ИЗДЕЛИЕ, СОДЕРЖАЩЕЕ БУМАЖНЫЙ ИЛИ ПОЛИМЕРНЫЙ НОСИТЕЛЬ С ЗАЩИТНОЙ МАРКИРОВКОЙ, И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДЛИННОСТИ ИЗДЕЛИЯ
PRODUCT CONTAINING PAPER OR POLYMER CARRIER WITH PROTECTING MARKING, AND METHOD OF DETERMINING AUTHENTICITY OF PRODUCT

Изобретение относится к области защиты изделий от подделки и предназначено для приборного определения подлинности защищаемых полиграфических изделий, таких как банкноты и бланки ценных бумаг, этикетки, акцизные и почтовые марки, платежные и идентификационные документы, а также паспорта и проездные документы.
В области машинного контроля определения подлинности ценных документов особый интерес представляют технические решения, которые могут использовать определенную информацию о проверяемом документе и при этом не только недоступны потенциальному фальшивомонетчику, но скрыты и от населения.
Наиболее перспективным представляется нанесение защитной информации, которая носит локальный временный характер. Например, информация может наноситься на изделие для использования в малом периоде времени, то есть наноситься и сохраняться на изделии только во время цикла его проверки на счетно-сортировальной машине или в банкомате. После проверки информации она естественным образом пропадает, например разрушается под действием составляющих внешней среды (температуры, влажности, давления, магнитных полей, света и т.д.).
Из уровня техники известно решение, описывающее комбинацию защитных признаков для ценных документов, в соответствии с которой при содержании двух люминесцентных веществ одно из веществ необратимо теряет свои свойства при температуре, превышающей температуру горения документа. В данном решении используется принцип комплексного воздействия на документ в виде температуры и люминесценции. Заключение о подлинности документа производится на основании люминесцентного анализа после воздействия температуры, равной температуре горения документа. Согласно утверждениям авторов данное решение позволяет идентифицировать подлинность ценного документа, даже если он был предварительно уничтожен путем сжигания (RU 2249504).
Известен метод проверки подлинности ценного документа с использованием нагрева поверхности документа, содержащего маркировку с магнитными свойствами. Нагрев осуществляют до температуры, превышающей температуру точки Кюри используемого магнитного материала, а визуальную регистрацию изменения образа документа производят путем его наблюдения через специальный магниточувствительный транспарант (US 5533759).
Данное решение не обеспечивает возможность проведения автоматического (машинного) контроля подлинности ценного документа. Кроме того, предложенный способ контроля доступен и населению, и потенциальным поддельщикам.
Известен способ защиты документов, ценных бумаг или изделий с помощью наноалмазов с активными NV центрами. Данное решение основано на использовании комплексного воздействия - изменение интенсивности фотолюминесценции под действием СВЧ поля (RU 2357866).
Недостатком способа является собственная фотолюминесценция наноалмазов, причем глубина ее модуляции СВЧ полем имеет небольшую величину, что требует применения высокочувствительных методов анализа, высоких концентраций вещества и воздействия на документ интенсивными полями.
Наиболее близким к предложенному изобретению является изделие с защитной маркировкой и способ определения его подлинности. На поверхность носителя нанесено изображение, обладающее магнитными свойствами, пропадающими при температуре, лежащей в диапазоне от -50 до 150°C (температура Кюри для использованного в способе материала). Согласно известному техническому решению на изделие (документ) могут быть нанесены два изображения с разной температурой Кюри и разной коэрцитивной силой, причем эти изображения могут быть наложены друг на друга. В заявке описывается также устройство для контроля подлинности, включающее узел намагничивания, узел нагрева и магнитный детектор (US 20010022259).
Известное решение не позволяет наносить и хранить на поверхности ценного документа скрытую информацию. Указанные в решении изображения с магнитными свойствами, включая их суперпозицию, являются видимыми.
Задачей предложенного изобретения является повышение уровня защищенности, обеспечение возможности автоматического определения подлинности с возможностью многократной проверки подлинности изделия, исключающей случайное обнаружение скрытой информации между проверками.
Поставленная задача решается описываемым изделием, которое содержит бумажный или полимерный носитель с защитной маркировкой, нанесенной на протяженный участок или на всю поверхность носителя, причем маркировка является скрытой при нормальных условиях и выполнена с использованием кристаллического неорганического соединения, которое характеризуется способностью к поглощению оптического излучения в определенном диапазоне длин волн и способностью к обратимому изменению присущей данному соединению оптической и/или магнитной характеристики, которая проявляется под воздействием импульсного инфракрасного (ИК) лазерного облучения, обеспечивающего локальный нагрев до температуры 330-700К, и исчезает после снятия данного воздействия.
Защитная маркировка обычно выполнена с использованием неорганического соединения, характеризующегося способностью к поглощению оптического излучения в диапазоне длин волн 0,2-10 мкм.
-6
Защитная маркировка может быть выполнена с использованием неорганического соединения, обладающего способностью к обратимому изменению оптической характеристики, выбранной из следующих: показатель преломления, лежащий в диапазоне от 1,3 до 4, индуцированное излучение в диапазоне длин волн от 0,2 до 10 мкм, спектральная чувствительность в диапазоне длин волн от 0,1 до 10 мкм, соотношение интенсивности полос индуцированного излучения от 1 до 1000, разгорание и затухание спектральных полос индуцированного излучения в диапазоне времени от 10 до 10 мс.
Защитная маркировка может быть выполнена с использованием неорганического соединения, обладающего способностью к обратимому изменению магнитной проницаемости и/или магнитного момента.
Размер частиц неорганического соединения предпочтительно составляет от 0,01 мкм до 100 мкм.
Изделие характеризуется тем, что при воздействии по меньшей мере на один участок поверхности защитной маркировки инфракрасного излучения с мощностью 0,1-10 В, с длиной волны, находящейся в спектральной области поглощения использованного неорганического вещества, на облученном участке поверхности фиксируется скрытое изображение и/или информация, представляющая собой упомянутую первоначально скрытую защитную маркировку.
Изделие может быть выполнено в виде банкноты, акцизной марки, почтовой марки, паспорта, проездного документа, водительских прав, удостоверения личности, ценной бумаги, пластиковой карты, этикетки, платежного документа.
Защитная маркировка может быть выполнена офсетной или металлографической печатью.
Защитная маркировка может быть введена в бумажную или полимерную массу, или в поверхностный слой бумаги или полимера или нанесена в составе клеевого слоя между внутренними слоями многослойного изделия.
Защитная маркировка предпочтительно выполнена в виде геометрических фигур, гильоширных элементов, графических или цифро-буквенных символов.
Поставленная задача решается также описываемым способом определения подлинности изделия, охарактеризованного выше, который заключается в том, что производят частичное облучение поверхности импульсным инфракрасным излучением с длиной волны, соответствующей спектральному диапазону поглощения неорганического соединения, использованного для нанесения первоначально скрытой защитной маркировки, обеспечивают локальный нагрев до температуры 330-700K и фиксируют изменение показателя выбранной оптической и/или магнитной характеристики неорганического соединения на облученных участках маркировки относительно ее необлученных участков.
После фиксирования на облученном участке изменений в значении показателя оптической и/или магнитной характеристики облучение поверхности прекращают, а затем фиксируют обратные характеристические изменения на ранее облученном участке с достижением значения показателя, присущего данному соединению при нормальных условиях.
При изменении значения показателя оптической и/или магнитной характеристики неорганического соединения на облученных участках маркировки либо производят измерение и анализ соответствующих характеристик с помощью инструментальных методов, либо визуально фиксируют первоначально скрытое изображение и/или информацию.
Преимущества предложенного изобретения основаны на следующем. Введенная в изделие скрытая при нормальных условиях информация так называемого временного хранения в отличие от информации постоянного хранения генерируется случайным образом, а проявляется и считывается с использованием скрытого воздействия непосредственно в процессе машинного контроля и таким образом не может быть воспроизведена сознательно.
Пример 1
Ценный документ в виде банкноты содержит на лицевой стороне защитную маркировку прямоугольной формы, выполненную способом металлографской печати.
0,85
0,1
0,05
1,95
Защитная маркировка содержит неорганическое соединение в виде частиц размером от 1 до 5 мкм с кубической кристаллической структурой, соответствующее по химическому составу следующей эмпирической формуле: (Ce Yb Tb) O. Соединение характеризуется способностью поглощать оптическое излучение в диапазоне длин волн 200-1000 нм.
Область спектральной чувствительности материала защитной маркировки (спектр возбуждения) лежит в диапазоне 300-370 нм.
-6
Под воздействием УФ-излучения с максимумом спектральной плотности мощности 365 нм указанное выше соединение обладает стоксовой люминесценцией в диапазоне длин волн 330-370 нм и характеризуется временем послесвечения 10 секунды.
Магнитная проницаемость материала защитной маркировки характерна для диамагнетиков и незначительно меньше 1. Магнитный момент материала равен нулю.
Показатель преломления вещества маркировки составляет около 1,95 в видимом диапазоне длин волн.
-4
При обработке защитной маркировки импульсным ИК-лазером с длиной волны 970 нм мощностью 1 Вт в центре пятна диаметром 100 мкм происходит ее локальный нагрев до температуры 200°C (473 K), при которой на обработанных участках обратимо падает интенсивность фотолюминесценции (за счет эффекта термотушения люминесценции) в указанной выше спектральной полосе. Участки, подвергаемые обработке лазерным излучением, образуют кодированную последовательность в виде штрихкода, которая может быть считана в течение общего времени затухания излучения люминесценции, то есть в период времени 10 сек, что вполне достаточно для контроля на типовом счетно-сортировальном оборудовании, обладающем скоростью движения банкноты от 5 до 10 м/с.
После окончания цикла измерения записанная информация необратимо исчезает и таким образом становится недоступна для наблюдения населением и для подделки.
Однако указанная информация может быть воспроизведена неограниченное число раз при повторной проверке подлинности банкноты, поскольку использованная характеристика материала маркировки является обратимой.
Совокупность измеряемых параметров, включая обратимое изменение оптических свойств вещества маркировки в виде нанесенной кодовой последовательности, может быть инструментально измерена, а подлинность банкноты таким образом установлена.
Пример 2
Ценный документ в виде банкноты содержит на лицевой стороне защитную маркировку квадратной формы, выполненную способом трафаретной печати. Защитная маркировка содержит неорганическое соединение в виде частиц размером от 1 до 15 мкм, представляющее собой сульфид стронция, активированный европием, церием и самарием, с кубической кристаллической структурой. Область спектральной чувствительности материала защитной маркировки (спектр возбуждения) лежит в диапазоне 240-500 нм.
-5
Выполненная из данного соединения защитная маркировка под воздействием излучения, лежащего в диапазоне спектральной чувствительности, обладает стоксовой люминесценцией в диапазоне длин волн 600-700 нм и характеризуется временем послесвечения не менее 10 секунды.
Магнитная проницаемость материала защитной маркировки характерна для диамагнетиков и незначительно меньше 1. Магнитный момент материала равен нулю.
Показатель преломления вещества маркировки составляет около 1,70 в видимом диапазоне длин волн.
Вещество защитной маркировки обладает свойством фотостимулированной люминесценции (ФСЛ) в основной полосе регистрации при воздействии на него излучением в диапазоне длин волн 660-1550 нм.
При обработке защитной маркировки импульсным ИК-лазером с длиной волны 550 нм мощностью 1 Вт в центре пятна диаметром 100 мкм происходит поглощение световой энергии и ее локальный нагрев до температуры 200°C (473 K), при которой на обработанных участках обратимо падает интенсивность ФСЛ в указанной выше спектральной полосе за счет освобождения запасенной ранее световой энергии. Участки, подвергаемые обработке лазерным излучением, образуют кодированную последовательность, которая может быть считана в процессе повторной стимуляции ФСЛ, непосредственно после нанесения кодированной последовательности на банкнотоприемном и счетно-сортировальном оборудовании при скорости движения банкноты от 1 до 10 м/с.
После окончания цикла измерения записанная информация необратимо исчезает за счет высвечивания остатка запасенной ранее (на стадии возбуждения материала) энергии (т.н. «светосуммы») и таким образом становится недоступна для наблюдения населением и анализа поддельщиками.
Однако указанная информация может быть воспроизведена неограниченное число раз при повторной проверке подлинности банкноты, так как для маркировки использовано химическое соединение, обладающее некоторыми обратимыми свойствами
Совокупность характеристик использованного соединения, включая обратимое изменение оптических свойств, измеряют инструментально известными методами, по результатам измерений делают вывод о подлинности банкноты.
Пример 3
Ценный документ в виде банкноты содержит на оборотной стороне защитную маркировку прямоугольной формы, направленную вдоль длинной стороны банкноты, выполненную способом офсетной печати.
2
Защитная маркировка содержит неорганическое соединение в виде частиц размером от 0,1 до 2 мкм с тетрагональной кристаллической структурой (рутил), соответствующее по химическому составу следующей эмпирической формуле: CrO. Данный материал маркировки интенсивно поглощает световое излучение в диапазоне длин волн от 0,3 до 2,5 мкм.
Магнитные свойства соединения: магнитная проницаемость характерна для неметаллических ферромагнетиков и составляет около 1700. Коэрцитивная сила, характеризующая его магнитный момент, составляет 450 эрстед.
При обработке защитной маркировки импульсным ИК-лазером с длиной волны 800 нм мощностью 0,25 Вт в центре пятна диаметром 10 мкм происходит ее локальный нагрев до температуры 125°C (398 K), при которой на обработанных участках изменяется направление вектора намагниченности.
Участки, подвергаемые обработке лазерным излучением, образуют кодированную последовательность, которая может быть считана в течение неограниченного периода времени.
При этом указанная информация может быть воспроизведена неограниченное число раз при проверке подлинности банкноты, т.к. свойства материала маркировки являются обратимыми.
Совокупность указанных параметров соединения, включая обратимое изменение его магнитных свойств, измеряют инструментально.
Пример 4
Ценный документ в виде банкноты содержит на оборотной стороне защитную маркировку прямоугольной формы, направленную вдоль длинной стороны банкноты, выполненную способом офсетной печати.
2
Защитная маркировка содержит композитное неорганическое соединение в виде частиц размером от 0,1 до 2 мкм с кристаллической тетрагональной структурой (рутил) и гексагональной структурой, соответствующее по химическому составу следующей эмпирической формуле: CrOZnOZn.
Материал маркировки интенсивно поглощает световое излучение в диапазоне длин волн от 0,2 до 2,5 мкм.
2
Магнитная проницаемость материала CrO защитной маркировки характерна для неметаллических ферромагнетиков и составляет около 1700. Коэрцитивная сила материала, характеризующая его магнитный момент, составляет 450 эрстед. Магнитная проницаемость материала ZnOZn защитной маркировки близка к 1. При поглощении УФ-излучения ZnOZn люминесцирует в сине-зеленой области спектра с положением максимума излучения 505 нм. При нагревании до 420°K люминесценция за счет термотушения полностью погашена. При нагревании до 398K интенсивность люминесценции составляет 15% относительно интенсивности люминесценции при комнатной температуре.
При обработке защитной маркировки импульсным ИК-лазером с длиной волны 800 нм мощностью 0,25 Вт в центре пятна диаметром 10 мкм происходит ее локальный нагрев до температуры 398K. На обработанных участках нарушается направление вектора намагниченности в связи с переходом в парамагнитное состояние при температурах более 110°C и уменьшается интенсивность фотолюминесценции до 15% относительно интенсивности люминесценции при комнатной температуре. Участки, подвергаемые обработке лазерным излучением, образуют кодированную последовательность, содержащую информацию о падении интенсивности люминесценции до определенного значения, зависящего от температуры нагрева заданного уровня. Данный параметр считывается в течение действия ИК-излучения, обеспечивающего переход магнитной составляющей в парамагнитное состояние.
Полученная информация может быть воспроизведена неограниченное число раз при проверке подлинности банкноты, так как для маркировки использовано неорганическое соединение, обладающее некоторыми обратимыми свойствами.
Совокупность измеренных параметров, включая обратимое изменение люминесцентных и магнитных свойств вещества маркировки, может быть определена с помощью известных средств.
Пример 5
Изделие в виде удостоверения личности содержит защитную маркировку прямоугольной формы, направленную вдоль длинной стороны носителя, и выполнена способом офсетной печати.
Защитная маркировка содержит композитное неорганическое соединение в виде частиц размером от 0,1 до 20 мкм с кристаллической гексагональной структурой, соответствующее по химическому составу следующей эмпирической формуле: ZnO:Co.
Материал маркировки интенсивно поглощает световое излучение в диапазоне длин волн от 0,2 до 2,5 мкм.
Магнитная проницаемость материала ZnO:Co защитной маркировки характерна для неметаллических ферромагнетиков и составляет около 7. Коэрцитивная сила материала, характеризующая его магнитный момент, составляет 260 эрстед. Температура Кюри равна 800K. При поглощении УФ-излучения ZnO:Co люминесцирует в ультрафиолетовой (390 нм) и видимой (520 нм) области спектра. При нагревании выше 420K люминесценция за счет термотушения полностью погашена.
Производят обработку защитной маркировки импульсным ИК-лазером с длиной волны 800 нм мощностью 0,5 Вт в центре пятна диаметром 10 мкм, происходит ее локальный нагрев до температуры 600K, при которой на обработанных участках сохраняется направление вектора намагниченности в связи с переходом в парамагнитное состояние при температурах более 800K, и полностью исчезает возбуждаемая УФ-излучением 365 нм люминесценция ZnO:Co в УФ (390 нм) и видимой (520 нм) областях спектра. Участки, подвергаемые обработке лазерным излучением, образуют кодированную последовательность, содержащую информацию о падении интенсивности люминесценции до нулевого уровня, которая может быть считана в течение действия ИК-излучения, и сохранении магнитной составляющей при температуре измерения, которая может быть считана в течение периода времени, соответствующего времени обработки метки ИК-излучением. По окончании обработки мощным ИК-излучением, люминесценция, возбуждаемая УФ-излучением с максимумом спектра 365 нм, восстанавливается и нанесенная под воздействием ИК-излучения информация исчезает.
Полученная информация может быть воспроизведена неограниченное число раз при проверке подлинности удостоверения.
Совокупность вышеуказанных характеристик, включая обратимое изменение люминесцентных и магнитных свойств вещества маркировки, измеряют инструментально известными методами анализа и делают вывод о подлинности изделия.
Пример 6
Изделие в виде ценной бумаги содержит на оборотной стороне защитную маркировку прямоугольной формы, выполненную вдоль длинной стороны бумаги офсетной печатью.
2
3
523
548
523
548
523
548
3+
Защитная маркировка содержит композитное неорганическое соединение в виде частиц размером от 0,1 до 20 мкм с кристаллической моноклинной структурой, соответствующее по химическому составу следующей эмпирической формуле: GdOYb:Er. Соединение маркировки поглощает световое излучение в диапазоне длин волн от 0,2 до 2,5 мкм. Магнитная проницаемость материала защитной маркировки характерна для неметаллических парамагнетиков и близка к 1. При поглощении ИК-излучения в области спектра 920-980 нм люминесцирует в зеленой части спектра с положением главных максимумов двух групп полос излучения иона Er при 523 нм и 548 нм и не люминесцирует под действием ИК-излучения в области 760-850 нм. Полосы излучения с максимумами 523 нм и 548 нм имеют различающуюся зависимость интенсивности антистоксовой люминесценции от температуры. При комнатной температуре отношение интенсивностей полос антистоксовой люминесценции, возбуждаемой ПК-излучением 970 нм I/I, равно 0,45; при температуре 277°C отношение интенсивностей I/I равно 1,37; при температуре 377°C отношение интенсивностей I/I равно 1,55.
523
548
523
548
При обработке защитной маркировки импульсным ПК-лазером с длиной волны 800 нм и мощностью 0,5 Вт в центре пятна диаметром 10 мкм происходит ее локальный нагрев до температуры 277°C, при которой на обработанных участках изменяется соотношение интенсивностей полос антистоксовой люминесценции, возбуждаемой ИК-излучением 970 нм I/I. Участки, подвергаемые обработке лазерным излучением 810 нм, образуют кодированную последовательность, содержащую информацию об изменении интенсивностей полос антистоксовой люминесценции, возбуждаемой ПК-излучением 970 нм I/I до определенного и зависящего от температуры нагрева заданного уровня, которая может быть считана только в течение действия ПК-излучения 810 нм.
Вышеуказанные изменения характеристик химического соединения, использованного для маркировки, являются обратимыми, поэтому защитная информация может быть считана многократно, что позволяет осуществлять многократную проверку подлинности изделия.
Как видно из приведенных примеров, при реализации изобретения использованы различные физические и оптические характеристики известных кристаллических неорганических соединений, такие как показатель преломления и его дисперсия, магнитная проницаемость, магнитный момент, коэрцитивная сила, коэффициент прямоугольности и подобные параметры либо несколько выбранных параметров. Многие из указанных характеристик являются справочными величинами для конкретного химического соединения. Осуществление изобретения в объеме заявленной совокупности признаков позволяет в значительной степени избавиться от угрозы случайного обнаружения любым физическим лицом скрытой информации, введенной в ценный документ, т.е. обеспечивает получение заявленного технического результата.
Пример 7
Ценный документ в виде банкноты содержит на лицевой стороне защитную маркировку квадратной формы, выполненную способом офсетной печати. Защитная маркировка содержит неорганическое соединение в виде частиц размером от 1 до 10 мкм, представляющее собой алюмоиттриевый феррогранат, активированный иттербием, эрбием и церием. Область спектральной чувствительности материала защитной маркировки (спектр возбуждения) лежит в диапазоне 700-1500 нм.
5
Выполненная из данного соединения защитная маркировка под воздействием излучения, лежащего в диапазоне спектральной чувствительности, обладает стоксовой люминесценцией в диапазоне длин волн 1500-1600 нм и характеризуется временем послесвечения не менее 10 секунды.
Магнитная проницаемость материала защитной маркировки характерна для ферромагнетиков.
Показатель преломления вещества маркировки составляет около 1,8 в ИК-диапазоне длин волн.
Вещество защитной маркировки обладает свойством термотушения люминесценции в основной полосе регистрации при воздействии на него высокочастотным магнитным полем с частотой 12 МГц.
При локальной обработке защитной маркировки высокочастотным индуктором в центре пятна диаметром 100 мкм происходит нагрев до температуры 200°C (473 K), при которой на обработанных участках обратимо падает интенсивность свечения в указанной выше спектральной полосе за счет термотушения люминесценции. Участки, подвергаемые обработке индуктором, образуют кодированную последовательность, которая может быть считана непосредственно после нанесения кодированной последовательности на банкнотоприемном и счетно-сортировальном оборудовании при скорости движения банкноты от 1 до 10 м/с.
После окончания цикла измерения записанная информация необратимо исчезает за счет высвечивания световой энергии и таким образом становится недоступна для наблюдения населением и анализа поддельщиками.
Однако указанная информация может быть воспроизведена неограниченное число раз при повторной проверке подлинности банкноты, так как для маркировки использовано химическое соединение, обладающее некоторыми обратимыми свойствами
Совокупность характеристик использованного соединения, включая обратимое изменение оптических свойств, измеряют инструментально известными методами, по результатам измерений делают вывод о подлинности банкноты.