ЦЕННЫЙ ДОКУМЕНТ, ЗАЩИЩЕННЫЙ ОТ ПОДДЕЛКИ, СПОСОБ ПРОВЕРКИ ПОДЛИННОСТИ ЦЕННОГО ДОКУМЕНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ ПОДЛИННОСТИ ЦЕННОГО ДОКУМЕНТА, ЗАЩИЩЕННОГО ОТ ПОДДЕЛКИ
VALUABLE DOCUMENT WITH COUNTERFEIT PROTECTION, METHOD FOR VERIFICATION OF VALUABLE DOCUMENT AUTHENTICITY AND DEVICE FOR VERIFICATION OF COUNTERFEIT-PROTECTED VALUABLE DOCUMENT AUTHENTICITY

Предлагаемое изобретение относится к сфере производства и обращения защищенных от подделки документов, а именно к ценному документу, имеющему, по меньшей мере, один признак подлинности, выполненный с использованием защитной маркировки, а также к способу контроля подлинности ценного документа и к устройству, реализующему данный способ.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение степени защищенности ценного документа от подделки за счет использования на стадии контроля защищенного ценного документа визуально регистрируемого динамического эффекта, заключающегося в цветоизменении, вспыхивании, разбегании волн яркости или пульсации изображения защитной маркировки при наблюдении ценного документа в устройстве-визуализаторе.
Механизмы фотовозбуждения и фотостимулирования люминесцентных соединений, упоминаемые в тексте настоящего описания, подробно рассмотрены в источнике (Фок В.А. Введение в кинетику люминесценции кристаллофосфоров. - М.: Наука, 1964).
Механизмы антистоксовой люминесценции подробно рассмотрены в источнике (Чукова Ю.П. Антистоксова люминесценция и новые возможности ее применения. - М.: Советское радио, 1980).
Из существующего уровня техники достаточно широко известны решения, использующие в качестве защитной маркировки на ценных документах антистоксовые люминесцентные соединения.
Известно техническое решение (US 4047033 А, 1977), согласно которому для идентификации ценного документа предлагается облучать защитную метку импульсами ИК излучения и регистрировать отклик метки в видимом диапазоне спектра. Недостатком указанного технического решения является то, что оно ориентировано на приборный способ контроля подлинности ценного документа и не решает в полной мере поставленную задачу повышения защищенности ценного документа, поскольку не обеспечивает визуальной проверки при контроле подлинности ценного документа в обращении.
Известно техническое решение (GB 2258659 А, 1993), предлагающее использовать для защиты ценных документов определенные композиции антистоксовых люминофоров или композиции антистоксового люминофора с цинк-сульфидным люминофором. В данном решении также ничего не говорится о создании динамических люминесцентных меток на основе композиций с фотостимулируемыми люминофорами и не предлагается новых способов визуализации видимой антистоксовой и фотостимулированной люминесценции при ИК возбуждении.
Наконец, известно техническое решение, изложенное в патенте RU 2137612 С1, 1999, также предлагающее использовать для защиты ценных документов антистоксовые соединения, в том числе и других цветов люминесценции, помимо зеленого. Для визуализации предлагается использовать полупроводниковый лазер или полупроводниковый светодиод. Однако ничего нового, ранее не излагавшегося в предыдущих патентах, в данном решении не приводится.
Существуют также технические решения, предлагающие использовать для защиты ценных документов фотостимулируемые люминесцентные соединения. Например, известно техническое решение (US 4387112 А, 1983), предлагающее использовать для визуального контроля подлинности документов люминесцентные соединения на основе сульфида стронция, активированного ионами редкоземельных металлов. Однако данное техническое решение не решает поставленной технической задачи, поскольку не предназначено для построения динамически изменяющихся в пространстве по полю метки визуальных эффектов.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является источник информации (FR 2554122 А1, 1985), который описывает ценный документ и способ контроля подлинности ценного документа. В данном прототипе описано применение люминесцентных (в том числе антистоксовых) соединений для создания люминесцентной защитной метки на ценном документе. Предлагается визуально регистрировать стационарное свечение метки с антистоксовой люминесценцией при облучении источником ИК излучения. Другим техническим результатом является последовательная визуальная регистрация люминесценции метки под воздействием УФ излучения, затем визуальная регистрация этой же метки под воздействием ИК излучения, затем сравнение результатов наблюдения и вывод о подлинности ценного документа.
Данное решение не обеспечивает в полной мере повышение уровня защищенности ценного документа, поскольку обычная стационарная люминесценция хорошо известна из уровня техники, относительно просто воспроизводится подбором соответствующих имитаторов, а также существует большая номенклатура стоксовых и антистоксовых люминесцентных веществ, находящихся в свободной продаже и потенциально доступных подделыцику.
В отличие от всех приведенных известных технических решений настоящее техническое решение использует для решения поставленной задачи динамически изменяющиеся визуальные эффекты люминесценции, такие как цветоизменение, вспыхивание, разбегание волн яркости или пульсация изображения защитной маркировки.
Важность наличия динамических визуальных эффектов для решения поставленной задачи - повышения степени защищенности ценного документа от подделки объясняется преимуществом, возникающим при использовании возможностей зрительного восприятия человека, для которого стационарное свечение защитной маркировки сымитировать существенно легче, чем характер динамического изменения последнего.
Повышение защищенности документа согласно предлагаемому техническому решению достигается благодаря тому, что ценный документ, защищенный от подделки, содержащий в своем составе и/или на своей поверхности защитную маркировку, включающую композицию люминесцентных соединений, характеризуется тем, что композиция люминесцентных соединений содержит минимум одно неорганическое фотостимулируемое люминесцентное соединение, приводимое в возбужденное состояние под воздействием излучения УФ- или видимого диапазона спектра и обладающее люминесценцией в видимом диапазоне спектра под воздействием ИК излучения, и, по меньшей мере, одно неорганическое антистоксовое люминесцентное соединение, обладающее люминесценцией в видимом диапазоне спектра под воздействием ИК излучения, и обеспечивает при последовательном или одновременном воздействии УФ и/или ИК излучений, и/или видимом диапазоне спектра получение визуально регистрируемого динамического эффекта, заключающегося в изменении цвета, вспыхивании, разбегании волн яркости или пульсации изображения защитной маркировки.
Ценный документ представляет собой банкноту, акцизную марку, паспорт, проездной документ, водительские права, удостоверение личности, ценную бумагу, пластиковую карту, а защитная маркировка включает композицию люминесцентных соединений, содержащую фотостимулируемое люминесцентное соединение, обладающее люминесценцией под воздействием ИК излучения с длиной волны 0,95 мкм или 0,85 мкм.
Защитная маркировка может включать композицию люминесцентных соединений, содержащую фотостимулируемое люминесцентное соединение, обладающее люминесценцией при облучении одновременно либо последовательно, либо попеременно в двух или нескольких областях ближней ИК области оптического спектра в диапазоне длин волн от 0,7 до 2,0 мкм, предпочтительно на длинах волн 0,95 мкм и 0,85 мкм.
Фотостимулируемое люминесцентное соединение может быть выбрано из группы:
II
I
II
1-x-у
x
у
(Me Ln Ln )Hk,
II
где: Me - по крайней мере один из элементов 2А-подгруппы (Mg, Са, Sr, Ba);
Hk - S, Se, Te;
-5
-2
1·10≤x≤2·10;
-5
-2
-4
-2
1-x-у
x
у
1·10≤у≤2·10 (предпочтительно (SrEuSm)S, где 1·10<х<2·10;
-4
-2
-5
-3
-5
-3
1-x-у
x
у
1·10<у<2·10, или (SrCeSm)S, где 1·10<x<1·10; 1·10<у<1·10),
II
I
II
III
1-x-у
x
у
m
n
n+1,5 m
или (Me Ln Ln )Me O,
II
где: Me - по крайней мере один из элементов 2А-подгруппы (Mg, Са, Sr, Br);
III
Me - по крайней мере один из элементов 3А подгруппы (In, Ga, Al);
I
Ln - Eu;
II
Ln - редкоземельный элемент;
-5
-2
1·10≤x≤5·10;
-5
-2
1·10≤у≤5·10;
1-x-у
x
у
4
14
25
m, n - формульные коэффициенты (предпочтительно (SrEuDу)AlO, где
-5
-2
-5
-2
1·10≤x≤5·10; 1·10≤у≤5·10)
1-x-у
x
у
I
II
или ZnMe Me S,
I
где Me - Cu, Ag, Au, Mn;
II
Me - Al, Ga, In;
-5
-2
1·10≤x≤5·10;
-5
-2
1·10≤у≤5·10,
-5
-2
1·10≤у≤5·10,
а антистоксовое люминесцентное соединение выбрано из группы:
2-x-у
x
у
2
YYbErOS, где 0,1<x<0,3; 0,01<у<0,12,
2-x-у
x
у
2
YYbHoOS, где 0,1<x<0,3; 0,0005<у<0,003,
2-x-у
x
у
2
YYbTmOS, где 0,15<x<0,4; 0,0005<у<0,001,
2-x-у-z
x
у
у
2
YYbErTmOS, где 0,2<x<0,3; 0,0001<у<0,01; 0,0001<z<0,01,
1-x-у
x
у
3
7
(YYbEr)OCl, где 0,2<x<0,4; 0,001<у<0,3.
Фотостимулируемое люминесцентное соединение и антистоксовое люминесцентное соединение дополнительно могут содержать церий.
Защитная маркировка может включать композицию люминесцентных соединений, представляющую собой частицы одной фракции, причем каждая частица содержит фотостимулируемое люминесцентное соединение и антистоксовое люминесцентное соединение и представляет собой двухслойную структуру, в которой фотостимулируемое люминесцентное соединение образует оболочку для антистоксового люминесцентного соединения, а также каждая частица композиционного люминесцентного соединения представляет собой двухслойную структуру, в которой антистоксовое люминесцентное соединение образует оболочку для фотостимулируемого люминесцентного соединения.
Защитная маркировка может обладать стационарной УФ люминесценцией с длительным (более 0,1 с) временем послесвечения и быть выполненной полиграфическим способом, предпочтительно способом металлографской или трафаретной печати, или защитная маркировка внедрена в массу бумаги и/или в проклейку бумаги, в защитное волокно, введенное в массу бумаги.
Защитная маркировка может быть нанесена на защитную нить или конфетти, введенные в бумагу или находящиеся, как минимум, частично на поверхности бумаги, внедрена в пластик или нанесена на поверхность пластика.
Технический результат достигается также способом проверки подлинности защищенного от подделки ценного документа путем последовательного облучения ценного документа излучением УФ- или видимого диапазона спектра в течение не менее 0,1 с, а затем излучением ИК диапазона спектра и визуальной регистрации динамического эффекта, заключающегося в изменении цвета, вспыхивании, разбегании волн яркости или пульсации изображения защитной маркировки. При этом облучение ценного документа в ближнем ИК диапазоне спектра осуществляют излучением с длиной волны 0,95 мкм или 0,85 мкм.
Ценный документ могут облучать одновременно, либо последовательно, либо попеременно в двух или нескольких областях ближнего ИК диапазона спектра в диапазоне длин волн от 0,7 до 2,0 мкм, предпочтительно на длинах волн 0,95 мкм и 0,85 мкм.
Результат обеспечивается также использованием устройства проверки подлинности защищенного от подделки ценного документа, содержащего источник фотовозбуждающего излучения, источник фотостимулирующего излучения, диафрагму для формирования диаграммы направленности указанных излучений и блок управления для включения и выключения источников излучения, при этом оптические оси обоих источников излучений пересекаются в плоскости расположения защитной маркировки ценного документа. Оно может содержать источник фотовозбуждающего излучения с максимумом плотности мощности излучения в УФ диапазоне спектра для осуществления фотовозбуждения защитной маркировки и источник фотостимулирующего излучения с максимумом плотности мощности излучения в ближнем ИК диапазоне спектра, предпочтительно на длине волны 0,95 мкм для осуществления фотостимулирования и фотовозбуждения защитной маркировки или на длине волны 0,85 мкм.
Устройство может содержать два излучателя с максимумами плотности мощности излучения в ближнем ИК диапазоне спектра с длинами волн 0,95 мкм и 0,85 мкм для осуществления одновременного, последовательного или попеременного фотостимулирования и фотовозбуждения защитной маркировки, а также элемент, препятствующий попаданию на проверяемый ценный документ внешней засветки, и элемент позиционирования ценного документа в виде упора.
В качестве источников фотовозбуждающего и фотостимулирующего излучений могут использоваться полупроводниковые светодиоды.
Динамический эффект, основанный на различных механизмах возбуждения и люминесценции фотостимулируемых и антистоксовых люминесцентных соединений, может, в частности, заключаться в интенсивной кратковременной вспышке при стационарном ИК возбуждении фотостимулируемого люминесцентного соединения с последующим по времени изменением цвета свечения изображения защитной маркировки за счет смешения с цветом люминесценции антистоксового люминофора.
Получаемый динамический визуальный эффект может заключаться в кажущемся визуально регистрируемом разбегании волн яркости люминесценции от центра к краям изображения защитной маркировки.
Динамический визуальный эффект может также заключаться, в зависимости от выбранного режима ИК возбуждения устройства контроля подлинности (визуализатора), в пульсации или мерцании одного или нескольких, возможно, скрытых при обычном освещении, графических элементов в изображении защитной маркировки на фоне стационарного свечения другого графического элемента или нескольких элементов в изображении защитной маркировки.
Учитывая, что механизмы возбуждения и высвечивания, входящие в защитную маркировку фотостимулируемых и антистоксовых люминесцентных соединений, базируются на фундаментальных законах физики, указанные динамические эффекты носят заданный и воспроизводимый характер.
При этом соотношение фотостимулируемого и антистоксового люминесцентных соединений в составе маркировки выбирается исходя из обеспечения оптимальных условий визуальной регистрации динамического эффекта.
Композиционный состав защитной маркировки может изменяться в зависимости от квантового выхода используемых люминесцентных соединений и от требуемых яркостных и цветовых характеристик динамического визуального эффекта.
Учитывая технологические особенности полиграфических красок, допустимое содержание неорганических пигментов в краске, образующей специальную защитную маркировку, не может, как правило, превышать величину 20-25%.
Краска, образующая специальную защитную маркировку, может содержать в своем составе как механическую смесь неорганических пигментов (фотостимулируемого и антистоксового люминесцентных соединений), так и частицы одной фракции, синтезированные таким образом, что они одновременно обладают свойствами к фотостимуляции и антистоксовыми свойствами, причем в последнем случае частицы люминесцентного соединения представляют собой двухслойную композицию, в которой одно из люминесцентных соединений образует оболочку либо капсулу для защиты от внешних воздействий другого люминофора (пункт 9 формулы изобретения).
В настоящем техническом решении практически использовались и имели хорошие визуальные показатели следующие процентные соотношения люминесцентных соединений в составе защитной маркировки (фотостимулированное: антистоксовое): 50%:50%, 60%:40%, 80%:20%.
Защитная маркировка может иметь предпочтительно форму плашки, форму круга, форму концентрических окружностей, концентрических многоугольников, форму расходящихся лучей или комбинацию этих фигур, представлять собой гильоширный элемент и иметь общий размер не более 100 мм, предпочтительно - не более 10 мм.
На фигурах 2, 3, 4 приведены примеры геометрического исполнения защитной маркировки: плашка, концентрические окружности, расходящиеся лучи, соответственно.
Пример 1.
1-x-у
x
у
2-x-у
x
у
2
-2
-2
Способ контроля подлинности ценного документа, содержащего на своей поверхности специальную защитную маркировку, нанесенную полиграфическим способом, содержащую композиционное люминесцентное соединение, состоящее на 80% из фотостимулируемого люминесцентного соединения состава (SrEuSm)S, где х=1·10; у=1·10 и на 20% из антистоксового люминесцентного соединения YYbErOS, где x=0,2; у=0,1. При этом контроль осуществляется следующим образом: облучают ценный документ фотовозбужающим излучением в УФ диапазоне оптического спектра с максимумом спектральной плотности мощности 365 нм в течение интервала времени не менее 0,1 с. Затем прекращают воздействие данного излучения и после паузы 0,2 с облучают ценный документ фотостимулирующим излучением в ИК диапазоне оптического спектра с максимумом на длине волны 0,8 мкм. Визуально регистрируют возникающий при этом динамический эффект, заключающийся в изменении цвета с оранжевого на зеленый, сопровождающийся вспыхиванием и разбеганием волн яркости оранжевого цвета от центра к краям наблюдаемого участка маркировки.
Пример 2
1-x-у
x
у
I
II
-2
-2
Использовали ценный документ, содержащий на своей поверхности специальную защитную маркировку, нанесенную полиграфическим способом, содержащую композиционное люминесцентное соединение, состоящее на 60% из фотостимулируемого люминесцентного соединения состава ZnCu  Al S, где x=5·10 и у=·10, и на 40% из антистоксового люминесцентного соединения
2-x-у
x
у
2
YYbErOS, где x=0,2; у=0,1. При этом под действием УФ излучения защитная маркировка обладала стационарной люминесценцией с визуально регистрируемым послесвечением.
При контроле ценного документа фотостимулирование осуществляли попеременно, в двух областях ближней ИК области оптического спектра с длинами волн максимумов излучения 0,95 мкм и 0,85 мкм.
Контроль заключался в визуальной регистрации эффекта пульсации с цветоизменением люминесцентного излучения по полю маркировки.
Пример 3.
1-x-у
x
у
2-x-у
x
у
2
-4
-4
Повторяет Пример 1, но состав фотостимулируемого люминесцентного соединения (SrCeSm)S, где x=5·10; у=1·10, а антистоксовое люминесцентное соединение выбрано YYbHoOS, где x=0,2; у=0,03.
При контроле подлинности ценного документа использовали устройство - визуализатор, обеспечивающий оптимальные условия фотовозбуждения и фотостимуляции защитной маркировки, а также оптимальные условия визуальной регистрации динамического эффекта, заключающегося в изменении цвета, вспыхивании, разбегании волн яркости или пульсации наблюдаемого изображения защитной маркировки.
Устройство - визуализатор обеспечивает освещение защитной маркировки в заданных спектральных диапазонах излучением с оптимальной мощностью и в определенной временной последовательности. Определяющей особенностью данного устройства является практически полное отсутствие визуально наблюдаемых динамических эффектов на традиционных защитных маркировках, известных из уровня техники, например стационарной люминесценции под воздействием УФ излучения, либо стационарной антистоксовой люминесценции.
На Фиг.1 приведена оптическая схема заявляемого устройства для контроля подлинности ценного документа, защищенного от подделки.
На Фиг.1 показаны: источник фотостимулирующего излучения 1, светофильтр 2, диафрагма формирования диаграммы направленности излучения 3, конденсор 4, источник фотовозбуждающего излучения 5, светофильтр 6, конденсор 7; световой конус 8, содержащий примерно 10% мощности источника 1; световой конус 9, содержащий примерно 90% мощности источника 1. На схеме указано расположение защитной маркировки 10 и ценного документа 11, на котором находится защитная маркировка.
Устройство может содержать также электронный блок управления для автоматического включения и выключения вышеуказанных источников излучения в заданной временной последовательности, устройство для защиты от посторонней засветки, устройство позиционирования образца.
Устройство работает следующим образом: ценный документ облучается последовательно сначала фотовозбужающим излучением с длиной волны максимума, лежащим в УФ или синей области оптического спектра в течение интервала времени не менее 0,1 с, а затем облучается фотостимулирующим излучением с длиной волны максимума, лежащим в ближнем ИК диапазоне оптического спектра, с одновременной визуальной регистрацией возникающего при этом динамического эффекта, заключающегося в изменении цвета, вспыхивании, разбегании волн яркости или пульсации изображения защитной маркировки на ценном документе.
Повышение степени защищенности ценного документа от подделки при использовании способа контроля подлинности, предлагаемого в данном изобретении, достигается благодаря наличию визуально регистрируемого эффекта, заключающегося во вспыхивании или пульсации изображения защитной маркировки, а также возникающих при этом цветовых и пространственных переходов яркости по площади защитной маркировки, динамический характер которых надежно регистрируется человеческим глазом, что позволяет использовать данное изобретение для контроля подлинности ценных документов на потребительском и кассовом уровне обращения, при контроле подлинности широкими слоями населения.
Визуальный динамический эффект, наблюдаемый на устройстве, зависит от состава защитной метки - различных комбинаций фотостимулированных люминофоров и антистоксовых люминофоров, например стационарное зеленое свечение, разбегающиеся красные лучи; стационарное зеленое свечение, разбегающиеся оранжевые лучи; стационарное красное свечение, разбегающиеся зеленые лучи; стационарное светло-оранжевое свечение, разбегающиеся красные лучи.
Весовое соотношение фотостимулированного и антистоксового люминофоров в составе защитной метки в процентном соотношении составляет предпочтительно 50%:50%, либо 60%:40%, либо 80%:20%.
Предлагаемое техническое решение имеет по сравнению с прототипом следующие преимущества:
1. Предлагаемое техническое решение ориентировано на создание защитной маркировки с динамически изменяющимся визуальным эффектом, заключающимся в изменении цвета и яркости в пространстве, по полю метки и визуально регистрируемым человеческим глазом.
2. Комбинация свойств люминесцентных соединений подбирается таким образом, что области возбуждения антистоксового вещества и фотостимулируемого люминофора совпадали, что заставляет их функционировать как единую излучающую среду. Эта особенность позволяет добиться в предлагаемом техническом решении одновременного взаимодействия двух разных физических явлений, в качестве которых выступают фотостимулируемая и антистоксовая люминесценция, что, в свою очередь, приводит к появлению качественно нового, визуально наблюдаемого динамического эффекта.
3. Конструкция визуализатора обеспечивает такую диаграмму направленности фотостимулирующего излучения, при которой наблюдаются динамические эффекты в виде вспыхивания в момент ИК возбуждения, с последующим по времени изменением цвета свечения защитной маркировки и при этом сопровождается либо разбеганием волн яркости по полю защитной метки от центра к краю, либо пульсацией изображения защитной маркировки.