СПОСОБ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ ПОДЛИННОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЗОЛОТА ОТ ПОДДЕЛОК
METHOD FOR RAPID AUTHENTICATION OF ARTICLES MADE OF GOLD

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для бесконтактного оперативного контроля состава материала, на который нанесено золотое покрытие, из которого изготовлены золотосодержащие изделия на предмет обнаружения подделки.
Из уровня техники известен способ, основанный на сравнении удельного веса золотосодержащих изделий с контрольными золотыми [1]. Этот способ требует измерения объема изделия и его взвешивания. Однако использование данного способа в ряде случаев, например, для оперативного контроля поступающих изделий, таких как монеты одного достоинства, слитки и т.п., требует значительного времени. Кроме того, изделия, изготовленные из металла, близкого по удельному весу с золотом (например, вольфрам), и покрытые слоем золота, таким образом, не распознаются [2].
Известен способ защиты ценных изделий от подделки, основанный на формировании на ценном изделии пленки, состоящей из чередующихся слоев магнитного и немагнитного материала наноразмерной толщины, либо однодоменных ферромагнитных частиц наноразмерной толщины со случайно ориентированным вектором намагниченности [3]. В качестве детектируемого информативного признака авторы используют эффект изменения магнитного сопротивления защитного средства. Несмотря на возможность определения их подлинности с помощью простых технических средств, использование данного способа предполагает нанесение изготовителем постороннего материала на золотые изделия, который также может быть подделан, а также необходимость электрического контакта с защитным средством.
Наиболее близким по технической сути является способ контроля неоднородности электропроводного изделия по толщине материала при проверке возможной подделки изделия в форме слитка из драгоценного металла, основанный на зондировании скин-слоя материала токами различных частот. Для каждого значения частоты переменного тока определяется сила тока и/или напряжения на исследуемом участке изделия [4]. Этот способ требует электрического контакта измерителя с объектом контроля, который сугубо индивидуален при каждом измерении и вносит дополнительную погрешность в результат измерения.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение уровня надежности и оперативности контроля подлинности изделий из золота.
Указанная задача решается за счет того, что при контроле подлинности исследуемый образец (изделие из золота, идентичное по удельному весу с золотом) помещают в магнитное поле и измеряют изменение физических характеристик этого поля, по которому и судят о подлинности изделия. При этом результаты измерения сравнивают с результатами измерения характеристик этого поля при помещении в него контрольного образца из золота, идентичного по объему с исследуемым образцом.
Известно, что энергия магнитного поля, запасенная в некотором объеме пространства, зависит от магнитной проницаемости среды [5]. Если поместить в объем пространства ΔV, в котором создано однородное магнитное поле Н, парамагнетик (относительная магнитная проницаемость µ>1), то это увеличит запасенную полем энергию. Если же в это поле поместить диамагнетик (µ<1), то энергия поля уменьшится. Изменение энергии поля магнетика при изменении его магнитной проницаемости на малую величину Δµ составляет:
<mrow><mi>Δ</mi><mi>E</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mstyle displaystyle="true"><mrow><munder><mo>∫</mo><mrow><mi>Δ</mi><mi>V</mi></mrow></munder><mrow><mi>Δ</mi><mi>μ</mi><msup><mi>H</mi><mn>2</mn></msup><mi>d</mi><mi>V</mi></mrow></mrow></mstyle></mrow>
3
3
Золото и вольфрам, из которого часто изготовляются подделки, имеют близкий удельный вес: золото - 19.32 г/см; вольфрам - 19.35 г/см [6]. Однако при этом они относятся к разной группе металлов по магнитной проницаемости [7]: золото является диамагнетиком (µ=0.999963), а вольфрам - парамагнетиком (µ=1.000175), что позволяет использовать это различие при проверке золотосодержащих изделий на предмет обнаружения подделки, измеряя энергию Е, запасенную в объеме, в который помещен исследуемый образец.
Для повышения точности распознавания следует использовать дифференциальный метод измерения с контрольным образцом при одинаковой напряженности магнитного поля Н.
В переменном магнитном поле соленоида тангенс угла магнитных потерь (tgδ) зависит от потерь в сердечнике на вихревые токи, которые зависят от материала сердечника [8]. Это различие позволяет производить селекцию золотых изделий по вносимым потерям, помещая внутрь соленоида исследуемый и контрольный образец и измеряя tgδ. При этом скорость изменения магнитного поля (частота питающего соленоид тока) должна быть достаточно мала для полного проникновения магнитного поля вглубь материала образца.
-6
-6
Проводимость золота и вольфрама также существенно различна [6]: удельное сопротивление золота составляет 2.06×10 Ом·см, а вольфрама - 4.89×10 Ом·см. Исходя из этого, можно использовать это существенное различие при проверке на предмет обнаружения подделки, а именно, измеряя тангенс угла магнитных потерь в переменном магнитном поле (чем ниже удельное сопротивление, тем меньше потери) и сравнивая его с эталоном.
Способ оперативного контроля подлинности изделий из золота состоит в следующем.
1
1
2
2
1
2
1
2
Исследуемый образец помещается в однородное магнитное поле, и измеряется энергия этого поля Е (или пропорциональные ей параметры) и/или тангенс угла магнитных потерь tgδ. Затем в это же поле помещается контрольный образец из чистого золота и измеряется энергия поля Е и/или тангенс угла магнитных потерь tgδ. Если E<Е и tgδ>tgδ, то исследуемый образец следует считать подделкой. При наличии идентичных измерителей процедуру контроля несложно автоматизировать.
Таким образом, использование предлагаемого способа контроля подлинности изделий из золота обеспечивает надежную защиту золотых изделий от подделки и дает возможность быстрого бесконтактного определения их подлинности.
Источники информации
1. Ковтунович М.Г. Домашний эксперимент по физике: пособие для учителя. - М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2007. - 207 с.
2. 12778-v-velikobritanii-obnaruzhen-zapolnennyy-volframom-kilogramovyy-slitok-zolota.html.
3. Способ защиты от подделок и контроля ценных изделий / Базыленко В.А.; Бацев С.В.; Давлетшин И.З.; Уласевич М.С. - Патент РФ №2386174 от 10.04.2010.
4. Способ контроля чистоты материала электропроводного изделия / Иванов В.В.; Инкин В.Н.; Уханов С.И.; Уханов Ю.И. - Патент РФ №2115934 от 27.074.1998. (прототип).
5. Шимони К. Теоретическая электротехника. - М.: Мир, 1964. - 775 с.
6. Физические величины: Справочник / А.П.Бабичев, Н.А.Бабушкина, A.M.Братковский и др. / Под ред. И.С.Григорьева, Е.З.Мейлихова. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.
7. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. Т.2. Электричество и магнетизм. - М.: Наука, 1985. - 479 с.
8. Татур Т.А. Основы теории электромагнитного поля: Справочное пособие для электротехнических спец. вузов. - М.: Высшая школа, 1989.