ЦЕННЫЙ ДОКУМЕНТ
VALUABLE DOCUMENT

Настоящее изобретение относится к ценному документу, который для повышения степени его защиты от подделки снабжен люминофорами, а также к способу изготовления такого ценного документа.
Из публикации WO 81/03508 известен ценный документ с признаками подлинности, образованными люминесцирующими веществами, состоящими из люминофора и поглощающих оптическое излучение веществ. Спектр поглощения излучения поглощающими его веществами при этом частично перекрывается со спектром возбуждения или излучения люминофора и за счет этого вызывает характерное и поддающееся измерению ослабление испускаемого им люминесцентного излучения. С учетом этого для имитации подобного признака подлинности недостаточно определить лишь тип присутствующего в или на ценном документе люминофора, поскольку поглощающие вещества характеристически изменяют его излучение.
Исходя из описанного выше известного решения, в основу настоящего изобретения была положена задача предложить другую возможность характеристического изменения излучения люминофоров в целях повышения таким путем степени защиты ценного документа от подделки.
Указанная задача решается с помощью ценного документа, отличительные признаки которого представлены в главном пункте формулы изобретения. Способ изготовления подобного ценного документа является объектом другого независимого пункта формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно изобретению предлагаемый в нем ценный документ снабжен по меньшей мере одной парой из взаимосвязанных первого и второго люминофоров, длины волн люминесцентного излучения которых лежат в общем диапазоне вне видимой области спектра. При этом спектры люминесцентного излучения первого и второго люминофоров взаимно перекрываются в по меньшей мере одном поддиапазоне указанного общего диапазона длин волн их люминесцентного излучения таким образом, что спектр люминесцентного излучения второго люминофора дополняет спектр люминесцентного излучения первого люминофора, т.е. общий спектр люминесцентного излучения обоих люминофоров невозможно сымитировать с использованием индивидуальных люминофоров.
В основе изобретения лежит тот факт, что комбинация из двух люминофоров, спектры излучения которых перекрываются, дополняя друг друга, обеспечивает благодаря особому изменению спектров люминесцентного излучения каждого из люминофоров высококачественную и высоконадежную защиту ценных документов от подделки, поскольку спектральное разрешение взаимодополняющих люминесцентных излучений возможно лишь при условии высоких технических затрат. При измерении характеристики излучения регистрируется суммарный сигнал всех люминесцентных излучений в рассматриваемой спектральной области. На основании подобного суммарного сигнала исключительно сложно сделать вывод о химическом составе люминофоров, поскольку характеристика излучения люминофоров определяется не только их свойствами, но и количественными соотношениями между ними. Поэтому с измеренным спектром излучения можно сопоставить индивидуальные люминофоры лишь в том случае, когда возможно различить по меньшей мере некоторые из максимумов люминесценции и однозначно соотнести их с индивидуальными люминофорами. По этой причине при значительном перекрытии спектров люминесцентных излучений выделение из суммарного сигнала отдельных спектральных составляющих, с которыми можно было бы соотнести индивидуальные люминофоры, связано при регистрации и анализе сигнала люминесцентного излучения с исключительно высокими затратами. Поскольку, однако, подобные высокие затраты накладывают определенные ограничения на функциональные возможности имеющихся в продаже измерительных систем, которые поэтому не позволяют решить указанную задачу по выделению из суммарного сигнала отдельных спектральных составляющих, все попытки сымитировать люминесцентное излучение столь специфического спектрального состава оказываются неудачными из-за того, что измеренную характеристику люминесцентного излучения невозможно простым путем воспроизвести с использованием имеющихся в продаже индивидуальных люминофоров. Если, тем не менее, зарегистрированный с помощью имеющихся в продаже измерительных систем спектр люминесценции все же и удастся сымитировать, то такие попытки его фальсификации будут сразу же обнаруживаться при предлагаемых в изобретении обработке и анализе спектра люминесценции, поскольку при этом анализируется так сказать "микроструктура" характеристики люминесцентного излучения.
Поскольку, о чем более подробно сказано ниже, существует множество люминофоров с перекрывающимися в соответствующих спектральных областях спектрами излучения, предлагаемое в изобретении решение позволяет существенно увеличить количество возможных вариантов защиты ценных документов от подделки и возможных кодовых комбинаций. При этом наряду с обеспечением высокой степени защиты от подделки достигается также высокая плотность размещения ("записи") информации в кодированном виде на поверхности или в объеме ценного документа.
В предпочтительном варианте общий диапазон длин волн люминесцентного излучения обоих люминофоров охватывает интервал длин волн от примерно 750 до примерно 2500 нм, предпочтительно от примерно 800 до примерно 2200 нм, наиболее предпочтительно от примерно 1000 до примерно 1700 нм. Люминесцентное излучение люминофора с длиной волны, превышающей 1000 нм, можно сравнительно легко обнаружить с помощью имеющихся в продаже ИК-детекторов на кремниевой основе.
В следующем предпочтительном варианте первый люминофор и/или второй люминофор имеет/имеют легированную основную кристаллическую решетку. Подобные люминофоры можно возбуждать, например, облучая их излучением с длинами волн, непосредственно лежащими в полосах поглощения излучения люминесцирующими ионами, которые после этого сразу же начинают испускать люминесцентное излучение. В предпочтительных вариантах можно также использовать поглощающие основные кристаллические решетки или так называемые "сенсибилизаторы", которые поглощают возбуждающее излучение и передают его люминесцирующему иону, который затем сам начинает испускать люминесцентное излучение на характерной для него самого длине волны. Очевидно, что основные кристаллические решетки и/или легирующие вещества могут быть различными у обоих люминофоров для получения различающихся между собой диапазонов их возбуждения и/или излучения.
В предпочтительном варианте основная кристаллическая решетка поглощает излучение видимой области спектра и в некоторых случаях дополнительно поглощает излучение ближней инфракрасной области с длиной волны до примерно 1,1 мкм. В этом варианте для возбуждения можно с высокой эффективностью использовать такие источники света, как галогенные лампы, импульсные лампы, светодиоды, лазеры или ксеноновые дуговые лампы, для чего люминофор требуется применять лишь в незначительных количествах. Использование люминофоров в незначительных количествах позволяет, например, наносить их на основу ценного документа обычными методами печати. Помимо этого использование люминофоров в незначительных количествах затрудняет их обнаружение потенциальными фальсификаторами. Применение же люминофора, основная кристаллическая решетка которого поглощает излучение ближней инфракрасной области с длиной волны до примерно 1100 нм, позволяет подавлять легко обнаруживаемые линии испускаемого ионами редкоземельных элементов излучения и тем самым сохранить лишь более сложное в детектировании излучение с более длинными волнами.
В другом предпочтительном варианте используют люминофоры, которые сами поглощают излучение видимой области спектра, предпочтительно излучение преобладающей части видимой области спектра, наиболее предпочтительно включая излучение ближней инфракрасной области спектра. В этом случае излучение в этих легче доступных областях спектра также подавляется.
В следующем предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении ценного документа первый люминофор и/или второй люминофор имеет/имеют основную кристаллическую решетку, легированную редкоземельными элементами. В качестве легирующих веществ при этом целесообразно использовать прежде всего неодим, эрбий, гольмий, тулий, иттербий, празеодим, диспрозий или несколько этих элементов.
В еще одном предпочтительном варианте первый люминофор и/или второй люминофор имеет/имеют основную кристаллическую решетку, легированную хромофором, выбранным из группы, включающей скандий, титан, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь и цинк. Для применения в качестве люминофоров в предлагаемых в изобретении ценных документах пригодны также легирующие вещества и основные кристаллические решетки, описанные в публикации WO 02/070279.
По меньшей мере одна из основных кристаллических решеток может быть легирована несколькими хромофорами. Очевидно, что оба рассмотренных выше варианта можно также комбинировать между собой, т.е. можно использовать пару люминофоров, один из которых имеет основную кристаллическую решетку, легированную редкоземельным элементом, а другой имеет основную кристаллическую решетку, легированную хромофором.
Основная кристаллическая решетка может иметь, например, структуру перовскита или граната. По меньшей мере одна из основных кристаллических решеток может быть также образована смешанным кристаллом. Другие возможные основные кристаллические решетки и легирующие вещества описаны в публикации ЕР-В-0052624 или ЕР-В-0053124, содержание каждой из которых включено в настоящее описание в качестве ссылки.
В следующем предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении ценного документа первый и второй люминофоры имеют различные основные кристаллические решетки, которые обладают кристаллическим полем различной напряженности и каждая из которых легирована одним и тем же легирующим веществом. Под влиянием кристаллического поля в месте нахождения легирующего вещества его электронный уровень смещается относительно невозмущенного состояния. Поскольку величина такого смещения различна для различных электронных уровней, смещение энергетических расстояний между электронными уровнями, а тем самым и смещение положения линий излучения происходят в зависимости от напряженности и симметрии кристаллического поля. При использовании для первого и второго люминофоров одного и того же легирующего вещества путем соответствующего подбора основных кристаллических решеток с кристаллическим полем различной напряженности можно контролируемым образом задавать малые величины смещения соответствующих линий излучения относительно линий излучения в невозмущенном состоянии.
Ширина указанного поддиапазона, в котором, дополняя друг друга, перекрываются спектры люминесцентного излучения первого и второго люминофоров, предпочтительно должна составлять 200 нм или менее, более предпочтительно 100 нм или менее. В одном из предпочтительных вариантов этот поддиапазон охватывает интервал длин волн от примерно 850 до примерно 970 нм. В других равным образом предпочтительных вариантах этот поддиапазон охватывает интервал длин волн либо от примерно 920 до примерно 1060 нм, либо от примерно 1040 до примерно 1140 нм, либо от примерно 1100 до примерно 1400 нм, предпочтительно от примерно 1100 до примерно 1250 нм, наиболее предпочтительно либо от примерно 1120 до примерно 1220 нм, либо от примерно 1300 до примерно 1500 нм, либо от примерно 1400 до примерно 1700 нм.
В спектрах люминесцентного излучения первого и второго люминофоров в указанном поддиапазоне предпочтительно должно иметься по меньшей мере по одной линии излучения, интервал между которыми должен составлять примерно 50 нм или менее, более предпочтительно примерно 30 нм или менее, особенно предпочтительно примерно 20 нм или менее, наиболее предпочтительно примерно 10 нм или менее. При столь небольшом интервале между линиями излучения обнаружить наличие двух различных люминофоров исключительно сложно. В предпочтительных вариантах люминофоры характеризуются узкими линиями излучения, полуширина которых составляет примерно 50 нм или менее, предпочтительно примерно 30 нм или менее, особенно предпочтительно примерно 20 нм или менее, наиболее предпочтительно примерно 10 нм или менее.
В следующем предпочтительном варианте осуществления изобретения код содержит еще один люминофор, в спектре люминесцентного излучения которого имеется по меньшей мере одна линия излучения, лежащая вне указанного поддиапазона. Такая по меньшей мере одна линия излучения еще одного люминофора предпочтительно должна лежать при этом вне видимой области спектра, наиболее предпочтительно в инфракрасной области спектра в диапазоне длин волн более 1100 нм. Под "инфракрасной областью спектра" согласно изобретению подразумевается диапазон длин волн оптического излучения, начинающийся с 750 нм, предпочтительно с 800 нм.
Предлагаемый в изобретении ценный документ может быть снабжен и несколькими парами взаимосвязанных люминофоров, каждая из которых может быть сформирована описанным выше образом. Пары люминофоров при этом предпочтительно должны быть взаимно согласованы таким образом, чтобы поддиапазоны, в которых, дополняя друг друга, перекрываются спектры люминесцентного излучения первого и второго люминофоров одной пары, были различны у различных пар люминофоров.
По меньшей мере один из люминофоров можно печатанием наносить на ценный документ. При этом можно также несколько люминофоров, например, два взаимосвязанных люминофора одной их пары, совместно включать в состав одной печатной краски и печатанием наносить в ее составе на ценный документ. Используемые при этом печатные краски могут быть прозрачными или могут содержать дополнительные пигменты, которые не должны отрицательно влиять на обнаружение маркировочных веществ. При использовании люминофоров печатные краски предпочтительно должны быть прозрачными в области возбуждения люминофоров и в соответствующей области их излучения.
Ценный документ предпочтительно имеет основу, которая образована запечатанной или незапечатанной хлопковой бумагой, бумагой из смеси хлопковых и синтетических волокон, содержащей целлюлозу бумагой или снабженной покрытием, запечатанной или незапечатанной полимерной пленкой. В качестве основы ценного документа можно также использовать ламинированную многослойную основу.
Под предлагаемыми в изобретении ценными документами предпочтительно подразумеваются банкноты, акции, кредитные карты, удостоверения личности или пропуска, паспорта любого вида, визы, банковские чеки и иные ценные документы.
Один или несколько люминофоров можно также вводить в объем ценного документа, прежде всего в объем его основы. Вводить люминофоры в объем бумажной основы ценного документа можно, например, способом, описанным в ЕР-А-0659935 и DE 10120818. Содержание обеих указанных публикаций в этом отношении включено в настоящее описание в качестве ссылки.
Помимо возможности получения "абсолютно новых спектров излучения" настоящее изобретение позволяет также создавать коды, в которых количество возможных кодовых комбинаций зависит от количества используемых люминофоров и которые равным образом сложно сымитировать, а тем самым и подделать. Так, например, при использовании двух люминофоров, спектры люминесцентного излучения которых перекрываются согласно изобретению в одном спектральном поддиапазоне, информацию можно кодировать посредством содержащих, соответственно не содержащих отдельные люминофоры участков с получением таким путем по меньшей мере трех различных кодовых комбинаций. Более предпочтительно, однако, использовать для создания подобных кодов несколько люминофоров с дополняющими друг друга в одном поддиапазоне спектрами люминесцентного излучения или несколько групп люминофоров, люминесцентные излучения которых согласно изобретению дополняют друг друга в различных спектральных поддиапазонах.
Другой вариант создания кода заключается в размещении пары или пар взаимосвязанных люминофоров на или в ценном документе на расположенных в геометрическом порядке участках. Кодом может служить и один единственный участок. В этом случае код может быть образован, например, присутствующей на этом участке ценного документа одной определенной парой люминофоров из всего количества возможных их пар.
В предпочтительном варианте код содержит информацию о ценном документе, которая представлена в зашифрованном или незашифрованном виде. Так, например, в одном единственном поле банкноты можно кодировать ее номинал, предусматривая в этом месте банкноты в зависимости от ее номинала строго определенную пару люминофоров.
Варьирование и комбинирование различных легирующих веществ и основных кристаллических решеток позволяет получить множество пар люминофоров, необходимые для кодирования информации линии излучения которых в каждой их паре перекрываются, дополняя друг друга, в различных спектральных поддиапазонах. Благодаря этому можно создавать исключительно компактные коды, которые при высокой плотности размещения информации занимают лишь мало места на ценном документе.
При изготовлении описанного выше, предлагаемого в изобретении ценного документа его можно снабжать по меньшей мере одним из люминофоров, добавляя его к бумаге в процессе ее изготовления. Альтернативно этому или в дополнение к этому по меньшей мере один из люминофоров можно добавлять к печатной краске и наносить в ее составе на ценный документ. В качестве методов печати при этом можно использовать, например, глубокую печать, трафаретную печать, высокую печать, флексографскую печать, струйную печать, цифровую печать, печатание методом переноса или офсетную печать. По меньшей мере один из люминофоров можно также наносить на ценный документ методом нанесения покрытия.
В другом варианте по меньшей мере ценный документ снабжают по меньшей мере одним из люминофоров, добавляя содержащие его соответствующим образом изготовленные смешанные волокна к бумаге в процессе ее изготовления. В еще одном возможном варианте ценный документ снабжают по меньшей мере одним из люминофоров, заделывая содержащую его соответствующим образом изготовленную защитную нить или защитную полосу в бумагу в процессе ее изготовления. Ценный документ можно также снабжать по меньшей мере одним из люминофоров, нанося, прежде всего наклеивая, содержащий его соответствующим образом изготовленный самонесущий переводной элемент, такой как наклейка или этикетка, на ценный документ.
Ценный документ предпочтительно снабжать взаимосвязанными люминофорами одной их пары одним и тем же методом, чтобы не облегчать их анализ вследствие пространственного разделения взаимосвязанных люминофоров. Вместе с тем для снабжения ценного документа различными парами люминофоров можно использовать различные методы. Так, например, первую пару люминофоров можно вводить в бумажную основу банкноты в процессе изготовления бумаги, а вторую пару люминофоров можно печатать на банкноте. В качестве еще одного защитного признака можно использовать наклеиваемый на банкноту снабженный третьей парой люминофоров переводной элемент, такой как голографическая наклейка.
Другой вариант осуществления изобретения, а также его преимущества более подробно рассмотрены ниже со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи. Приведенные на этих чертежах изображения для большей наглядности выполнены без соблюдения масштаба и истинных пропорций между размерами. На прилагаемых к описанию чертежах, в частности, показано:
на фиг.1 - схематичный вид банкноты с кодом, выполненной по одному из вариантов осуществления изобретения,
на фиг.2 - вид показанной на фиг.1 банкноты в разрезе плоскостью II-II и
на фиг.3 - схематичные характеристики излучения различных люминофоров, которые могут использоваться в показанном на фиг.1 и 2 коде.
Ниже изобретение поясняется на примере банкноты. На фиг.1 и 2 схематично показана банкнота 10 с напечатанным на ее бумажной основе 20 кодом 11. При этом на фиг.1 банкнота 10 показана в виде в плане, а на фиг.2 - в разрезе плоскостью II-II.
Как наглядно показано на фиг.2, код 11 содержит две пары взаимосвязанных люминофоров 12, 13, соответственно 14, 15. Люминофоры 12-15 после их возбуждения испускают люминесцентное излучение инфракрасной области спектра в интервале длин волн от 1000 до 1500 нм, при этом спектры излучения обоих взаимосвязанных люминофоров перекрываются, дополняя друг друга, в определенном поддиапазоне этой спектральной области, о чем более подробно сказано ниже.
Расположение участков 16 с первой парой люминофоров 12, 13, участков 17 со второй парой люминофоров 14, 15 и участков 18 без люминофоров в соответствии с заданным геометрическим рисунком в виде кода 11 позволяет представлять любую информацию, например, номинал и валюту банкноты 10 или ее серийный номер.
Показанный на чертежах код может представлять собой, например, троичный код, в котором нулю ("0") соответствует участок без люминофоров, единице ("1") соответствует участок с первой парой люминофоров 12, 13, а двойке ("2") соответствует участок со второй парой люминофоров 14, 15. В соответствии с этим при считывании показанного на фиг.1 кода 11 с помощью соответствующего детектора была бы получена троичная последовательность вида "12021102". Тем самым удается получить компактный код, который сочетает в себе высокую степень защиты от подделки с высокой плотностью размещения ("записи") информации и незначительной занимаемой площадью.
Каждый из люминофоров 12 и 13 имеет легированную неодимом основную кристаллическую решетку и характеризуется, как показано в левой части на фиг.3, соответствующей линией излучения с длиной волны около 1064 нм. Однако оба люминофора 12, 13 имеют отличные одна от другой основные кристаллические решетки, которые в месте нахождения иона неодима создают кристаллические поля различной напряженности.
Вследствие взаимодействия между кристаллическим полем и ионами неодима линии 22, соответственно 23 люминесцентного излучения обоих люминофоров оказываются, как указано выше, слегка смещены относительно неискаженного значения. В рассматриваемом примере максимум на характеристике 22 люминесцентного излучения первого люминофора 12 приходится на длину волны 1065 нм, а максимум на характеристике 23 люминесцентного излучения второго люминофора 13 приходится на длину волны примерно 1090 нм.
Из приведенных на фиг.3 графиков со всей очевидностью следует, что оба спектра 22, 23 люминесценции взаимно перекрываются в поддиапазоне длин волн от примерно 1000 до примерно 1150 нм таким образом, что спектр 22 излучения первого люминофора 12 дополняется спектром 23 излучения второго люминофора 13. По причине незначительного интервала между обеими линиями излучения обнаружить путем анализа огибающей кривой излучения присутствие двух люминофоров 12 и 13, предварительно не зная конкретно используемые в качестве таковых вещества, практически невозможно, и поэтому код 11 обладает высокой степенью защиты от подделки. Поскольку спектр излучения формируется различными матрицами, в которых люминесцирующие ионы находятся в различных кристаллических полях, не существует и никаких матриц, которые, взятые по отдельности, обладали бы таким же спектром излучения.
В средней части на фиг.3 показаны характеристики 24 и 25 излучения люминофоров 14, соответственно 15 второй их пары в соответствующем им поддиапазоне длин волн от 1150 до 1250 нм. В рассматриваемом примере каждый из люминофоров 14, 15 имеет основную кристаллическую решетку, легированную хромофором, который выбран из группы, включающей скандий, титан, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь и цинк. Аналогично первой паре люминофоров по огибающей кривой люминесцентных излучений обоих люминофоров 14, 15, не обладая соответствующей дополнительной информацией, практически невозможно сделать вывод о типе используемых в качестве них веществ.
В качестве еще одного примера в правой части на фиг.3 показаны характеристики люминесцентного излучения упомянутых выше люминофоров 12 и 13 на длине волны около 1300 нм. В этом случае в спектре люминесцентного излучения также наблюдаются близко расположенные друг к другу узкие линии 32, соответственно 33 излучения, которые можно выделить по отдельности из общего спектра люминесцентного излучения только с помощью обладающих высокой разрешающей способностью детекторов.
Наряду с обеими парами люминофоров 12, 13, соответственно 14, 15 код 11 может также содержать еще один люминофор, который после его возбуждения испускает излучение в диапазоне длин волн выше 1100 нм. Длина волны излучения такого люминофора не должна при этом попадать в те диапазоны длин волн, в которых взаимно перекрываются спектры излучения люминофоров первой или второй их пары. Присутствие или отсутствие подобного дополнительного люминофора на определенных участках ценного документа также можно использовать для кодирования некоторой информации, что позволяет увеличить количество возможных кодовых комбинаций.
Очевидно, что использование вышеуказанного дополнительного люминофора или применение других пар люминофоров рассмотренного выше типа позволяет в еще большей степени увеличить плотность размещения представляемой в виде кода информации.
Равным образом можно также предусматривать все люминофоры в одном слое и кодировать в этом случае информацию посредством содержащих, соответственно не содержащих отдельные люминофоры или пары люминофоров участков.