantitative Auswertung des dynamischen und charakteristischen Speicherverhaltens eines OSP als Echtheitsmerkmal und basieren stattdessen auf reproduzierbaren Messungen an definierten Systemzuständen. Diese Art der Prüfung versetzt einen Nachahmer potenziell in die Lage, Informationen zu sammeln, die ihm eine Nachstellung des Stoffs erleichtern. Eine erfolgreiche stoffliche Nachstellung würde dann auch die Echtheitsprüfung bestehen. Ferner sind die aus dem Stand der Technik bekannten OSP vielfach chemisch instabil (wie BaFBr:Eu, SrS:Eu,Sm, Sr4Alr402s:Eu,Dy) oder instabil gegen Lichteinflüsse (wie ZnS:Cu,Co, (Zn,Cd)S:Cu) und müssen gegebenenfalls aufwändig mit einer Beschichtung stabilisiert werden. Zudem stellt die Giftigkeit einiger Stoffe (wie BaFBr:Eu) und/ oder ihrer Zersetzungsprodukte (z.B. Schwefelwasserstoff, Barium-, Fluorid-, oder Cadmium-Ionen) und/oder der Ausgangsstoffe (z.B. BaQ.2) nicht nur ein Hemmnis für die Anwendung dar, sondern erfordert auch bei der Herstellung und Entsorgung erhöhten Aufwand gegenüber stabilen ungiftigen Stoffen. The methods described above do without a quantitative evaluation of the dynamic and characteristic storage behavior of an OSP as an authenticity feature and instead rely on reproducible measurements on defined system states. This type of test potentially enables an imitator to gather information that will facilitate the readjustment of the substance. A successful material adjustment would then pass the authenticity test. Furthermore, the OSPs known from the prior art are often chemically unstable (such as BaFBr: Eu, SrS: Eu, Sm, Sr4Alr402s: Eu, Dy) or unstable to light influences (such as ZnS: Cu, Co, (Zn, Cd) S: Cu) and may need to be laboriously stabilized with a coating. In addition, the toxicity of some substances (such as BaFBr: Eu) and / or their decomposition products (eg hydrogen sulfide, barium, fluoride, or cadmium ions) and / or the starting materials (eg BaQ.2) not only hampers the application but requires also in the production and disposal increased effort against stable non-toxic substances.
Darüber hinaus weisen derzeit verfügbare optische Speicherleuchtstoffe zudem wenigstens einen weiteren der folgenden Nachteile auf: nicht angepasste spektrale Speichereigenschaften, langsame intrinsische Lumineszenz, intensive persistente Lumineszenz (sogenanntes Nachleuchten), langsame Auslesbarkeit - diese drei letztgenannten Effekte erschweren eine Verwendung eines OSP als schnell maschinenlesbares Echtheitsmerkmal -, Notwendigkeit eines hochenergetischen Aufladens und geringe Intensität der Emission. In addition, currently available optical storage phosphors also have at least one of the following disadvantages: unmatched spectral storage properties, slow intrinsic luminescence, intense persistent luminescence (so-called persistence), slow readability - these three latter effects make it difficult to use an OSP as a fast machine readable authentication feature. , Need for high-energy charging and low intensity of emission.
Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Ausgehend von dem oben beschriebenen technischen Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen optischen Speicherleuchtstoff bereitzustellen, der insbesondere die oben genannten Nachteile bekannter optischer Speicherleuchtstoffe löst. Weitere Aufgaben sind die Bereitstellung eines Verfahrens zum Prüfen eines Echtheitsmerkmals sowie eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens, wobei gegenüber den bekannten Verfahren eine erhöhte Sicherheit erzielt werden soll. Ferner sollen ein Echtheitsmerkmal und ein Wertdokument mit einem verbesserten Speicherleuchtstoff bereitgestellt werden. Based on the technical background described above, it is an object of the invention to provide an optical storage phosphor which solves in particular the above-mentioned disadvantages of known optical storage phosphors. Further objects are the provision of a method for checking an authenticity feature as well as an apparatus for carrying out such a method, wherein an increased security is to be achieved in comparison with the known methods. Furthermore, an authenticity feature and a value document with an improved storage phosphor are to be provided.
Diese Aufgaben werden insbesondere durch einen hier beschriebenen optischen Speicherleuchtstoff, ein Verfahren zum Prüfen eines Echtheitsmerkmals, eine Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens, ein Echtheitsmerkmal und ein Wertdokument mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen erge- ben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung, den Figuren sowie den im Zusammenhang mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen. These objects are achieved in particular by an optical storage phosphor described here, a method for checking an authenticity feature, a device for carrying out a method, an authenticity feature and a value document having the features of the independent patent claims. Advantageous developments ben from the dependent claims, the description, the figures and the embodiments described in connection with the figures.
Entsprechend wird ein optischer Speicherleuchtstoff angegeben, der auf einer Granatstruktur basiert und die folgende Zusammensetzung aufweist:
Figure imgf000007_0001
Accordingly, an optical storage phosphor is disclosed which is based on a garnet structure and has the following composition:
Figure imgf000007_0001
wobei: in which:
Ln zumindest eines der folgenden Elemente umfasst: La, Lu, Y;  Ln comprises at least one of the following elements: La, Lu, Y;
A zumindest eines der folgenden Elemente umfasst: Ge, Sc, Si;  A comprises at least one of the following elements: Ge, Sc, Si;
Q zumindest eines der folgenden Elemente umfasst: Ag, Cr, Hf, Mo, Nb, Sn, Ta, Ti, Q comprises at least one of the following elements: Ag, Cr, Hf, Mo, Nb, Sn, Ta, Ti,
W, Zr; W, Zr;
bevorzugt wenigstens eines der Elemente Ag, Mo, Nb, Sn, Ti, Zr;  preferably at least one of Ag, Mo, Nb, Sn, Ti, Zr;
R zumindest eines der folgenden Elemente umfasst: Bi, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, - Er, Tm, Yb;  R comprises at least one of the following elements: Bi, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, - Er, Tm, Yb;
T zumindest eines der folgenden Elemente umfasst: F, Li, Mg, K, Na, B;  T comprises at least one of the following elements: F, Li, Mg, K, Na, B;
bevorzugt wenigstens eines der Elemente F, Li;  preferably at least one of the elements F, Li;
- 1.0≤x≤3.2 und 0≤ y≤1.65 ;  - 1.0≤x≤3.2 and 0≤y≤1.65;
- 0.5≤ m≤ 5.2, 0≤ n≤ 4.7 und 0≤ k≤ 0.5, wobei 4.8≤m+n+k≤ 5.2 ;  - 0.5≤ m≤5.2, 0≤n≤4.7 and 0≤k≤0.5, where 4.8≤m + n + k≤5.2;
0≤ p≤ 0.1, wobei p=0 nur für Q = Zr;  0≤p≤0.1, where p = 0 only for Q = Zr;
wobei bevorzugt 0.001≤ p≤ 0.1 ist;  preferably 0.001≤p≤0.1;
- 0≤ q≤ 0.05;  - 0 ≤ q ≤ 0.05;
- 0≤ r≤ 0.05;  - 0≤r≤ 0.05;
- 0≤t≤0.1;  - 0≤t≤0.1;
- 0≤ d≤ 0.5;  - 0≤d≤0.5;
- p+q > 0.002;  - p + q> 0.002;
- q+r > 0.002; und  - q + r> 0.002; and
- 2.8≤ x+y+p+r≤ 3.2.  - 2.8≤x + y + p + r≤3.2.
Durch Abweichungen von einer formal ladungsneutralen Stöchiometrie und/ oder durch abweichende Ladung und / oder durch abweichende Ionenradien zudotierter Ionen (Kodo- tierungen) im Vergleich zur zugrundeliegenden Granatstruktur des Wirtsgitters des hier beschriebenen OSP wird eine Defektstruktur in dem genannten Wirtsgitter bereitgestellt. Die zudotierten Ionen sowie die dadurch ausgelöste Defektstruktur sind wesentlicher Bestandteil des hier beschriebenen Stoffes. By deviations from a formally charge-neutral stoichiometry and / or due to deviating charge and / or by deviating ionic radii of doped ions (codings) in comparison to the underlying garnet structure of the host lattice of the OSP described here, a defect structure is provided in said host lattice. The doped ions and the resulting defect structure are an essential part of the substance described here.
Bei dem hier beschriebenen optischen Speicherleuchtstoff handelt es sich um einen anorganischen, oxidischen Stoff mit defektreicher Granatstruktur als Wirtsgitter, bevorzugt mit Cer als Leuchtzentrum. Zugrunde liegt die ideale ladungsausgeglichene Formulierung eines Gadolinium- Aluminium-Granats, Gd3Al5O12. Durch gezielte Abweichung von der idealen ladungsausgeglichenen Stöchiometrie sowie geeigneten Kodotierungen kann ein Speicherleuchtstoff bereitgestellt werden, der sich durch seine Stabilität, seine schnelle Auslesbarkeit, sein angepasstes Auslesespektrum und/ oder seine Aufladbarkeit im blauen Spektralbereich auszeichnet. The optical storage phosphor described here is an inorganic, oxidic substance with a defect-rich garnet structure as a host lattice, preferably with cerium as the luminescent center. It is based on the ideal charge-balanced formulation of a gadolinium aluminum garnet, Gd 3 Al 5 O 12 . By targeted deviation from the ideal charge-balanced stoichiometry and suitable codopings, a storage phosphor can be provided which is distinguished by its stability, its rapid readability, its adapted readout spectrum and / or its chargeability in the blue spectral range.
Die bereits durch geringe Variationen in der Stoffzusammensetzung und -herstellung beeinflussbare Defektstruktur ist Teil des Stoffes, da sie maßgeblich die Eigenschaften und somit die Unterscheidbarkeit eines bestimmten Stoffes von anderen Stoffen ähnlicher Zusammensetzung bestimmt. The defect structure which can already be influenced by slight variations in the composition and production of the substance is part of the substance, since it essentially determines the properties and thus the distinctness of a certain substance from other substances of similar composition.
Bei der Betrachtung der Fallenzentren und Leuchtzentren des hier beschriebenen OSP stellen diese eigenständige optische Systeme dar. Hierbei wurde überraschend festgestellt, dass durch eine gezielte Beeinflussung der Defektstruktur des OSP das Speicherverhalten des OSP veränderbar und anpassbar ist. Darüber hinaus kann überraschenderweise diese gezielte Anpassung durch chemische Modifikation der Fallenzentren, der Leuchtzentren sowie des Granats (also des Festkörpers, welcher die Fallen- und Leuchtzentren enthält) des OSP erfolgen. Erstens kann über Abweichungen von der idealen Stöchiometrie des Granats sowie seiner Zusammensetzung gezielt die optisch stimulierte Lumineszenz gefördert, und die Thermolumineszenz bei Raumtemperatur (auch als Nachleuchten oder persistente Lumineszenz bezeichnet) gehemmt werden. Zweitens können durch unterschiedliche Kodotierungen und Modifikationen am zugrundeliegenden Granat Parameter der optisch stimulierten Lumineszenz wie z.B. zugeordnete charakteristische Gedächtniseigenschaften (zur Definition siehe unten), Auslesegeschwindigkeit und Auslesespektrum gezielt eingestellt werden. So lassen sich für ein gleichbleibendes Auflade- und Emissionsverhalten (bedingt durch die Eigenschaften der Leuchtzentren) im Speicherverhalten (bedingt durch die Eigenschaften der Fallenzentren) für den jeweiligen Einsatz optimierte Stoffe erzielen. Daraus ergibt sich, dass das Speicherverhalten des OSP einer gezielten Anpassung durch chemische Modifikation zugänglich ist. When considering the case centers and luminous centers of the OSP described here, these represent independent optical systems. It was surprisingly found that the memory behavior of the OSP is changeable and adaptable by deliberately influencing the defect structure of the OSP. In addition, surprisingly, this targeted adaptation by chemical modification of the dive centers, the luminous centers and the garnet (ie the solid, which contains the trapping and luminous centers) of the OSP done. First, by deviating from the ideal stoichiometry of the garnet and its composition, the optically stimulated luminescence can be specifically promoted and the thermoluminescence at room temperature (also referred to as persistence or persistent luminescence) inhibited. Secondly, by means of different codoping and modifications to the underlying garnet, parameters of the optically stimulated luminescence, such as, for example, associated characteristic memory properties (for definition, see below), read-out speed and read-out spectrum can be adjusted in a targeted manner. Thus, for a constant charging and emission behavior (due to the properties of the light centers) in the storage behavior (due to the properties Fall Centers) achieve optimized substances for the respective application. It follows that the storage behavior of the OSP is accessible to a targeted adaptation by chemical modification.
Die chemische Natur und die kristallographische Eigenschaften der Fallenzentren, Leuchtzentren und/ oder Wirtsgitter der OSP bestimmen die relative energetische Lage der beteiligten Zustände ((Energie-)Niveaus), z. B. Fallenzustände, Grundzustände, angeregte Zustände, und des Leitungsbandes. The chemical nature and the crystallographic properties of the dormancy centers, luminous centers and / or host lattices of the OSP determine the relative energetic position of the involved states ((energy) levels), eg. As trap states, ground states, excited states, and the conduction band.
Der oben beschriebene optische Speicherleuchtstoff basiert insbesondere auf den folgenden Feststellungen und Erkenntnissen. Es wird von der Formulierung eines stöchiometrischen Gadolinium- Aluminium-Granats, vereinfacht bezeichnet als (Gd3)(Al5)O12, ausgegangen. Durch zumindest eine der im Folgenden beschriebenen Modifikationen (Modifikationen 1 bis 8) wird der hier beschriebene Speicherleuchtstoff bereitgestellt. Die Modifikation können als formale Ersetzungen, Überschuss, Unterschuss und/ oder Ergänzungen erfolgen. The above-described optical storage phosphor is based in particular on the following findings and findings. The formulation of a stoichiometric gadolinium aluminum garnet, simply referred to as (Gd 3 ) (Al 5 ) O 12 , is assumed. At least one of the modifications described below (Modifications 1 to 8) provides the storage phosphor described here. The modification may be made as formal substitutions, excess, deficit and / or additions.
1. Gadolinium (Gd) wird teilweise durch ein oder mehrere Seltenerd-Elemente aus der Gruppe (Lanthan (La), Lutetium(Lu), Yttrium (Y)) ersetzt. Bevorzugt sind die Kombinationen (Gd und Y), (Gd und La). Besonders bevorzugt ist die Kombination von Gd und La. 1. Gadolinium (Gd) is partially replaced by one or more rare earth elements from the group (lanthanum (La), lutetium (Lu), yttrium (Y)). Preferred are the combinations (Gd and Y), (Gd and La). Particularly preferred is the combination of Gd and La.
2. Aluminium (AI) wird ganz oder teilweise durch eines oder mehrere Elemente der Gruppe, umfassend Gallium (Ga) oder Scandium (Sc), ersetzt. Außerdem kann AI auch teilweise durch Silizium (Si) und/ oder Germanium (Ge) ersetzt werden. Bevorzugt wird AI teilweise durch Ga ersetzt. 2. Aluminum (AI) is replaced in whole or in part by one or more elements of the group comprising gallium (Ga) or scandium (Sc). In addition, Al may also be partially replaced by silicon (Si) and / or germanium (Ge). Preferably, Al is partially replaced by Ga.
3. Gegenüber der stöchiometrischen ladungsausgeglichenen Formulierung eines Gadolinium-Aluminium-Granats (Gd3)(Al5)O12 können die zuvor unter dem 1. Punkt genannten Seltenerd-Elemente an der Gadolinium-Position in Summe von der stöchiometrischen Menge abweichend vorliegen, um die Defektstruktur zu stabilisieren. 3. Compared with the stoichiometric charge-balanced formulation of a gadolinium-aluminum garnet (Gd 3 ) (Al 5 ) O 12 , the rare earth elements mentioned above under 1 st point may differ in total from the stoichiometric amount at the gadolinium position to stabilize the defect structure.
4. Gegenüber der stöchiometrischen ladungsausgeglichenen Formulierung eines Gadolinium- Aluminium-Granats (Gd3)(Al5)O12 können die zuvor unter dem 2. Punkt genannten Elemente an der Aluminium-Position in Summe von der stöchiometrischen Menge abweichend vorliegen, um die Defektstruktur zu stabilisieren. 4. Compared to the stoichiometric charge-balanced formulation of a gadolinium-aluminum garnet (Gd 3 ) (Al 5 ) O 12 , the previously mentioned under the 2nd point Elements at the aluminum position differ in total from the stoichiometric amount to stabilize the defect structure.
5. Der nach den obigen Schritten resultierende Stoff wird bevorzugt mit Cer dotiert, das den Platz eines der Ionen der Seltenerd-Elemente (vgl. 1. Punkt) (Gd, La, Lu, Y) einxiimmt. 5. The material resulting from the above steps is preferably doped with cerium, which occupies the place of one of the ions of the rare earth elements (see point 1) (Gd, La, Lu, Y).
Die Modifikationen aus den Punkten 1 bis 5 betreffen das Wirtsgitter (Granat) in seiner Zusammensetzung und den Abweichungen von der idealen Stöchiometrie sowie die Leuchtzentren. Bevorzugt stellen Ce3+-Ionen die emittierenden Leuchtzentren (im Folgenden auch als Emitter bezeichnet) dar. Es wurde herausgefunden, dass mit den zuvor genannten Abweichungen von der Formulierung eines stöchiometrischen, insbesondere mit Cer dotierten, Gadolinium-Aluminium-Granats sowohl die Defektstruktur des optischen Speicherleuchtstoffs beeinflusst werden kann, als auch seine Bandlücke und die zugehörige Lage des elektronischen Niveaus in Bezug auf das Dotierion und damit die Lage der Niveaus in den Leucht- und Fallenzentren. Dies wirkt sich auf die erzielbare Intensität der optisch stimulierten Lumineszenz, die Auflade- und Auslesespektren sowie die erzielbare Auslesegeschwindigkeit und Intensität des Nachleuchtens aus. The modifications from points 1 to 5 concern the host lattice (garnet) in its composition and the deviations from the ideal stoichiometry as well as the luminous centers. Ce 3+ ions preferably represent the emissive luminous centers (hereinafter also referred to as emitters). It has been found that with the abovementioned deviations from the formulation of a stoichiometric, in particular cerium-doped, gadolinium aluminum garnet, both the defect structure of the optical storage phosphor can be influenced, as well as its band gap and the associated position of the electronic level with respect to the Dotierion and thus the location of the levels in the lighting and falling centers. This has an effect on the achievable intensity of the optically stimulated luminescence, the charging and readout spectra and the achievable readout speed and intensity of the afterglow.
Des Weiteren können die folgenden Modifikationen durchgeführt werden: Furthermore, the following modifications can be made:
6. Als Kodotierung können ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe Ag, Cr, Hf, Mo, Nb, Sn, Ta, Ti, W, Zr ausgewählt werden. Diese Ionen können zu einer komplexeren Substitution, vor allem die AI-Position betreffend, aber auch mit Auswirkung auf die Gd-Position führen. Insbesondere wird keine Ladungsneutralität der nominellen Formulierung durch Zugabe von z.B. Erdalkali-Ionen erzwungen. Hierbei hat sich gezeigt, dass dadurch die Defektstruktur des OSP gezielt beeinflusst werden kann, und damit Fallenzustände bereitgestellt werden können. 6. As codoping one or more elements from the group Ag, Cr, Hf, Mo, Nb, Sn, Ta, Ti, W, Zr can be selected. These ions can lead to a more complex substitution, especially concerning the AI position, but also with effect on the Gd position. In particular, no charge neutrality of the nominal formulation is made by adding e.g. Forced alkaline earth ions. It has been found that this allows the defect structure of the OSP to be influenced in a targeted manner and thus trap conditions can be provided.
7. Statt oder zusätzlich zu den unter dem vorherigen 6. Punkt genannten Kodotierungen können auch ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb sowie Bismut (Bi) zur Dotierung ausgewählt werden. Diese Ionen können geeignete Fallenzustände bereitstellen. 8. Ferner können eines oder mehrere der Elemente B, F, Li, Mg, K und/ oder Na zudotiert werden. Dies kann beispielsweise über das eingesetzte Flussmittel, wie LiF oder H3BO3, erreicht werden. Hierbei wurde herausgefunden, dass diese Elemente Nachleuchten und Auslesegeschwindigkeit des Speicherleuchtstoffes beeinflussen. 7. Instead of or in addition to the codopositions mentioned under the previous 6th point, it is also possible for one or more elements from the group Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and bismuth (Bi) to be doped to be selected. These ions can provide suitable trap conditions. 8. Furthermore, one or more of the elements B, F, Li, Mg, K and / or Na may be doped. This can be achieved, for example, via the flux used, such as LiF or H3BO3. It has been found that these elements affect the afterglow and readout speed of the storage phosphor.
Die chemischen Modifikationen der Punkte 6 bis 8 werden als Kodotierungen auf gefasst, da sie nur in niedriger Konzentration (vergleichbar mit der Konzentration der Leuchtzentren) vorliegen und/ oder aufgrund abweichender Ionengrößen und oder abweichender Ionenladung (jeweils bezogen auf das Wirtsgitter) komplexe Einflüsse auf die Defektstruktur des OSP ausüben. Bezüglich der Modifikationen gemäß den obigen Punkten wurden die folgenden Effekte beobachtet: Kodotierungen gemäß dem obigen 6. Punkt können die Defektstruktur des OSP ebenso steuern wie die Dotierungen gemäß dem 7. Punkt. Der Unterschied zwischen den beiden Dotierungen aus dem 6. Punkt und dem 7. Punkt liegt insbesondere an dem Platz der Substitution, wobei die Elemente aus dem 7. Punkt die zuvor in dem 1. Punkt genannten Seltenerd-Elemente (La, Gd, Y, Lu) an der Gadolinium-Position ersetzen. Die Elemente aus dem 8. Punkt stellen Dotierungen dar, die in bestimmten Kombinationen förderlich die Ausbildung der Defektstruktur beeinflussen können. The chemical modifications of items 6 to 8 are taken as codotides, since they are present only in low concentration (comparable to the concentration of the light centers) and / or due to deviating ion sizes and or deviating ion charge (in each case based on the host lattice) complex influences on the Exercise defect structure of the OSP. Concerning the modifications according to the above points, the following effects were observed: Co-dopings according to the above 6th point can control the defect structure of the OSP as well as the dopings according to the 7th point. The difference between the two dopants from the 6th point and the 7th point lies in particular at the place of the substitution, the elements from the 7th point the rare earth elements (La, Gd, Y, Lu) at the gadolinium position. The elements from the 8th point represent doping, which in certain combinations can conducive to influence the formation of the defect structure.
In dieser Anmeldung ist die Verwendung von unbestimmten Artikeln, wie beispielsweise „ein",„einer", etc., nicht als einschränkend zu verstehen. Insbesondere kann mit einem unbestimmten Artikel sowohl eine Einzahl als auch eine Mehrzahl verstanden werden, beispielsweise im Sinne von„mindestens ein" oder„ein oder mehrere", solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, wie beispielsweise durch den Ausdruck„genau ein". Ferner werden in dieser Anmeldung Dezimalstellen in der Regel mit einem Punkt, insbesondere nach der Art„x.y" dargestellt, wobei„y" den ersten Wert der Dezimalstelle angibt. In this application, the use of indefinite articles, such as "a", "an", etc., is not to be construed as limiting. In particular, an indefinite article can be understood to mean both a singular and a plurality, for example in the sense of "at least one" or "one or more", as long as this is not explicitly excluded, as for example by the expression "exactly one" in this application decimal places are usually represented with a dot, in particular of the type "xy", where "y" indicates the first value of the decimal place.
Wenn in dieser Anmeldung eine chemische Variable, insbesondere Ln, A, Q, R und T, verwendet wird, bedeutet die Formulierung„eines der folgenden Elemente umfasst" insbesondere, dass die Variable mit einem der Elemente oder einer Kombination aus den in Bezug damit genannten Elementen gebildet ist. Als Kombination der Elemente kann auch ein Ele- mentmolekül gemeint sein, bei dem sich zwei oder mehr Atome eines einzigen chemischen Elements zu einem Molekül verbinden. Beispielsweise kann T als F2 ausgebildet sein. In particular, when a chemical variable, in particular Ln, A, Q, R and T, is used in this application, the phrase "comprising one of the following elements" means that the variable is associated with one of the elements or a combination of those referred to herein As a combination of the elements, an element meaning that two or more atoms of a single chemical element combine to form a molecule. For example, T may be formed as F2.
In dieser Anmeldung werden mit den Begriffen„Dotierung" oder„Kodotierung" und davon abgeleiteten Wortbildungen bewusst in den Herstellungsprozess zugeführte Stoffe bezeichnet, deren Konzentration die typische Konzentration (etwa 100 ppm) von Verunreinigungen in den Rohstoffen signifikant übersteigt (typischerweise 300 ppm). Ist die Konzentration eines Elements in der nominellen Stoffformulierung mit„0" bezeichnet, so wird dieses Element nicht bewusst zugeführt und liegt maximal in einer Konzentration verursacht durch Verunreinigung der Rohstoffe vor. Die oben eingeführte Benennung einer Dotierung beziehungsweise Kodotierung ab der gegebenen Mindestkonzentration beruht einer beobachteten Wirksamkeit im erfindungsgemäßen Stoff. In this application, the terms "doping" or "codoping" and word formations derived therefrom deliberately refer to materials supplied to the manufacturing process whose concentration significantly exceeds the typical concentration (about 100 ppm) of impurities in the raw materials (typically 300 ppm). If the concentration of an element in the nominal substance formulation is denoted by "0", then this element is not deliberately added and is present at a maximum concentration due to contamination of the raw materials The above-mentioned designation of a doping or codoping from the given minimum concentration is based on an observed Effectiveness in the substance according to the invention.
Der OSP basiert auf einer Granatstruktur. Bevorzugt weist der OSP eine Granatstruktur als Grundstruktur auf, wobei herstellungsbedingt in geringem Umfang weitere Nebenphasen auftreten können. Eine Granatstruktur lässt sich verallgemeinert in der Form {X3}[Y2](Z3)O12 beschreiben. Dabei bezeichnen die Klammern {.} dodekaedrisch, [.] oktaedrisch und (.) tetra- edrisch koordinierte Gitterplätze. Weiterhin sind aus Geller, S. (1967), Crystal chemistry of the garnets, Zeitschrift für Kristallographie-Crystalline Materials, 125(1-6), l-47,und Grew, E.S., Locock, A.J., Mills, S.J., Galuskina, I.O., Galuskin, E.V., Halenius, U. (2013): Nomencla- ture of the garnet supergroup, IMA-Report, American Mineralogist, Volume 98, 785-811, deren Inhalt in die Beschreibung hier aufgenommen wird, Granatstrukturen bekannt. The OSP is based on a garnet structure. Preferably, the OSP has a garnet structure as a basic structure, whereby production-related minor additional phases can occur. A garnet structure can be generalized in the form {X 3 } [Y 2 ] (Z 3 ) O 12 describe. The brackets denote {.} Dodecahedral, [.] Octahedral, and (.) Tetrahedrally coordinated lattice sites. Further, from Geller, S. (1967), Crystal chemistry of the garnets, Journal of Crystallographic Crystalline Materials, 125 (1-6), l-47, and Grew, ES, Locock, AJ, Mills, SJ, Galuskina, IO, Galuskin, EV, Halenius, U. (2013): Nomenclature of the garnet supergroup, IMA report, American Mineralogist, Volume 98, 785-811, the contents of which are incorporated herein by reference, garnet structures are known.
Ausgangspunkt für den hier beschriebenen optischen Speicherleuchtstoff ist formal der Ga- dolimum-Aluminium-Granat, dessen ideale ladungsneutrale Stöchiometrie als The starting point for the optical storage phosphor described here is formally the gold-aluminum garnet, whose ideal charge-neutral stoichiometry is
{Gd3}[Al2](Al3)O12, vereinfacht als (Gd3)(Al5)O12 angegeben werden kann. An diesem Gadolinium-Aluminium-Granat werden durch Dotierungen Elemente ersetzt, sodass dann der hier beschriebene OSP mit seinen bevorzugten Eigenschaften erreicht wird. Die hier geforderte Abweichung von der stöchiometrischen Beschreibung wird formal durch die Angabe des Sauerstoffanteils 0(12+d) und den genannten Anteil Tt ausgeglichen. Diese formale Beschreibung spiegelt wieder, dass sich durch die Ausbildung von Defekten (beispielsweise fehlenden oder überzähligen Sauerstoff-Atomen) die Ladungsneutralität des entstandenen Stoffs einstellt, weil keine Ionen für einen formell erzwungenen Ladungsausgleich explizit zugegeben werden. Hierbei stellt sich der genaue Wert von d ein. Die Gesamtheit der im OSP auftretenden Defekte wird zusammen mit den dadurch bedingten elektronischen Zuständen als Defektstruktur bzw. Defektzustände bezeichnet. Die Defektstruktur beschreibt die Wirkung lokaler Defekte und ist komplementär zur periodischen Kristallstruktur, welche die nicht-lokalen Eigenschaften erzeugt. {Gd 3 } [Al 2 ] (Al 3 ) O 12 , simplified as (Gd 3 ) (Al 5 ) O 12 . At this gadolinium aluminum garnet elements are replaced by doping, so that then the OSP described here is achieved with its preferred properties. The deviation from the stoichiometric description required here is formally compensated for by specifying the oxygen content 0 ( 12 + d) and the stated proportion T t . This formal description reflects again that the formation of defects (for example, missing or excess oxygen atoms) leads to the charge neutrality of the resulting Stoffs because no ions are explicitly added for a formally enforced charge balance. This sets the exact value of d. The entirety of the defects occurring in the OSP, together with the consequent electronic states, are referred to as defect structures or defect states. The defect structure describes the effect of local defects and is complementary to the periodic crystal structure, which generates the non-local properties.
Der hier beschriebene OSP weist Ladungsträger (bevorzugt: Elektronen), Leuchtzentren und Fallenzentren auf. Leuchtzentren und Fallenzentren sind optisch aktive Systeme in dem hier beschriebenen Speicherleuchtstoff. Die Leuchtzentren sind insbesondere lichtemittierend ausgebildet, das heißt, sie können unter Aussendung von Photonen von einem angeregten Zustand der Leuchtzentren in einen Grundzustand der Leuchtzentren übergehen. In den Fallenzentren können Elektronen aus dem Leitungsband in einen angeregten elektronischen Zustand der Fallenzentren übergehen und von dort, insbesondere strahlungslos, in den Grundzustand der Fallenzentren relaxieren. Dort bleiben sie gespeichert, bis durch einen geeigneten -bevorzugt optischen- Prozess wiederum genug Energie zugeführt wird, diese gespeicherten Elektronen zurück in das Leitungsband zu heben. Die Grundzustände von Fallenzentren werden als Fallenzustände bezeichnet. The OSP described here has charge carriers (preferably: electrons), light centers and trap centers. Luminescent centers and trap centers are optically active systems in the storage phosphor described here. In particular, the light centers are designed to emit light, that is, they can pass from an excited state of the light centers to a ground state of the light centers while emitting photons. In the case centers, electrons can pass from the conduction band into an excited electronic state of the dive centers and from there, in particular without radiation, relax into the ground state of the dive centers. There they remain stored until enough energy is again supplied by a suitable - preferably optical - process to lift these stored electrons back into the conduction band. The ground states of sink centers are called trap states.
Als Aufladelicht wird Licht bezeichnet, das (beispielsweise hinsichtlich seiner Wellenlänge und Intensität) geeignet ist, den OSP aufzuladen. Als Ausleselicht wird Licht bezeichnet, das (beispielsweise hinsichtlich seiner Wellenlänge und Intensität) geeignet ist, den OSP auszulesen. Als Aufladepuls wird ein Puls von AufladeHcht bezeichnet und als Auslesepuls wird ein Puls von Ausleselicht bezeichnet. Charge light is light that is suitable (for example, in terms of its wavelength and intensity) to charge the OSP. The reading light is light that is suitable (for example, in terms of its wavelength and intensity) to read out the OSP. The charging pulse is a pulse of charging light and the reading pulse is a pulse of readout light.
Der hier beschriebene OSP ist bevorzugt dazu eingerichtet, dass die Ladungsträger durch das Beaufschlagen mit einem Aufladepuls und/ oder mit einer Abfolge aus Aufladepulsen (bezeichnet als Aufladesequenz), von den Leuchtzentren zumindest teilweise in die Fallenzentren übergehen und/ oder durch das Beaufschlagen mit einem Auslesepuls und/ oder mit einer Abfolge von Auslesepulsen (bezeichnet als Auslesesequenz) von den Fallenzentren zumindest teilweise in die Leuchtzentren übergehen. Es ist insbesondere möglich, dass der OSP Elektronen aufweist, welche sich vor dem Beaufschlagen mit der Auslesesequenz in den Fallenzentren befinden und durch das Beaufschlagen mit der Auslesesequenz energetisch angehoben werden und im Leitungsband diffundieren. Dies führt zu einer momentan (lichtinduziert) erhöhten Leitfähigkeit des optischen Speicherleuchtstoffs. The OSP described here is preferably designed so that the charge carriers, by being charged with a charge pulse and / or with a sequence of charge pulses (referred to as charge sequence), at least partially pass from the light centers to the dungeon and / or by applying a read pulse and / or with a sequence of read-out pulses (referred to as read-out sequence) from the case centers at least partially pass into the light centers. In particular, it is possible that the OSP has electrons which, before being subjected to the read-out sequence in FIG located at the dive centers and are energetically raised by applying the readout sequence and diffuse in the conduction band. This leads to a momentary (light-induced) increased conductivity of the optical storage phosphor.
Bei den Leuchtzentren und den Fallenzentren handelt es sich jeweils um Defektzentren im Kristallgitter, die beispielsweise durch eine Kodotiening mit zwei unterschiedlichen Elementen bereitgestellt werden. Ferner können die Defektzentren durch energiereiche Bestrahlung (beispielsweise mit Teilchen-, Gamma- und/ oder Röntgenstrahlung) und/ oder auch durch die Prozessführung bei der Herstellung des optischen Speicherleuchtstoffs (beispielsweise Abschrecken der Schmelze) gezielt in einem Material erzeugt werden. The centers of illumination and the dungeon centers are respectively defect centers in the crystal lattice, which are provided for example by co-doping with two different elements. Furthermore, the defect centers can be selectively produced in a material by high-energy irradiation (for example with particle, gamma and / or X-radiation) and / or also by the process control in the production of the optical storage phosphor (for example quenching of the melt).
Insbesondere unterscheiden sich Leuchtzentren und Fallenzentren voneinander durch ihre räumliche Position innerhalb des OSP und/ oder durch ihre chemische Identität. Ein Aufladen des OSP mit einem Aufladepuls kann einer Oxidation der Leuchtzentren und einer Reduktion der Fallenzentren entsprechen. Umgekehrt kann das Auslesen des OSP mit einem Auslesepuls einer Reduktion der Leuchtzentren und einer Oxidation der Fallenzentren entsprechen. In particular, luminous centers and trap centers differ from each other in their spatial position within the OSP and / or by their chemical identity. Charging the OSP with a charge pulse may correspond to oxidation of the light centers and a reduction in the dive centers. Conversely, the reading of the OSP with a read pulse can correspond to a reduction of the luminous centers and an oxidation of the dive centers.
In einem hier beschriebenen OSP können also verschiedene Licht-Materie- Wechselwirkungen auftreten: In an OSP described here, different light-matter interactions can occur:
Durch Beaufschlagen mit einem Aufladepuls (Aufladen) werden an den Leuchtzentren Ladungsträger aus dem Grundzustand angeregt. Der Aufladepuls weist insbesondere eine definierte Wellenlänge und/ oder eine definierte Pulsdauer und/oder eine definierte Pulsenergie auf. Ein Aufladepuls kann eine oder mehrere (Peak-) Wellenlängen (Maxima der spektralen Verteilung) aufweisen. Beispielsweise ist der Aufladepuls als Laserpuls ausgebildet. Neben der Wellenlänge, Pulsdauer und Pulsenergie können auch Strahlgröße und/ oder die Leistung des Aufladepulses zu dessen Definition herangezogen werden. Mehrere Aufladepulse in Folge werden als Aufladesequenz bezeichnet, dabei können insbesondere zwischen den einzelnen Aufladepulsen Messwerte aufgenommen werden.  By applying a charging pulse (charging), charge carriers from the ground state are excited at the light centers. In particular, the charging pulse has a defined wavelength and / or a defined pulse duration and / or a defined pulse energy. A charging pulse may have one or more (peak) wavelengths (maxima of the spectral distribution). For example, the charging pulse is designed as a laser pulse. In addition to the wavelength, pulse duration and pulse energy, the beam size and / or the power of the charging pulse can also be used to define it. Several charging pulses in a row are referred to as charging sequence, in particular, measured values can be recorded between the individual charging pulses.
Nach dem Aufladen können einige angeregte Ladungsträger am Leuchtzentrum spontan strahlend relaxieren. Dies entspricht der bekannten Photolumineszenz und wird hier als intrinsische Lumineszenz bezeichnet. Die intrinsische Lumineszenz weist insbesondere eine charakteristische Abklingzeit auf, die auch als intrinsische Lebensdauer bezeichnet wird. Andere angeregte Ladungsträger können auf die Fallenzentren übergehen und dort gespeichert werden. After charging, some excited charge carriers at the light center can spontaneously relax and radiate. This corresponds to the known photoluminescence and is referred to herein as intrinsic luminescence. In particular, intrinsic luminescence has a characteristic cooldown, also referred to as the intrinsic lifetime. Other excited carriers can pass to the trap centers and be stored there.
Die an den Fallenzentren gespeicherten Ladungsträger können durch Energieeintrag angeregt werden, auf die Leuchtzentren übergehen, und dort strahlend relaxieren. Erfolgt dieser Energieeintrag thermisch, spricht man von Thermolumineszenz. Die Thermolumineszenz bei Raumtemperatur wird auch als Nachleuchten oder persistente Lumineszenz bezeichnet.  The charge carriers stored at the trap centers can be excited by energy input, pass to the light centers, and relax there radiantly. If this energy input occurs thermally, this is called thermoluminescence. Room temperature thermoluminescence is also referred to as persistence or persistent luminescence.
Bevorzugt erfolgt der Energieeintrag optisch durch Beaufschlagung mit einem definierten Auslesepuls (Auslesen). Der Auslesepuls weist insbesondere eine definierte Wellenlänge und/ oder eine definierte Pulsdauer und/ oder eine definierte Pulsenergie auf. Ein Auslesepuls kann eine oder mehrere (Peak-) Wellenlängen aufweisen. Beispielsweise ist der Auslesepuls als Laserpuls ausgebildet. Neben der Wellenlänge, Pulsdauer und Pulsenergie können auch Strahlgröße und/ oder die Leistung des Auslesepulses zu dessen Definition herangezogen werden. Mehrere Auslesepulse in Folge werden als Auslesesequenz bezeichnet, dabei können insbesondere zwischen den einzelnen Auslesepulsen Messwerte aufgenommen werden.  The energy input preferably takes place optically by application of a defined readout pulse (readout). In particular, the readout pulse has a defined wavelength and / or a defined pulse duration and / or a defined pulse energy. A read pulse may have one or more (peak) wavelengths. For example, the readout pulse is designed as a laser pulse. In addition to the wavelength, pulse duration and pulse energy, the beam size and / or the power of the read pulse can also be used to define it. Several read-out pulses in a row are referred to as a read-out sequence, in which case measured values can be recorded in particular between the individual read-out pulses.
Werden durch einen Auslesepuls Ladungsträger aus den Fallenzentren angeregt und relaxieren dann strahlend an den Leuchtzentren, spricht man von optisch stimulierter Lumineszenz (OSL). Die OSL weist insbesondere eine Intensität und ein Wellenlängenspektrum (Emissionsspektrum) auf. If charge carriers from the dive centers are excited by a read pulse and then relax at the luminous centers, this is called optically stimulated luminescence (OSL). In particular, the OSL has an intensity and a wavelength spectrum (emission spectrum).
Wird für jeden Auslesepuls einer Auslesesequenz die Intensität der OSL gemessen und in einer Zeitreihe gespeichert, erhält man die Auslesekurve I(t). Alternativ kann auch ein einzelner Auslesepuls angewendet werden, der so lange anhält, bis die Intensität der OSL merklich abgesunken ist, beispielsweise auf 50% oder 10% des initialen Wertes. Die erzielte Signalintensität der OSL hängt von Intensität und Wellenlänge (Auslesespektrum) des eingestrahlten Ausleselichts ab, sowie von der Vorgeschichte der Messung. Eine höhere Intensität des Auslesepulses führt zu einer initial erhöhten OSL-Signalintensität und schnellerem Auslesen des Stoffes. Der Einfluss von charakteristischen, stoff spezifischen Effekten, beispielsweise Transport- und Wiedereinfangeffekten, kollektiven Energieübertragungsprozessen und strahlungs- losen Beiträgen, führt dann zu Abweichungen von einem rein exponentiellen Verhalten der Auslesekurve. Die Form der Kurve hängt also von Eigenschaften des Stoffes, von der Temperatur und anderen Umwelteinflüssen, sowie von Wellenlänge, Intensität und zeitlichem Verlauf des auslesenden Lichtes (z.B. Auslesesequenz oder einzelner Auslesepuls) ab. If the intensity of the OSL is measured and stored in a time series for each read-out pulse of a read-out sequence, the read-out curve I (t) is obtained. Alternatively, a single read-out pulse may be applied, which lasts until the intensity of the OSL has dropped markedly, for example to 50% or 10% of the initial value. The achieved signal intensity of the OSL depends on the intensity and wavelength (read spectrum) of the radiated readout light, as well as on the history of the measurement. A higher intensity of the read pulse leads to an initially increased OSL signal intensity and faster readout of the substance. The influence of characteristic, substance-specific effects, such as transport and recovery effects, collective energy transfer processes and radiation loose contributions, then leads to deviations from a purely exponential behavior of the readout curve. The shape of the curve thus depends on the properties of the substance, on the temperature and other environmental influences, as well as on the wavelength, intensity and time course of the reading light (eg read-out sequence or single read-out pulse).
Empirisch lässt sich im Fall eines einzelnen, langanhaltenden Auslesepulses die Aus- lesekurve vorzugsweise mit einer Potenzfunktion vom Typ /(t) = an
Figure imgf000016_0001
Empirically, in the case of a single, long-lasting read-out pulse, the readout curve preferably starts with a power function of the type / (t) =
Figure imgf000016_0001
passen, wobei t=0 den Beginn des Auslesens bezeichnet und a, b und c charakteristische Parameter der Anpassung darstellen, die durch Eigenschaften des Stoffes, des Ausleselichts und der Umgebung bedingt werden. Vergleich man zwei Stoffe bei definierten Umgebungsbedingungen unter derselben Auslesesequenz oder demselben einzelnen Auslesepuls, so ist die Auslesekurve stoffspezifisch. Auf diesem Zusammenhang beruht die spezifische Echtheitsbewertung.  where t = 0 designates the beginning of the readout and a, b and c represent characteristic parameters of the matching caused by properties of the substance, the readout light and the environment. If one compares two substances under defined ambient conditions under the same read sequence or the same single read pulse, then the readout curve is substance-specific. In this context, the specific authenticity rating is based.
Der hier beschriebene OSP weist insbesondere ein Aufladespektrum auf. Das Aufladespekt- rum beschreibt, wie effektiv sich der OSP mit Aufladepulsen verschiedener Wellenlängen aufladen lässt. Um das Aufladespektrum zu bestimmen, definiert man zunächst einen festen Auslesepuls. Dann wird der OSP (z.B. durch wiederholtes Beaufschlagen mit dem definierten Auslesepuls) so präpariert, dass er keine OSL zeigt - es sind dann im Wesentlichen keine Ladungsträger an den Fallenzentren gespeichert. Der so präparierte OSP wird nun mit einem Aufladepuls beaufschlagt, dessen Spektrum im Wesentlichen nur aus einer definierten Wellenlänge besteht. Anschließend wird er mit dem definierten Auslesepuls beaufschlagt und die Intensität der OSL gemessen. Die gemessene Intensität wird zusammen mit der Wellenlänge des Aufladepulses als ein Wertepaar gespeichert. Dieser Vorgang (Präparation des OSP, Aufladen, Auslesen, Messen der Intensität, Abspeichern des Wertepaars) wird nun für andere Aufladepulse wiederholt, die sich voneinander nur in ihrer Wellenlänge unterscheiden. Hierbei ist wichtig, immer den gleichen, definierten Auslesepuls zu verwenden. Die Gesamtheit der so erhaltenen Wertepaare ergibt das Aufladespektrum. In einer bevorzugten Ausprägung wird ein OSP gewählt, dessen Aufladespektrum mindestens ein lokales Minimum aufweist, bei dem die Intensität der OSL im Vergleich zu den zwei flankierenden Maxima um mindestens 10% reduziert ist. The OSP described here has in particular a charging spectrum. The charging spectrum describes how effectively the OSP can charge with charging pulses of different wavelengths. To determine the charge spectrum, you first define a fixed read pulse. Then the OSP is prepared (eg by repeatedly applying the defined read pulse) in such a way that it does not show any OSL - in that case essentially no charge carriers are stored at the trap centers. The OSP prepared in this way is then charged with a charging pulse whose spectrum consists essentially only of a defined wavelength. Subsequently, it is charged with the defined readout pulse and the intensity of the OSL is measured. The measured intensity is stored together with the wavelength of the charging pulse as a value pair. This process (preparation of the OSP, charging, reading, measuring the intensity, saving the value pair) is now repeated for other charging pulses that differ from each other only in their wavelength. It is important to always use the same, defined read pulse. The totality of the value pairs thus obtained gives the charge spectrum. In a preferred embodiment, an OSP is chosen whose charge spectrum has at least one local minimum, in which the intensity of the OSL is reduced by at least 10% compared to the two flanking maxima.
Der hier beschriebene OSP kann alternativ oder zusätzlich ein Auslesespektrum aufweisen. Das Auslesespektrum beschreibt, wie effektiv sich der OSP mit Auslesepulsen verschiedener Wellenlängen auslesen lässt. Um das Auslesespektrum zu bestimmen, definiert man zunächst einen festgelegten Aufladepuls. Dann wird der OSP (z.B. durch wiederholtes Beaufschlagen mit einem Auslesepuls) so präpariert, dass er keine OSL zeigt - es sind dann im Wesentlichen keine Ladungsträger an den Fallenzentren gespeichert. Der so präparierte OSP wird nun mit dem definierten Aufladepuls beaufschlagt. Anschließend wird er mit einem Auslesepuls beaufschlagt, dessen Spektrum im Wesentlichen nur aus einer definierten Wellenlänge besteht, und die Intensität der OSL gemessen. Die gemessene Intensität wird zusammen mit der Wellenlänge des Auslesepulses als ein Wertepaar gespeichert. Dieser Vorgang (Präparation des OSP, Aufladen, Auslesen, Messen der Intensität, Abspeichern des Wertepaars) wird nun für andere Auslesepulse wiederholt, die sich voneinander nur in ihrer Wellenlänge unterscheiden. Hierbei ist wichtig, immer den gleichen, definierten Aufladepuls zu verwenden. Die Gesamtheit der so erhaltenen Wertepaare ergibt das Auslesespektrum. The OSP described here may alternatively or additionally have a readout spectrum. The readout spectrum describes how effectively the OSP can be read with readout pulses of different wavelengths. In order to determine the readout spectrum, one first defines a fixed charge pulse. Then, the OSP is prepared (e.g., by repeatedly applying a read pulse) so that it does not show any OSL - then essentially no carriers are stored at the trap centers. The prepared OSP is now charged with the defined charging pulse. Subsequently, it is charged with a readout pulse, the spectrum of which consists essentially only of a defined wavelength, and the intensity of the OSL is measured. The measured intensity is stored together with the wavelength of the readout pulse as a value pair. This process (preparation of the OSP, charging, reading, measuring the intensity, saving the value pair) is now repeated for other readout pulses that differ from each other only in their wavelength. It is important to always use the same, defined charging pulse. The totality of the value pairs thus obtained gives the readout spectrum.
Bevorzugt weist der OSP ein Auslesespektrum mit einer ausgeprägten spektralen Struktur auf. Insbesondere weist das Auslesespektrum mindestens ein lokales Minimum auf, bei dem die Intensität der OSL im Vergleich zu den flankierenden Maxima um mindestens 10%, besonders bevorzugt um mindestens 30% reduziert ist. The OSP preferably has a readout spectrum with a pronounced spectral structure. In particular, the readout spectrum has at least one local minimum, in which the intensity of the OSL is reduced by at least 10%, particularly preferably by at least 30%, in comparison with the flanking maxima.
Wie bereits erwähnt, zeichnet sich der hier beschriebene OSP insbesondere dadurch aus, dass er bezüglich mindestens einer Eigenschaft ein Gedächtnis aufweist. Insbesondere hängen messbare Eigenschaften des OSP von der Vorgeschichte des für die Messung der Eigenschaften verwendeten Messprozesses ab (sogenannte Nichtkommutativität). Es ergibt sich somit eine Pfadabhängigkeit des Messergebrüsses. Beispiele für charakteristische Gedächtniseigenschaften sind weiter unten in dieser Beschreibung aufgeführt. Das heißt, eine Messung beeinflusst das Ergebnis der wenigstens einen nachfolgenden Messung. Bei einem Messprozess handelt es sich hierbei und im Folgenden um eine Beaufschlagung des OSP mit einem Lichtsignal und die Aufnahme eines Messwerts (Messergebnis) in Reaktion auf dieses Lichtsignal. Bei dem Lichtsignal handelt es sich insbesondere um einen Aufladepuls, und/ oder einen Auslesepuls. Mehrere Messprozesse in Folge werden als Messsequenz bezeichnet, insbesondere kann eine Messsequenz sowohl Auflade- als auch Auslesepulse umfassen. As already mentioned, the OSP described here is characterized in particular in that it has a memory with regard to at least one property. In particular, measurable properties of the OSP depend on the history of the measurement process used to measure the properties (so-called non-commutativity). This results in a path dependence of the Messergebrüsses. Examples of characteristic memory properties are listed below in this description. That is, one measurement affects the result of the at least one subsequent measurement. At a The measuring process here and below is an exposure of the OSP to a light signal and the recording of a measured value (measurement result) in response to this light signal. The light signal is, in particular, a charge pulse, and / or a read pulse. Several measurement processes in sequence are referred to as a measurement sequence, in particular a measurement sequence can include both charging and readout pulses.
Bevorzugt zeichnet sich der hier beschriebene OSP durch die folgende Eigenschaft aus: Zwei verschiedene optische Speicherleuchtstoffe können unter einer ersten Messsequenz eine gleiche Eigenschaft aufweisen, während sie unter einer anderen, von der ersten lediglich in Parametern wie Intensität, Reihenfolge oder Dauer von Auslesepulsen verschiedenen, Messsequenz andere Eigenschaften aufweisen können. Diese Eigenschaft ist insbesondere für die Verwendung als Echtheitsmerkmal in einem Wertdokument vorteilhaft. Das Wertdokument kann einen sogenannten authentischen OSP als Echtheitsmerkmal enthalten. Einem Fälscher kann es zwar möglich sein, einen nachgestellten OSP zu generieren, der unter der ersten Messsequenz dieselben Eigenschaften wie der authentische OSP aufweist. Jedoch kann anhand der zweiten Messsequenz nachgewiesen werden, dass der nachgestellte OSP nicht dem authentischen OSP entspricht. Preferably, the OSP described here has the following properties: Two different optical storage phosphors can have the same property under a first measurement sequence, while they are under a different measurement sequence, different from the first only in parameters such as intensity, sequence or duration of read pulses may have other properties. This property is particularly advantageous for use as an authenticity feature in a value document. The value document may contain a so-called authentic OSP as an authenticity feature. It may indeed be possible for a counterfeiter to generate a trailing OSP which has the same characteristics as the authentic OSP under the first measurement sequence. However, the second measurement sequence can prove that the trailing OSP does not conform to the authentic OSP.
Bevorzugt weist der hier beschriebene OSP Nichtkommutativität für unterschiedliche Messprozesse auf, das heißt, die Reihenfolge der Messprozesse ist nicht vertauschbar. Beispielsweise wird der OSP mit einem ersten und einem zweiten Messprozess ausgelesen. Hierbei ist es möglich, dass der erste Messprozess das System derart beeinflusst, dass das Ergebnis des zweiten Messprozesses von dem ersten Messprozess abhängt. Eine Änderung der Reihenfolge der Messprozesse kann dann zu einem anderen Messergebnis führen. Ein potentieller Fälscher muss somit für eine Nachstellung des authentischen OSP die für die Echtheitsbewertung verwendeten Messprozesse und die Abfolge in der Messsequenz kennen. Dies erschwert die Fälschung und Nachstellung des OSP erheblich. Preferably, the OSP described here has non-commutativity for different measurement processes, that is, the order of the measurement processes is not interchangeable. For example, the OSP is read out with a first and a second measurement process. In this case, it is possible for the first measuring process to influence the system in such a way that the result of the second measuring process depends on the first measuring process. Changing the order of the measurement processes can then lead to a different measurement result. A potential counterfeiter thus has to know the measurement processes used for the authenticity evaluation and the sequence in the measurement sequence for an adjustment of the authentic OSP. This makes the counterfeiting and reenactment of the OSP considerably more difficult.
Beispiele für charakteristische Gedächtniseigenschaften sind im Folgenden zusammen mit bevorzugten Ausführungsformen des OSP beschrieben. Dabei sind die Werte der Gedächtniseigenschaften abhängig von der verwendeten Messsequenz und/ oder den Umgebungs- bedingungen, was in der Anwendung die enge Verknüpfung von Echtheitsmerkmal und Echtheitsnachweisverfahren erzeugt. Neben den benannten Gedächtniseigenschaften können auch andere Messgrößen, wie beispielsweise die Krümmung der Auslesekurve als Echtheitskriterium herangezogen werden. Examples of characteristic memory properties are described below together with preferred embodiments of the OSP. The values of the memory properties depend on the measuring sequence used and / or the ambient conditions, which creates in the application the close link between authenticity feature and authentication procedure. In addition to the named memory properties, other measured variables, such as, for example, the curvature of the readout curve can also be used as authenticity criterion.
Auslesegeschwindigkeit des OSP Readout speed of the OSP
Im OSP beschreibt diese Größe, wie schnell sich ein Stoff auslesen lässt bzw. wie schnell die Fallenzentren von gespeicherten Ladungsträgern entleert werden. Sie lässt sich als relative Abnahme der OSL zwischen zwei gleichen Auslesepulsen beschreiben. Alternative Beschreibungen der Auslesegeschwindigkeit betrachten beispielsweise die Steigung der Auslesekurve an bestimmten Punkten (z.B. am Anfang, in der Mitte oder am Ende der Auslesekurve). Für gepulste Auslesesequenzen können dazu beispielsweise die maximalen oder mittleren Signalwerte unter dem jeweiligen Auslesepuls der Nummer des jeweiligen Auslesepulses zugeordnet werden und so die Auslesekurve parametrisieren. In OSP, this size describes how fast a substance can be read out or how quickly the dive centers are emptied of stored charge carriers. It can be described as a relative decrease of the OSL between two equal read pulses. For example, alternative descriptions of the readout speed consider the slope of the readout curve at certain points (e.g., at the beginning, in the middle, or at the end of the readout curve). For pulsed read-out sequences, for example, the maximum or average signal values below the respective read-out pulse can be assigned to the number of the respective read-out pulse and thus parameterize the readout curve.
Zum Beispiel beeinflussen Materialeigenschaften die Auslesegeschwindigkeit, nämlich Sti- mulierbarkeit durch den Auslesepuls und Ladungstransporteigenschaften, sowie unterschiedliche Wahrscheinlichkeiten dafür, dass die stimulierten Ladungsträger in (anderen) Fallenzentren gefangen werden. Weiterhin beeinflussen Parameter des Auslesepulses, wie Wellenlänge oder Pulsenergie, die gemessene Auslesegeschwindigkeit. For example, material properties affect the readout speed, namely readability pulse boostability and charge transport properties, as well as different probabilities of trapping the stimulated charge carriers in (other) trap centers. Furthermore, parameters of the readout pulse, such as wavelength or pulse energy, influence the measured readout speed.
Aufladegeschwindigkeit des OSP Charging speed of the OSP
Im OSP beschreibt diese Größe, wie schnell bzw. effektiv sich ein Stoff aufladen lässt. Sie lässt sich beispielsweise als relative Zunahme der OSL zwischen zwei gleichen Aufladepulsen beschreiben. In OSP, this size describes how quickly or effectively a fabric can be recharged. For example, it can be described as the relative increase in OSL between two equal charge pulses.
Die Aufladegeschwindigkeit kann beispielsweise wie folgt gemessen werden:  The charging speed can be measured, for example, as follows:
Definition eines festen Auslesepulses und eines festen Aufladepulses;  Definition of a fixed read pulse and a fixed charge pulse;
Präparation des OSP, so dass er keine OSL zeigt (z.B. durch wiederholtes Beaufschlagen mit dem definierten Auslesepuls);  Preparing the OSP so that it does not show any OSL (e.g., by repeatedly applying the defined readout pulse);
Beaufschlagen mit dem definierten Aufladepuls; Beaufschlagen mit dem definierten Auslesepuls und Messung einer ersten Intensität der OSL. Applying the defined charging pulse; Applying the defined read pulse and measuring a first intensity of the OSL.
Erneute Präparation des OSP, so dass er keine OSL zeigt (z.B. durch wiederholtes Beaufschlagen mit dem definierten Auslesepuls);  Reprocess the OSP so that it does not show any OSL (e.g., by repeatedly applying the defined readout pulse);
Wenigstens zweimaliges Beaufschlagen mit dem definierten Aufladepuls;  At least two times applying the defined charging pulse;
Beaufschlagen mit dem definierten Auslesepuls und Messung einer zweiten Intensität der OSL.  Applying the defined read pulse and measuring a second intensity of the OSL.
Die Aufladegeschwindigkeit ergibt sich als Quotient der zweiten und der ersten Intensität.  The charging speed results as a quotient of the second and the first intensity.
Die Aufladegeschwindigkeit hängt von Materialeigenschaften des OSP wie beispielsweise den Ladungstransporteigenschaften oder der intrinsischen Lumineszenz ab, sowie von Parametern der Aufladepulse wie beispielsweise Wellenlänge oder Pulsenergie.  The rate of charge depends on material properties of the OSP, such as charge transport properties or intrinsic luminescence, as well as charging pulse parameters such as wavelength or pulse energy.
Gedächtnistiefe memory depth
Die Gedächtnistiefe eines OSP gibt an, wie lange ein Ereignis unter Beleuchtung mit einem Ausleselicht zurückliegen kann, um das Ergebnis einer Messung signifikant zu beeinflussen. Bei einem OSP kann die Gedächtnistiefe Spannen von wenigen Mikrosekunden bis zu vielen Stunden abdecken. The depth of memory of an OSP indicates how long an event under illumination can be behind with a readout light to significantly influence the result of a measurement. With an OSP, the memory depth can cover spans from a few microseconds to many hours.
In der Umsetzung wird beispielsweise die Gedächtnistiefe eines OSP unter einer kontinuierlichen Beleuchtung mit einem Ausleselicht betrachtet. In dieser Umsetzung wird der OSP mit einem definierten Aufladepuls aufgeladen. Vorzugsweise wird hierzu ein langanhaltender intensiver Puls (z. B. Leistung >1 W, Beleuchrungsfläche 1 mm2 und Dauer 20 s) bei geeigneter Wellenlänge (z. B. 450 nm) eingesetzt. Dann wird der OSP solange mit einem kontinuierlichen Ausleselicht beaufschlagt, bis die Auslesekurve unter eine vordefinierte Schwelle relativ zu ihrem Ausgangswert abgefallen ist (beispielsweise unter 1% des maximalen Signals). Beispielsweise kann die benötigte Zeitspanne als Messwert für die Gedächtnistiefe herangezogen werden. Da die Form der der Messung zugrundeliegenden Auslesekurve nicht in die Definition der Gedächtnistiefe eingeht, hängen Auslesegeschwindigkeit und Gedächtnistiefe zwar zusammen, beschreiben aber unterschiedliche Aspekte des Gedächtnisses eines OSP. Persistenz In the implementation, for example, the depth of memory of an OSP is viewed under a continuous illumination with a readout light. In this implementation, the OSP is charged with a defined charge pulse. For this purpose, a long-lasting intensive pulse (eg power> 1 W, illumination area 1 mm 2 and duration 20 s) at a suitable wavelength (for example 450 nm) is preferably used for this purpose. Then, the OSP is applied with a continuous readout light until the readout curve has fallen below a predefined threshold relative to its output value (for example, below 1% of the maximum signal). For example, the required period of time can be used as a measured value for the memory depth. Since the shape of the reading curve underlying the measurement is not included in the definition of the depth of memory, readout speed and memory depth are related but describe different aspects of the memory of an OSP. Persistence
Die Persistenz eines OSP gibt an, wie lange ohne Beleuchtung aber unter dem Einfluss der Umgebung ein Ereignis im OSP gespeichert werden kann. Im OSP kann sich die Fallenbesetzung mit der Zeit ändern (sogenanntes„Fading"), da nichtstrahlende Relaxationspfade auch bei Raumtemperatur zugänglich sind. Als mögliches Verfahren zur Messung der Persistenz kann nach einem Aufladepuls die Wartezeit zum ersten Puls der nachfolgenden Auslesesequenz variiert werden. Beispielsweise wird die Wartezeit zwischen 1 ms und 100 ms variiert. Aus dem Vergleich der Auslesekurven für unterschiedliche Wartezeiten lassen sich geeignete Maße der Persistenz wie die Intensitätspersistenz (Stabilität des Signalmaximums der Auslesekurve gegenüber der Wartezeit) oder Geschwindigkeitspersistenz (Stabilität der Auslesegeschwindigkeit gegenüber der Wartezeit) bestimmen. Dazu kann der OSP beispielsweise vor jedem Aufladen so präpariert werden, dass er keine messbare OSL zeigt (beispielsweise durch wiederholtes Beaufschlagen mit einem Auslesepuls). The persistence of an OSP indicates how long, without illumination but under the influence of the environment, an event can be stored in the OSP. In OSP, trap occupancy may change over time (so-called "fading"), since non-radiative relaxation paths are also accessible at room temperature As a possible method of measuring persistence, after a charge pulse, the waiting time for the first pulse of the subsequent read sequence may be varied From the comparison of the readout curves for different waiting times, it is possible to determine suitable measures of persistence, such as intensity persistence (stability of the signal maximum of the readout curve with respect to the waiting time) or speed persistence (stability of the readout speed compared to the waiting time) For example, the OSP may be prepared prior to each recharge so that it does not show measurable OSL (for example, by repeatedly applying a read pulse).
Bevorzugt weist der OSP bei den verwendeten Aufladepulsen und den gewählten Umweltbedingungen eine lange Persistenz auf. Hierdurch können das Aufladen und das Auslesen zeitÜch und räumlich entkoppelt werden. Alternativ ist es möglich, dass eine kurze Persistenz des Gedächtnisses gewählt wird, um das Aufladen und das Auslesen zeitlich und räumlich zu koppeln, wodurch eine schnelle maschinelle Bearbeitung ermöglicht und eine Fälschung weiter erschwert wird. Preferably, the OSP has a long persistence in the charge pulses used and the environmental conditions chosen. As a result, the charging and reading can be decoupled at the same time and spatially. Alternatively, it is possible that a short persistence of memory is chosen to time and spatially couple the charging and reading, thereby enabling rapid machining and further complicating forgery.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung sind OSP und Aufladepuls (e) so gewählt, dass die Persistenz des Gedächtnisses an die Bearbeitungsgeschwindigkeit angepasst ist, d. h., dass die Persistenz des Gedächtnisses so eingestellt ist, dass das Gedächtnis ab einer Wartezeit von 50 μs, besonders bevorzugt ab einer Wartezeit von 20 μs, nach dem Aufladen für die Dauer der Bearbeitung stabil ist. In another preferred embodiment, OSP and charging pulse (s) are chosen so that the persistence of the memory is adapted to the processing speed, i. h., That the persistence of memory is set so that the memory from a waiting time of 50 microseconds, more preferably from a waiting time of 20 microseconds, after charging for the duration of processing is stable.
Vertauschbarkeit (auch als Kommutativität bezeichnet) Die Vertauschbarkeit gibt an, ob zwei Messprozesse an einem OSP abhängig von ihrer Reihenfolge verschiedene* Ergebnisse liefern. Für OSP sind grundsätzlich zwei Messvorgänge nicht notwendigerweise vertauschbar. Dies lässt sich leicht zeigen, wenn als Folge von Messvorgängen ein Aufladepuls und ein Auslesepuls betrachtet werden. Die jeweiligen Messsignale unter der Abfolge Aufladepuls- Auslesepuls unterscheiden sich von jenen unter der Abfolge Auslesepuls-Aufladepuls. Nimmt man zusätzlich an, dass der Messprozess einen Aufladepuls und zwei Auslesepulse umfasst, hängt das Messergebnis für den zweiten Auslesepuls davon ab, in welcher Reihenfolge der Aufladepuls und der erste Auslesepuls durchgeführt wurden. Auch bei der Durchführung desselben Messprozesses (etwa zwei Auflade- oder Auslesepulse hintereinander) ergibt sich im Allgemeinen nicht dasselbe Signal. Dies bedeutet, dass Speicherleuchtstoffe gedächtnisbehaftete Systeme darstellen, also das Messergebnis stark von der Vorgeschichte abhängt. Interchangeability (also called commutativity) The interchangeability indicates whether two measurement processes on an OSP provide different * results depending on their order. For OSP, basically two measurement processes are not necessarily interchangeable. This can easily be demonstrated by considering a charge pulse and a read pulse as a result of measurement. The respective measurement signals under the sequence of the charge pulse readout pulse are different from those under the sequence of the read pulse charge pulse. Assuming in addition that the measuring process comprises a charging pulse and two readout pulses, the measurement result for the second readout pulse depends on the sequence in which the charging pulse and the first read pulse were performed. Even when carrying out the same measurement process (for example, two charging or readout pulses in succession), the same signal does not generally result. This means that storage phosphors represent memory-based systems, so the measurement result depends heavily on the previous history.
Kontinuität des Gedächtnisses Continuity of memory
Bei einem OSP beschreibt diese Größe, inwieweit ein Ereignis in der Gegenwart die Erinnerung an vergangene Ereignisse überschreiben kann. Beispielsweise stellt eine zeitweilige Unterbrechung einer andernfalls gleichmäßigen Auslesesequenz solch ein Ereignis dar. Eine Messung der Kontinuität des Gedächtnisses lässt sich in diesem Fall beispielsweise dadurch erzielen, dass ein OSP mit einem Aufladepuls aufgeladen und anschließend mit einer gleichmäßigen Folge aus fünf gleichen Auslesepulsen ausgelesen wird. Dann wird für eine Zeitspanne, die der Dauer der vorherigen Auslesesequenz aus fünf Pulsen entspricht, der OSP nicht beleuchtet. Anschließend wird der OSP wiederum mit der gleichen Folge von fünf Auslesepulsen ausgelesen. Zur Bewertung der Kontinuität des Gedächtnisses wird herangezogen, ob sich die beiden Auslesekurven vor und nach der Unterbrechung zu einer einzigen, kontinuierlichen Auslesekurve zusammensetzten lassen. In an OSP, this quantity describes the extent to which an event in the present can override the memory of past events. For example, a temporary interruption of an otherwise uniform readout sequence is such an event. Measurement of memory continuity in this case can be achieved, for example, by charging an OSP with a charge pulse and then reading it out with an even sequence of five equal read pulses. Then, for a period of time equal to the duration of the previous read sequence of five pulses, the OSP is not illuminated. Subsequently, the OSP is again read out with the same sequence of five readout pulses. To assess the continuity of memory, it is considered whether the two readout curves before and after the interruption can be combined into a single continuous readout curve.
Lassen sich die Teilstücke vor und nach der Unterbrechung kontinuierlich zusammensetzen, wird das Gedächtnis als kontinuierlich unter dieser Auslesesequenz bezeichnet. Treten bei einer solchen Zusammensetzung Stufen in der Auslesekurve oder Änderungen in der Auslesegeschwindigkeit auf, wird das Gedächtnis unter dieser Auslesesequenz als nicht kontinuierlich bezeichnet. Dabei sind auch die Art und Form der Stufe (zu großes oder zu kleines Signal verglichen mit dem Soll, ansteigend oder verstärkt abfallend) charakteristisch. Solche Abweichungen von einem kontinuierlichen Gedächtnis können beispielsweise durch parasitäre Prozesse, wie Wiedereinfangen der Ladungsträger in Fallenzuständen, direkte Relaxation oder tunnelnde Relaxation entstehen und bereits auf der Zeitskala ab rund 10 μs messbar auftreten. Ein mögliches Kontinuitätsmaß (also ein aus der Messung abgeleiteter Messwert) vergleicht unmittelbar nach der Unterbrechung die geschätzte Fortsetzung der Auslesekurve mit der unter der gegebenen Auslesesequenz tatsächlich gemessenen. Die Kontinuität gibt somit an, wie stark ein Ereignis die„Erinnerung", d.h. die Erkennbarkeit vergangener Messprozesse, beeinflussen kann. If the cuts are continually assembled before and after the break, the memory will be referred to as continuous under this read sequence. In such a composition, if steps in the readout curve or changes in the readout speed occur, the memory under that readout sequence is said to be non-continuous. Here are also the type and shape of the stage (too big or too small Signal compared to the target, increasing or decreasing). Such deviations from a continuous memory can arise, for example, through parasitic processes, such as re-capture of the charge carriers in case states, direct relaxation or tunneling relaxation and can already be measured on the time scale from around 10 μs. A possible measure of continuity (that is, a measurement derived from the measurement) immediately after the interruption compares the estimated continuation of the readout curve with the one actually measured under the given readout sequence. The continuity thus indicates how strongly an event can influence the "memory", ie the recognizability of past measurement processes.
Statt einer Unterbrechung kann auch ein anderes Ereignis wie beispielsweise ein weiterer andersartiger Auslesepuls, ein Aufladepuls oder auch eine vorübergehende Temperaturänderung betrachtet werden. Instead of an interruption, it is also possible to consider another event such as, for example, another different read pulse, a charging pulse or a temporary temperature change.
In einer besonders bevorzugten Ausprägung werden der OSP sowie die Auslesesequenzen so ausgewählt, dass das Gedächtnis des gewählten optischen Speicherleuchtstoffs unter den gewählten Auslesesequenzen im Wesentlichen kontinuierlich ist. Beispielsweise weicht für eine Unterbrechung von 100 die maximale OSL-Intensität während des ersten Auslesepulses nach der Unterbrechung um weniger als 10% von der minimalen OSL-Intensität während des letzten Auslesepulses vor der Unterbrechung ab. In a particularly preferred embodiment, the OSP and the read-out sequences are selected such that the memory of the selected optical storage phosphor among the selected read-out sequences is substantially continuous. For example, for an interruption of 100, the maximum OSL intensity during the first read pulse after the interruption differs by less than 10% from the minimum OSL intensity during the last read pulse before the interruption.
Sensitivität sensitivity
Die Sensitivität eines OSP gibt an, wie sich die OSL mit den Parametern eines Messprozesses ändert. Beispielhaft wurde dies oben für Abhängigkeit von der Wellenlänge von Auf ladepulsen (Aufladespektrum) und Auslesepulsen (Auslesespektrum) beschrieben. Alternativ kann auch die Abhängigkeit der optisch stimulierten Lumineszenz von weiteren Parametern der Auslesepulse, wie beispielsweise Pulsdauer oder Pulsintensität, gemessen werden. Dazu wird beispielsweise der OSP durch einen Aufladepuls aufgeladen und die Auslesekurve unter einer ersten Auslesesequenz bestimmt, für die insbesondere der erste Auslesepuls als Referenz- Auslesepuls benannt wird. Dann wird der OSP mit demselben Aufladepuls wie zuvor wieder aufgeladen und die Auslesekurve unter einer zweiten Auslesesequenz be- stimmt, die als ersten Auslesepuls wiederum den Referenz- Auslesepuls enthält und deren weitere Auslesepulse sich von denen der ersten Auslesesequenz nur in der Intensität unterscheiden. Vorzugweise wird der genannte Unterschied in der Intensität als prozentuale Skalierung für alle betroffenen Auslesepulse gleich ausgelegt. Wurde der Aufladepuls so gewählt, dass unter dem Referenz- Auslesepuls der ersten und dem Referenz-Auslesepuls der zweiten Auslesesequenz die gleichen Signalwerte erzielt werden, lässt sich aus den Auslesekurven unter der ersten und unter der zweiten Auslesesequenz die Sensitivität des OSP bezüglich der Intensität des Ausleselichts ermitteln. Beispielsweise kann die Sensitivität des OSP bezüglich der Intensität des Ausleselichts als Summe über die quadratische Differenz der Signalwerte der ersten und zweiten Auslesekurve bestimmt werden. Je größer dieser Wert ausfällt, desto größer ist die Sensitivität des OSP unter einer Intensitätsänderung. The sensitivity of an OSP indicates how the OSL changes with the parameters of a measurement process. As an example, this has been described above for dependence on the wavelength of charging pulses (charge spectrum) and readout pulses (readout spectrum). Alternatively, the dependence of the optically stimulated luminescence on other parameters of the readout pulses, such as pulse duration or pulse intensity, can be measured. For this purpose, for example, the OSP is charged by a charging pulse and the read-out curve is determined under a first read-out sequence for which, in particular, the first read-out pulse is designated as the reference read-out pulse. Then the OSP is recharged with the same charge pulse as before and the readout curve is read under a second read sequence. is correct, which in turn contains the reference readout pulse as the first readout pulse and whose further readout pulses differ only in intensity from those of the first readout sequence. Preferably, said difference in intensity is interpreted as a percentage scale for all affected readout pulses the same. If the charging pulse has been selected such that the same signal values are obtained under the reference readout pulse of the first and the reference readout pulse of the second readout sequence, the sensitivity of the OSP with respect to the intensity of the readout light can be determined from the readout curves under the first and the second readout sequence determine. For example, the sensitivity of the OSP with respect to the intensity of the readout light can be determined as a sum over the quadratic difference of the signal values of the first and second readout curve. The greater this value, the greater the sensitivity of the OSP under a change in intensity.
Assoziativität associativity
Assoziativität bei einem OSP beschreibt, wie verschiedene Messprozesse bei gleichzeitiger oder aufeinanderfolgender Einwirkung im Vergleich zu der Situation, in der jeweils nur einer der Messprozesse wirkt, die OSL beeinflussen. Beispielsweise hängt die Intensität der OSL davon ab, ob zwei unterschiedliche Auslesepulse nacheinander auf den Stoff einwirken oder zeitlich überlappen. Associativity in an OSP describes how different measurement processes with simultaneous or sequential impact compared to the situation in which each affect only one of the measurement processes that affect OSL. For example, the intensity of the OSL depends on whether two different readout pulses successively affect the substance or overlap in time.
Gedächtnisstärke memory strength
Die Gedächtnisstärke des OSP beschreibt, wie stark ein erster Messprozess einen späteren zweiten Messprozess beeinflusst. Im Vergleich zur Gedächtnistiefe, welche eine Zeitdauer betrifft, betrifft die Gedächtnisstärke eine quantitative oder qualitative Beeinflussung des wenigstens einen nachfolgenden Messprozesses. Um die Gedächtnisstärke zu bewerten, kann beispielsweise der OSP mit einem definierten Aufladepuls. (z. B. Leistung 0.3 W, Beleuchtungsfläche 4 mm2 und Dauer 20 ms) bei geeigneter Wellenlänge (z. B. 450 nm) aufgeladen werden. Dann wird der OSP solange mit einem kontinuierlichen Ausleselicht beaufschlagt (z. B. Peak- Wellenlänge 650 nm, Leistung 450 mW, fokussierter Strahl), bis die Auslesekurve unter eine vordefinierte Schwelle relativ zu ihrem Ausgangswert abgefallen ist (beispielsweise unter 20% des maximalen Signals). Die Auslesekurve wird dann mit einer Potenzfunktion des Typs /(t) = angepasst. Während der Parameter a mit der
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The memory strength of the OSP describes how strongly a first measurement process influences a later second measurement process. Compared to the depth of memory, which relates to a period of time, the memory strength relates to a quantitative or qualitative influence on the at least one subsequent measuring process. To evaluate the memory strength, for example, the OSP with a defined charging pulse. (eg power 0.3 W, illumination area 4 mm 2 and duration 20 ms) at a suitable wavelength (eg 450 nm). Then, the OSP is applied with a continuous readout light (eg peak wavelength 650 nm, power 450 mW, focused beam) until the readout curve has dropped below a predefined threshold relative to its output value (for example below 20% of the maximum signal ). The readout curve is then with a Power function of type / (t) = adapted. While the parameter a with the
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Gedächtrüstiefe in Verbindung steht, bietet die Größe ein Maß für Gedächtnisstärke: Misst man zwei unterschiedliche Stoffe wie zuvor angegeben und bestimmt für dieselben Messbedingungen aus den Anpassungen jeweils die Werte der Größe so zeigt der Stoff mit größerem Wert auch die höhere Gedächtnisstärke. Eine Erhöhung der Gedächtnisstärke kann für den Echtheitsnachweis vorteilhaft sein, da sie mit einem erhöhten Einfluss des Gedächtnisses des OSP auf die Messung einhergeht, was wiederum die enge Verknüpfung von Eigenschaft und Echtheitsnachweis fördert. Size is a measure of memory strength: If you measure two different substances as previously stated and determined for the same measurement conditions from the adjustments each of the values of the size so the substance with greater value and the higher memory strength. An increase in memory strength may be beneficial for proof of authenticity, as it accompanies an increased impact of the memory of the OSP on the measurement, which in turn promotes the close link between property and proof of authenticity.
Neben den beispielhaft genannten Gedächtniseigenschaften können die hier beschriebenen OSP weitere vorteilhafte Eigenschaften aufweisen. Dabei ist es von Vorteil, Stoffe mit unterschiedlichen Ausprägungen der vorteilhaften Eigenschaften bereitzustellen, weil damit eine Gruppe von unterscheidbaren Stoffen als Merkmalssystem vorliegt, aus der dann für eine konkrete Anwendung ein oder mehrere Stoffe ausgewählt werden können. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der OSP durch Lichteinstrahlung auslesbar ausgebildet. Mit anderen Worten, der OSP weist ein Auslesespektrum auf, das im sichtbaren Bereich, im UV- Bereich und/ oder im IR-Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt. In addition to the memory properties exemplified, the OSPs described herein may have further advantageous properties. It is advantageous to provide substances with different characteristics of the advantageous properties, because there is a group of distinguishable substances as a feature system from which then one or more substances can be selected for a specific application. In accordance with at least one embodiment, the OSP is made readable by the effect of light. In other words, the OSP has a readout spectrum that is in the visible, UV, and / or IR range of the electromagnetic spectrum.
In einer Ausführungsform weist das Auslesespektrum des hier beschriebenen OSP ein Maximum in einem Wellenlängenbereich von wenigstens 360 nm bis höchstens 1200 nm auf, bevorzugt weist es ein lokales Maximum in einem Wellenlängenbereich von wenigstens 380 nm bis höchstens 420 nm auf. Dieser Wellenlängenbereich liegt sowohl unterhalb der bevorzugten Peak- Wellenlänge des Aufladepulses von 450 nm als auch gegebenenfalls unterhalb des bevorzugten Emissionsmaximums der OSL bei 560 nm. In one embodiment, the readout spectrum of the OSP described here has a maximum in a wavelength range of at least 360 nm to at most 1200 nm, preferably it has a local maximum in a wavelength range of at least 380 nm to at most 420 nm. This wavelength range is below the preferred peak wavelength of the charge pulse of 450 nm and optionally below the preferred emission maximum of the OSL at 560 nm.
Ein weiterer bevorzugter Wellenlängenbereich eines Maximums des Auslesespektrums hegt zwischen 500 nm und 1200 nm. In einer weiteren Ausprägung weist das Auslesespektrum des OSP ein lokales Maximum im orange-roten Spektralbereich von 600 nm bis 640 nm auf und fällt mit höheren Wellenlängen ab, d.h. es tritt kein weiteres lokales Maximum auf. In einer weiteren Ausprägung weist das Auslesespektrum ein lokales Maximum im Bereich von 570 nm bis 610 nm und ein weiteres, lokales Maximum im Bereich von 850 nm bis 890 nm auf. In einer weiteren Ausprägung weist das Auslesespektrum ein lokales Maximum im Bereich von 550 nm bis 590 nm auf und fällt bei einer Wellenlänge von 870 nm unter einen Wert von 20 % des Maximums. In diesen Fällen liegen die lokalen Maxima des Auslesespektrums bei längeren Wellenlängen als die bevorzugte Peak- Wellenlänge des Aufladepulses von 450 nm und das bevorzugte Emissionsmaximum der OSL bei 560 nm. Another preferred wavelength range of a maximum of the readout spectrum is between 500 nm and 1200 nm. In another embodiment, the readout spectrum of the OSP has a local maximum in the orange-red spectral range from 600 nm to 640 nm and precipitates at higher wavelengths, ie it occurs no further local maximum. In a further embodiment, the readout spectrum has a local maximum in the range from 570 nm to 610 nm and a further, local maximum in the range from 850 nm to 890 nm up. In a further embodiment, the readout spectrum has a local maximum in the range from 550 nm to 590 nm and falls at a wavelength of 870 nm below a value of 20% of the maximum. In these cases, the local maxima of the readout spectrum are at longer wavelengths than the preferred peak wavelength of the charge pulse of 450 nm and the preferred emission maximum of the OSL at 560 nm.
Die zuvor genannten bevorzugten Wellenlängenbereiche des Maximums des Auslesespektrums können mit mehreren unterscheidbaren Stoffen korrespondieren, die beispielsweise zu einem Merkmalssystem zusammengefasst werden können. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mehrere Stoffe in einem System verwendet werden, wobei wenigstens zwei Stoffe unterschiedliche Auslesespektren und/ oder Aufladespektren aufweisen. Somit können mehrere Spektralbereiche Anwendung finden. Es wurde herausgefunden, dass die genannten Spektren sich besonders gut technisch verwirklichen lassen, beispielsweise ohne besondere Sicherheitsvorkehrungen treffen zu müssen. Darüber hinaus können viele der hier beschriebenen Stoffe in den genannten Spektralbereichen effizient aufgeladen bzw. ausgelesen werden. The aforementioned preferred wavelength ranges of the maximum of the readout spectrum may correspond to a plurality of distinguishable substances which may be combined to form a feature system, for example. In particular, it can be provided that a plurality of substances are used in a system, wherein at least two substances have different readout spectra and / or Aufladespektren. Thus, several spectral ranges can be applied. It has been found that these spectra can be implemented particularly well technically, for example, without having to take any special safety precautions. In addition, many of the substances described here can be efficiently charged or read in the spectral ranges mentioned.
Die OSL des OSP weist in einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ein Emissionsmaximum in einem Wellenlängenbereich von wenigstens 500 nm bis höchstens 600 nm auf, besonders bevorzugt in einem Wellenlängenbereich von 550 nm bis 570 nm. Die OSL weist somit ein Emissionsmaximum im grün-gelben Bereich des elektromagnetischen Spektrums auf und kann damit sowohl von Auflade- als auch von Ausleselicht durch technische Maßnahmen (z.B. Filterung) sauber getrennt werden. Die Wellenlängen des Emissionsspektrums können sich dabei sowohl in den blauen als auch den roten Spektralbereich erstrecken. In a further preferred embodiment, the OSL of the OSP has an emission maximum in a wavelength range of at least 500 nm to at most 600 nm, particularly preferably in a wavelength range from 550 nm to 570 nm. The OSL thus has an emission maximum in the green-yellow region of the Electromagnetic spectrum and can thus be separated from both charging and read-out light by technical measures (eg filtering). The wavelengths of the emission spectrum can extend both into the blue and the red spectral range.
Es können zusätzliche Banden im Emissionsspektrum der OSL und/ oder im Auslesespektrum auftreten, die insbesondere von den kodotierten Ionen herrühren können. Eine Lumineszenz und/ oder Anregung der Kodotierung kann allerdings in Bezug auf die Speicherung von Ladungsträgern einen weiteren Energiedissipationskanal darstellen, was sich nachteilig auf die Intensität der OSL auswirken kann. Bei einem Maximum kann es sich hierbei und im Folgenden allgemein um ein lokales und/ oder ein globales Maximum handeln. Ein zum Auslesen des OSP geeignetes Licht weist bevorzugt eine Peak- Wellenlänge im Wellenlängenbereich des Auslesespektrums auf, besonders bevorzugt bei dem Maximum des Auslesespektrums. Eine Peak- Wellenlänge ist hierbei und im Folgenden die Wellenlänge, bei der die spektrale Verteilung des Lichts wenigstens ein lokales Maximum, bevorzugt ein globales Maximum, aufweist. There may be additional bands in the emission spectrum of the OSL and / or in the readout spectrum, which may result in particular from the codoped ions. However, a luminescence and / or excitation of the codoping can represent a further energy dissipation channel with regard to the storage of charge carriers, which can have an adverse effect on the intensity of the OSL. At a maximum, this and in the following may generally be a local and / or a global maximum. A suitable for reading the OSP light preferably has a peak wavelength in the wavelength range of the read-out spectrum, particularly preferably at the maximum of the readout spectrum. A peak wavelength here and hereinafter is the wavelength at which the spectral distribution of the light has at least one local maximum, preferably a global maximum.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der optische Speicherleuchtstoff wenigstens eine der folgenden Eigenschaften auf: In accordance with at least one embodiment, the optical storage phosphor has at least one of the following properties:
Abklingzeit der intrinsischen Lumineszenz von höchstens 100 μs, bevorzugt höchstens 25 μs;  Decay time of intrinsic luminescence of at most 100 μs, preferably at most 25 μs;
Auslesespektrum mit zumindest zwei lokalen Maxima;  Readout spectrum with at least two local maxima;
Auf ladespektrum mit einem Maximum bei einer Wellenlänge von wenigstens 300 nm, bevorzugt von wenigstens 420 nm bis höchstens 500 nm.  Charge spectrum with a maximum at a wavelength of at least 300 nm, preferably from at least 420 nm to at most 500 nm.
Das Auslesespektrum kann zumindest zwei Maxima aufweisen. Das Auslesespektrum hat somit eine deutliche bzw. ausgeprägte spektrale Struktur. Beispielsweise liegt ein erstes Maximum in einem Wellenlängenbereich von wenigstens 380 nm bis höchstens 420 nm und ein zweites Maximum in einem Wellenlängenbereich von wenigstens 500 nm bis höchstens 1200 nm. The readout spectrum can have at least two maxima. The readout spectrum thus has a clear or pronounced spectral structure. For example, a first maximum lies in a wavelength range of at least 380 nm to at most 420 nm and a second maximum in a wavelength range of at least 500 nm to at most 1200 nm.
Der OSP kann mit Licht, dessen Wellenlänge wenigstens im UV-Bereich liegt, bevorzugt mit blauem Licht, aufladbar sein. Hierdurch kann die Verwendung von hochenergetischer Röntgenstrahlung vermieden werden. Besonders bevorzugt ist der OSP mit Licht einer Peak- Wellenlänge von 440 nm bis 470 nm aufladbar. The OSP can be rechargeable with light whose wavelength is at least in the UV range, preferably with blue light. As a result, the use of high-energy X-ray radiation can be avoided. Particularly preferably, the OSP can be charged with light having a peak wavelength of 440 nm to 470 nm.
Gegenüber anderen potentiell einsetzbaren optischen Speicherleuchtstoffen können die hier beschriebenen optischen Speicherleuchtstoffe weitere Eigenschaften aufweisen, die insbesondere für die Anwendung als Sicherheitsmerkmal vorteilhaft sind. Compared with other potentially usable optical storage phosphors, the optical storage phosphors described here can have further properties which are advantageous, in particular, for use as a security feature.
So zeigt der hier beschriebene OSP bevorzugt eine (messbare) intensive Emission, wodurch eine bereits geringe Konzentration des OSP für eine Echtheitsbewertung ausreichend ist. Beispielsweise kann ein erfindungsgemäßer OSP bereitgestellt werden, für den höchstens eine Konzentration von 1 Gewichtsprozent in einem Papier für einen Echtheitsnachweis an einem Wertdokument erforderlich ist. Hierdurch werden die Nachteile, wie zum Beispiel langsame Abklingzeit und schwächere Intensität von alternativen Stoffen, wie beispielsweise Oxidsulfiden der Art Y2O2S:(Eu, Ti, Mg) gelöst. Thus, the OSP described here preferably exhibits a (measurable) intensive emission, as a result of which an already low concentration of the OSP is sufficient for a fastness evaluation. For example, an OSP of the invention may be provided for the at most a concentration of 1 weight percent in a paper for a proof of authenticity a value document is required. As a result, the disadvantages, such as slow decay time and weaker intensity of alternative materials, such as oxide sulfides of the type Y 2 O 2 S: (Eu, Ti, Mg) are solved.
Der hier beschriebene OSP ist zudem chemisch stabil und weist insbesondere eine hohe chemische Stabilität und/ oder Beständigkeit gegen Wasser, Lauge und Säure auf. Ferner ist der OSP stabil gegen eine Zersetzung durch Licht, beispielsweise mit einer Lichtstabilität entsprechend einer Wollskala von wenigstens 4. Hierdurch können Nachteile von alternativen Leuchtstoffen wie z. B. Erdalkalisulfiden wie (Ca,Sr)S:Eu,Sm, Zinksulfiden, wie The OSP described here is also chemically stable and has in particular a high chemical stability and / or resistance to water, alkali and acid. Furthermore, the OSP is stable against decomposition by light, for example with a light stability corresponding to a wool scale of at least 4. This can disadvantages of alternative phosphors such. B. alkaline earth sulfides such as (Ca, Sr) S: Eu, Sm, zinc sulfides, such as
ZnS:(Cu,Cl), und/ oder Erdalkahaluminaten wie SrAl2O4Eu.Dy gelöst werden. ZnS: (Cu, Cl), and / or alkaline earth aluminates such as SrAl 2 O 4 Eu.Dy are dissolved.
Gegenüber einem Chemikalientest (Test auf Stabilität z. B. gegen Feuchtigkeit, Säuren, Laugen und anderen Chemikalien wie z.B. Lösemitteln, Oxidationsmittel oder Waschmitteln) gilt ein hier beschriebener OSP insbesondere dann als chemisch stabil, wenn die OSL- Intensität des applizierten OSP nach dem Test mindestens 60%, bevorzugt mindestens 90% des Wertes vor dem Test erreicht. In den Tests wird der OSP zur Markierung eines Gegenstandes (z. B. Dokument oder Banknote) eingesetzt, z. B. bei einer Korngröße (D99) von 5μπι in Papiersubstrat bei einer Konzentration von 0.5 Gewichtsprozent. Im Säuretest wird der markierte Gegenstand für 30 Minuten in Kontakt mit einer sauren Lösung (Salzsäure) bei pH≤0 gebracht. Analog wird in einem Laugentest der markierte Gegenstand für 30 Minuten in Kontakt mit einer basischen Lösung (Natronlauge) bei pH>12 gebracht. Um die Stabilität gegenüber Wasser zu testen, liegt der markierte Gegenstand 24 Stunden in deionisiertem Wasser. In einem anderen Test wird der markierte Gegenstand für 4 Stunden Wasserdampf bei 90°C ausgesetzt. In analoger Weise können weitere Tests definiert werden. Hinsichtlich Feuchtigkeit, Säure und Lauge weisen die hier beschriebenen optischen Speicherleuchtstoffe eine hohe Stabilität auf (d. h. sie bestehen die genannten Tests), wohingegen andere Speicherleuchtstoffe wie z. B. Erdalkalisulfide, Zinksulfide oder auch Erdalkalialuminate ohne aufwendige Schutzmaßnahmen als instabil zu betrachten sind. Compared to a chemical test (test for stability, for example, against moisture, acids, lyes and other chemicals such as solvents, oxidants or detergents), an OSP described here is especially considered to be chemically stable if the OSL intensity of the applied OSP after the test at least 60%, preferably at least 90% of the value reached before the test. In the tests, the OSP is used to mark an item (eg document or banknote), e.g. B. at a particle size (D99) of 5μπι in paper substrate at a concentration of 0.5 weight percent. In the acid test, the marked object is brought into contact with an acid solution (hydrochloric acid) at pH≤0 for 30 minutes. Analogously, in a leach test, the marked object is brought into contact with a basic solution (sodium hydroxide solution) at pH> 12 for 30 minutes. To test the stability to water, the labeled article is in deionized water for 24 hours. In another test, the labeled article is exposed to water vapor at 90 ° C for 4 hours. In an analogous way, further tests can be defined. With regard to moisture, acid and alkali, the optical storage phosphors described herein are highly stable (i.e., they pass the above tests), whereas other storage phosphors, such as those described in US Pat. As alkaline earth sulfides, zinc sulfides or alkaline earth aluminates without costly protective measures are considered to be unstable.
Der hier beschriebene OSP ist bevorzugt nicht gesundheitsschädlich und weist keine gesundheitsschädlichen Zersetzungsprodukte auf. Der hier beschriebene OSP weist bevorzugt eine schnelle Auslesbarkeit (geringe Gedächtnistiefe bei gleichzeitig hoher Gedächtnisstärke) auf. Beispielsweise reduziert sich das gemessene OSL-Signal bei einem kontinuierlichen Auslesepuls (f okussierter Laserstrahl) mit einer Peak- Wellenlänge von 638 nm und einer nominellen Lichtleistung von 400 mW in weniger als 2 ms auf 50%. Hierdurch ergeben sich insbesondere im Vergleich zu Erdalkalialuminaten wie SrAl204:Eu,Dy Vorteile. Zum Vergleich wird an einem typischen Nachleuchtstoff (Stron- tiumaluminat-Leuchtstoff, Nachleucht-Pigment Blau von Kremer Pigmente) unter denselben Bedingungen diese 50% Schwelle erst nach einer Zeit von mehr als 7ms erreicht. The OSP described herein is preferably not harmful to health and has no harmful decomposition products. The OSP described here preferably has a fast readability (low memory depth combined with high memory strength). For example, with a continuous read pulse (focused laser beam) with a peak wavelength of 638 nm and a nominal light output of 400 mW, the measured OSL signal reduces to 50% in less than 2 ms. This results in particular in comparison to alkaline earth aluminates such as SrAl 2 04: Eu, Dy advantages. For comparison, on a typical afterglow (strontium aluminate phosphor, persistence pigment blue from Kremer Pigmente) under the same conditions, this 50% threshold is reached only after a time of more than 7 ms.
Der hier beschriebene OSP weist zudem bevorzugt ein hinreichend geringes Nachleuchten insbesondere im sichtbaren Spektralbereich auf. Somit wird eine unerwünschte Sichtbarkeit vermieden und eine Messbarkeit des OSL-Signals sichergestellt, da eine geringe Überlagerung des OSL-Signals mit dem Nachleuchtsignal gewährleistet werden kann. The OSP described here also preferably has a sufficiently low afterglow, in particular in the visible spectral range. Thus, unwanted visibility is avoided and a measurability of the OSL signal ensured because a slight overlay of the OSL signal can be ensured with the persistence signal.
Für die technische Anwendbarkeit ist es vorteilhaft, zwischen den unterschiedlichen Typen von Fallenzuständen zu unterscheiden. Fallenzustände, die nahe am Leitungsband Hegen, führen zu Nachleuchten, während die für OSL relevanten Fallenzustände so tief (entfernt zum Leitungsband) liegen, dass sie durch die thermische Energie bei Raumtemperatur nicht signifikant geleert werden. Bei einem Stoff design kann somit gezielt durch die Defektstruktur, d.h. zum Beispiel über Abweichungen von der ladungsneutralen Stöchiometrie oder Zudotierungen weiterer Fremdionen die Art, Menge und Tiefe der Fallenzustände beein- flusst werden. Insofern beschreiben Nachleuchten und OSL unterschiedliche und technisch gezielt adressierbare Phänomene. For technical applicability, it is advantageous to distinguish between the different types of trap states. Falling states close to the conduction band lead to persistence, while the case states relevant to OSL are so deep (away from the conduction band) that they are not significantly emptied by the thermal energy at room temperature. In a fabric design can thus targeted by the defect structure, i. For example, deviations from the charge-neutral stoichiometry or addition of other foreign ions influence the type, amount and depth of the trap states. In this respect, afterglow and OSL describe different and technically specifically addressable phenomena.
Die genaue Anpassung des hier beschriebenen Speicherleuchtstoffs kann zudem erlauben, die relative Intensität der intrinsischen Lumineszenz im Verhältnis zu optisch stimulierter Lumineszenz sowie Sättigungsverhalten und dynamisches Verhalten des Leuchtstoffes hinsichtlich Nachleuchten, Auslesegeschwindigkeit und Persistenz anzupassen. Dazu werden zum Beispiel die Cer-Dotierkonzentration sowie Kodotierungen, die Abweichungen von einer stöchiometrischen Formulierung sowie gegebenenfalls das Konzentrationsverhältnis von AI/ Ga beziehungsweise von Gd/ anderen Seltenerd-Elementen angepasst. In wenigstens einer Ausfuhrungsform des OSP ist Ln Lanthan (La), Lutetium (Lu) oder Yttrium (Y), wobei zudem gilt: y>0. Vorzugsweise ist y>0.0005 besonders bevorzugt ist y>0.001. Überraschend wurde festgestellt, dass durch Kombination von Gd mit einem der Stoffe La, Lu oder Y die Intensiät der OSL um ein Vielfaches, teilweise mehr als zehnfach, erhöht wird. Vorzugsweise gilt: x+y>3.0, besonders bevorzugt gilt: x+y>3.0. The exact adaptation of the storage phosphor described here can also allow the relative intensity of the intrinsic luminescence in relation to optically stimulated luminescence as well as the saturation behavior and dynamic behavior of the phosphor to be adjusted with regard to afterglow, readout speed and persistence. For this purpose, for example, the cerium doping concentration and codopings, the deviations from a stoichiometric formulation and optionally the concentration ratio of Al / Ga or Gd / other rare earth elements are adjusted. In at least one embodiment of the OSP, Ln is lanthanum (La), lutetium (Lu) or yttrium (Y), where in addition: y> 0. Preferably y> 0.0005 is particularly preferred y> 0.001. Surprisingly, it was found that by combining Gd with one of the substances La, Lu or Y, the intensity of the OSL is increased by a multiple, sometimes more than tenfold. Preferably, x + y> 3.0, more preferably: x + y> 3.0.
In einer Ausgestaltung des OSL gilt: p>0, vorzugsweise p>0.0005 und besonders bevorzugt ist p>0.001. Die Dotierung mit Ce bewirkt einen Punktdefekt zum Bilden eines Leuchtzentrums. In one embodiment of the OSL, p> 0, preferably p> 0.0005 and more preferably p> 0.001. The doping with Ce causes a point defect to form a luminous center.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des OSP ist Ln Lanthan (La) oder Yttrium (Y) und Q Zirconium (Zr) oder Zinn (Sn). Ferner gilt: 0.002≤ p≤ 0.08; 0.002≤ q≤ 0.05; r = 0; k = 0; n≤ 3; und t≤ 0.05. Bevorzugt sind die Kombinationen La und Zr, La und Sn sowie Y und Sn. Beispielsweise ermöglicht die Verwendung von La eine Erhöhung der OSL- Intensität des OSP, durch die Verwendung von Zr kann beispielsweise eine Erhöhung der Gedächtnisstärke des OSP erreicht werden. Zudem kann ein OSP mit dieser Zusammensetzung deutliche Nichtkommutativität aufweisen. Beispielsweise kann durch die Verwendung von Sn ein strukturiertes Auslesespektrum mit Auslesbarkeit im nahen UV, insbesondere bei Wellenlängen deutlich kleiner als die Emissionswellenlänge bereitgestellt werden. According to at least one embodiment of the OSP, Ln is lanthanum (La) or yttrium (Y) and Q is zirconium (Zr) or tin (Sn). Furthermore: 0.002≤p≤0.08; 0.002 ≤ q ≤ 0.05; r = 0; k = 0; n≤3; and t ≤ 0.05. The combinations La and Zr, La and Sn and Y and Sn are preferred. For example, the use of La makes it possible to increase the OSL intensity of the OSP, for example by using Zr an increase in the memory strength of the OSP can be achieved. In addition, an OSP with this composition can exhibit significant non-commutativity. For example, the use of Sn can provide a structured readout spectrum with readability in the near UV, in particular at wavelengths much smaller than the emission wavelength.
Der OSP kann somit die folgende Zusammensetzung aufweisen: The OSP can thus have the following composition:
( Gdx[La,Y]y) (GamAln) 012±d : Cep [Zr,Sn]q Tt. (2) (Gd x [La, Y] y ) (Ga m Al n ) 0 12 ± d : Ce p [Zr, Sn] qT t . (2)
Hierbei und im Folgenden bedeutet die eckige Klammer [XI, X2], dass eines der beiden Elemente vorhanden ist.  Here and below, the square bracket [XI, X2] means that one of the two elements is present.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des OSP ist Ln Lanthan (La) oder Yttrium (Y) und Q Zirconium (Zr). Ferner gilt: p = 0; 0.002≤ q≤ 0.02; r = 0; k = 0, n≤ 3; und t≤ 0.05. Besonders bevorzugt ist für Ln Lanthan (La). Bei dieser Ausführungsform ist somit insbesondere kein Cer zudotiert wodurch beispielsweise eine Erhöhung der Persistenz erreicht werden kann. According to at least one embodiment of the OSP, Ln is lanthanum (La) or yttrium (Y) and Q is zirconium (Zr). Furthermore: p = 0; 0.002 ≤ q ≤ 0.02; r = 0; k = 0, n≤3; and t ≤ 0.05. Particularly preferred for Ln is lanthanum (La). In this embodiment, therefore, in particular no cerium is doped, whereby, for example, an increase in persistence can be achieved.
Der OSP kann somit die folgende Zusammensetzung aufweisen:
Figure imgf000031_0001
The OSP can thus have the following composition:
Figure imgf000031_0001
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des OSP ist Ln Lanthan (La) oder Yttrium (Y) und Q Zirconium (Zr) oder Molybdän (Mo). Ferner ist R Bismut (Bi). Zudem gilt: 0.005≤ p -S 0.08; 0.002≤ q≤ 0.05; 0.002≤ r≤ 0.05; k = 0, n≤ 3; und t≤ 0.05. Bevorzugt sind die Kombinationen Y und Zr, La und Zr sowie Y und Mo. Für einen OSP mit einer derartigen Zusammensetzung Hegt beispielsweise ein deutlich strukturiertes Auslesespektrum mit guter Auslesbarkeit im nahen Infrarot (NIR) vor. According to at least one embodiment of the OSP, Ln is lanthanum (La) or yttrium (Y) and Q is zirconium (Zr) or molybdenum (Mo). Further, R is bismuth (Bi). In addition: 0.005≤p -S 0.08; 0.002 ≤ q ≤ 0.05; 0.002≤r≤ 0.05; k = 0, n≤3; and t ≤ 0.05. The combinations Y and Zr, La and Zr as well as Y and Mo are preferred. For an OSP with such a composition, for example, there is a clearly structured readout spectrum with good readability in the near infrared (NIR).
Der OSP kann somit die folgende Zusammensetzung aufweisen:
Figure imgf000031_0002
The OSP can thus have the following composition:
Figure imgf000031_0002
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des OSP ist Ln Lanthan (La) und R ist Thulium (Tm) oder Ytterbium (Yb). Ferner ist Q Silber (Ag) und/ oder Zirconium (Zr). Es gilt zudem: 0.005≤, p≤ 0.08, 0.002≤ r≤ 0.05; k = 0, n≤ 3; und t≤ 0.05. Bevorzugt ist q=0. Ein derartiger OSP zeigt beispielsweise eine Erhöhung der Intensität der optisch stimulierten Lumineszenz und eine Erhöhung der Gedächtnistiefe.  According to at least one embodiment of the OSP, Ln is lanthanum (La) and R is thulium (Tm) or ytterbium (Yb). Further, Q is silver (Ag) and / or zirconium (Zr). It also applies: 0.005≤, p≤ 0.08, 0.002≤ r≤ 0.05; k = 0, n≤3; and t ≤ 0.05. Preferably, q = 0. Such an OSP, for example, shows an increase in the intensity of the optically stimulated luminescence and an increase in the depth of memory.
Der OSP kann somit die folgende Zusammensetzung aufweisen:
Figure imgf000031_0003
The OSP can thus have the following composition:
Figure imgf000031_0003
Alternativ ist die Kombination La und Q=(Ag Zr) und r=0 möglich. Ein derartiger OSP zeigt beispielsweise eine Erhöhung der Intensität der optisch stimulierten Lumineszenz und eine Erhöhung der Persistenz. Alternatively, the combination La and Q = (Ag Zr) and r = 0 is possible. Such an OSP, for example, shows an increase in the intensity of optically stimulated luminescence and an increase in persistence.
Der OSP kann somit die folgende Zusammensetzung aufweisen:
Figure imgf000031_0004
The OSP can thus have the following composition:
Figure imgf000031_0004
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des OSP ist Ln Lanthan (La) oder Yttrium (Y), Q Zirconium (Zr), Molybdän (Mo) oder Zinn (Sn), und R Bismut (Bi). Es gilt: 0.1≤ y≤ 1;  According to at least one embodiment of the OSP, Ln is lanthanum (La) or yttrium (Y), Q is zirconium (Zr), molybdenum (Mo) or tin (Sn), and R is bismuth (Bi). The following applies: 0.1≤y≤1;
0.005≤ p≤ 0.08; 0.002≤ q≤ 0.05; k=0; t≤ 0.05, 0≤ n≤3.5; 1.5≤ m≤ 5; und m+n+5q/6 = 5; sowie 2.95≤x + y + p + r + q/6≤ 3.1. Bevorzugt sind die Kombinationen La und Zr mit r = 0, La und Sn mit r = 0 sowie Y und Sn mit r = 0. Ferner sind die Kombinationen Q = Mo und R = Bi (r Φ 0) sowie Q = Zr und R = Bi (r Φ 0), jeweils mit La oder Y, bevorzugt. Beispielsweise weist ein derartiger Stoff ein strukturiertes Auslesespektrum mit einer Erhöhung der Auslesbarkeit im nahen Infrarot (NIR) und/ oder eine Verringerung der Gedächtnistiefe und/ oder eine Erhöhung der Gedächtnisstärke auf. 0.005≤p≤0.08; 0.002 ≤ q ≤ 0.05; k = 0; t≤ 0.05, 0≤n≤3.5; 1.5≤m≤5; and m + n + 5q / 6 = 5; and 2.95≤x + y + p + r + q / 6≤3.1. The combinations La and Zr are preferred with r = 0, La and Sn with r = 0 and Y and Sn with r = 0. Furthermore, the combinations Q = Mo and R = Bi (r Φ 0) and Q = Zr and R = Bi (r Φ 0), each with La or Y, preferred. For example, such a substance has a structured readout spectrum with an increase in readability in the near infrared (NIR) and / or a reduction in the depth of memory and / or an increase in memory strength.
Der OSP kann somit die folgende Zusammensetzung aufweisen:
Figure imgf000032_0001
The OSP can thus have the following composition:
Figure imgf000032_0001
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des OSP ist Q Molybdän (Mo) oder Zirconium (Zr), mit 0.005≤ q≤ 0.05; und t = 0 und/oder r = 0. Bevorzugt ist hierbei Ln Lanthan (La) oder Yttrium (Y) und R Bismut (Bi). According to at least one embodiment of the OSP, Q is molybdenum (Mo) or zirconium (Zr), where 0.005 ≤ q ≤ 0.05; and t = 0 and / or r = 0. Preferred here is Ln lanthanum (La) or yttrium (Y) and R bismuth (Bi).
Der hier beschriebene OSP lässt sich beispielsweise wie im Folgenden beschrieben herstellen. Die Rohstoffe (Ausgangsstoffe) sind jeweils kommerziell erwerblich. The OSP described here can be produced, for example, as described below. The raw materials (starting materials) are each commercially available.
Für die Herstellung eignen sich beispielsweise im Allgemeinen übliche keramische Sinterverfahren. In einem solchen Verfahren werden die pulverförmigen Ausgangsstoffe in den nötigen Masseanteilen und gegebenenfalls mit einem geeigneten Flussmittel (Flux) wie beispielsweise LiF, NaCl, KCl, Na2SO4 oder K2SO4 oder ähnlichen, gemischt und in geeignete Schmelztiegel gefüllt. Bei einer Sintertemperatur, die von der Wahl des Flussmittels abhängt, wird der Stoff gesintert. Üblicherweise wählt man oxidische Ausgangsstoffe, die Sintertemperaturen liegen im Bereich von 800°C bis 1700°C und die Brenndauern betragen einige Stunden. For example, conventional ceramic sintering methods are generally suitable for the production. In such a process, the powdery starting materials in the required mass fractions and optionally with a suitable flux (flux) such as LiF, NaCl, KCl, Na 2 SO 4 or K 2 SO 4 or the like, mixed and filled in suitable crucible. At a sintering temperature, which depends on the choice of flux, the material is sintered. Typically, one chooses oxidic starting materials, the sintering temperatures are in the range of 800 ° C to 1700 ° C and the burning times are several hours.
Ein in der Literatur bekanntes alternatives Verfahren beruht auf der exothermen Reaktion von gelösten Nitraten der Ausgangsstoffe mit einem Treibstoff (sogenannte„Combustion Synthesis"). Dazu werden die als Nitrate vorliegenden Ausgangsstoffe in Wasser gelöst. Die gemäß der Formulierung einzusetzenden Mengen werden beispielsweise in ein Becherglas überführt und mit der angepassten Menge Treibstoff, z. B. Carbodihydrazid und/ oder Harnstoff, versetzt. Dann wird der so gebildete Ansatz erwärmt und zum Sieden gebracht, wobei das Wasser verdampft und sich ein entstehendes schaumiges Gel bis zu einer Zünd- temperatur oberhalb von 400°C weiter erhitzt. Durch die Zündung wird eine selbsterhaltende exotherme Reaktion in Gang gesetzt, an deren Ende der Leuchtstoff als fester nanoparti- kulärer Schaum vorliegt. Auf diese Weise lassen sich auf schnelle Weise Reihenuntersuchungen von Stoffkandidaten durchführen. Für die weiteren Auswahl- und/ oder Anwendungsschritte wird der OSP gegebenenfalls in einem oder mehreren Waschschritten vom Flussmittel gereinigt, durch Mahlen/ Sichten auf geeignete Korngröße gebracht und als Pulver, in einem Substrat (zum Beispiel Papier) oder in einem Lack verarbeitet weiter untersucht und gemessen. An alternative method known in the literature is based on the exothermic reaction of dissolved nitrates of the starting materials with a fuel (so-called "Combustion Synthesis") in which the starting materials present as nitrates are dissolved in water The amounts to be used according to the formulation are for example introduced into a beaker and the adjusted amount of fuel, eg, carbodihydrazide and / or urea, is added and the mixture thus formed is heated and boiled to evaporate the water and allow a foaming gel to form to ignition. Temperature further heated above 400 ° C. The ignition initiates a self-sustained exothermic reaction, at the end of which the phosphor is present as a solid nanoparticulate foam. In this way, rapid screening of substance candidates can be carried out. For the further selection and / or application steps, the OSP is optionally cleaned in one or more washing steps of the flux, brought by grinding / sizing to suitable particle size and processed as a powder, processed in a substrate (for example paper) or in a lacquer further and measured.
Die Verfahrensweise für die Anwendung des OSP als Sicherheitsmerkmal verläuft bevorzugt in analoger Weise, wobei nach dem Mahlen/ Sichten ein Abmischen des Stoffes mit weiteren Merkmals-, Tarn- oder/ und Hilfsstoffen erfolgen kann, insbesondere auch, um multifunktionale Merkmale zu erhalten, die Merkmalsidentität gegen Nachstellungen zu sichern, das Merkmal für die Einbringung in ein Trägermedium (beispielsweise Lacke oder Substrate wie Papier) anzupassen und/ oder die Qualität des Merkmalsstoffes einzustellen. Diese gegebenenfalls abgemischten Stoffe werden dann geeignet in das Trägermedium, beispielsweise Wertdokument, eingebracht. The procedure for the application of the OSP as a security feature is preferably in an analogous manner, wherein after grinding / sifting a mixing of the substance with other feature, camouflage and / or adjuvants can be done, in particular, in order to obtain multifunctional features, the feature identity to ensure against adjustments, to adapt the feature for incorporation into a carrier medium (for example, paints or substrates such as paper) and / or to adjust the quality of the feature substance. These optionally blended substances are then suitably introduced into the carrier medium, for example value document.
Es wird ferner ein Verfahren zum Prüfen eines Echtheitsmerkmals angegeben. Das A method for checking an authenticity feature is also provided. The
Echtheitsmerkmal umfasst bevorzugt einen hier beschriebenen optischen Speicherleuchtstoff und/ oder das Verfahren wird bevorzugt an einem hier beschriebenen optischen Speicherleuchtstoff durchgeführt. Das heißt, sämtliche für den oben angegebenen optischen Speicherleuchtstoff offenbarte Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt. Authenticity feature preferably comprises an optical storage phosphor described herein and / or the process is preferably performed on an optical storage phosphor described herein. That is, all the features disclosed for the above-mentioned optical storage phosphor are also disclosed for the method and vice versa.
Das Verfahren umfasst neben dem Bereitstellen des Echtheitsmerkmals die folgenden Schritte: In addition to providing the authenticity feature, the method comprises the following steps:
a) Beaufschlagen des optischen Speicherleuchtstoffs mit einem optischen Aufladepuls und/ oder einem optischen Auslesepuls; a) applying the optical storage phosphor with an optical charging pulse and / or an optical read pulse;
b) Erfassen eines Messwertes zu einer.optischen Emission, insbesondere intrinsischer oder optisch stimulierter Lumineszenz, des optischen Speicherleuchtstoffs in Reaktion auf den Aufladepuls und/ oder den Auslesepuls; c) Echtheitsbewertung des Sicherheitsmerkmals, insbesondere auf postitiven Nachweis des hier beschriebenen optischen Speicherleuchtstoffs, anhand des Messwerts. b) detecting a measurement value for an optical emission, in particular intrinsic or optically stimulated luminescence, of the optical storage phosphor in response to the charge pulse and / or the read pulse; c) authenticity evaluation of the security feature, in particular on positive detection of the optical storage phosphor described here, based on the measured value.
Der Aufladepuls ist bevorzugt Teil einer Aufladesequenz, die das Beaufschlagen mit dem Aufladepuls beinhaltet. Ferner ist der Auslesepuls bevorzugt Teil einer Auslesesequenz, die das Beaufschlagen mit dem Auslesepuls beinhaltet. The charge pulse is preferably part of a charge sequence that includes charging the charge pulse. Furthermore, the readout pulse is preferably part of a readout sequence that includes the application of the readout pulse.
Besonders bevorzugt beinhaltet das Verfahren stets ein Beaufschlagen mit einem optischen Auslesepuls. Das Aufladen des OSP kann aktiv durch Beaufschlagen mit einem optischen Aufladepuls erfolgen. Alternativ kann ausgenutzt werden, dass der OSP durch die, insbesondere thermische, Hintergrundstrahlung und/ oder durch thermische Anregungen aufgeladen wird. Wenn im Folgenden das Aufladen des OSP besprochen wird, kann damit sowohl das aktive Aufladen mit dem optischen Aufladepuls als auch das passive Aufladen gemeint sein. Particularly preferably, the method always includes applying an optical readout pulse. The OSP can be actively charged by applying an optical charging pulse. Alternatively, it can be exploited that the OSP is charged by the, in particular thermal, background radiation and / or by thermal excitations. In the following, when the charging of the OSP is discussed, it may mean both the active charging with the optical charging pulse and the passive charging.
Das Beaufschlagen mit dem Aufladepuls bzw. mit dem Auslesepuls beinhaltet insbesondere ein Bestrahlen des OSP mit Licht, bevorzugt mit schmalbandigem Licht. Das Licht weist insbesondere eine Peak- Wellenlänge auf, die im Bereich des Aufladespektrums des OSP bzw. des Auslesespektrums des OSP liegt, bevorzugt bei einem Maximum des Aufladespektrums bzw. des Auslesespektrums. Bevorzugt wird der OSP mit einer oder mehreren Pulsfolgen, d. h. mit einer oder mehreren Messsequenzen, beaufschlagt, wobei eine Messsequenz aus einer Abfolge gleicher oder unterschiedlicher Auflade- und/ oder Auslesepulse zusammengesetzt ist. Insbesondere kann sich ein Aufladepuls bzw. ein Auslesepuls durch eine oder mehrere (Peak-) Wellenlängen ausweisen. Ein Aufladepuls bzw. ein Auslesepuls ist bevorzugt ein Laserpuls. Neben der Peak- Wellenlänge, der Pulsform und der Pulsdauer können auch die Strahlgröße und/ oder die Leistung des Aufladepulses bzw. des Auslesepulses an der Position des OSP relevante Parameter für das vorliegende Verfahren sein. The application of the charging pulse or of the read-out pulse includes in particular irradiation of the OSP with light, preferably with narrow-band light. In particular, the light has a peak wavelength which is in the range of the charging spectrum of the OSP or the read-out spectrum of the OSP, preferably at a maximum of the charging spectrum or the read-out spectrum. Preferably, the OSP is provided with one or more bursts, i. H. with one or more measurement sequences, acted upon, wherein a measurement sequence from a sequence of identical or different charging and / or readout pulses is composed. In particular, a charging pulse or a readout pulse can be identified by one or more (peak) wavelengths. A charge pulse or a read pulse is preferably a laser pulse. In addition to the peak wavelength, the pulse shape and the pulse duration, the beam size and / or the power of the charge pulse or of the read pulse at the position of the OSP can also be relevant parameters for the present method.
In Schritt b) wird der Messwert zu einer optischen Emission des OSP erfasst. Bei dem Messwert handelt es sich bevorzugt um eine Messwertreihe, also mehrere Messwerte. Das Erfassen beinhaltet insbesondere die Detektion der optischen Emission. Die Detektion kann zeitaufgelöst erfolgen. Beispielsweise wird eine Zerfallskurve der optischen Emission gemessen. Die Detektion kann spektral aufgelöst erfolgen, beispielsweise wird ein Spektrum der optischen Emission gemessen. In step b), the measured value is detected for an optical emission of the OSP. The measured value is preferably a series of measured values, ie several measured values. The detection includes in particular the detection of the optical emission. The detection can be time-resolved. For example, a decay curve of the optical emission is measured. The detection can be spectrally resolved, for example, a spectrum of the optical emission is measured.
In Schritt c) erfolgt die Echtheitsbewertung des OSP. Diese umfasst bevorzugt einen Vergleich des Messwerts mit einem in einer Datenbank abgespeicherten Referenzwert. Besonders bevorzugt liefert die Echtheitsbewertung nur unter Anwendung des richtigen Verfahrens, insbesondere der richtigen Verfahrensschritte und/ oder der richtigen Abfolge dieser Verfahrensschritte, auf den richtigen optischen Speicherleuchtstoff ein positives Ergebnis. Ein potentieller Fälscher könnte somit nur unter Kenntnis des richtigen Verfahrens überprüfen, ob ein von ihm nachgebauter OSP dem echten OSP entspricht. In step c) the authenticity evaluation of the OSP takes place. This preferably comprises a comparison of the measured value with a reference value stored in a database. Particularly preferably, the fastness evaluation provides a positive result on the correct optical storage phosphor only by using the correct method, in particular the correct method steps and / or the correct sequence of these method steps. Thus, a potential counterfeiter could only check, with knowledge of the correct procedure, if an OSP replicated by him corresponds to the real OSP.
Eine Messsequenz weist bevorzugt eine Vielzahl von Aufladepulsen und/ oder eine Vielzahl von Auslesepulsen auf. Bevorzugt weisen unterschiedliche Aufladepulse bzw. Auslesepulse jeweils eine gleiche Peak- Wellenlänge und/ oder eine gleiche Pulsdauer auf. Es ist möglich, dass der OSP in der Messsequenz zunächst mit einer Vielzahl von Aufladepulsen und anschließend, mit einer Vielzahl von Auslesepulsen beaufschlagt wird. Alternativ können sich Aufladepulse und Auslesepulse direkt miteinander abwechseln. Diese verschiedenen Messsequenzen erlauben es, unterschiedliche Eigenschaften des OSP zu messen. A measuring sequence preferably has a multiplicity of charging pulses and / or a multiplicity of readout pulses. Different charging pulses or readout pulses preferably each have the same peak wavelength and / or the same pulse duration. It is possible that the OSP is initially loaded with a plurality of charge pulses in the measurement sequence and then with a plurality of read pulses. Alternatively, charging pulses and readout pulses may alternate directly with each other. These different measurement sequences make it possible to measure different properties of the OSP.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der OSP mit wenigstens einem ersten Auslesepuls und mit wenigstens einem zweiten Auslesepuls, besonders bevorzugt mit mehreren ersten und mehreren zweiten Auslesepulsen, beaufschlagt werden, wobei der erste Auslesepuls und der zweite Auslesepuls unterschiedliche Peak- Wellenlängen und/ oder unterschiedliche Pulsdauern aufweisen. Die ersten und zweiten Auslesepulse können abwechselnd auf den OSP gestrahlt werden. So können beispielsweise spektrale oder temporale Sensitivität des OSP oder Vertauschbarkeiten adressiert werden. In a preferred embodiment, the OSP can be acted on with at least one first read pulse and with at least one second read pulse, particularly preferably with a plurality of first and a plurality of second read pulses, wherein the first read pulse and the second read pulse have different peak wavelengths and / or different pulse durations , The first and second readout pulses can be alternately transmitted to the OSP. For example, spectral or temporal sensitivity of the OSP or interchangeability can be addressed.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst Schritt b) ein Auswerten des Messwerts zur Bestimmung einer Gedächtniseigenschaft des Speicherleuchtstoffes. Die Echtheitsbewertung in Schritt c) erfolgt anhand des Ergebnisses dieser Auswertung. Für die Bestimmung der Gedächtniseigenschaft werden bevorzugt eine Auslesekurve, einzelne Signalintensitäten, der Mittelwert und/ oder das Maximum der Signalintensität, und/ oder das Verhältnis von Signalintensitäten, insbesondere unter Berücksichtigung eines zeitlichen Verlaufs und / oder einer Reihenfolge, ausgewertet. In accordance with at least one embodiment of the method, step b) comprises evaluating the measured value to determine a memory property of the storage phosphor. The authenticity evaluation in step c) is based on the result of this evaluation. For the determination of the memory property, preferably a read-out curve, individual signal intensities, the mean value and / or the maximum of the signal intensity, and / or the ratio of signal intensities, in particular taking into account a time profile and / or an order, are evaluated.
Beispielsweise wird bei der Auswertung der Messwert mit einem in einer Referenztabelle abgelegten Wert verglichen. Durch die Auswertung des Messwerts kann insbesondere bestimmt werden, auf welche Art und Weise der Messwert gemessen wurde. Bei bekannten Parametern, insbesondere für den Aufladepuls und/ oder den Auslesepuls, und/ oder bei bekannten Messparametern für die Bestimmung des Messwerts ist es hierdurch möglich, zu ermitteln, welcher OSP vor Hegt und/ oder auf welche Art der OSP aufgeladen wurde. Ferner ist es möglich, zu bestimmen, ob der OSP bereits mit einer anderen Messsequenz ausgelesen wurde. Die Bestimmung der Gedächtniseigenschaft ermöglicht somit eine Echtheitsbestimmung mit dem OSP. For example, during the evaluation, the measured value is compared with a value stored in a reference table. By evaluating the measured value, it can be determined in particular in which way the measured value was measured. With known parameters, in particular for the charging pulse and / or the read pulse, and / or in the case of known measurement parameters for the determination of the measured value, it is thereby possible to determine which OSP has been charged and / or in which way the OSP has been charged. Furthermore, it is possible to determine if the OSP has already been read out with another measurement sequence. The determination of the memory property thus allows a determination of authenticity with the OSP.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfassen die Schritte a) und b) die folgenden Teilschritte: In accordance with at least one embodiment of the method, steps a) and b) comprise the following substeps:
al) Beaufschlagen des OSP mit dem Aufladepuls und/ oder einem ersten Auslesepuls; al) applying the charging pulse and / or a first read pulse to the OSP;
a2) Beaufschlagen des OSP mit einem zweiten Auslesepuls; a2) applying the OSP with a second read pulse;
bl) Erfassen eines ersten Messwertes, bei dem es sich um den oben beschriebenen Messwert handeln kann, durch Detektion einer optischen Emission des OSP in Reaktion auf den Aufladepuls und/ oder den ersten Auslesepuls; b1) detecting a first measured value, which may be the above-described measured value, by detecting an optical emission of the OSP in response to the charging pulse and / or the first read-out pulse;
b2) Erfassen mindestens eines zweiten Messwertes durch Detektion einer optischen Emission des OSP in Reaktion auf den zweiten Auslesepuls. b2) detecting at least one second measured value by detecting an optical emission of the OSP in response to the second readout pulse.
Der zweite Messwert ist hierbei abhängig von dem Aufladepuls und/ oder dem ersten Auslesepuls in Schritt al). Bevorzugt werden die Schritte al), a2), bl) und b2) in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt. Die Verwendung zweier Auslesepulse ermöglicht insbesondere die Bestimmung der Vertauschbarkeit der Auslesepulse als Gedächtniseigenschaft des OSP. Falls der OSP nichtkommutativ ist, führt eine andere Reihenfolge des ersten und des zweiten Auslesepulses zu einem anderen Ergebnis für den ersten Messwert und für den zweiten Messwert. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet Schritt b) ferner zumindest einen der folgenden Schritte: The second measured value is dependent on the charging pulse and / or the first read pulse in step al). The steps al), a2), bl) and b2) are preferably carried out in the order indicated. The use of two readout pulses makes it possible in particular to determine the interchangeability of the readout pulses as a memory property of the OSP. If the OSP is non-commutative, a different order of the first and second read pulses results in a different result for the first and second measurements. In accordance with at least one embodiment of the method, step b) further includes at least one of the following steps:
- Bestimmen und Auswerten von Parametern des Aufladepulses und/ oder Auslesepulses;  Determining and evaluating parameters of the charging pulse and / or read pulse;
- Bestimmen und Auswerten eines zur Erfassung des Messwertes genutzten Messparameters;  Determining and evaluating a measuring parameter used to acquire the measured value;
- Bestimmen und Auswerten einer Hintergrundstrahlung;  - determining and evaluating a background radiation;
- Bestimmen und Auswerten einer zeitlichen Beziehung zwischen dem Aufladepuls und/ oder dem Auslesepuls und der Erfassung des Messwerts.  - Determining and evaluating a temporal relationship between the charging pulse and / or the read pulse and the detection of the measured value.
Bei den Parametern des Aufladepulses bzw. des Auslesepulses handelt es sich insbesondere um die oben genannten Eigenschaften des Auflade- und/ oder Auslesepulses, wie Wellenlänge, Pulsdauer und/ oder Pulsenergie, bevorzugt um deren Peak- Wellenlänge. Ferner kann es sich bei den Parametern um die Anzahl der verwendeten Aufladepulse und/ oder der verwendeten Auslesepulse handeln. Die Parameter können ferner die Leistung und/ oder den Strahldurchmesser des Aufladepulses bzw. des Auslesepulses an dem Ort des OSP umfassen. The parameters of the charging pulse or of the readout pulse are, in particular, the abovementioned properties of the charging and / or readout pulse, such as wavelength, pulse duration and / or pulse energy, preferably their peak wavelength. Furthermore, the parameters may be the number of charging pulses used and / or the readout pulses used. The parameters may further include the power and / or beam diameter of the charge pulse or read pulse at the location of the OSP.
Die Messparameter beinhalten beispielsweise die Art und Weise der Messung des Messwertes. Bevorzugt beinhalten die Messparameter Informationen über den verwendeten Detektor, wie beispielsweise dessen spektrale Auflösung (spektrale Bandbreite), dessen räumliche Auflösung und/ oder dessen zeitliche Auflösung (Bandbreite). Die Information über den verwendeten Messparameter kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn mehrere Signale von dem OSP als Reaktion auf den Auslesepuls und/ oder den Aufladepuls emittiert werden. The measurement parameters include, for example, the manner of measuring the measured value. Preferably, the measurement parameters include information about the detector used, such as its spectral resolution (spectral bandwidth), its spatial resolution and / or its temporal resolution (bandwidth). The information about the measurement parameter used may be advantageous, in particular, when a plurality of signals are emitted by the OSP in response to the read pulse and / or the charge pulse.
Bei der Hintergrundstrahlung handelt es sich insbesondere um den Hintergrund der Messung. Durch die Bestimmung der Hintergrundstrahlung oder mit deren Kenntnis können störende Einflüsse der Umgebung aus dem Messwert entfernt werden. Bei der zeitlichen Beziehung handelt es sich insbesondere um die zeitliche Abfolge zwischen dem Aufladepuls und dem Auslesepuls und/ oder zwischen aufeinanderfolgenden Aufladepulsen und/ oder zwischen aufeinanderfolgenden Auslesepulsen und/ oder zwischen dem Aufladepuls oder dem Auslesepuls und der Detektion des Messwerts. Bevorzugt handelt es sich bei der zeitlichen Beziehung um die verwendete zeitliche Reihenfolge der in dem Verfahren verwendeten Verfahrensschritte. Die zeitliche Beziehung zwischen dem Aufladepuls und dem Auslesepuls und/ oder zwischen aufeinanderfolgenden Aufladepulsen und/ oder zwischen aufeinanderfolgenden Auslesepulsen und/ oder zwischen einem Aufladepuls oder Auslesepuls und der Bestimmung des Messwerts kann eine genaue Bestimmung des OSP ermöglichen. Beispielsweise ist es durch Kenntnis der zeitlichen Beziehung möglich, Gedächtniseigenschaften des OSP zu bestimmen. Ferner ist es möglich, bei Kenntnis der entsprechenden Gedächtniseigenschaf aufgrund der zeitlichen Beziehung ein Echtheitsbewertungsverfahren durchzuführen. The background radiation is in particular the background of the measurement. By determining the background radiation or with its knowledge, disturbing influences of the environment can be removed from the measured value. In particular, the temporal relationship is the time sequence between the charge pulse and the read pulse and / or between successive charge pulses and / or between successive read pulses and / or between the charge pulse or the read pulse and the detection of the measurement value. The temporal relationship is preferably the chronological order of the method steps used in the method. The timing relationship between the charge pulse and the read pulse and / or between successive charge pulses and / or between successive read pulses and / or between a charge pulse or read pulse and the determination of the measurement may allow an accurate determination of the OSP. For example, by knowing the temporal relationship, it is possible to determine memory characteristics of the OSP. Furthermore, it is possible to perform an authentication procedure based on the temporal relationship knowing the corresponding memory property.
So können beispielsweise zwei unterschiedliche OSP gleiche oder ähnliche Emissionseigenschaften in Bezug auf deren Wellenlänge aufweisen. Sie können jedoch unterschiedliche Zeitkonstanten der Emission aufweisen. Die Zeitkonstanten sind beispielsweise durch eine unterschiedliche Gedächtnistiefe, eine unterschiedliche Aufladegeschwindigkeit und/ oder eine unterschiedliche Auslesegeschwindigkeit bedingt. Durch Kenntnis der zeitlichen Beziehungen zwischen Lichtpulsen und Messprozessen können derartige unterschiedliche Zeitkonstanten ermittelt und bei der Auswertung berücksichtigt werden. Es ist ferner möglich, dass unterschiedliche Zeitabläufe in einer ansonsten gleichen Messsequenz bei unterschiedlichen OSP zu unterschiedlichen Messwerten führen können. Dies kann beispielsweise eine Folge von einer sich unterscheidenden Persistenz der beiden OSP sein. Durch eine Änderung der zeitlichen Abstände zwischen Aufladepulsen und/ oder Auslesepulsen und/ oder der Detektion kann somit die Andersartigkeit zweier sich ansonsten gleich verhaltender OSP ermittelt werden. For example, two different OSPs may have the same or similar emission characteristics with respect to their wavelength. However, they can have different time constants of the emission. The time constants are caused for example by a different depth of memory, a different charging speed and / or a different readout speed. By knowing the temporal relationships between light pulses and measuring processes, such different time constants can be determined and taken into account in the evaluation. It is also possible that different time sequences in an otherwise identical measurement sequence can lead to different measured values for different OSPs. This may be, for example, a consequence of differing persistence of the two OSPs. By altering the time intervals between charge pulses and / or read pulses and / or detection, it is thus possible to determine the otherness of two otherwise equally behaving OSPs.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der optische Speicherleuchtstoff eine spezifische Defektstruktur auf, die beispielsweise durch die hier beschriebenen Modifikationen 1 bis 8 erzeugt wurde. Die Defektstruktur kann sich in der charakteristischen Art der Speichereigenschaften und/ oder der optisch stimulierten Lumineszenz bemerkbar macht und durch die Gedächtniseigenschaften und weitere, OSL-beschreibende Messgrößen charakterisiert werden. In accordance with at least one embodiment, the optical storage phosphor has a specific defect structure which has been produced, for example, by the modifications 1 to 8 described here. The defect structure may be manifested in the characteristic nature of the storage properties and / or the optically stimulated luminescence, and be characterized by the memory properties and other OSL descriptive measures.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist der optische Speicherleuchtstoff Fallenzentren und Leuchtzentren auf, wobei sich in dem optischen Speicherleuchtstoff vorhandene Ladungsträger vor Schritt a) zumindest teilweise in den Fallenzentren befinden. Ferner gehen die Ladungsträger durch den Aufladepuls von den Leuchtzentren zumindest teilweise in die Fallenzentren über und/ oder durch den Auslesepuls von den Fallenzentren zumindest teilweise in die Leuchtzentren über, wobei sie in den Leuchtzentren strahlend relaxieren. In accordance with at least one embodiment of the method, the optical storage phosphor has trap centers and illumination centers, wherein charge carriers present in the optical storage phosphor are at least partially located in the dungeon prior to step a). Furthermore, the charge carriers pass at least partially into the dying centers through the charging pulse from the luminous centers and / or through the read pulse from the dungeon centers at least partially into the luminous centers, whereby they radiantly relax in the luminous centers.
In diesem Fall wird als Messwert bevorzugt die strahlende Relaxation des Leuchtzentrums gemessen. Ferner kann der zeitliche Abstand zwischen dem Aufladepuls und dem Auslesepuls und/ oder dem Auslesepuls und der Detektion des Messwerts als zeitliche Beziehung bestimmt werden. Die zeitliche Beziehung gibt dann beispielsweise Aufschluss über die Diffusion der Ladungsträger zwischen den Leuchtzentren und den Fallenzentren. In this case, the radiant relaxation of the luminous center is preferably measured as the measured value. Furthermore, the time interval between the charge pulse and the read pulse and / or the read pulse and the detection of the measured value can be determined as a temporal relationship. For example, the temporal relationship provides information about the diffusion of the charge carriers between the luminous centers and the dive centers.
Es ist möglich, dass die in dem OSP gespeicherten Ladungsträger von den Fallenzentren durch die thermische Energie bei Raumtemperarur nicht in signifikantem Maße freigesetzt werden. Insbesondere kann die mittlere Verweildauer (sogenannte Persistenz) der Ladungsträger in den Fallenzentren bei Raumtemperatur länger, bevorzugt wenigstens fünf Mal länger und besonders bevorzugt wenigstens 100 Mal länger, als die Dauer des verwendeten Echtheitsbewertungsverfahrens sein. Dies kann typischerweise in 0,1 bis 10 Sekunden erfolgen. Vorzugsweise ist die Persistenz länger als 5 ms, insbesondere länger als 50 ms. In einer Ausgestaltung ist die Persistenz länger als 750 ms und bevorzugt länger als 5 min. It is possible that the charge carriers stored in the OSP are not released significantly from the trap centers by the thermal energy at room temperature. In particular, the average residence time (so-called persistence) of the charge carriers in the trap centers at room temperature may be longer, preferably at least five times longer and more preferably at least 100 times longer than the duration of the authenticity evaluation method used. This can typically be done in 0.1 to 10 seconds. Preferably, the persistence is longer than 5 ms, in particular longer than 50 ms. In one embodiment, the persistence is longer than 750 ms and preferably longer than 5 min.
Beispielsweise werden die in den Fallenzentren gespeicherten Ladungsträger erst durch die Zufuhr einer geeigneten Energiemenge, nämlich den Auslesepuls, freigesetzt. Die freigesetzten Ladungsträger können dann am Leuchtzentrum unter der Emission von Licht relaxieren (sogenanntes strahlendes Relaxieren), wodurch ein Auslesen des Speicherleuchtstoffs ermöglicht wird. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist eine elektrische Leitfähigkeit des optischen Speicherleuchtstoffs während des Beaufschlagens mit dem Aufladepuls und/ oder dem Auslesepuls in Schritt a) höher als außerhalb des Beaufschlagens. For example, the charge carriers stored in the case centers are only released by the supply of a suitable amount of energy, namely the readout pulse. The released charge carriers can then relax at the light center with the emission of light (so-called radiative relaxation), thereby enabling reading of the storage phosphor. According to at least one embodiment of the method, an electrical conductivity of the optical storage phosphor during charging with the charging pulse and / or the read pulse in step a) is higher than outside the charging.
Während des Beaufschlagens mit dem Aufladepuls (gegebenenfalls mit der Aufladesequenz) und/ oder mit dem Auslesepuls (gegebenenfalls mit der Auslesesequenz) kann der OSP aufgrund der Bewegung der Ladungsträger eine veränderte lichtinduzierte elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Bevorzugt zeigt der Speicherleuchtstoff während der Aufladesequenz und/ oder während der Auslesesequenz eine maximale elektrische Leitfähigkeit, die höher, insbesondere um mindestens 50% höher, ist als außerhalb dieser Prozesse. During charging with the charging pulse (possibly with the charging sequence) and / or with the read-out pulse (optionally with the read-out sequence), the OSP may have a changed light-induced electrical conductivity due to the movement of the charge carriers. During the charging sequence and / or during the read-out sequence, the storage phosphor preferably exhibits a maximum electrical conductivity which is higher, in particular at least 50% higher, than outside these processes.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor Schritt a) ein weiterer Messwert durch Detektion einer optischen Intensität erfasst. Dieser Messung kann beispielsweise der Bestimmung einer Hintergrundstrahlung dienen, oder sie kann über die Messung einer eventuellen intrinsischen Lumineszenz anzeigen, dass der OSP bereits vor Beginn des hier beschriebenen Verfahrens aufgeladen vorliegt. According to at least one embodiment of the method, a further measured value is detected by detection of an optical intensity before step a). This measurement can be used, for example, to determine background radiation, or it can indicate, via the measurement of a possible intrinsic luminescence, that the OSP is already charged before the start of the method described here.
Es wird ferner eine Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Prüfen von There is further provided an apparatus for performing a method of testing
Echtheitsmerkmalen mit einem optischen Speicherleuchtstoff angegeben. Die Vorrichtung ist bevorzugt zur Durchführung eines zuvor beschriebenen Verfahrens, besonders bevorzugt mit einem zuvor beschriebenen OSP, eingerichtet. Das heißt, sämtliche für das Verfahren und für den OSP offenbarten Merkmale sind auch für die Vorrichtung offenbart und umgekehrt. Authenticity indicated with an optical storage phosphor. The device is preferably designed for carrying out a method described above, particularly preferably with an OSP described above. That is, all features disclosed for the method and for the OSP are also disclosed for the device and vice versa.
Die Vorrichtung umfasst eine Lichtquelle, die dazu eingerichtet ist, den OSP mit dem mindestens einen Aufladepuls und/ oder dem mindestens einen Auslesepuls zu beaufschlagen. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Detekrionseinrichtung zur Detektion der optischen Emission und zum Erfassen des Mess wertes, insbesondere in Schritt b). Die Vorrichtung umfasst eine Auswerteeinrichtung, die dazu eingerichtet ist, den erfassten Messwert auszuwerten und anhand der Auswertung die Echtheitsbewertung in Schritt c) durchzuführen. Die Vorrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, einen spezifischen positiven Nachweis des Speicherleuchtstoffs auszugeben und basierend auf dem Nachweis die Auswertung auf Echtheit des Sicherheitsmerkmals, beispielsweise eines Wertdokuments, durchzuführen. The device comprises a light source which is set up to apply the at least one charge pulse and / or the at least one read pulse to the OSP. Furthermore, the device comprises a detection device for detecting the optical emission and for detecting the measured value, in particular in step b). The device comprises an evaluation device, which is set up to evaluate the detected measured value and to carry out the authenticity evaluation in step c) on the basis of the evaluation. The device is particularly adapted to provide a specific positive detection of the storage phosphor and based on the proof the evaluation for authenticity of the security feature, such as a value document to perform.
Die Lichtquelle emittiert im Betrieb bevorzugt Licht, das eine Peak- Wellenlänge im Wellenlängenbereich des Auslesespektrums und/ oder des Aufladespektrums aufweist. Insbesondere kann das Licht im Wellenlängenbereich des Auslesespektrums unabhängig, insbesondere zeitHch und/ oder räumlich getrennt, von Licht im Wellenlängenbereich des Aufladespektrums emittiert werden. Beispielsweise beinhaltet die Lichtquelle eine oder mehrere Leuchtdioden und/ oder Laser dioden, gegebenenfalls mit Konversionselementen zur Bereitstellung von grünen, gelben und/ oder roten Licht. During operation, the light source preferably emits light which has a peak wavelength in the wavelength range of the readout spectrum and / or of the charging spectrum. In particular, the light in the wavelength range of the readout spectrum can be emitted independently of light, in particular temporally and / or spatially separated, from light in the wavelength range of the charge-up spectrum. For example, the light source includes one or more light emitting diodes and / or laser diodes, optionally with conversion elements to provide green, yellow and / or red light.
Die Vorrichtung kann beispielsweise für den Einsatz in Geldautomaten (auch oftmals als ATM bezeichnet), einer GeldsAeinzählvorrichtung, einer Geldscheinprüfvorrichtung und/ oder eine Verifizierungseinheit für Ausweisdokumente eingerichtet sein. Die Vorrichtung umf asst bevorzugt eine Steuereinheit, wie beispielsweise einen Computer, insbesondere einen PC oder einen Microcontroller. Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, die Lichtquelle derart anzusteuern, dass die gewünschte Messsequenz mit dem Aufladepuls und/ oder dem Auslesepuls bereitgestellt wird. Die Vorrichtung weist insbesondere eine Aufnahmeeinheit zur Aufnahme von Wertdokumenten, wie beispielsweise Geldscheinen oder Pässen, auf. Die Vorrichtung kann unabhängig von einem Server als autarkes System arbeiten oder mit einem Server verbunden sein. Der Server kann lokal bereitgestellt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung zu einem Server, der extern zu einem lokalen Netzwerk, in dem sich die Vorrichtung befindet, angeordnet ist, in Kommunikation stehen bzw. mit diesem verbunden sein. Der Server kann Aufgaben zur Auswertung von Messergebnissen und zur Echtheitsbewertung übernehmen und/ oder Daten zur Echtheitsbewertung und/ oder Bewertung von Messergebnissen bereitstellen. Insbesondere kann es sich um einen Server in einer Cloud-Umgebung handeln. Der Server kann Anweisungen bereitstellen, die die Abfolge und Parameter der Auflade- und Auslesepulse sowie der Messprozesse betreffen. Diese Anweisungen können sich je nach Typ des zu prüfenden Wertdokuments unterscheiden. Es werden ferner ein Echtheitsmerkmal sowie ein Wertdokument angegeben. Das The device can be set up, for example, for use in ATMs (also often referred to as ATM), a GeldAeinzählvorrichtung, a bill validator and / or a verification unit for ID documents. The device preferably includes a control unit, such as a computer, in particular a PC or a microcontroller. The control unit may be configured to control the light source such that the desired measurement sequence is provided with the charge pulse and / or the read pulse. The device has, in particular, a receiving unit for receiving documents of value, such as banknotes or passports. The device can operate independently of a server as a self-sufficient system or connected to a server. The server can be locally deployed. Alternatively or additionally, the device may be in communication with or connected to a server external to a local network in which the device is located. The server can take over tasks for the evaluation of measurement results and for the authenticity evaluation and / or provide data for the authenticity evaluation and / or evaluation of measurement results. In particular, it may be a server in a cloud environment. The server can provide instructions concerning the sequence and parameters of the charging and readout pulses as well as the measurement processes. These instructions may differ depending on the type of value document being checked. Furthermore, an authenticity feature and a value document are specified. The
Echtheitsmerkmal und das Wertdokument beinhalten jeweils bevorzugt einen hier beschriebenen optischen Speicherleuchtstoff. Ferner wird die Echtheit des Echtheitsmerkmals bzw. des Wertdokuments bevorzugt mit einem hier beschriebenen Verfahren, insbesondere unter Verwendung einer hier beschriebenen Vorrichtung, geprüft. Das heißt, sämtliche für den OSP, für das Verfahren und für die Vorrichtung offenbarten Merkmale sind auch für das Echtheitsmerkmal und das Wertdokument offenbart und umgekehrt. Authentication feature and the value document each preferably include an optical storage phosphor described herein. Furthermore, the authenticity of the authenticity feature or of the value document is preferably checked by a method described here, in particular using a device described here. That is, all the features disclosed for the OSP, for the method, and for the device are also disclosed for the authentication feature and the value document and vice versa.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Echtheitsmerkmal einen hier beschriebenen OSP. Bei dem Echtheitsmerkmal handelt es sich bevorzugt um einen Zuschlagstoff für ein Wertdokument, insbesondere für ein Trägermaterial des Wertdokuments, und/ oder tun ein Folienelement. Insbesondere kann das Echtheitsmerkmal in Form einer Druckfarbe, als Pigment und/ oder als Beschich tungszusammensetzung auf das Wertdokument aufgebracht werden, beispielsweise als lurnineszenter Stoff in einer Druckfarbe. Weiterhin kann der OSP während der Herstellung eines Trägermaterials des Wertdokuments in das Trägermaterial eingebracht werden, beispielsweise als Pigment während der Blattbildung eines Sicherheitspapiers. In accordance with at least one embodiment, the authentication feature comprises an OSP described here. The authenticity feature is preferably an additive for a value document, in particular for a carrier material of the value document, and / or do a film element. In particular, the authenticity feature can be applied to the value document in the form of a printing ink, as a pigment and / or as a coating composition, for example as a lustrous substance in an ink. Furthermore, during the production of a support material of the value document, the OSP can be introduced into the support material, for example as a pigment during the sheet formation of a security paper.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Echtheitsmerkmals weist der in dem According to at least one embodiment of the authenticity feature has in the
Echtheitsmerkmal vorhandene OSP eine ausgeprägte spektrale Struktur auf, insbesondere mit wenigstens zwei lokalen Maxima. Bei den zwei lokalen Maxima handelt es sich bevorzugt um die zuvor beschriebenen zwei Maxima des Auslesespektrums. Die spektrale Struktur entspricht dann insbesondere dem Auslesespektrum. Authenticity feature existing OSP a pronounced spectral structure, in particular with at least two local maxima. The two local maxima are preferably the two maxima of the read-out spectrum described above. The spectral structure then corresponds in particular to the readout spectrum.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Echtheitsmerkmals weist der in dem According to at least one embodiment of the authenticity feature has in the
Echtheitsmerkmal vorhandene OSP eine schnelle Auslesbarkeit auf, beispielsweise kann unter fokussierter Bestrahlung mit Ausleselicht geeigneter Wellenlänge (d.h. die Peak- Wellenlängen liegt im Bereich des Auslesespektrums) bei einer Leistung von wenigstens 350 mW die OSL-Intensität nach weniger als 5 ms unter 20% des initialen Signals gebracht werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das Wertdokument mindestens ein hier beschriebenes Echtheitsmerkmal, insbesondere mit einem hier beschriebenen optischen Speicherleuchtstoff. Bei dem Wertdokument handelt es sich bevorzugt um eine Banknote. Das Wertdokument kann ferner ein Ausweisdokument, wie beispielsweise ein Pass, eine Fahrkarte, eine Wertmarke und/ oder ein sonstiges Objekt sein, wie z.B. Zertifikat, dessen Echtheit durch das Echtheitsmerkmal bekräftigt bzw. bezeugt werden soll. Insbesondere bevorzugt weist das Wertdokument ein Substrat aus Papier und/ oder Kunststoff auf. Besonders bevorzugt ist das Echtheitsmerkmal in das Volumen des Wertdokuments eingebracht und/ oder auf das Wertdokument aufgebracht. For example, under focused exposure to readout light of appropriate wavelength (ie, peak wavelengths in the range of the readout spectrum) at a power of at least 350 mW, the OSL intensity may be less than 5 ms below 20% of the initial Signals are brought. In accordance with at least one embodiment, the value document contains at least one authenticity feature described here, in particular with an optical storage phosphor described here. The value document is preferably a banknote. The document of value may further be an identification document, such as a passport, a ticket, a token and / or another object, such as a certificate, the authenticity of which is to be affirmed or witnessed by the authenticity feature. Particularly preferably, the value document has a substrate made of paper and / or plastic. The authenticity feature is particularly preferably introduced into the volume of the value document and / or applied to the value document.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren sowie von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen: Preferred further embodiments of the invention are explained in more detail by the following description of the figures and by exemplary embodiments. Hereby show:
Figur 1: ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optischen Speicherleuchtstoffs sowie eines Verfahrens zum Prüfen eines Echtheitsmerkmals mit einem OSP gemäß der Erfindung; FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an optical storage phosphor described here and of a method for checking an authenticity feature with an OSP according to the invention;
Figuren 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8: Ausführungsbeispiele von Verfahren gemäß der Erfindung. Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele Figures 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8: embodiments of methods according to the invention. Detailed description of preferred embodiments
Im Folgenden werden ein optischer Speicherleuchtstoff gemäß der Erfindung, ein Verfahren gemäß der Erfindung, die hier beschriebene Vorrichtung gemäß der Erfindung, das hier beschriebene Echtheitsmerkmal gemäß der Erfindung sowie das hier beschriebene Wertdokument gemäß der Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierzu wird insbesondere auf zugehörige Figuren verwiesen, die dem besseren Verständnis dienen. In the following, an optical storage phosphor according to the invention, a method according to the invention, the device according to the invention described here, the authenticity feature according to the invention described here as well as the value document according to the invention described here according to the invention are explained in more detail by means of preferred embodiments. For this purpose, reference is made in particular to associated figures, which serve the better understanding.
In den Figuren werden gleiche, gleichartige, ähnliche oder gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen. Auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/ oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. In the figures, the same, similar, similar or equivalent elements are given the same reference numerals. On a repeated description of these elements is partially omitted to avoid redundancies. The figures and the proportions of the elements shown in the figures with each other are not to be considered to scale. Rather, individual elements may be exaggerated in size for better representability and / or better understanding.
Anhand der schematischen Darstellung der Figur 1 ist eine allgemeine Funktionsweise, insbesondere ein allgemeines Ausführungsbeispiel, eines hier im Rahmen der Erfindung beschriebenen optischen Speicherleuchtstoffs (OSP) näher erläutert. Die Figur 1 gibt vereinfacht die mit optisch stimulierter Lumineszenz (OSL) verknüpften Prozesse und das Energieschema eines, insbesondere anorganischen, optischen Speicherleuchtstoffs wieder. Der optische Speicherleuchtstoff enthält ein Leuchtzentrum 11 und ein Fallenzentrum 12 mit Fallenzuständen 121. Iexc bezeichnet Licht zur Anregung des Leuchtzentrums 11, das auch zum Aufladen des OSP geeignet sein kann. Iem bezeichnet vom Leuchtzentrum 11 emittiertes Licht, insbesondere sowohl intrinsische Lumineszenz als auch optisch stimulierte Lumineszenz. IOSL bezeichnet das stimulierende (auslesende) Licht, das einen gespeicherten Ladungsträger (in der Figur 1 beispielhaft als Elektronen e- angedeutet) am Fallenzentrum in das Leitungsband CB anregen kann. Angedeutet ist eine mögliche Beteiligung von Löchern h+ aus dem Valenzband VB. 1, a general mode of operation, in particular a general exemplary embodiment, of an optical storage phosphor (OSP) described here within the scope of the invention is explained in greater detail. FIG. 1 shows in simplified form the processes associated with optically stimulated luminescence (OSL) and the energy scheme of an, in particular inorganic, optical storage phosphor. The optical storage phosphor includes a luminous center 11 and a trap center 12 with trap states 121. I exc denotes light for exciting the luminous center 11, which may also be suitable for charging the OSP. Em denotes light emitted by the illumination center 11, in particular both intrinsic luminescence and optically stimulated luminescence. I OSL designates the stimulating (read-out) light, which can excite a stored charge carrier (in the figure, for example, as an electron e- indicated in FIG. 1) in the conduction band CB at the case center. A possible involvement of holes h + from the valence band VB is indicated.
Charakteristisch für den hier beschriebenen OSP kann sein, dass zwei eigenständige optische Systeme, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Leuchtzentrum 11 und ein Fallenzentrum 12, lichtgetrieben miteinander koppeln. Bestrahlt man den OSP mit Strahlung geeigneter Energie (z. B. Wellenlänge, Intensität, Dauer), werden am Leuchtzentrum 11 (in der Regel ein Metall-Ion) Elektronen e- ins Leitungsband CB - beziehungsweise in Zustände am Leitungsband CB - gehoben. Dies ist in Figur 1 als Prozess (1) bezeichnet. Im Leitungsband diffundieren die Ladungsträger e- (Prozess (2)) und können von dort zu energetisch tiefer liegenden Fallenzuständen 121 (engl. Traps, assoziiert mit den Fallenzentren 12) gelangen und in diesen Fallenzuständen 121 gespeichert werden (Prozess (3)). Diese Fallenzustände 121 liegen in unterschiedlichem energetischen Abstand zum Leitungsband CB. Liegen die Fallenzustände 121 so nahe am Leitungsband CB, dass bereits die thermische Energie bei Raumtemperatur ausreicht, um diese zu leeren, führt dies zu Thermolumineszenz bei Raumtemperatur, was als Nachleuchten oder persistente Lumineszenz beschrieben wird. Bei tie- f erliegenden Fallenzuständen 121 reicht die thermische Energie bei Raumtemperatur nicht aus, um die Ladungsträger e- wieder ins Leitungsband CB zu heben. In diesen tiefen Fallenzuständen 121 sind die Ladungsträger e- stabil gespeichert. Erst durch die Zufuhr einer geeigneten Energiemenge, beispielsweise durch die Bestrahlung mit Licht, werden die Ladungsträger e- in einen angeregten Fallenzustand gebracht und können in das Leitungsband CB freigesetzt werden (Prozess (4)). Die Ladungsträger e- diffundieren erneut im Leitungsband CB (Prozess (2)) und rekombinieren zumindest teilweise am Leuchtzentrum 11 unter der Emission von Licht (Prozess (5)). It may be characteristic of the OSP described here that two independent optical systems, in the present exemplary embodiment a luminous center 11 and a trap center 12, couple in a light-driven manner with one another. If the OSP is irradiated with radiation of suitable energy (eg wavelength, intensity, duration), electrons e- are lifted into the conduction band CB - or into states on the conduction band CB - at the luminous center 11 (usually a metal ion). This is referred to as process (1) in FIG. In the conduction band, the charge carriers diffuse e- (process (2)) and can from there to energetically lower case states 121 (English traps, associated with the case centers 12) get and stored in these case states 121 (process (3)). These trap states 121 are at different energy distance from the conduction band CB. If the trap states 121 are so close to the conduction band CB that the thermal energy at room temperature is sufficient to empty them, this leads to thermoluminescence at room temperature, which is described as afterglow or persistent luminescence. In In the case of falling trap states 121, the thermal energy at room temperature is insufficient to lift the charge carriers back into the conduction band CB. In these deep trap states 121, the charge carriers are stored in an e-stable manner. Only by supplying a suitable amount of energy, for example by the irradiation with light, are the charge carriers e- brought into an excited trap state and can be released into the conduction band CB (process (4)). The charge carriers e-diffuse again in the conduction band CB (process (2)) and at least partially recombine at the light center 11 with the emission of light (process (5)).
In Abgrenzung zur Phosphoreszenz, bei der im Leuchtzentrum 11 selbst der angeregte Ladungsträger e- in einen Triplettzustand gebracht wird und aus diesem mit einer charakteristischen Zeitkonstante in einen anderen Zustand des Leuchtzentrums 11 relaxiert, findet in dem OSP eine umkehrbare, lichtgetriebene Donor- Akzeptor-Reaktion statt. In einer vereinfachten Darstellung dieser umkehrbaren, lichtgetriebenen Donor-Akzeptor-Reaktion gibt beim Speichervorgang das Leuchtzentrum als Donor einen Ladungsträger ab (in der Regel wird das Leuchtzentrum 11 oxidiert) und ein davon unterschiedliches Fallenzentrum 12 nimmt als Akzeptor den Ladungsträger e- auf (das Fallenzen trum 12 wird in der Regel also reduziert). Am Fallenzentrum 12 ist der Ladungsträger e- in einem Fallenzustand 121 gebunden. Um den Fallenzustand 121 zu leeren, ist es erforderlich, den vorherigen Prozess umzukehren, sodass dann das Fallenzentrum 12 als Donor einen Ladungsträger e- abgibt (also oxidiert wird) und das Leuchtzentrum 11 als Akzeptor den Ladungsträger e- aufnimmt (also reduziert wird). Zwischen der Abgabe und der Aufnahme der Ladungsträger e- können diese durch das Leitungsband CB diffundieren, sodass sich in diesen Systemen auch eine lichtinduzierte, persistente Leitfähigkeit feststellen lässt. In contrast to phosphorescence, in which the excited carrier e- is itself brought into a triplet state in the luminous center 11 and relaxes from this with a characteristic time constant into another state of the luminous center 11, a reversible, light-driven donor-acceptor reaction takes place in the OSP instead of. In a simplified representation of this reversible, light-driven donor-acceptor reaction, the luminous center donates a charge carrier as a donor during the storage process (as a rule, the luminous center 11 is oxidized) and a different trap center 12 accepts the charge carrier e.sub.n as the acceptor level 12 is usually reduced). At the case center 12, the charge carrier e- is bound in a case state 121. In order to empty the trap state 121, it is necessary to reverse the previous process so that the trap center 12 then donates a charge carrier (ie is oxidized) as a donor and the light center 11 accepts (ie is reduced) the charge carrier e-acceptor. These can diffuse through the conduction band CB between the emission and the absorption of the charge carriers e-, so that a light-induced, persistent conductivity can also be detected in these systems.
In dem beschriebenen Mechanismus ist der Fallenzustand 121 an ein Fallenzentrum 12 (wie zum Beispiel eine Vakanz, ein zu dotiertes Fremdion als Substitutionsatom, Zwischengitteratome oder auch komplexere aggregierte Defekte) gebunden. Es ist vorteilhaft, wenn die Ladungsträger e- in den energetischen Grundzustand des Fallenzentrums 121 (Fallengrund- zustand) relaxieren und somit nicht in einem Triplettzustand mit einer begrenzten Lebensdauer vorliegen. Die Fallenzentren 12 stellen zusammen ein gegenüber den Leuchtzentren 11 eigenständiges optisches System dar. Somit sind die zugehörigen elektronischen Zustände unabhängig von denen der Leuchtzentren 11. In the described mechanism, trap state 121 is bound to a trap center 12 (such as a vacancy, a doped impurity ion as a substitution atom, interstitial atoms, or even more complex aggregated defects). It is advantageous if the charge carriers e- relax into the energetic ground state of the trap center 121 (falling ground state) and thus are not present in a triplet state with a limited lifetime. The dungeon centers 12 together face the light centers 11 independent optical system. Thus, the associated electronic states are independent of those of the lighting centers 11th
Anhand der schematischen Darstellung der Figur 2 ist beispielhaft ein erfindungsgemäßes Verfahren sowie eine hier beschriebene Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung und/ oder Echtheitsbewertung eines OSP näher erläutert. By way of example, a method according to the invention and a device described here for carrying out the method for determining and / or authenticating an OSP are explained in greater detail on the basis of the schematic representation of FIG.
Der optische Speicherleuchtstoff (OSP) 26 wird mit der Messvorrichtung hinsichtlich seiner optischen Eigenschaften vermessen. Die Vorrichtung enthält eine Lichtquelle 21 zum Aufladen des OSP, eine weitere Lichtquelle 22 zum Auslesen, einen Detektor 23 mit einem Filter 24 sowie eine Vorrichtung zur Datenaufzeichnung und -auswertung 25. The optical storage phosphor (OSP) 26 is measured with the measuring device with regard to its optical properties. The device contains a light source 21 for charging the OSP, a further light source 22 for reading, a detector 23 with a filter 24 and a device for data recording and evaluation 25.
Bei der Lichtquelle 21 und/ oder der Lichtquelle 22 kann es sich beispielsweise jeweils um eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode oder eine spektral durchstimmbare Vorrichtung wie eine Halogen-Metalldampflampe mit einstellbarem Monochromator handeln. Der Detektor 23 ist eine Photodiode, bevorzugt ein Si-Avalanche-Photodiodenmodul, mit angepasster Sammel-Optik. Bei dem Filter 24 kann es sich um einen Bandpassfilter mit Durchlassbereich von 500 nm bis 600 nm, bevorzugt mit einer Zentralwellenlänge von 550 nm und einer Halbwertsbreite von 40 nm oder Zentralwellenlänge von 570 und einer Halbwertsbreite von 30 nm, handeln. Dadurch wird die Intensität des Auslese- und Aufladelichts auf dem Detektor 23 reduziert, so dass sich die OSL mit höherer Genauigkeit messen lässt. Der OSP 26 ist beispielsweise auf einen Messträger aufgebracht, in ein Papier eingebracht oder liegt pulver- förmig in einer Messküvette vor. The light source 21 and / or the light source 22 may, for example, each be a light emitting diode or a laser diode or a spectrally tunable device such as a metal halide lamp with adjustable monochromator. The detector 23 is a photodiode, preferably a Si avalanche photodiode module, with adapted collecting optics. The filter 24 can be a bandpass filter with a passband of 500 nm to 600 nm, preferably with a central wavelength of 550 nm and a half-width of 40 nm or central wavelength of 570 and a half-width of 30 nm. This reduces the intensity of the reading and charging light on the detector 23, so that the OSL can be measured with higher accuracy. The OSP 26 is for example applied to a measuring carrier, introduced into a paper or is present in powder form in a measuring cuvette.
Für die Bestimmung des Auslesespektrums des OSP 26 wird dieser von den beiden Lichtquellen 21, 22 abwechselnd gepulst an derselben Stelle beleuchtet und das emittierte Licht wird detektiert. Dabei wird die Wellenlänge des auslesenden Lichts durchgestimmt, beispielsweise um 5 nm von Puls zu Puls. Vergleichbarkeit wird durch geeignete Einstellung der Belichtungsdauer und Intensität des aufladenden Pulses sowie des auslesenden Pulses erzielt. Beispielsweise kann die Intensität des Aufladepulses so groß sein, dass nach dem Aufladen im Wesentlichen alle Fallenzustände besetzt sind. Die Zuordnung des Detektor- Signals zur Wellenlänge des auslesenden Lichts ergibt das Auslesespektrum. Um das dynamische Verhalten des OSP 26 zu bewerten, wird der OSP 26 mit einem Aufladepuls und anschließend mit mehreren gleichen Auslesepulsen bestrahlt (vgl. auch das Schema der Energieniveaus der Figur 1). Hierbei ist die Wellenlänge des Lichts des Auslesepulses fest. Zu jedem Auslesepuls wird die Intensität der OSL gemessen. Aus der Zuordnung des Detektor-Signals zur verstrichenen Zeit seit Beginn des Auslesens, närnlich seit dem ersten Auslesepuls, lässt sich die Auslesekurve bestimmen. Die Auslesekurve beschreibt das dynamische Verhalten des Speicherleuchtstoffes unter den gewählten Bedingungen (Dauer, Intensität und Wellenlänge der Auflade- und Auslesepulse). For the determination of the read-out spectrum of the OSP 26, it is alternately pulsed at the same location by the two light sources 21, 22, and the emitted light is detected. In this case, the wavelength of the reading light is tuned, for example by 5 nm from pulse to pulse. Comparability is achieved by suitable adjustment of the exposure time and intensity of the charging pulse as well as the readout pulse. For example, the intensity of the charging pulse may be so great that after charging substantially all of the trap states are occupied. The assignment of the detector signal to the wavelength of the reading light gives the readout spectrum. To evaluate the dynamic behavior of the OSP 26, the OSP 26 is irradiated with a charging pulse and then with several equal read pulses (see also the scheme of energy levels of Figure 1). Here, the wavelength of the light of the read pulse is fixed. For each read pulse, the intensity of the OSL is measured. The readout curve can be determined from the assignment of the detector signal to the elapsed time since the beginning of the readout, namely since the first read pulse. The readout curve describes the dynamic behavior of the storage phosphor under the selected conditions (duration, intensity and wavelength of the charging and readout pulses).
Aus der Auslesekurve lassen sich für das Verhalten des Speicherleuchtstoffes charakteristische Maße bestimmen, z. B. Maße für die Auslesegeschwindigkeit unter den gewählten Bedingungen, beispielsweise über das Intensitätsverhältnis zu bestimmten Zeiten während der Auslesesequenz oder über geeignete, auch logarithmische, Ableitungen. Diese charakteristischen Maße sind insbesondere der oben beschriebene Messwert. From the readout curve can be determined for the behavior of the storage phosphor characteristic dimensions, eg. B. measures for the readout speed under the selected conditions, for example on the intensity ratio at certain times during the readout sequence or on appropriate, even logarithmic, derivatives. These characteristic measures are in particular the measured value described above.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele, insbesondere bevorzugte Stoffzusammensetzungen, eines hier beschriebenen OSP sowie deren Anwendung in einem hier beschriebenen Verfahren erläutert. Die angegebenen Stoffmengen und -gewichte sind jeweils innerhalb der üblichen Herstellungstoleranzen zu verstehen. In the following, further exemplary embodiments, in particular preferred compositions, of an OSP described here and their application in a method described here will be explained. The stated amounts and weights of substances are to be understood within the usual manufacturing tolerances.
Die Auswahl bevorzugter Stoffe erfolgt vorzugsweise, indem man mit unterschiedlichen relevanten, aber jeweils festgehaltenen Messsequenzen mehrere Stoffe, welche die hier beschriebenen Zusammensetzungen und eine speziell abgestimmte Defektstruktur aufweisen, misst, und solche mit geeigneten Eigenschaften aussucht. Insbesondere weicht für die Gruppe ausgewählter Stoffe das Messergebnis für eine Messsequenz von dem Messergebnis für eine andere (gegebenenfalls auch ähnliche) Messsequenz ab. Dies entspricht dem genannten Vorteil der engen Kopplung von Nachweisverfahren und Merkmalsstoff - entsprechend der Gedächtniseigenschaft des OSP. The selection of preferred substances is preferably carried out by measuring with different relevant, but each recorded measurement sequences several substances having the compositions described herein and a specially tuned defect structure, and selects those with suitable properties. In particular, for the group of selected substances, the measurement result for one measurement sequence deviates from the measurement result for another (possibly also similar) measurement sequence. This corresponds to the said advantage of the close coupling of detection method and feature substance - according to the memory property of the OSP.
Wegen der engen Verknüpfung eines optimal geeigneten OSP an das Nachweisverfahren kann eine Reihenuntersuchung hilfreich sein, geeignete Formulierungen von Stoffen zu fin- den. Für eine Ausprägung des Echtheitsnachweises über optisch stimulierte Lumineszenz wird ein geeigneter Stoff ausgewählt, indem eine Reihe von Stoffkandidaten gemäß der hier beschriebenen stöchiometrischen Zusammensetzungen hergestellt und daraufhin untersucht werden, wie gut sich die Stoff kandidaten aufladen und auslesen lassen, wobei sowohl zeitliches als auch spektrales Verhalten und die erzielten Intensitäten der Photolumineszenz und der OSL bewertet werden können. Zusätzlich können auch Eigenschaften wie Fading und/ oder relative Intensitäten z. B. während des ersten Auslesens relativ zum Aufladen oder das Verhältnis der Intensitäten der OSL für zwei oder mehrere unterschiedliche Wellenlängen des Ausleselichts herangezogen werden. Because of the close linkage between an optimally suitable OSP and the detection method, a screening study may help to find suitable formulations of substances. the. For a demonstration of authenticity detection via optically stimulated luminescence, a suitable material is selected by preparing a series of candidate materials according to the stoichiometric compositions described herein and then evaluating how well the candidates can be charged and read, with both temporal and spectral behavior and the obtained intensities of the photoluminescence and the OSL can be evaluated. In addition, properties such as fading and / or relative intensities z. B. during the first readout relative to the charging or the ratio of the intensities of the OSL for two or more different wavelengths of the readout light can be used.
Die jeweiligen bevorzugten Stoffzusammensetzungen wurden unterschiedlichen Messsequenzen im Einklang mit einem Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Prüfverfahrens unterworfen. Insbesondere werden die Sequenzen der Ausführungsbeispiele 1 bis 18 als Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen Prüfverfahrens verwendet. The respective preferred compositions of matter have been subjected to different measurement sequences in accordance with one embodiment of a test method described herein. In particular, the sequences of embodiments 1 to 18 are used as embodiments of a test method described herein.
Bei sämtlichen Messungen überlappen die Beleuchtungsflecken der verschiedenen Laserbeleuchtungen signifikant auf der Probe (OSP). Das emittierte Licht wird mit einem Avalan- che-Photodiodenmodul mit geeigneter Detektionsoptik zur Abbildung des Messflecks auf den Detektor und Filterung (Bandpassfilterung mit 550 nm Zentralwellenlänge und 44 nm Halbwertsbreite) gemessen. Das Ausgangssignal wird über einen schnellen A/D Wandler bei 2 Msample/ s ausgelesen und am PC verarbeitet. Wenn nicht anderweitig explizit beschrieben, wird die maximale Intensität des N-ten Pulses einer Auslesesequenz gemessen am Stoff s als IN(S) bezeichnet. Ist diese Größe auf den ersten Puls der zugehörigen Auslesesequenz normiert, wird sie als lN,norm (s) bezeichnet. In all measurements, the illumination spots of the different laser illuminations overlap significantly on the sample (OSP). The emitted light is measured with an avalanche photodiode module with suitable detection optics for imaging the measuring spot onto the detector and filtering (bandpass filtering with 550 nm central wavelength and 44 nm half-width). The output signal is read out via a fast A / D converter at 2 Msample / s and processed on the PC. Unless otherwise explicitly described, the maximum intensity of the Nth pulse of a readout sequence measured on the substance s is referred to as IN (S). If this variable is normalized to the first pulse of the associated readout sequence, it is referred to as l N, norm (s).
Soweit nicht anders angegeben, handelt es sich bei den Auflade- und Auslesepulsen im ms- Bereich in guter Näherung um Rechteckpulse, die angegebene Leistung ist die mittlere Leistung über die Pulsdauer. Unless otherwise stated, the charging and readout pulses in the ms range are to a good approximation rectangular pulses, the power indicated is the average power over the pulse duration.
In der Beschreibung der Beispielstoffe wird die jeweils nominell angesetzte Stöchiometrie benannt, ohne den Ladungsausgleich durch die Anpassung des Sauerstoffanteils (d.h. die Größe d) oder eventuellen Einbau aus zugesetztem Flux (d.h. die Größe t) explizit zu er- wähnen. Das heißt, für die Herstellung kann aus dem angegebenen molaren Anteil der konstituierenden Elemente (ohne exakte Berücksichtigung des Sauerstoffanteils) die einzusetzende Rohstoffmenge jeweils erschlossen werden. In the description of the example substances, the nominally stoichiometry is stated in each case without the charge compensation by the adaptation of the oxygen content (ie the size d) or possible incorporation from added flux (ie the quantity t) being explicitly stated. imagine. That is, for the production of the specified molar fraction of the constituent elements (without exact consideration of the oxygen content), the amount of raw material to be used in each case be developed.
1. Ausführungsbeispiel: nominell
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1st embodiment: nominal
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Das erste Ausführungsbeispiel des OSP (Stoff 1) wird mittels„Combustion Synthesis" hergestellt. Als Ausgangsstoffe dienen die entsprechenden Nitrate. Zunächst werden 6.1386g
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in einen Erlenmeyerkolben eingewogen und in ca. 150 ml Wasser gelöst. Die anderen Stoffe werden aus wässrigen Stammlösungen hinzu pipettiert, sodass entsprechend 3.3565g A1(N03)3-9(H20), 0.0097g Ce(N03)3-6(H20), und 0.01g Yb(N03)3-5(H20) in Lösung vorliegen. Als Treibstoff wird eine Mischung aus 1.6121g Carbohydrazid CH6N4O und 4.2317g Harnstoff CH4N2O zugegeben. Die Stoffe werden vollständig gelöst und die Lösung auf einer Heizplatte in einem explosionsgesicherten Abzug weiter erhitzt. Unter Einhaltung der vorschriftsmäßigen Sicherheitsmaßnahmen wird der Stoffansatz schließlich bis zur Zündung gebracht. Nach vollständiger Reaktion liegt ein gelbes Pulver vor. Abschließend wird der OSP nochmals bei 1250°C für 10 Stunden nachgetempert. Daten der Röntgenstrukturanalyse bestätigten das Vorliegen einer Granatstruktur mit lediglich geringen Beimengungen anderer Phasen.
The first embodiment of the OSP (substance 1) is produced by means of "combustion synthesis." The starting materials used are the corresponding nitrates
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weighed into an Erlenmeyer flask and dissolved in about 150 ml of water. The other substances are pipetted from aqueous stock solutions, so that correspondingly 3.3565 g of A1 (NO 3 ) 3-9 (H 2 O), 0.0097 g of Ce (NO 3 ) 3 -6 (H 2 O), and 0.01 g of Yb (NO 3 ) 3-5 (H 2 O) in solution. As fuel, a mixture of 1.6121 g of carbohydrazide CH 6 N 4 O and 4.2317 g of urea CH 4 N 2 O is added. The substances are completely dissolved and the solution further heated on a hot plate in an explosion-proof trigger. In compliance with the prescribed safety measures, the substance mixture is finally brought to ignition. After complete reaction, a yellow powder is present. Finally, the OSP is post-annealed again at 1250 ° C for 10 hours. Data from the X-ray structure analysis confirmed the existence of a garnet structure with only minor additions of other phases.
2. Ausführungsbeispiel: nominell
Figure imgf000049_0001
Ceo.005, Tmo.oos
2nd embodiment: nominal
Figure imgf000049_0001
Ceo.005, Tmo.oos
Der OSP gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (Stoff 2) wird mittels„Combustion Synthesis" hergestellt. Die Herstellung folgt im Ablauf derjenigen von Stoff 1. Eingesetzte Rohstoffe und Stoffmengen sind: 5.1395g Gd(N03)3-6(H20), 0.9706g La(N03)3-6(H20), 4.6509g Ga(N03)3-5(H20), 3.3635g A1(N03)3-9(H20), 0.01g Tm(N03)3-5(H20), 0.0097g The OSP according to the second embodiment (substance 2) is produced by means of "combustion synthesis" The production follows in the course of that of substance 1. The raw materials used and amounts of substance are: 5.1395 g Gd (NO 3 ) 3-6 (H 2 O), 0.9706 g La (NO 3 ) 3-6 (H 2 O), 4.6509 g Ga (NO 3 ) 3-5 (H 2 O), 3.3635 g Al (NO 3 ) 3-9 (H 2 O), 0.01 g Tm (NO 3 ) 3-5 (H 2 O), 0.0097g
Ce(N03)3-6(H20). Ce (NO 3 ) 3 -6 (H 2 O).
3. Ausführungsbeispiel: nominell
Figure imgf000049_0004
3rd embodiment: nominal
Figure imgf000049_0004
Der OSP gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel (Stoff 3) wird mit Flussmittel (Flux) gestützter Feststoffsynthese hergestellt. Dazu werden die Ausgangsstoffe unter Zugabe von 10g K2SO4 als Flux sorgfältig vermischt und in einem Korundtiegel 10h bei 1200°C an Luft geglüht. Anschließend wird das Flussmittel ausgewaschen. Eingesetzte Rohstoffe und Stoffmengen sind:The OSP according to the third embodiment (Substance 3) is prepared by flux-assisted solid state synthesis. For this, the starting materials are thoroughly mixed with 10 g of K 2 SO 4 as flux and calcined in air in a corundum crucible at 1200 ° C. for 10 h. Subsequently, the flux is washed out. Used raw materials and Substance quantities are:
Figure imgf000050_0001
Figure imgf000050_0001
Die Stoffe 1 bis 3 wurden experimentell hinsichtlich ihrer Auslesegeschwindigkeit verglichen. Hierfür wurden die Pulver der Stoffe 1 bis 3 vermählen auf eine Korngröße von rund 15 μιτι gemäß D99, d.h., 99% der Partikel sind kleiner als 15μm, und in einem Anteil von 0.8 Gewichtsprozent in ein Testpapier (Labor-Standardverfahren zur Blattherstellung) eingebracht und gemessen. Substances 1 to 3 were experimentally compared in terms of their readout speed. For this purpose, the powders of substances 1 to 3 were ground to a grain size of about 15 μιτι according to D99, ie, 99% of the particles are smaller than 15 .mu.m, and introduced in a proportion of 0.8 weight percent in a test paper (standard laboratory method for sheet production) and measured.
Mit einem Aufladepuls wurden zunächst Fallenzustände in den Stoffen besetzt (Pulsdauer 20 ms). Nach weiteren 20 ms Wartezeit beginnt der Auslesepuls (Pulsdauer 20ms). Der Aufladepuls wird mit einer Laserdiode mit einer Peak- Wellenlänge von 450 nm, einer Leistung von 350 mW sowie einem Spotdurchmesser von 6 mm erzeugt. Der Auslesepuls wird mit einer f okussierten Laserdiode mit einer Peak- Wellenlänge von 638 nm und einer Leistung von 450 mW erzeugt. With a charge pulse, trap states were initially occupied in the substances (pulse duration 20 ms). After a further 20 ms waiting time the read pulse starts (pulse duration 20ms). The charging pulse is generated by a laser diode with a peak wavelength of 450 nm, a power of 350 mW and a spot diameter of 6 mm. The readout pulse is generated by a focussed laser diode with a peak wavelength of 638 nm and a power of 450 mW.
Das emittierte Licht wird mit einem Avalanche-Photodiodenmodul mit vorgeschalteter Fo- kussieroptik und optischer Filterung gemessen. Das Ausgangssignal wird über einen schnellen A/D Wandler bei 2 Msample/ s ausgelesen und am PC verarbeitet. The emitted light is measured with an avalanche photodiode module with an optically focused optics and optical filtering. The output signal is read out via a fast A / D converter at 2 Msample / s and processed on the PC.
Nach Korrektur des Signals um den durchschlagenden Anteil des roten Ausleselasers und Normierung ergeben sich die charakteristischen Zeiten, die in der nachfolgenden Tabelle 1 dargestellt sind. Gezeigt ist ein Vergleich der Zeitdauern bis zu einem bestimmten Signalwert (90%, 50% und 20%) beim Auslesen der Stoffe 1 bis 3 unter gleichen Bedingungen. Diese charakteristischen Zeiten beschreiben, wie lange es ab dem Startzeitpunkt des Auslesens dauert, bis das OSL-Signal auf einen bestimmten relativen Wert abgeklungen ist. Der Begriff OSL-Signal bezeichnet das um einen Offset- Wert korrigierte Signal, das beim Auslesen des Stoffes erhalten wird. Bei einer Vergleichsmessung an kommerziellem Strontiumaluminat- Leuchtstoff (Nachleucht-Pigment Blau) wurde der 50% Wert unter diesen Bedingungen erst nach 7.88 ms erreicht. After correction of the signal to the striking portion of the red read laser and normalization, the characteristic times, which are shown in Table 1 below. Shown is a comparison of the time periods up to a certain signal value (90%, 50% and 20%) when reading the substances 1 to 3 under the same conditions. These characteristic times describe how long it takes from the start time of the readout until the OSL signal has decayed to a certain relative value. The term OSL signal designates the signal corrected by an offset value, which is obtained when the substance is read out. In a comparative measurement of commercial strontium aluminate phosphor (persistence pigment blue), the 50% value under these conditions was reached only after 7.88 ms.
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4. Ausführungsbeispiel: nominell 4th embodiment: nominal
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Der OSP gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel (Stoff 4) wird mit Flussmittel (Flux) gestützter Feststoffsynthese hergestellt. Die Herstellung folgt im Ablauf derjenigen von Stoff 3. Eingesetzte Rohstoffe und Stoffmengen sind: 0.6236g Y203, 5.0855g Gd203, 1.1263g AI2O3, 3.1054g Ga203, 0.0184g Ce(S04)2, 0.0066g Mo03, 0.0322g Bi50(OH)9(N03)4 und 10g K2SO4 als Flux. The OSP according to the fourth embodiment (substance 4) is prepared by flux-assisted solid state synthesis. The production follows in the course of that of substance 3. The raw materials and amounts of substance used are: 0.6236 g Y 2 0 3 , 5.0855 g Gd 2 0 3 , 1.1263 g Al 2 O 3 , 3.1054 g Ga 2 0 3 , 0.0184 g Ce (S0 4 ) 2 , 0.0066g Mo0 3 , 0.0322g Bi 5 0 (OH) 9 (N0 3 ) 4 and 10g K2SO4 as flux.
Messungen für die Stoffe 1 bis 4 Measurements for substances 1 to 4
Die Auslesespektren der Stoffe 1 und 4 wurden experimentell verglichen. Hierfür wurden die Pulver der Stoffe 1 und 4 jeweils in PMMA-Küvetten gegeben und in einem Laboraufbau vermessen. Die Stoffe 1 bzw. 4 wurden im Wechsel mit einem Puls einer blau emittierenden Laserdiode aufgeladen (Peak- Wellenlänge 450 nm, Leistung 300 mW, leicht aufgeweiteter Strahl mit ca. 3 mm Durchmesser, Pulsdauer 6 ms) und mit einer durchstirnmbaren Laserlichtquelle (Pulsdauer im Bereich von 15 ns, maximale Pulsenergie 15 μΐ, Strahldurchmesser ca. 1 mm) ausgelesen. Die emittierte Strahlung wurde mit einem verstärkten Si-Detektor gemessen, das Signal digitalisiert und am PC ausgewertet.  The readout spectra of substances 1 and 4 were compared experimentally. For this purpose, the powders of substances 1 and 4 were each added to PMMA cuvettes and measured in a laboratory setup. The substances 1 and 4 were alternately charged with a pulse of a blue-emitting laser diode (peak wavelength 450 nm, power 300 mW, slightly expanded beam with about 3 mm diameter, pulse duration 6 ms) and with a durchirnmbaren laser light source (pulse duration in Range of 15 ns, maximum pulse energy 15 μΐ, beam diameter approx. 1 mm). The emitted radiation was measured with an amplified Si detector, the signal digitized and evaluated on the PC.
Für einige der Laserwellenlängen ist das Verhältnis der jeweils auf das Maximum normierten OSL-Signale I von Stoff 4 relativ zu Stoff 1 d. h. In0rm(4)/ Inorm(l) in Tabelle 2 angegeben. Für dieselben Wellenlängen ist in der Tabelle 2 auch das auf das Maximum normierte OSL- Signal für die Messung an Stoff 1 gegeben. For some of the laser wavelengths, the ratio of the OSL signals I of substance 4 normalized to the maximum, in each case, relative to substance 1, ie, I 0 rm (4) / Inorm (I), is given in Table 2. For the same wavelengths in Table 2, the normalized to the maximum OSL signal for the measurement of substance 1 is given.
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5. Ausführungsbeispiel: nominell Gd2.52Lao.5Al2.36Ga2.5O12: Ceo.005, Bio.01, M00.02  5th embodiment: nominal Gd2.52Lao.5Al2.36Ga2.5O12: Ceo.005, Bio.01, M00.02
Der OSP gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel (Stoff 5) wird analog zum Stoff 1 per Combustion Synthesis hergestellt. Als Ausgangsstoffe wurden Gd(N03)3-6(H20), The OSP according to the fifth embodiment (substance 5) is prepared analogously to substance 1 by combustion synthesis. The starting materials were Gd (NO 3 ) 3-6 (H 2 O),
La(N03)3-6(H20), Ga(N03)3-5(H20), A1(N03)3-9(H20), Ce(N03)3-6(H20) Bi(N03)3 * 5H20 sowie eine Molybdän- Analyse-Standardlösung für die Spektroskopie mit lg/1 Mo jeweils entsprechend der angegebenen molaren Mengen eingesetzt. La (NO 3 ) 3-6 (H 2 O), Ga (NO 3 ) 3 -5 (H 2 O), A1 (NO 3 ) 3 -9 (H 2 O), Ce (NO 3 ) 3 -6 (H 2 0) Bi (NO 3) 3 * 5H 2 O as well as a molybdenum analysis standard solution for the spectroscopy with lg / 1 Mo in each case according to the indicated molar amounts used.
Messungen für den Stoff 5 Measurements for the substance 5
In Verbindung mit der Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Für die gezeigten Messungen wurde der Stoff 5 verwendet, wobei auch andere Stoffzusammensetzungen mit entsprechender Anpassung der Parameter verwendet werden können. Der OSP wurde einem Echtheitsnachweis gemäß dem hier beschriebenen Verfahren unterworfen.  An exemplary embodiment of a method described here is explained in more detail in conjunction with FIG. Fabric 5 was used for the measurements shown, although it is also possible to use other compositions of matter with appropriate adaptation of the parameters. The OSP was subjected to a proof of authenticity according to the method described here.
Die gesamte verwendete Messsequenz (Sequenz 1) ist wie folgt aufgebaut: The entire measurement sequence used (sequence 1) is structured as follows:
1) Aufladepuls (Laserdiode, Peak- Wellenlänge 450 nm, rund 450 mW Leistung, defokussiert auf ca. 4 mm Beleuchtungsdurchmesser, Dauer 100 μs). Das Pulsende definiert den Zeitnullpunkt für die Messsequenz.  1) Charge pulse (laser diode, peak wavelength 450 nm, around 450 mW power, defocused to approx. 4 mm illumination diameter, duration 100 μs). The end of the pulse defines the time zero point for the measurement sequence.
2) 1 ms Wartezeit.  2) 1 ms waiting time.
3) Auslesepuls bzw. Auslesesequenz: Jeweils abwechselnde 8 Pulse R und R*.  3) Read pulse or read sequence: Alternate 8 pulses R and R *.
Puls R: Laserdiode mit einer Peak- Wellenlänge von 638nm, rund 600 mW Leistung, fokus- siert, Pulsdauer 4μs mit anschließend 6μs Wartezeit vor dem nachfolgenden Puls R*, Puls R*: Laserdiode mit einer Peak- Wellenlänge von 852 nm und mit rund 720 mW Leistung, fokussiert, Pulsdauer 4μs mit anschließend 6μs Wartezeit vor dem nachfolgenden Puls R). 4) Wiederholen der Messsequenz mit einer Zyklusdauer von 2ms. Pulse R: Laser diode with a peak wavelength of 638nm, around 600 mW power, focused, pulse duration 4μs followed by 6μs waiting time before the following pulse R *, Pulse R *: Laser diode with a peak wavelength of 852 nm and with around 720 mW power, focused, pulse duration 4 μs followed by 6 μs waiting time before the following pulse R). 4) Repeat the measurement sequence with a cycle time of 2ms.
Für die Versuche wurde der Stoff 5 auf eine Korngröße von rund 5μm . nach D99 vermählen und in einem Anteil von 1 Gewichtsprozent in ein Testpapier (Labor-Standardverfahren zur Blattherstellung) eingebracht und gemessen. For the experiments, the substance was 5 to a particle size of about 5 microns. milled to D99 and added to a test paper (standard laboratory method for sheet production) in a proportion of 1% by weight and measured.
Figur 3 zeigt die normierte Auslesekurve (Inorm) als Funktion der Zeit aus der Messung mit der obigen Sequenz 1. Gezeigt sind die jeweiligen Signale während der Auslesepulse. Aus dem Verlauf der Auslesekurve lässt sich auf den verwendeten OSP zurückschließen. Insbesondere zeigt sich hier die gute Auslesbarkeit von Stoff 5 bei roten und nah-infraroten (NIR) Wellenlängen. Die Daten werden bevorzugt weiterverarbeitet, beispielsweise indem für jeden Puls das Signal gemittelt wird und das Verhältnis aus der Signalintensität des n-ten Pulses zur der Signalintensität des ersten Pulses Sn/Sl herangezogen wird. Außerdem kann beispielsweise die Auslesegeschwindigkeit auch als prozentuale Puls-zu-Puls Abnahme der Signalintensität unter definierten Pulsparametern der Auslesepulse beschrieben werden. Dieses Beispiel zeigt zudem die unterschiedliche Wirkung der Auslesepulse R und R*. Figure 3 shows the normalized readout curve (I norm ) as a function of time from the measurement with the above sequence 1. The respective signals are shown during the readout pulses. From the course of the readout curve can be concluded on the OSP used. In particular, this shows the good readability of substance 5 at red and near-infrared (NIR) wavelengths. The data are preferably further processed, for example by averaging the signal for each pulse and using the ratio of the signal intensity of the nth pulse to the signal intensity of the first pulse S n / S l . In addition, for example, the read-out speed can also be described as a percentage pulse-to-pulse decrease in the signal intensity under defined pulse parameters of the readout pulses. This example also shows the different effects of the read pulses R and R *.
6. Ausführungsbeispiel: nominell6th embodiment: nominal
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Der OSP gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel (Stoff 6) wird mit Flussmittel (Flux) gestützter Feststoff Synthese hergestellt. Dazu werden die Ausgangsstoffe unter Zugabe von als Flux sorgfältig vermischt und in einem Korundtiegel 10 h bei 1200°C geglüht.
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The OSP according to the sixth embodiment (Substance 6) is prepared by flux-assisted solid synthesis. For this purpose, the starting materials are thoroughly mixed with the addition of flux and calcined in a corundum crucible at 1200 ° C for 10 h.
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Eingesetzte Stoffe sind: 0.8795g La203/ 4.9701 g Gd203, 1.1010g AI2O3, 3.0360g Ga203, Substances used are: 0.8795 g La 2 O 3 / 4.9701 g Gd 2 0 3 , 1.1010 g Al 2 O 3 , 3.0360 g Ga 2 O 3 ,
0.01256g ZrCLi. Bei dem Stoff 6 wurde kein Cer zudotiert.  0.01256g ZrCLi. For substance 6, no cerium was added.
Messungen für den Stoff 6 Measurements for the substance 6
In Verbindung mit den Figuren 4a, 4b und 4c sowie mit der Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. In dem Verfahren wurde der Stoff 6 einem Echtheitsnachweis unterworfen.  An exemplary embodiment of a method described here is explained in more detail in conjunction with FIGS. 4a, 4b and 4c, as well as with FIG. In the process, the fabric 6 was subjected to a proof of authenticity.
Die hierbei verwendete Messsequenz (Sequenz 2) ist wie folgt aufgebaut: 1) Aufladepuls (Laser diode mit einer Peak- Wellenlänge von 450 nm und mit rund 350 mW Leistung, Dauer 20 ms, defokussiert auf ca. 6 mm Beleuchtungsdurchmesser). Der Zeitnullpunkt für diese Messsequenz ist durch den Beginn des Aufladepulses gegeben. The measuring sequence used here (sequence 2) is structured as follows: 1) Charge pulse (laser diode with a peak wavelength of 450 nm and with about 350 mW power, duration 20 ms, defocused to about 6 mm illumination diameter). The time zero for this measurement sequence is given by the beginning of the charge pulse.
2) 65 ms Wartezeit  2) 65 ms waiting time
3) Elf Pulse G (Puls G: Laserdiode mit einer Peak- Wellenlänge von 638nm und mit rund 300 mW Leistung, fokussiert, Pulsdauer 0.2 ms mit anschließend 0.3 ms Wartezeit vor dem nachfolgenden Puls G).  3) Eleven Pulse G (pulse G: laser diode with a peak wavelength of 638nm and with about 300 mW power, focused, pulse duration 0.2 ms followed by 0.3 ms waiting time before the following pulse G).
4) Wiederholen der Messsequenz mit einer Zyklusdauer von 100 ms.  4) Repeat the measuring sequence with a cycle duration of 100 ms.
Dabei zeigt Figur 4a zeigt das gemessene Detektorsignal Sl (in Volt) am OSP über die Zeit, Figur 4b zeigt den zeitlichen Verlauf des Trigger-Signals S2 für das Aufladen (entsprechend den Aufladepulsen) und Figur 4c zeigt den zeitlichen Verlauf des Trigger-Signals S3 für das Auslesen (entsprechend den Auslesepulsen). In Figur 5 ist die Auslesesequenz im Detail dargestellt, nämlich in Figur 5 a) der zeitliche Verlauf des Detektor-Signals Sl (Offset- behaftete Auslesekurve) und in b) der Verlauf des zugehörigen Trigger-Signals S3 (also die Auslesepulse) dargestellt. Als Echtheitskriterium dient beispielsweise die Form der Einhüllenden der Auslesekurve oder das Verhältnis der Signalintensitäten von erstem Auslesepuls zu letztem Auslesepuls. FIG. 4a shows the measured detector signal S1 (in volts) at the OSP over time, FIG. 4b shows the time profile of the trigger signal S2 for charging (corresponding to the charging pulses) and FIG. 4c shows the time profile of the trigger signal S3 for reading out (according to the readout pulses). FIG. 5 shows the read-out sequence in detail, namely in FIG. 5 a) the time profile of the detector signal S 1 (offset-biased readout curve) and b) the curve of the associated trigger signal S 3 (ie the readout pulses). The authenticity criterion used is, for example, the shape of the envelope of the read-out curve or the ratio of the signal intensities of the first read-out pulse to the last read-out pulse.
Weitere Ausführungsbeispiele 7 bis 18 Further embodiments 7 to 18
Weitere Stoffe 7 bis 18 wurden mit Flussmittel (Flux) gestützter Feststoffsynthese hergestellt. Die Herstellung folgt im Ablauf derjenigen von Stoff 3. Die Stoffe sind mit ihrer nominellen Zusammensetzung in der Tabelle 3 aufgelistet. Gesamtansatzmengen waren jeweils 20 g, wovon 10 g Flussmittel K2SO4 eingesetzt wurden. Als Quellen für die in der jeweiligen Stoffzusammensetzung angegebenen Elemente wurden die Rohstoffe aus Tabelle 4 verwendet. Die Rohstoffe (vgl. Tabelle 4) wurden jeweils in der für die angegebenen Stoffzusammensetzungen nötigen Elementmenge zugegeben. Die Tabelle 4 zeigt einen Überblick der für die Stoffe 7 bis 18 verwendeten Rohstoffe.  Further substances 7 to 18 were prepared by flux-assisted solid-state synthesis. The production follows in the course of that of substance 3. The substances are listed with their nominal composition in Table 3. Total quantities were 20 g each, of which 10 g K2SO4 were used. The raw materials from Table 4 were used as sources for the elements specified in the respective composition of matter. The raw materials (see Table 4) were each added in the amount of element necessary for the stated compositions of matter. Table 4 shows an overview of the raw materials used for Substances 7 to 18.
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Messungen für die Stoffe 7 bis 13
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Measurements for substances 7 to 13
Für die obigen Stoffe 7 bis 13 wurden jeweils unterschiedliche Messungen gemäß einem Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens zum Prüfen durchgeführt, um die Wirkung von Änderungen in der Matrix des OSP, von Dotierstoffen und/ oder deren Konzentrationen auf die Eigenschaften des OSP zu beschreiben. For the above substances 7 to 13, different measurements were made according to an embodiment of a method for testing described here in order to describe the effect of changes in the matrix of the OSP, of dopants and / or their concentrations on the properties of the OSP.
Dazu wurden die jeweiligen Stoffe mit der folgenden Messsequenz (Sequenz 3) gemessen:For this purpose, the respective substances were measured with the following measurement sequence (sequence 3):
1) Aufladepuls (Laserdiode mit einer Peak- Wellenlänge von 450 nm und mit rund 400 mW Leistung, Dauer 20 ms, Spot ca. 3 mm Durchmesser). Der Zeitnullpunkt entspricht dem Beginn des Auf ladepulses. 1) Charge pulse (laser diode with a peak wavelength of 450 nm and with about 400 mW power, duration 20 ms, spot about 3 mm in diameter). The time zero corresponds to the beginning of the charging pulse.
2) 23.6 ms Wartezeit nach Ende des Aufladepulses  2) 23.6 ms waiting time after the end of the charging pulse
3) Sechs Wiederholungen eines Pulspaares (ST):  3) Six repetitions of a pair of pulses (ST):
Puls S: Laserdiode mit einer Peak- Wellenlänge von 638nm (rot) und mit rund 450 mW Leistung, fokussiert, Pulsdauer 0.2 ms mit anschließend 0.2 ms Wartezeit vor dem nachfolgenden Puls T  Pulse S: Laser diode with a peak wavelength of 638nm (red) and with about 450 mW power, focused, pulse duration 0.2 ms followed by 0.2 ms waiting time before the following pulse T
Puls T: Laserdiode mit einer Peak- Wellenlänge von 915 nm (NIR) und mit rund 500 mW Leistung, fokussiert, Pulsdauer 0.2 ms mit anschließend 0.2 ms Wartezeit.  Pulse T: Laser diode with a peak wavelength of 915 nm (NIR) and with approximately 500 mW power, focused, pulse duration 0.2 ms followed by 0.2 ms waiting time.
4) Wiederholen der Messsequenz mit einer Zyklusdauer von 50 ms.  4) Repeat the measurement sequence with a cycle time of 50 ms.
Die Tabelle 5 listet geeignete Messgrößen und ihre Definitionen auf. IN bezeichnet dabei die maximale Signalintensität des N-ten Auslesepulses der Messsequenz. Die hier angeführten Messgrößen veranschaulichen beispielhaft, wie die Daten einer Messsequenz ausgewertet werden können und sind keineswegs als vollständige Aufzählung einer Datenauswerrung zu verstehen. Weitere Messgrößen können definiert und alternative Auswertemethoden (wie direkter Vergleich mit Solldaten, Anpassungen, Normierung auf intrinsische Signale) können vorgenommen werden. Tabelle 6 gibt einen Überblick über die in Tabelle 5 definierten Messgrößen für die Stoffe 7 bis 13. Table 5 lists suitable measures and their definitions. IN designates the maximum signal intensity of the Nth read-out pulse of the measurement sequence. The measured variables given here illustrate, by way of example, how the data of a measurement sequence can be evaluated and are by no means to be understood as a complete enumeration of a data execution. Further measured variables can be defined and alternative evaluation methods (such as direct comparison with target data, adjustments, standardization for intrinsic signals) can be made. Table 6 gives an overview of the measured quantities for substances 7 to 13 defined in Table 5.
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Für die Anwendungen erscheinen neben Stoff 7 (der ein hohes OSL-Signal Lax aufweist, allerdings kaum auf die NIR- Anteile reagiert) auch die anderen Stoffe interessant, da sie auch mit den NIR-Pulsen signifikant auslesbar sind (im Parameter Q sichtbar) und dabei unterscheidbare Geschwindigkeiten aufweisen. Diese Stoffe zeigen beispielhaft Unterschiede in ihrer spektralen Sensitivität und in ihren Auslesegeschwirtdigkeiten. For the applications next to substance 7 (which has a high OSL signal Lax, but hardly reacts to the NIR components), the other substances appear interesting, since they are also significantly readable with the NIR pulses (visible in parameter Q) and have distinguishable speeds. These substances show, for example, differences in their spectral sensitivity and in their readability.
Messungen für die Stoffe 7 und 14 bis 17 Für die obigen Stoffe 7 und 14 bis 17 wurden weitere Messungen gemäß einem Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens zur Prüfung durchgeführt, um die Wirkung von Änderungen in der Matrix des OSP, von Dotierstoffen und/ oder deren Konzentrationen auf die Eigenschaften des OSP zu beschreiben. Measurements for substances 7 and 14 to 17 For the above substances 7 and 14 to 17, further measurements were made according to one embodiment of a method of testing described herein to describe the effect of changes in the matrix of the OSP, dopants and / or their concentrations on the properties of the OSP.
Dazu wurden die jeweiligen Stoffe mit der folgenden Messsequenz (Sequenz 4) gemessen:For this purpose, the respective substances were measured with the following measurement sequence (sequence 4):
1) Auf ladepuls (Laser diode mit einer Peak- Wellenlänge von 450 ran und mit rund 350 mW Leistung, Dauer 20 ms, Spot ca. 6 mm Durchmesser). Der Zeitnullpunkt entspricht dem Beginn des Aufladepulses. 1) Charge pulse (laser diode with a peak wavelength of 450 ran and with about 350 mW power, duration 20 ms, spot about 6 mm in diameter). The time zero corresponds to the beginning of the charging pulse.
2) 23.6 ms Wartezeit nach Ende des Aufladepulses.  2) 23.6 ms waiting time after the end of the charging pulse.
3) Zwölf Pulse U: (Laserdiode mit einer Peak- Wellenlänge von 638nm mit rund 400 mW Leistung, fokussiert, Pulsdauer 0.2 ms) mit anschließend 0.2 ms Wartezeit vor dem nachfolgenden Puls  3) Twelve pulses U: (laser diode with a peak wavelength of 638nm with about 400 mW power, focused, pulse duration 0.2 ms) followed by 0.2 ms waiting time before the following pulse
4) Wiederholen der Messsequenz mit einer Zyklusdauer von 50 ms.  4) Repeat the measurement sequence with a cycle time of 50 ms.
Die Tabelle 7 listet geeignete Messgrößen und ihre Definitionen auf. IN bezeichnet dabei die maximale Signalintensität des N-ten Auslesepulses der Messsequenz. Tabelle 8 gibt einen Überblick über die in Tabelle 7 definierten Messgrößen für die Stoffe 7 (als Referenz) und 14 bis 17. Table 7 lists suitable measures and their definitions. IN designates the maximum signal intensity of the Nth read-out pulse of the measurement sequence. Table 8 gives an overview of the measured quantities for substances 7 (as reference) and 14 to 17 defined in Table 7.
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In der Figur 6 sind normierte Auslesekurven für den Stoff 7 (Bezugszeichen 67), den Stoff 15 (Bezugszeichen 615) und den Stoff 16 (Bezugszeichen 616) dargestellt, wobei für jeden Auslesepuls der Sequenz 4 das maximale Signal IN,norm des Pulses N gegen die Pulsnummer N aufgetragen ist. Die Kurven sind jeweils auf das Signal des ersten Pulses normiert. Dieses Beispiel verdeutlicht die Auswirkung der Zusammensetzung des OSP auf seine Eigenschaften wie hier beispielhaft in den Messwerten (Tabellen 7 und 8) beziehungsweise auch im direkten Vergleich der Auslesekurve (Figur 6) sichtbar wird. Insbesondere am Vergleich der Auslesekurve für Stoff 15 (Bezugszeichen 615) und 16 (Bezugszeichen 616) wird deutlich, dass kleine Änderungen in der Zusammensetzung die Defektstruktur des Stoffes maßgeblich verändern, was sich in der deutlichen Änderung charakteristischer Messgrößen (beispielsweise wie in den Tabellen 7 und 8) und/ oder Auslesekurven (wie beispielsweise in Figur 6) manifestiert: die Auslesegeschwindigkeiten und die Auslesekurven der einzelnen Stoffe weichen signifikant voneinander ab. Normalized readout curves for substance 7 (reference 67), substance 15 (reference 615) and substance 16 (reference 616) are shown in FIG. 6, wherein for each readout pulse of sequence 4 the maximum signal I N, norm of pulse N is plotted against the pulse number N. The curves are each normalized to the signal of the first pulse. This example illustrates the effect of the composition of the OSP on its properties as shown here by way of example in the measured values (Tables 7 and 8) or also in the direct comparison of the readout curve (FIG. 6). In particular, the comparison of the readout curve for substance 15 (reference numeral 615) and 16 (reference numeral 616) makes it clear that small changes in the composition significantly change the defect structure of the substance, which results in the marked change in characteristic measured variables (for example as in Tables 7 and 8) and / or read-out curves (as shown, for example, in FIG. 6): the read-out speeds and the read-out curves of the individual substances differ significantly from one another.
Messungen für die Stoffe 3, 7, 13 und 16 Measurements for substances 3, 7, 13 and 16
Für die Stoffe 3, 7 und 13 sowie für Stoff 16 wurden weitere Messungen gemäß einem Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens zum Prüfen durchgeführt, um Eigenschaften der Stoffe zu ermitteln, die die Auslesbarkeit im nahen UV-Bereich beispielhaft vergleichen.  For the fabrics 3, 7 and 13 and for fabric 16, further measurements were made according to one embodiment of a method of testing described herein to determine properties of the fabrics exemplifying the readability in the near UV range.
Die Messungen wurden zunächst mit der folgenden Messsequenz (Sequenz 5) durchgeführt: 1) Aufladepuls (Laser diode mit einer Peak- Wellenlänge von 450 nm mit rund 300 mW Leistung, Dauer 20 ms, Spot ca. 3 mm Durchmesser). Der Zeitnullpunkt entspricht dem Beginn des Aufladepulses. 2) 80.252 ms Wartezeit nach Ende des Aufladepulses. The measurements were first carried out with the following measuring sequence (sequence 5): 1) charging pulse (laser diode with a peak wavelength of 450 nm with approximately 300 mW power, duration 20 ms, spot approx. 3 mm diameter). The time zero corresponds to the beginning of the charging pulse. 2) 80.252 ms Waiting time after the end of the charging pulse.
3) Zwölf Pulse Z: Laserdiode mit einer Peak- Wellenlänge von 398 nm mit rund 280 mW Leistung, fokussiert, Pulsdauer 0.2 ms mit anschließend 0.2 ms Wartezeit vor dem nachfolgenden Puls.  3) Twelve pulses Z: Laser diode with a peak wavelength of 398 nm with approximately 280 mW power, focused, pulse duration 0.2 ms followed by 0.2 ms waiting time before the following pulse.
4) Wiederholen der Messsequenz mit einer Zyklusdauer von 100 ms.  4) Repeat the measuring sequence with a cycle duration of 100 ms.
Zusätzlich wurde dann die folgende Messsequenz (Sequenz 6) herangezogen: In addition, the following measurement sequence (sequence 6) was then used:
1) Aufladepuls (Laserdiode mit einer Peak-Wellenlänge von 450 nm mit rund 300 mW Leistung, Dauer 20 ms, Spot ca. 3 mm Durchmesser). Der Zeitnullpunkt entspricht dem Beginn des Aufladepulses.  1) Charge pulse (laser diode with a peak wavelength of 450 nm with approximately 300 mW power, duration 20 ms, spot approx. 3 mm diameter). The time zero corresponds to the beginning of the charging pulse.
2) 43.841 ms Wartezeit nach Ende des Aufladepulses.  2) 43,841 ms Waiting time after the end of the charging pulse.
3) 6 Wiederholungen eines Pulspaares (SZ):  3) 6 repetitions of a pair of pulses (SZ):
Puls S: Laserdiode mit einer Peak-Wellenlänge von 638nm mit rund 450 mW Leistung, fokussiert, Pulsdauer 0.2 ms mit anschließend 0.2 ms Wartezeit vor dem nachfolgenden Puls Z. Puls Z: Laserdiode mit einer Peak-Wellenlänge von 398nm mit rund 280 mW Leistung, fokussiert, Pulsdauer 0.2 ms mit anschließend 0.2 ms Wartezeit vor dem nachfolgenden Puls S. Pulse S: laser diode with a peak wavelength of 638nm with a power of 450 mW, focused, pulse duration 0.2 ms followed by 0.2 ms waiting time before the following pulse Z. Pulse Z: laser diode with a peak wavelength of 398nm with about 280 mW power, focused, pulse duration 0.2 ms followed by 0.2 ms waiting time before the following pulse S.
4) Wiederholen der Messsequenz mit einer Zyklusdauer von 50 ms. 4) Repeat the measurement sequence with a cycle time of 50 ms.
Die Tabelle 9 listet geeignete Messgrößen und ihre Definitionen für die Sequenzen 5 und 6 auf. IN bezeichnet dabei die maximale Signalintensität des N-ten Auslesepulses der jeweiligen Messsequenz. Tabelle 10 enthält eine Liste mit den in Tabelle 9 definierten Messgrößen für die Stoffe 3, 7 und 13 sowie 16. Table 9 lists suitable measures and their definitions for sequences 5 and 6. In this case, IN denotes the maximum signal intensity of the Nth read-out pulse of the respective measurement sequence. Table 10 contains a list of the measured quantities for substances 3, 7 and 13 and 16 defined in Table 9.
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Beispielhaft zeigen diese Stoffe unterschiedliche spektrale Sensitivitäten, die sich nicht nur in Intensitätsverhältnissen sondern auch in Auslesegeschwindigkeiten feststellen lassen, wie aus den Werten in Tabelle 10 folgt. By way of example, these substances show different spectral sensitivities which can be ascertained not only in intensity ratios but also in readout speeds, as follows from the values in Table 10.
Messungen für den Stoff 18 Measurements for the substance 18
Stoff 18 zeigt vor allem bei 398 nm eine effiziente Auslesbarkeit, während er im roten und NIR Spektralbereich kaum auslesbar ist. Für den Nachweis wurde Stoff 18 der Messsequenz 6 sowie einer weiteren Messsequenz 7 unterworfen und die Daten ausgewertet.  Substance 18 shows an efficient readability, especially at 398 nm, while it is hardly readable in the red and NIR spectral range. For the detection, substance 18 of measurement sequence 6 as well as another measurement sequence 7 was subjected and the data were evaluated.
Die verwendete Messsequenz (Sequenz 7) ergibt sich wie folgt: The measurement sequence used (sequence 7) is as follows:
1) Aufladepuls (Laser diode mit einer Peak- Wellenlänge von 450 nm mit rund 300 mW Leistung, Dauer 20 ms, Spot ca. 3 mm Durchmesser). Der Zeitnullpunkt entspricht dem Beginn des Aufladepulses.  1) Charge pulse (laser diode with a peak wavelength of 450 nm with about 300 mW power, duration 20 ms, spot about 3 mm in diameter). The time zero corresponds to the beginning of the charging pulse.
2) 43.841 ms Wartezeit nach Ende des Aufladepulses.  2) 43,841 ms Waiting time after the end of the charging pulse.
3) 6 Wiederholungen eines Pulspaares (TZ):  3) 6 repetitions of a pair of pulses (TZ):
Puls T: Laserdiode mit einer Peak- Wellenlänge von 915 nm mit rund 500 mW Leistung, fo- kussiert, Pulsdauer 0.2 ms mit anschließend 0.2 ms Wartezeit vor dem nachfolgenden Puls Z. Puls Z: Laserdiode mit einer Peak- Wellenlänge von 398nm mit rund 280 mW Leistung, fo- kussiert, Pulsdauer 0.2 ms mit anschließend 0.2 ms Wartezeit vor dem nachfolgenden Puls T. 4) Wiederholen der Messsequenz mit einer Zyklusdauer von 50 ms. Pulse T: Laser diode with a peak wavelength of 915 nm with approximately 500 mW power, focused, pulse duration 0.2 ms followed by 0.2 ms waiting time before the following pulse Z. Pulse Z: Laser diode with a peak wavelength of 398nm with approximately 280 mW power, focused, pulse duration 0.2 ms followed by 0.2 ms waiting time before the following pulse T. 4) Repeat the measurement sequence with a cycle time of 50 ms.
Der Vergleich der Messungen des Stoffs 18 für die Sequenz 6 (Bezugszeichen 76) und die Sequenz 7 (Bezugszeichen 77) ist in der Figur 7 dargestellt. Die Figur 7 zeigt eine Folge des jeweiligen maximalen normierten Signals Im,norm des m-ten Auslesepulses als Funktion der Nummer m des Auslesepulses. Gerade Pulsnummern (obere Messwerte) entsprechen jeweils Pulsen vom Typ Z, also einer Wellenlänge des Ausleselichts von 398 nm, während ungerade Pulsnummern (untere Messwerte mit einer Intensität unter 0.1) einer Wellenlänge des Ausleselichts von 638 nm (Typ S, Messsequenz 6) bzw. 915 nm (Typ T, Messsequenz 7) entsprechen. Pulstyp Z ist also in der Lage, den Stoff 18 auszulesen, während für Pulstyp S und T die Signale unter 0.1 verbleiben. Es geht hervor, dass sich der Stoff 18 vor allem bei einer Wellenlänge von 398 nm auslesen lässt, d.h. bei einer Wellenlänge kürzer als die Emissionswellenlänge und sogar kürzer als die bevorzugte Wellenlänge des Aufladelichts von rund 450 nm. The comparison of the measurements of the substance 18 for the sequence 6 (reference numeral 76) and the sequence 7 (reference numeral 77) is shown in FIG. FIG. 7 shows a sequence of the respective maximum normalized signal Im, norm of the mth readout pulse as a function of the number m of the readout pulse. Even pulse numbers (upper measured values) correspond to pulses of type Z, ie a wavelength of the readout light of 398 nm, while odd pulse numbers (lower measured values with an intensity below 0.1) correspond to a wavelength of the readout light of 638 nm (type S, measuring sequence 6). 915 nm (type T, measuring sequence 7). Pulse Z is thus able to read the substance 18, while for pulses S and T the signals remain below 0.1. It can be seen that the substance 18 can be read out above all at a wavelength of 398 nm, i. at a wavelength shorter than the emission wavelength and even shorter than the preferred wavelength of the charge of about 450 nm.
Weitere Ausführungsbeispiele: Stoffe 19, 20 und 21 Further embodiments: Substances 19, 20 and 21
Anhand der weiteren Ausführungsbeispiele der Stoffe 19, 20 und 21 soll der Einfluss von geringen Änderungen der chemischen Zusammensetzung der Granatmatrix auf die Eigenschaften des OSP untersucht werden. Gesamtansatzmengen waren jeweils 20g, wovon 10g Flussmittel K2SO4 eingesetzt wurden. Als Quellen für die in der jeweiligen Stoffzusammensetzung angegebenen Elemente wurden die Rohstoffe aus Tabelle 4 verwendet. Die Rohstoffe wurden jeweils in der für die angegebenen Stoffzusammensetzungen nötigen Elementmenge zugegeben.  The influence of slight changes in the chemical composition of the garnet matrix on the properties of the OSP will be examined on the basis of the further exemplary embodiments of the substances 19, 20 and 21. Total amounts were 20g each, of which 10g flux K2SO4 were used. The raw materials from Table 4 were used as sources for the elements specified in the respective composition of matter. The raw materials were each added in the amount of element necessary for the stated compositions of matter.
Die Stoffe 19, 20 und 21 wurden mit Flussmittel (Flux) gestützter Feststoffsynthese hergestellt. Die Herstellung folgt im Ablauf derjenigen von Stoff 3. Die nominelle Zusammensetzun der Stoffe lautet: Substances 19, 20 and 21 were prepared by flux-assisted solid-state synthesis. The production follows that of substance 3. The nominal composition of the substances is as follows:
Figure imgf000062_0001
Figure imgf000062_0001
Stoff 19 enthält kein Lanthan, Stoff 20 ist eine annähernd stöchiometrischer Formulierung, während Stoff 21 einen deutlichen Überschuss an Seltenerd-Elementen (hier: Gd) aufweist. Diese drei Stoffe werden mit einer Messsequenz gemäß einem Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens verglichen. Die Messsequenz (Sequenz 8) ist wie folgt aufgebaut: Fabric 19 contains no lanthanum, fabric 20 is an approximately stoichiometric formulation, while fabric 21 has a significant excess of rare earth elements (here: Gd). These three substances are compared with a measurement sequence according to an embodiment of a method described here. The measurement sequence (sequence 8) is structured as follows:
1) Aufladepuls (Laser diode mit einer Peak-Wellenlänge von 450 ran mit rund 350 mW Leistung, Dauer 3.5 ms, Spot ca. 5 mm Durchmesser). Der Zeitnullpunkt entspricht dem Beginn des Aufladepulses.  1) Charge pulse (laser diode with a peak wavelength of 450 ran with about 350 mW power, duration 3.5 ms, spot about 5 mm in diameter). The time zero corresponds to the beginning of the charging pulse.
2) 1.52 ms Wartezeit nach Ende des Aufladepulses.  2) 1.52 ms waiting time after the end of the charging pulse.
3) Zwölf Pulse V (Puls V: Laserdiode mit einer Peak-Wellenlänge 638nm mit rund 1600 mW Leistung, beleuchteter rechteckiger Fleck auf der Probe ca. 1mm x 4mm, Pulsdauer 0.2 ms mit anschließend 0.2 ms Wartezeit vor dem nachfolgenden Puls V). Der Zeitnullpunkt für diese Auslesesequenz ist durch den Beginn des ersten Auslesepulses gegeben  3) Twelve pulses V (pulse V: laser diode with a peak wavelength of 638nm with about 1600 mW power, illuminated rectangular spot on the sample approx. 1mm x 4mm, pulse duration 0.2 ms followed by 0.2 ms waiting time before the following pulse V). The time zero for this read sequence is given by the beginning of the first read pulse
4) Wiederholen der Messsequenz mit einer Zyklusdauer von 10 ms.  4) Repeat the measurement sequence with a cycle time of 10 ms.
Vergleichend sind für die drei Stoffe die maximalen Signalwerte Im für jeden Auslesepuls m als Auslesekurven in Figur 8 dargestellt. For comparison, the maximum signal values I m for each read pulse m are shown as readout curves in FIG. 8 for the three substances.
Die Wirkung der Lanthan-Kodotierung sieht man im Vergleich der Signale zum jeweils 1. Auslesepuls. Stoff 19 (Bezugszeichen 819) zeigt kaum ein OSL-Signal (hier 33 mV wobei rund 15 mV bereits von der Restdurchlässigkeit der verwendeten Filter stammen), während das maximale Signal unter gleichen Bedingungen für Stoff 20 (Bezugszeichen 820) rund 190 mV beträgt. Für Stoff 19 kann keine vertrauenswürdige Auslesegeschwindigkeit angegeben werden, da das Signal kaum Variation aufweist. Bei Stoff 20 geht unter der Messsequenz 8 das Signal von 100% (1. Auslesepuls) auf 49% Prozent (12. Puls) zurück. Bei Stoff 21 (Bezugszeichen 821) führt der Überschuss an Seltenerd-Elementen (hier: Gd) unter Sequenz 8 zu einer weiter gesteigerten initialen Intensität der OSL von 415 mV. Zugleich beträgt das auf den jeweils maximalen Auslesepuls normierte Signal zwischen zwei Auslesepulsen (d.h. ohne Bestrahlung mit Licht) für Stoff 21 nur noch rund 60% dessen von Stoff 20 (nicht gezeigt), was ein reduziertes Nachleuchten anzeigt. The effect of lanthanum codoping can be seen in the comparison of the signals to the first readout pulse. Substance 19 (reference numeral 819) hardly shows an OSL signal (here 33 mV, with approximately 15 mV already originating from the residual permeability of the filters used), while the maximum signal under the same conditions for substance 20 (reference numeral 820) is around 190 mV. For fabric 19, a trustworthy readout speed can not be specified because the signal has little variation. For substance 20, the signal goes from 100% (1st read pulse) to 49% (12th pulse) under measurement sequence 8. In the case of substance 21 (reference numeral 821), the excess of rare earth elements (here: Gd) under sequence 8 leads to a further increased initial intensity of the OSL of 415 mV. At the same time, the signal normalized to the respective maximum readout pulse between two readout pulses (i.e., without light irradiation) for fabric 21 is only about 60% of that of fabric 20 (not shown), indicating a reduced afterglow.
Durch Änderungen der Defektstruktur, die wie hier beispielsweise durch geringe Änderung an der Zusammensetzung des Wirtsgitters (Einführen von La) und/ oder durch geringes Abweichen von der nominellen Ladungsneutralität (Überschuss Gd) bewirkt werden, gelingt es, deutlich messbare Unterschiede in den Eigenschaften, beispielsweise hier Gedächtnisstärke und Auslesegeschwindigkeit, zu erzielen. Gleichzeitig können unerwünschte Eigenschaften wie Nachleuchten unterdrückt werden. Gerade dieses Beispiel betont, dass die Defektstruktur Teil des Stoffes ist. By changes in the defect structure, as here, for example, by slight change in the composition of the host lattice (introduction of La) and / or by low Deviation from the nominal charge neutrality (excess Gd) can be achieved, it is possible to achieve clearly measurable differences in the characteristics, for example, memory strength and read-out speed here. At the same time, undesirable properties such as afterglow can be suppressed. This example emphasizes that the defect structure is part of the substance.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. The invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

Claims

Patentansprüche claims
1. Optischer Speicherleuchtstoff basierend auf einer Granatstruktur und mit der folgenden Zusammensetzung: 1. An optical storage phosphor based on a garnet structure and having the following composition:
( GdxLny ) ( GamAlnAk ) 012+d : Cep Qq Rr Tt , (Gd x Ln y ) (Ga m Al n A k ) 0 12 + d: Ce p Q q R r T t ,
wobei in which
- Ln zumindest eines der folgenden Elemente umfasst: La, Lu, Y;  Ln comprises at least one of the following elements: La, Lu, Y;
- A zumindest eines der folgenden Elemente umfasst: Ge, Sc, Si;  A comprises at least one of the following elements: Ge, Sc, Si;
- Q zumindest eines der folgenden Elemente umfasst: Ag, Cr, Hf, Mo, Nb, Sn, Ta, Ti, W, Zr;  Q comprises at least one of the following elements: Ag, Cr, Hf, Mo, Nb, Sn, Ta, Ti, W, Zr;
- R zumindest eines der folgenden Elemente umfasst: Bi, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb;  R comprises at least one of the following elements: Bi, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb;
- T zumindest eines der folgenden Elemente umfasst: B, F, Li, Mg, K, Na;  T comprises at least one of the following elements: B, F, Li, Mg, K, Na;
- 1.0≤x≤3.2 und 0≤y≤1.65 ;  - 1.0≤x≤3.2 and 0≤y≤1.65;
- 0.5≤ m≤ 5.2, 0≤ n≤ 4.7 und 0≤ k≤ 0.5, wobei 4.8≤m+n+k≤ 5.2 ;  - 0.5≤ m≤5.2, 0≤n≤4.7 and 0≤k≤0.5, where 4.8≤m + n + k≤5.2;
- 0≤ p≤ 0.1, wobei p=0 nur für Q=Zr;  - 0≤p≤0.1, where p = 0 only for Q = Zr;
- 0≤ q≤ 0.05;  - 0 ≤ q ≤ 0.05;
- 0≤ r≤ 0.05;  - 0≤r≤ 0.05;
- 0≤t≤0.1;  - 0≤t≤0.1;
- 0≤d≤0.5;  - 0≤d≤0.5;
- p+q > 0.002;  - p + q> 0.002;
- q+r > 0.002; und  - q + r> 0.002; and
- 2.8≤ x+y+p+r≤ 3.2.  - 2.8≤x + y + p + r≤3.2.
2. Optischer Speicherleuchtstoff nach Anspruch 1, wobei 0≤y, vorzugsweise 0.0005≤y, bevorzugt 0.001≤y, beträgt. 2. An optical storage phosphor according to claim 1, wherein 0≤y, preferably 0.0005≤y, preferably 0.001≤y, is.
3. Optischer Speicherleuchtstoff nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei 0≤q, vorzugsweise 0.0005≤q bevorzugt 0.001≤q, und/ oder 0≤r, vorzugsweise 0.,0005≤r, bevorzugt 0.001≤r, beträgt. 3. Optical storage phosphor according to one of the preceding claims, wherein 0≤q, preferably 0.0005≤q preferably 0.001≤q, and / or 0≤r, preferably 0.0005≤r, preferably 0.001≤r, is.
4. Optischer Speicherleuchtstoff nach Anspruch 2 und 3, wobei Ce, Q und/ oder R zwei eigenständige optische Systeme bilden, die durch wenigstens zweistufigen externen Energieeintrag in ihren Ausgangszustand überführbar sind. 4. Optical storage phosphor according to claim 2 and 3, wherein Ce, Q and / or R form two independent optical systems, which can be converted by at least two-stage external energy input in its initial state.
5. Optischer Speicherleuchtstoff nach einem der vorherigen Ansprüche, 5. Optical storage phosphor according to one of the preceding claims,
- wobei der optische Speicherleuchtstoff durch Lichteinstrahlung auslesbar ausgebildet ist,  - wherein the optical storage phosphor is formed by light irradiation readable,
- wobei ein Auslesespektrum des optischen Speicherleuchtstoffs ein Maximum in einem Wellenlängenbereich von wenigstens 360 nm bis höchstens 1200 nm aufweist und  - Wherein a readout spectrum of the optical storage phosphor has a maximum in a wavelength range of at least 360 nm to at most 1200 nm, and
- wobei vorzugsweise die optisch stimulierte Lumineszenz des optischen Speicherleuchtstoffs im Wellenlängenbereich von 500 nm bis 600 nm ein Emissionsmaximum aufweist.  - wherein preferably the optically stimulated luminescence of the optical storage phosphor in the wavelength range of 500 nm to 600 nm has an emission maximum.
6. Optischer Speicherleuchtstoff nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der optische Speicherleuchtstoff wenigstens eine der folgenden Eigenschaften aufweist: 6. Optical storage phosphor according to one of the preceding claims, wherein the optical storage phosphor has at least one of the following properties:
- Abklingzeit einer intrinsischen Lumineszenz des optischen Speicherleuchtstoffs von höchstens 100 μs;  - Decay time of an intrinsic luminescence of the optical storage phosphor of at most 100 μs;
- Auslesespektrum mit wenigstens zwei Maxima;  - Readout spectrum with at least two maxima;
- Aufladespektrum mit einem Maximum bei einer Wellenlänge von wenigstens 300 nm.  - Charging spectrum with a maximum at a wavelength of at least 300 nm.
7. Optischer Speicherleuchtstoff nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei 7. Optical storage phosphor according to one of the preceding claims, wherein
- Ln Lanthan (La) oder Yttrium (Y) ist und  - Ln is lanthanum (La) or yttrium (Y) and
- Q Zirconium (Zr) oder Zinn (Sn) ist, mit:  - Q is zirconium (Zr) or tin (Sn), with:
- 0.002≤ p≤ 0.08;  - 0.002≤p≤0.08;
- 0.002≤ q≤ 0.05;  - 0.002 ≤ q ≤ 0.05;
- r = 0;  - r = 0;
- k = 0, n≤ 3;  - k = 0, n≤3;
- und t≤ 0.05.  - and t≤ 0.05.
8. Optischer Speicherleuchtstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei 8. An optical storage phosphor according to any one of claims 1 to 3, wherein
- Ln Lanthan (La) oder Yttrium (Y) ist und - Q Zirconium (Zr) ist, mit - Ln is lanthanum (La) or yttrium (Y) and - Q Zirconium (Zr) is, with
- p = 0;  - p = 0;
- 0.002≤ q≤ 0.02;  - 0.002 ≤ q ≤ 0.02;
- r = 0;  - r = 0;
- k = 0, n≤. 3;  - k = 0, n≤. 3;
- und t≤ 0.05.  - and t≤ 0.05.
9. Optischer Speicherleuchtstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobeiThe optical storage phosphor according to any one of claims 1 to 6, wherein
- Ln Lanthan (La) oder Yttrium (Y) ist und - Ln is lanthanum (La) or yttrium (Y) and
- Q Zirconium (Zr) oder Molybdän (Mo) ist,  - Q is zirconium (Zr) or molybdenum (Mo),
- R Bismut (Bi) ist, mit  - R bismuth (Bi) is, with
- 0.005≤ p≤ 0.08;  - 0.005≤p≤0.08;
- 0.002≤ q≤ 0.05;  - 0.002 ≤ q ≤ 0.05;
- 0.002≤ r≤ 0.05;  - 0.002≤r≤ 0.05;
- k = 0, n≤3;  - k = 0, n≤3;
- und t≤ 0.05.  - and t≤ 0.05.
10. Optischer Speicherleuchtstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei10. An optical storage phosphor according to any one of claims 1 to 6, wherein
- Ln Lanthan (La) ist; - Ln is lanthanum (La);
- R Thulium (Tm) oder Ytterbium (Yb) ist und  R is thulium (Tm) or ytterbium (Yb) and
- Q Silber (Ag) und/ oder Zirconium (Zr) ist, mit  - Q is silver (Ag) and / or zirconium (Zr), with
- 0.005≤ p≤> 0.08  - 0.005≤p≤> 0.08
- 0.002≤ r≤ 0.05;  - 0.002≤r≤ 0.05;
- k = 0, n≤3;  - k = 0, n≤3;
- und t≤ 0.05.  - and t≤ 0.05.
11. Optischer Speicherleuchtstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei11. An optical storage phosphor according to any one of claims 1 to 6, wherein
- Ln Lanthan (La) oder Yttrium (Y) ist, Ln is lanthanum (La) or yttrium (Y),
- Q Zirconium (Zr), Molybdän (Mo) oder Zinn (Sn) ist und  - Q is zirconium (Zr), molybdenum (Mo) or tin (Sn) and
- R Bismut (Bi) ist, wobei  - R bismuth (Bi) is, where
- 0.1≤y≤l;  - 0.1≤y≤l;
- 0.005≤ p≤ 0.08; - 0.002≤ q≤ 0.05; - 0.005≤p≤0.08; - 0.002 ≤ q ≤ 0.05;
- k = 0;  - k = 0;
- t≤ 0.05;  - t ≤ 0.05;
- 0≤n≤3.5; 1.5≤m≤5;  - 0≤n≤3.5; 1.5≤m≤5;
- und m+n+5q/6 = 5  - and m + n + 5q / 6 = 5
- sowie 2.95≤ x+y+p+r+q/6≤ 3.1 sind.  - and 2.95≤x + y + p + r + q / 6≤3.1.
12. Optischer Speicherleuchtstoff nach dem vorherigen Anspruch, wobei 12. An optical storage phosphor according to the preceding claim, wherein
- Q Molybdän (Mo) oder Zirconium (Zr) ist, wobei  - Q is molybdenum (Mo) or zirconium (Zr), where
- 0.005≤ q≤ 0.05;  - 0.005 ≤ q ≤ 0.05;
- und t=0 und/ oder r=0 sind.  - and t = 0 and / or r = 0.
13. Verfahren zum Prüfen eines Echtheitsmerkmals mit einem optischen Speicherleuchtstoff nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte: 13. A method of testing an authenticity feature with an optical storage phosphor according to one of the preceding claims, comprising the following steps:
a) Beaufschlagen des optischen Speicherleuchtstoffs mit einem optischen Aufladepuls und/ oder einem optischen Auslesepuls;  a) applying the optical storage phosphor with an optical charging pulse and / or an optical read pulse;
b) Erfassen eines Mess wertes zu einer optischen Emission des optischen Speicherleuchtstoffs in Reaktion auf den Aufladepuls und/ oder den Auslesepuls;  b) detecting a measurement value for an optical emission of the optical storage phosphor in response to the charge-up pulse and / or the read-out pulse;
c) Echtheitsbewertung des Sicherheitsmerkmals anhand des Messwerts.  c) authentication of the security feature based on the measured value.
14. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei Schritt b) ferner ein Auswerten des Messwerts zur Bestimmung einer Gedächtniseigenschaft des Speicherleuchtstoffes umfasst und wobei die Echtheitsbewertung in Schritt c) anhand des Ergebnisses dieser Auswertung erfolgt. 14. Method according to the preceding claim, wherein step b) further comprises evaluating the measured value for determining a memory property of the storage phosphor, and wherein the authenticity evaluation in step c) is based on the result of this evaluation.
15. Verfahren nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, wobei Schritt b) ferner zumindest einen der folgenden Schritte beinhaltet: 15. The method according to one of the two preceding claims, wherein step b) further includes at least one of the following steps:
- Bestimmen und Auswerten von einem Parameter des Aufladepulses und/ oder Auslesepulses;  Determining and evaluating a parameter of the charging pulse and / or reading pulse;
- Bestimmen und Auswerten eines zur Erfassung des Messwertes genutzten Messparameters;  Determining and evaluating a measuring parameter used to acquire the measured value;
- Bestimmen und Auswerten einer Hintergrundstrahlung; - Bestimmen und Auswerten einer zeitlichen Beziehung zwischen dem Aufladepuls und/ oder dem Auslesepuls und der Erfassung des Messwerts. - determining and evaluating a background radiation; - Determining and evaluating a temporal relationship between the charging pulse and / or the read pulse and the detection of the measured value.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der optische Speicherleuchtstoff Fallenzentren und Leuchtzentren aufweist, wobei 16. The method according to any one of claims 13 to 15, wherein the optical storage phosphor has trap centers and luminous centers, wherein
- sich in dem optischen Speicherleuchtstoff vorhandene Ladungsträger vor Schritt a) zumindest teilweise in den Fallenzentren befinden und  - Are present in the optical storage phosphor charge carriers prior to step a) at least partially in the dungeon and
- die Ladungsträger durch den Aufladepuls von den Leuchtzentren zumindest teilweise in die Fallenzentren übergehen und/ oder durch den Auslesepuls von den Fallenzentren zumindest teilweise in die Leuchtzentren übergehen und in den Leuchtzentren strahlend relaxieren.  - The charge carriers pass through the charging pulse from the light centers at least partially in the dungeon and / or pass at least partially through the read pulse from the dive centers in the light centers and relax radiant in the light centers.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei eine elektrische Leitfähigkeit des optischen Speicherleuchtstoffs während des Beaufschlagens mit dem Aufladepuls und/ oder dem Auslesepuls in Schritt a) höher ist als außerhalb des Beaufschlagens. 17. The method according to any one of claims 13 to 16, wherein an electrical conductivity of the optical storage phosphor during charging with the charging pulse and / or the read pulse in step a) is higher than outside of the impingement.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei vor Schritt a) ein weiterer Messwert durch Detektion einer optischen Intensität erfasst wird. 18. The method according to any one of claims 13 to 17, wherein prior to step a), a further measured value is detected by detecting an optical intensity.
19. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 13 bis 18, umfassend 19. An apparatus for carrying out a method according to any one of claims 13 to 18, comprising
- eine Lichtquelle (21, 22), die dazu eingerichtet ist, den optischen Speicherleuchtstoff (26) mit dem mindestens einen Auf ladepuls und/ oder dem mindestens einen Auslesepuls in Schritt a) zu beaufschlagen,  a light source (21, 22) which is adapted to charge the optical storage phosphor (26) with the at least one charge pulse and / or the at least one read pulse in step a),
- eine Detektionseinrichtung (23, 24) zur Detektion der optischen Emission und zum Erfassen des Messwertes in Schritt b), und  - A detection device (23, 24) for detecting the optical emission and for detecting the measured value in step b), and
- eine Aus Werteeinrichtung (25), die dazu eingerichtet ist, den erfassten Messwert auszuwerten und anhand der Auswertung die Echtheitsbewertung aufgrund eines spezifischen positiven Nachweises des Speicherleuchtstoffs in Schritt c) durchzuführen. an off-value device (25) which is set up to evaluate the detected measured value and to perform the authenticity evaluation on the basis of the evaluation on the basis of a specific positive detection of the storage phosphor in step c).
20. Echtheitsmerkmal mit einem optischen Speicherleuchtstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 12. 20. Authenticity feature with an optical storage phosphor according to one of claims 1 to 12.
21. Echtheitsmerkmal nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der optische Speicherleuchtstoff ein Auslesespektrum mit einer ausgeprägten spektralen Struktur, insbesondere mit wenigstens zwei lokalen Maxima aufweist. 21. Authenticity feature according to the preceding claim, wherein the optical storage phosphor has a readout spectrum with a pronounced spectral structure, in particular with at least two local maxima.
22. Wertdokument mit mindestens einem Echtheitsmerkmal nach einem der beiden hergehenden Ansprüche. 22 valuable document with at least one authenticity feature according to one of the two claims.
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