ЦЕННЫЙ ДОКУМЕНТ, ЗАЩИЩЕННЫЙ ОТ ПОДДЕЛКИ, СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЕГО ПОДЛИННОСТИ
VALUABLE DOCUMENT WITH COUNTERFEIT PROTECTION AND METHOD FOR DETECTION OF ITS AUTHENTICITY

Изобретение относится к области защиты ценных документов от подделки и предназначено для приборного определения подлинности защищаемых полиграфических изделий, таких как банкноты и бланки ценных бумаг, акцизные и почтовые марки и другие подобные документы.
Наиболее эффективным и технически целесообразным решением для контроля подлинности банкнот со скрытыми защитными признаками является оценка свойств переизлучения люминесцентных соединений, входящих в состав защитной маркировки или основу банкнот и ценных документов. Преимуществами данного подхода являются высокая производительность, высокий уровень защищенности за счет возможности создания скрытых защитных элементов, возможность бесконтактного способа контроля.
В силу указанных преимуществ скрытые защитные признаки на основе использования различных неорганических люминесцентных соединений нашли широкое применения при высокоскоростной сортировке банкнот, совмещенной с контролем их подлинности.
Из уровня техники известны неорганические люминесцентные соединения с активаторами на основе редкоземельных элементов, например: люминесцентное соединение на основе оксисульфида лантана, активированного титаном (US 3948798 A1, 1976). Описываемые в данном техническом решении люминесцентные вещества морально и технически устарели, являются общеизвестными и доступными, и, как следствие, их использование не решает задачу защиты ценных документов от подделки.
Известна ценная бумага (WO 81/03507 А1, 1981) с маркировкой - признаком подлинности на основе кристаллической структуры с ионами редкоземельных металлов. Поглощение излучения и фотовозбуждение происходит в видимой и ближней ИК области, и имеется прозрачная область в ближней ИК области, где люминесцентное соединение только излучает. В этом же источнике информации описан способ контроля подлинности ценной бумаги, отличающийся тем, что возбуждающее и люминесцентное излучения делятся на несколько каналов с определенной шириной полос, излучение люминесценции измеряется и полученная матрица измеренных значений используется в качестве критерия подлинности. При анализе подлинности предлагается из всей совокупности параметров люминесценции рассматривать только интенсивность спектральных полос люминесценции.
Недостатком этого решения является недостаточная стойкость к имитаторам, поскольку только спектр излучения люминесцентного вещества на основе редкоземельных элементов не является его однозначной характеристикой, данные спектры люминесценции хорошо изучены и определяются характером расположения энергетических уровней в атомах редкоземельных металлов-активаторов. Следовательно, имитатор с аналогичным активатором, даже имея отличия по химическому составу, может иметь сходный или полностью аналогичный спектр люминесценции в заданной спектральной полосе.
Известна ценная бумага (WO 81/03508 А1, 1981) с люминесцентными признаками подлинности, где люминесцентные вещества состоят из люминофора и одного или нескольких абсорбирующих веществ, причем их спектр поглощения изменяет спектр возбуждения и люминесценции люминофора в видимой и ИК области спектра. Критерием подлинности является не спектр люминесценции, а вызванное изменение спектра люминесценции и возбуждения. Там же описывается способ контроля подлинности ценной бумаги, в котором спектр люминесценции или возбуждения измеряют с делением на несколько спектральных каналов.
Данное изобретение имеет недостатки, сходные с предыдущим техническим решением. К тому же, поскольку не имеется сведений о допустимой количественной неоднородности соотношений люминесцентного и абсорбирующего вещества, примененных в рассматриваемом решении, имеются предпосылки возможности имитации заявленного технического решения путем механического смешения известных и доступных соединений люминесцентного и абсорбирующего вещества, имеющих сходные спектры люминесценции и поглощения соответственно, то есть выполнения успешной имитации данного технического решения.
В ценной бумаге с люминесцентными признаками подлинности (WO 81/03509 А1, 1981) возбуждение люминесценции происходит в узкой области длин волн, и в этой же области происходит люминесценция. Там описывается способ установления подлинности ценных бумаг путем фотовозбуждения излучением и наблюдением за характеристиками возбуждения или люминесценции, отличающийся тем, что возбуждение производится спектрально вблизи излучения люминесценции, а также способ, отличающийся тем, что в спектральной области, близкой к области возбуждения, наблюдается затухание излучения люминесценции.
Данное техническое решение подразумевает контроль характера затухания люминесценции, что является существенным отличием от других рассматриваемых решений. Однако задача повышения защищенности ценного документа в данном случае не решается по причине отсутствия контроля комплекса свойств люминесценции, включающего и другие параметры, характеризующие люминесценцию, в качестве которых выступают спектр возбуждения, спектр люминесценции, соотношение интенсивности спектральных полос и другие параметры. Кроме того, в указанном техническом решении применены люминесцентные вещества, известные из уровня техники, что упрощает поиск и подбор имитаторов.
В источнике WO 81/03510 А1, 1981 описана ценная бумага с признаками подлинности в виде люминесцентных веществ, при этом они проявляют спектр люминесценции только в невидимых областях спектра, причем возбуждение производится также невидимым светом, а также способ незаметного контроля подлинности ценной бумаги, отличающийся тем, что ценная бумага подвергается возбуждению источником света в невидимой области спектра и что испускаемый люминесцентный свет в невидимой области спектра анализируется детекторным устройством по длине волны или времени релаксации.
Данное техническое решение основано на использовании люминесцентных соединений, известных из других областей техники, поэтому не решает задачи повышения уровня защищенности ценного документа от подделки.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения - прототипом - является описанный в WO 2007/003531 А1, 11.01.2007 ценный документ с защитным признаком на основе люминофора для использования в защищенных от подделки документах, включающий кристаллическую решетку основного вещества - оксисульфида редкоземельного элемента, легированного по крайней мере двумя типами ионов. Люминофор обладает антистоксовой люминесценцией и люминесценцией по закону Стокса. Данный люминофор содержит два компонента, в качестве которых указаны оксисульфид иттрия, активированный иттербием, гольмием, и оксисульфид иттрия, активированный иттербием, эрбием, в разных соотношениях.
К недостаткам данного решения следует отнести использование в качестве защитного признака известных люминесцентных веществ. Как уже говорилось выше, известные из уровня техники люминесцентные вещества являются потенциально доступными для подделыцика, и кроме этого комбинация их свойств известна и хорошо изучена, что способствует облегчению поиска и подбора имитаторов.
Поскольку спектры люминесценции защитного признака, описанного в прототипе, являются каноническими и зависят только от природы легирующего вещества (иона редкоземельного элемента, РЗЭ), то спектральный анализ собственно люминесценции или поглощения веществ, содержащих данные элементы, является малоинформативным и после первичного определения типа используемого в защитной маркировке РЗЭ потенциальному поддельщику становится достаточно легко подобрать имитаторы, причем, как уже говорилось выше, имитаторы могут существенно отличаться от аутентичного вещества по химическому составу.
Задачей и техническим результатом предложенной группы изобретений является повышение уровня защищенности ценного документа от подделки за счет применения люминесцентного вещества, не известного из уровня техники и обладающего комплексом визуальных и машиночитаемых свойств, обеспечивающим однозначную идентификацию ценного документа.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что однослойный или многослойный ценный документ, такой как банкнота, акцизная марка, почтовая марка, паспорт, проездной документ, водительские права, удостоверение личности, ценная бумага, пластиковая карта или подобный документ, защищенный от подделки, содержащий на своей поверхности и/или в своем составе скрытую защитную маркировку, содержащую, по меньшей мере, одно неорганическое люминесцентное соединение с кристаллической структурой, легированное ионами редкоземельных элементов, которое обладает антистоксовой люминесценцией и люминесценцией по закону Стокса, характеризуется тем, что для получения заданной спектральной чувствительности люминесцентного соединения маркировки в области 0,6-2,5 мкм, заданного соотношения интенсивности полос излучения стоксовой и антистоксовой люминесценции, заданной степени зависимости интенсивности полос люминесценции от плотности мощности возбуждающего излучения, а также заданного характера разгорания и затухания полос люминесценции после приложения и снятия возбуждающего излучения, в качестве люминесцентного соединения используют соединение следующего состава:
1-X-Y-Z
X
Y
Z
C
D
1-D
4+D/2-C
I
VI
LnYbErCeMe Me PO
I
где: Me - элемент I группы Периодической системы (Li или Na),
VI
Me - элемент VI группы Периодической системы (W или Мо),
Ln - Y, La, Gd,
0,1≤x≤0,9
0,005≤у≤0,2
0,0001≤z≤0,01
0,001≤c≤0,1
0,001≤d≤0,1;
либо соединение состава:
2-X-Y-Z
X
Y
Z
2
LnYbErCeOS
где:
Ln - Y, La, Gd,
0<x≤0,2
0,1≤у≤0,4
0,0001≤z≤0,005;
либо соединение состава:
2-X-Y-Z
Y
Z
2
LnErCeOS
где:
Ln - Y, La, Gd,
0<x≤0,2
0,1≤у≤0,4
0,0001≤z≤0,005.
Кроме того, ценный документ может характеризоваться тем, что защитная маркировка выполнена полиграфическим способом, например офсетным способом печати.
Поставленная задача и технический результат достигаются также с помощью уникального способа определения подлинности ценного документа со всеми вышеуказанными присущими ему признаками. При этом способ включает обнаружение скрытой защитной маркировки на ценном документе путем измерения и последующего анализа степени зависимости интенсивности стоксовых и антистоксовых полос люминесценции от плотности мощности возбуждающего излучения.
Следует подчеркнуть, что такие измерения и их анализ впервые проводятся для достижения указанного технического результата в отношении маркировки с помощью нового, не известного из уровня техники соединения.
Поскольку предлагаемое изобретение в отличие от известных технических решений основано на использовании люминесцентных веществ, не известных ранее из уровня техники, следовательно, совокупность параметров люминесценции, характеризующая данный вид люминесцирующих веществ, не встречается в известных технических решениях и не может быть имитирована известными из уровня техники решениями ни по отдельности, ни в каком-либо их сочетании.
Использование при идентификации защитной маркировки анализа совокупности характеризующих параметров, таких как спектр возбуждения, соотношение спектральных полос люминесценции, зависимость интенсивностей полос люминесценции от плотности мощности возбуждающего излучения, характер разгорания и затухания люминесценции, позволяет существенно затруднить потенциальному поддельщику подбор имитатора, поскольку в данном случае потребуется искать исключительно близкое по химическим свойствам люминесцентное вещество, имеющее не только аналогичные полосы люминесценции или аналогичные полосы возбуждения, но всю совокупность характеризующих люминесценцию параметров.
Пример 1.
1,69
0,01
0,3
2
Ценный документ, содержащий скрытую защитную маркировку, выполненную бесцветной краской офсетным способом печати и включающую 10% люминесцентного соединения YCeErOS, представляющего собой частицы размером от 3 до 5 мкм.
Затем определялись характеристики маркировочного люминесцентного соединения, являющиеся основой способа определения подлинности ценного документа, согласно которому обнаружение скрытой защитной маркировки на ценном документе предполагается путем измерения и последующего анализа заданной спектральной чувствительности люминесцентного соединения маркировки в области 0,6-2,5 мкм, заданного соотношения интенсивности полос излучения стоксовой и антистоксовой люминесценции, заданной степени зависимости от плотности мощности возбуждающего излучения, а также заданного характера разгорания и затухания полос люминесценции после приложения и снятия возбуждающего излучения.
Следует отметить, что и иные характеристики (параметры) этого нового вещества, измеренные и проанализированные, также могут служить задаче определения подлинности ценного документа.
Представленное люминесцентное соединение обладает следующей совокупностью параметров:
1. Форма спектральной кривой излучения люминесценции в стоксовой и антистоксовой областях соответствует спектру люминесценции ионов эрбия.
2. Зависимость соотношения интенсивностей спектральных полос люминесценции от спектрального состава возбуждающего излучения представлена в таблице 1.
3. Кинетика затухания стоксовой люминесценции в полосе 1,5-1,6 мкм определяется постоянной времени 2,0 мс.
4. При возбуждении лазером с длиной волны 1549 нм и мощностью не менее 20 мВт визуально наблюдается антистоксовая люминесценция зеленого цвета.
Таблица 1
Интенсивность спектральной полосы 0,98 ÷ 1,04 мкм, %
Интенсивность спектральной полосы 1,5 ÷ 1,6 мкм, %
Возбуждение лазером 813 нм, 25 мВт
0,3
7,0
Возбуждение лазером 965 нм, 25 мВт
3,6
20
Возбуждение лазером 1549 нм, 25 мВт
1
17
Примечание: в таблице за 100% принимаются интенсивности спектральных полос стандартного люминесцентного соединенияY<sub>1,7</sub>Er<sub>0,3</sub>O<sub>2</sub>S.
Пример 2.
0,5575
0,4
0,01
0,0075
0,025
0,05
0,95
4
Ценный документ, содержащий скрытую защитную метку, выполненную бесцветной краской офсетным способом печати и включающую 20% люминесцентного соединения YYbErCeLiMoPO, представляющего собой частицы размером от 5 до 10 мкм.
Представленное соединение обладает следующей совокупностью параметров:
1. Форма спектральной кривой излучения люминесценции в стоксовой и антистоксовой областях соответствует спектру люминесценции ионов эрбия.
2. Зависимость соотношения спектральных полос люминесценции от спектрального состава возбуждающего излучения представлена в таблице 2.
0,59
0,4
0,01
4
3. При возбуждении лазером с длиной волны 965 нм и мощностью 20 мВт интенсивность антистоксовой люминесценции в видимом диапазоне спектра составляет не более 15% от интенсивности антистоксовой люминесценции известного соединения YYbErPO.
Таблица 2
Интенсивность спектральной полосы 0,98÷1,04 мкм, %
Интенсивность спектральной полосы 1,5÷1,6 мкм, %
Возбуждение лазером 813 нм, 25 мВт
-
-
Возбуждение лазером 965 нм, 25 мВт
43
124
Примечание: в таблице за 100% принимаются интенсивности спектральных полос стандартного люминесцентного соединения Y<sub>0,59</sub>Yb<sub>0,4</sub>Er<sub>0,01</sub>PO<sub>4</sub>.
Пример 3.
0,9
0,9
0,01
0,2
2
Ценный документ, содержащий скрытую защитную маркировку, выполненную бесцветной краской офсетным способом печати и включающую 15% люминесцентного соединения - YYbCeErOS, представляющего собой частицы размером от 1 до 3 мкм.
Затем определялись характеристики маркировочного люминесцентного соединения, являющиеся основой способа определения подлинности ценного документа, согласно которому обнаружение скрытой защитной маркировки на ценном документе предполагается путем измерения и последующего анализа заданной спектральной чувствительности люминесцентного соединения маркировки в области 0,6-2,5 мкм, заданного соотношения интенсивности полос излучения стоксовой и антистоксовой люминесценции, заданной степени зависимости от плотности мощности возбуждающего излучения, а также заданного характера разгорания и затухания полос люминесценции после приложения и снятия возбуждающего излучения.
Следует отметить, что и иные характеристики (параметры) этого нового вещества, измеренные и проанализированные, также могут служить задаче определения подлинности ценного документа.
Представленное люминесцентное соединение обладает следующей совокупностью параметров:
1. Форма спектральной кривой излучения люминесценции в стоксовой и антистоксовой областях соответствует спектру люминесценции ионов эрбия и иттербия.
2. Зависимость соотношения интенсивностей спектральных полос люминесценции от спектрального состава возбуждающего излучения представлена в таблице 3.
3. Кинетика затухания стоксовой люминесценции в полосе 0,98-1,04 мкм и в полосе 1,5-1,6 мкм определяется постоянной времени 2,0 мс.
1,7
0,3
2
4. При возбуждении лазером с длиной волны 965 нм и мощностью до 20 мВт интенсивность антистоксовой люминесценции в видимом диапазоне спектра составляет не более 25% от интенсивности антистоксовой люминесценции известного соединения YErOS.
Таблица 3
Интенсивность спектральной полосы 0,98÷1,04 мкм, %
Интенсивность спектральной полосы 1,5÷1,6 мкм, %
Возбуждение лазером 965 нм, 25 мВт
3,6
28
Примечание: в таблице за 100% принимаются интенсивности спектральных полос стандартного люминесцентного соединенияY<sub>1,7</sub>Er<sub>0,3</sub>O<sub>2</sub>S.
Таким образом, очевидно, что технический результат достигается путем введения в защитную маркировку ценного документа неорганического люминесцентного соединения с кристаллической структурой, легированной ионами редкоземельных элементов, и обладающего уникальной совокупностью визуальных и машиночитаемых свойств заданной спектральной чувствительности в области 0,6-2,5 мкм, регулируемого соотношения интенсивностей антистоксовых и стоксовых полос излучения люминесценции, заданного характера разгорания и затухания полос люминесценции после приложения и снятия возбуждающего излучения, заданной степени зависимости интенсивности полос люминесценции от плотности мощности возбуждающего излучения при использовании в качестве люминесцентного соединения любого из трех предложенных вариантов состава.