EP2246824A2 - Schutzelement zur Echtheitsprüfung eines Schutzgegenstandes und Verfahren zur Echtheitsprüfung desselben - Google Patents

Schutzelement zur Echtheitsprüfung eines Schutzgegenstandes und Verfahren zur Echtheitsprüfung desselben Download PDF

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EP2246824A2
EP2246824A2 EP10004426A EP10004426A EP2246824A2 EP 2246824 A2 EP2246824 A2 EP 2246824A2 EP 10004426 A EP10004426 A EP 10004426A EP 10004426 A EP10004426 A EP 10004426A EP 2246824 A2 EP2246824 A2 EP 2246824A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
metallized
protective element
protective
island
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10004426A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2246824A3 (de
Inventor
Igor E. Protsenko
Anatoly P. Boltaev
Fedor A. Pudonin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OOO "NOVYE ENERGETICHESKIE TEHNOLOGII"
GOLSEN Ltd
Original Assignee
OOO "Novye Energeticheskie Tehnologii"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OOO "Novye Energeticheskie Tehnologii" filed Critical OOO "Novye Energeticheskie Tehnologii"
Publication of EP2246824A2 publication Critical patent/EP2246824A2/de
Publication of EP2246824A3 publication Critical patent/EP2246824A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/02—Testing electrical properties of the materials thereof

Definitions

  • the invention relates to a protective element for checking the authenticity of a subject of protection according to the preamble of claim 1 and a method for unit testing thereof.
  • the invention can be used in the field of anti-counterfeiting of a subject of protection, in particular of securities, bills and documents.
  • Such marks may be applied directly to the subject of protection, e.g. B. as a color:
  • the protection marks can also be used as a specially crafted protection agent, eg. B. as a metal strip, are placed in the subject matter.
  • a two-sided information carrier is used. On its front and back two images (magnetic marks) are made by applying a special magnetic mixture. The pictures are aligned with each other in a certain way.
  • the detection is based on a magnetic semiconductor encoder.
  • the magnetic encoder simultaneously reads the information from the front and back of the information carrier.
  • the output of the semiconductor generator is passed through an intricate circuit for pulse generation at the image boundaries of the magnetic marks.
  • the magnetic information on the carrier is detected at these pulses by comparing this data with the given (reference) information ( JP, Application No. 057-177372 , AI. G 07 D 7/00, 1984).
  • a method for protecting the securities against counterfeiting using a passive means of protection is known.
  • the passive protective agent having a predetermined structure is formed on the security.
  • the presence of this protective agent on the security is detected by detecting the informational features in the response of the protection means to a scanning electromagnetic radiation of predetermined radio frequency.
  • the acquired information features are automatically compared with the reference values.
  • a passive protective agent a metallized at least three-layer resonant filter structure is used.
  • scanning radiation the radio frequency from the SHF range is used.
  • information characteristics characteristic peak values of the frequency characteristic of the coefficients of the direct transmission and the return radiation are used.
  • the closest prior art to the claimed preservative according to the present invention is a method of protecting the securities and the products with protective stripes of a particular structure. This procedure is in the RU 2291490 and was chosen as the prototype for this invention.
  • the known protective strips are composed of several different components, coding means and conductive layers, which are based on different Way coupled with the pad. These protective strips are applied to the value product or embedded therein.
  • the technical result of the invention of these known protective strips is the production of a coded system. This system is characterized by a freely selectable combination of metallized surfaces with certain gloss level, conductivity and resistivity change depending on the strip, which is known only to the manufacturer, and creates insurmountable difficulties in counterfeiting.
  • the protective element is made on the basis of nano island (island) or granulated metal films. These films are capable, under ordinary conditions, of their electrophysical properties (eg conductivity) in small electric fields, that is to say in electric fields with a thickness of less than 50 V / cm.
  • a protected area is formed on a small piece of the object of protection (eg paper), e.g. B. a strip which may be unrecognizable to the naked eye.
  • this protection region contains a protective element which has the island or granulated metal film which has non-linear electrophysical properties.
  • Authentication is from a simple electronic device ( Fig. 3 ) performed.
  • This device checks the nonlinearity of the electrophysical properties (eg, conductivity) of the guard area while a weak electric field is applied thereto.
  • the presence of non-linear electrophysical properties indicates the authenticity of the object. If there are no electrophysical properties, this indicates a falsification.
  • Both contact and contactless testing methods are possible, the test time being less than 10 -3 sec.
  • an island or granulated metal film having one or more layers is used as the protective element.
  • the film is arranged on a base of the actual security (eg in the case of a banknote) or on a specially produced fine dielectric base (eg lavsan) which is embedded in the object to be protected.
  • the outer surface of the metal film is protected against weathering and against premature aging by a dielectric layer.
  • the conductivity of the Ti, FeNi or Co island films having an effective thickness of 7 angstroms is changed by 12% from 1 MOhm -1 to 1.12 at a change in the applied electric field of 1 V / cm to 10 V / cm MOhm -1 .
  • the quality protection of the objects to be protected is determined above all by the uniqueness of the properties of the island metal films.
  • these films a considerable change in conductivity under the action of a weak electric field is observed.
  • the conductivity change is under the action of the electric field in different materials, eg. B. in semiconductors, observed at an electric field strength F >> 1000 V / cm.
  • F 1 ⁇ 50 V / cm.
  • the quality protection of the objects to be protected is also ensured by the uniqueness of the procedural process in the production of island and granulated metal films.
  • the islands must actually have dimensions of about 10 nm. Between these islands a tunnel line at room temperature has to be reached. This is the main reason for non-linear electrophysical properties of these films.
  • the procedural parameters must be strictly adhered to during the production of the films. These parameters represent the know-how of the process and can neither be determined nor reproduced by hand without the necessary equipment and qualified personnel being used. In particular, the temperature conditions for the growth of the films must be strictly adhered to by ensuring a predetermined rate of their growth and so on. On the other hand, the execution of this procedural process in modern production no difficulties.
  • various manufacturing methods can be used, such.
  • high-frequency sputtering of the metal targets thermal metal atomization or production of granulated metal films.
  • the above-mentioned methods are well developed and ensure low cost and reliability in mass production of protection products for the value products.
  • Fine island or granulated metal films (20) of common metals e.g. As Ti, W, or ferromagnetic metals, for.
  • Co, Fe, or non-magnetic metal alloys eg. B. WRe, NiCr, or magnetic metal alloys, eg. FeNi, FeCo, are grown by RF sputtering under argon on a dielectric Underlay (1) bred.
  • the thickness of the metal films (20) is varied in the range of 7 ⁇ to 30 ⁇ depending on the characteristics of the dielectric substrate (10).
  • the characteristic 100 stands for Ti; 200 for FeNi; 300 for Co; 400 for W and conductivity ⁇ 1 MO M -1 stands for the field strength F ⁇ 1 V / cm).
  • the differential conductivity in%, plotted on the vertical axis of the Fig. 2 is considered a feature of the uniqueness of the characteristics of this film, as the "brand" for the protection of securities. Such relationships are not achievable under normal conditions in conventional materials.
  • Fig. 3 the circuit diagram of a measuring device (the detector) is shown.
  • the metal electrodes 2 and 5 are pressed (attached) to the structure 1. This makes it possible to produce resistance contacts (capacitance contacts).
  • a low frequency voltage (up to 100 kHz) or an electric pulse voltage is applied to the electrodes 2 and 5.
  • the voltage amplitude must be several times greater (eg 10 times) than at the electrode 2.
  • the maximum electric field strength in the film must not exceed 50 V / cm.
  • the limitation of the size of the electric field is due to the unique properties of the islands, namely their ability to change their electrophysical properties in small electric fields.
  • the electrodes 3 and 4 are grounded via the same terminating resistors 6.
  • a voltage proportional to the current flows from the terminating resistors 6 to the amplifiers 7 and 8.
  • the gain factor of the amplifier 7 is 10 times as great as the gain factor of the amplifier 8.
  • the signals from the amplifiers 7 and 8 arrive in an adder 9 . If the Structure has non-linear effects, then the signals arriving from the outputs of the amplifier 7 and 8 will be different in absolute value. At the output of the adder 9, the signal Uc will be present. This testifies to the authenticity of the product. If the structure does not have any non-linear properties, the signals from the outputs of the amplifiers 7 and 8 will be equal in absolute value. Thus, the signal Uc at the output of the adder 9 will be zero. This proves a falsification of the product.
  • this protection area must move with the film with respect to the electrodes.
  • the pulse signals on the terminators will be released.
  • the duration of the interaction of the detector with the film can be less than 10 -3 sec.
  • Fig. 3 The basic scheme of determining the authenticity of securities by means of the measurement of the harmonic signal from the frequency of the scanning alternating electric field is in Fig. 3 shown.
  • the metal electrodes 2 and 3 are pressed (attached) to the structure 1. This makes it possible to produce resistance contacts (capacitance contacts).
  • the scanning alternating electric field is generated in the film. Its amplitude must not exceed 50 V / cm.
  • the harmonic signal is secreted on the terminating resistor 6 and detected by the Selektivlogiesmessers 9.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schutzelement zur Echtheitsprüfung eines Schutzgegestandes mit einer Unterlage und einer metallisierten Schicht. Damit das Schutzelement die Zuverlässigkeit beider Fälschungssicherheit erhöht, fertigungsgünstig herstellbar und die Kontrolle mit Hilfe von einfachen physikalischen Einrichtungen zulässt, ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die genannte metallisierte Schicht eine ein- oder mehrlagige metallisierte Inselschicht oder die Schicht aus einem granulierten Metall darstellt, dass diese Schicht eine nichtlineare Abhängigkeit von den elektrophysikalischen Eigenschaften aufweist, wenn sie unter Einwirkung eines schwachen elektrischen Gleich- oder Wechselstromfeldes steht, dass diese Schicht zusätzlich eine dielektrische Schutzschicht aufweist, welche oberhalb der erwähnten metallisierten Schicht aufgetragen ist und dass als erkennbares Merkmal der Echtheit des Schutzgegenstandes die nichtlineare Leitfähigkeit des Schutzelements dient, welche mittels der Messung der Leitfähigkeit des Schutzelements bei zwei unterschiedlichen Amplituden des genannten an das Schutzelement angelegten elektrischen Feldes bestimmt ist.

Description

    SCHUTZELEMENT ZUR ECHTHEITSPRÜFUNG EINES SCHUTZGEGENSTANDES UND VERFAHREN ZUR ECHTHEITSPRÜFUNG DESSELBEN
  • Die Erfindung betrifft ein Schutzelement zur Echtheitsprüfung eines Schutzgegenstandes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Einheitsprüfung desselben.
  • Die Erfindung ist auf den Bereich der Fälschungssicherheit eines Schutzgegenstandes, insbesondere von Wertpapieren, Geldscheinen und Dokumenten einsetzbar.
  • Mit der ständigen Qualitätsverbesserung der Computer- und Vervielfältigungstechnik steigt auch die Wahrscheinlichkeit der Wiedergabe von praktisch beliebigen Wertpapieren mit sehr hohem Identitätsgrad. Es werden auch Verfahren der Fälschung von Werterzeugnissen wie Gemälden und Antiquitäten vervollkommnet. Im Zusammenhang damit sind die Aufgaben der Verbesserung der Schutzverfahren für genannte Schutzgegenstände vordringlich.
  • Zurzeit gibt es viele Verfahren zur Fälschungssicherheit. Der größte Teil davon beruht auf der Verwendung von Metallschutzkennmarken. Solche Schutzkennmarken können unmittelbar auf den Schutzgegenstand aufgetragen werden, z. B. als Farbe: Die Schutzkennmarken können auch als ein speziell gefertigtes Schutzmittel, z. B. als Metallstreifen, in den Schutzgegenstand eingelegt werden.
  • Nach einem bekannten Verfahren zum Schutz von Wertpapieren und Erzeugnissen sowie einer bekannten Einrichtung für seine Ausführung wird ein zweiseitiger Informationsträger benutzt. Auf seiner Front- und Rückseite sind zwei Bilder (magnetische Marken) mittels der Auftragung einer speziellen magnetischen Mischung ausgeführt. Die Bilder sind zueinander auf eine bestimmte Weise ausgerichtet. Die Erkennung erfolgt anhand von einem magnetischen Halbleitergeber. Der magnetische Geber liest die Informationen von der Front- und der Rückseite des Informationsträgers gleichzeitig ab. Dabei wird der Ausgang des Halbleitergebers durch eine verwickelte Schaltung zur Impulsgenerierung an den Bildgrenzen der magnetischen Marken durchgeleitet. Die magnetischen Informationen auf dem Träger werden an diesen Impulsen erkannt, indem diese Daten mit der vorgegebenen (Referenz-) Informationen verglichen werden ( JP, Anmeldung Nr. 057-177372 , KI. G 07 D 7/00, 1984).
  • Der Mangel dieses Schutzmittels besteht darin, dass zur Erkennung der genannten Schutzmarken komplizierte und kostspielige elektronischen Einrichtungen benötigt werden. Die Massenanwender verfügen über solche elektronischen Einrichtungen nicht.
  • Aus der EP, Nr. 005720 , KI. G 07 D 7/00, 1982, ist ein Verfahren zum Schutz von Wertpapieren und eine Einrichtung für seine Ausführung bekannt. Gemäß diesem Verfahren wird in die Papierunterlage des Wertpapiers ein Streifen aus magnetischem Material eingebettet. Die Beurteilung der Echtheit des Wertpapiers erfolgt mittels eines Magnetdetektors, welcher die Änderung (den Gradient) der Magnetfeldstärke erfasst.
  • Der Mangel dieses Schutzverfahrens und der Schutzeinrichtung ist ihre nicht hinreichende Zuverlässigkeit. Das für diesen Schutzstreifen benutzte magnetische Material ist für einen sehr breiten Personenkreis zugänglich. Die Fertigung (Fälschung) dieses Schutzstreifens stellt für einen Fachmann keine technische Kompliziertheit dar. Sie bedarf auch keiner wesentlichen Sachkosten.
  • Aus dem RU Nr. 2276409 ist ein Verfahren zum Schutz der Wertpapiere gegen Fälschung unter Anwendung von einem passiven Schutzmittel bekannt. Das passive Schutzmittel mit einer vorgegebenen Struktur wird auf dem Wertpapier ausgebildet. Das Vorhandensein dieses Schutzmittels auf dem Wertpapier wird mittels Erfassung der Informationsmerkmale in der Resonanzantwort des Schutzmittels auf eine abtastende elektromagnetische Strahlung mit vorgegebener Funkfrequenz erkannt. Die erfassten Informationsmerkmale werden mit den Referenzwerten automatisch verglichen. Als Passivschutzmittel wird eine metallisierte mindestens dreischichtige Resonanzfilterstruktur benutzt. Als abtastende Strahlung wird die Funkfrequenz aus dem SHF-Bereich benutzt. Als Informationsmerkmale werden charakteristische Spitzenwerte der Frequenzkennlinie der Koeffizienten der direkten Übertragung und der Rückstrahlung verwendet.
  • Die Mängel dieses Schutzverfahrens umfassen die Schwierigkeit der Fertigung des passiven Schutzmittels in Form der metallisierten mindestens dreischichtigen Resonanzfilterstruktur sowie die Kompliziertheit der technischen Erkennungsmittel zur Prüfung auf das Vorhandensein von solchen Schutzmitteln.
  • Der nächste Stand der Technik gegenüber dem angemeldeten Schutzmittel gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Schutz der Wertpapiere und der Erzeugnisse anhand von Schutzstreifen mit bestimmter Struktur. Dieses Verfahren ist in der RU 2291490 beschrieben und wurde als Prototyp für diese Erfindung gewählt. Die bekannten Schutzstreifen sind aus einigen unterschiedlichen Komponenten, Codierungsmitteln und leitfähigen Schichten aufgebaut, die auf verschiedene Weise mit der Unterlage gekoppelt sind. Diese Schutzstreifen sind auf das Werterzeugnis aufgetragen oder darin eingebettet. Das technische Ergebnis der Erfindung dieser bekannten Schutzstreifen ist die Herstellung von einem codierten System. Dieses System ist durch eine frei wählbare nur dem Hersteller bekannte Kombination von metallisierten Oberflächen mit bestimmtem Glanzgrad, Leitfähigkeit und der Änderung des spezifischen Widerstands je nach Streifen gekennzeichnet und schafft unüberwindliche Schwierigkeiten bei der Fälschung.
  • Der Mangel dieses Schutzverfahrens besteht darin, dass es beim Schutz von einzelnen Werterzeugnissen oder Wertpapieren bzw. von ihren kleinen Serien nützlich ist. Jedoch macht dieses Verfahren es nicht möglich, viele Wertpapiere (z. B. Geldscheine) zu schützen. Das liegt daran, dass die physikalischen Mittel zur Echtheitsprüfung der Erzeugnisse weit verbreitet werden müssen (in diesem Fall handelt es sich z. B. um den Code des Schutzstreifens, welcher mehrfach in zahlreichen Erzeugnissen wiederholt wird und ziemlich leicht entschlüsselt und wiedergegeben werden kann). Der andere Mangel besteht darin, dass die Fertigung (Fälschung) der genannten Schutzstreifen keine technischen Schwierigkeiten darstellt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, die genannten Mängel des Schutzelements zur Echtheitsprüfung des Schutzgegenstandes, z. B. des Geldscheins, zu beseitigen. Dieses Schutzmittel soll die Zuverlässigkeit bei der Fälschungssicherheit erhöhen, fertigungsgünstig herstellbar sein und die Kontrolle mit Hilfe von einigen einfachen physikalischen Einrichtungen zulassen.
  • Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Das Schutzelement ist auf der Basis von Nanoinsel- (Insel-) oder granulierten Metallfilmen hergestellt. Dabei sind diese Filme unter üblichen Bedingungen fähig, ihre elektrophysikalischen Eigenschaften (z. B. Leitfähigkeit) in kleinen elektrischen Feldern, das heißt in elektrischen Feldern mit einer Stärke von unter 50 V/cm, zu ändern.
  • Der Schutz des Schutzgegenstandes gegen Fälschung besteht im Folgenden: Auf einem kleinen Stück des Schutzgegenstandes (z. B. Papier) ist ein geschützter Bereich ausgebildet, z. B. ein Streifen, welcher mit freiem Auge unerkennbar sein kann. Dabei enthält dieser Schutzbereich ein Schutzelement, welches den Insel- oder granulierten Metallfilm aufweist, der über nichtlineare elektrophysikalische Eigenschaften verfügt.
  • Die Echtheitsprüfung ist von einer einfachen elektronischen Einrichtung (Fig. 3) vorgenommen. Diese Einrichtung prüft die Nichtlinearität der elektrophysikalischen Eigenschaften (z. B. Leitfähigkeit) des Schutzbereiches, während ein schwaches elektrisches Feld darauf einwirkt. Das Vorhandensein von nichtlinearen elektrophysikalischen Eigenschaften zeugt von der Echtheit des Gegenstandes. Liegen keine elektrophysikalischen Eigenschaften vor, so weist das auf eine Fälschung hin. Es sind sowohl Kontakt- als auch kontaktlose Prüfungsverfahren möglich, wobei die Prüfungszeit verfahrensspezifisch unter 10-3 Sek. beträgt.
  • Gemäß der Erfindung ist als Schutzelement ein Insel- oder granulierter Metallfilm mit einer bzw. mehreren Schichten benutzt. Der Film ist auf einer Unterlage des eigentlichen Wertpapiers (z. B. beim Geldschein) oder auf einer speziell dafür hergestellten feinen dielektrischen Unterlage (z. B. Lavsan) angeordnet, welche in den zu schützenden Gegenstand eingebettet ist. Die Außenfläche des Metallfilms ist gegen Witterungseinwirkung und gegen eine vorzeitige Alterung durch eine dielektrische Schicht geschützt.
  • Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    die Struktur eines Schutzmittels der Erzeugnisse auf Basis eines Einschicht-Inselmetallfilms abgebildet.
    Fig. 2
    die nichtlineare Filmleitfähigkeit des Materials
    Fig. 3
    eine Auswerteschaltung
  • In Fig. 1 bedeuten
    • 10 - dielektrische Unterlage aus Papier oder einem anderen Werkstoff,
    • 20 - Insel- oder granulierter Metallfilm,
    • 30 - dielektrischer Schutzfilm.
  • Zur Echtheitsprüfung des Schutzgegenstandes (z. B. des Geldscheins) wird die Leitfähigkeit des erwähnten Films bei mindestens zwei unterschiedlichen Werten des an den Film angelegten schwachen Gleich- oder Wechselfeldes mit einer Stärke von F < 50 V/cm gemessen. Das erkennbare Merkmal der Echtheit des Werterzeugnisses (der «Marke») ist die nichtlineare Filmleitfähigkeit (Fig. 2). Das heißt, dass die Filmleitfähigkeit mit einer mehrfachen Steigerung des angelegten elektrischen Feldes nicht konstant bleibt, wie es aus dem Ohmschen Gesetz hervorgeht, sondern um eine bestimmte Größe erhöht wird. Diese Größe wird durch die Kenndaten des Films festgelegt und bei ihrer Herstellung überwacht. Z. B. laut Fig. 2 wird die Leitfähigkeit der Inselfilme aus Ti, FeNi oder Co mit einer effektiven Dicke von 7 Ångström bei einer Stärkenänderung des angelegten elektrischen Feldes von 1 V/cm bis 10 V/cm um 12 % geändert, d. h. von 1 MOhm-1 bis 1,12 MOhm-1.
  • Der Qualitätsschutz der zu schützenden Gegenstände wird vor allem durch die Einzigartigkeit der Eigenschaften der Inselmetallfilme festgelegt. In diesen Filmen wird eine beachtliche Änderung der Leitfähigkeit unter der Einwirkung eines schwachen elektrischen Feldes beobachtet. Bekanntlich wird die Leitfähigkeitsänderung unter der Einwirkung des elektrischen Feldes in unterschiedlichen Materialien, z. B. in Halbleitern, bei einer elektrischen Feldstärke F >> 1000 V/cm beobachtet. Bei Inselfilmen wird die wesentliche Änderung der Leitfähigkeit bei viel kleineren elektrischen Feldstärken F = 1÷50 V/cm beobachtet. (Fig. 2).
  • Der Qualitätsschutz der zu schützenden Gegenstände wird auch durch die Einzigartigkeit des verfahrenstechnischen Ablaufs bei der Herstellung von Insel- und granulierten Metallfilmen sichergestellt. Die Inseln müssen tatsächlich Abmessungen von ca. 10 nm haben. Zwischen diesen Inseln muss eine Tunnelleitung bei Raumtemperatur erreicht werden. Das ist der Hauptgrund für nichtlineare elektrophysikalische Eigenschaften dieser Filme. Dafür müssen die verfahrenstechnischen Parameter während der Herstellung der Filme unbedingt und strikt eingehalten werden. Diese Parameter stellen das Know-how des Ablaufs dar und können handwerklich weder bestimmt noch wiedergegeben werden, ohne dass die erforderliche Ausrüstung und ein qualifiziertes Personal eingesetzt werden. Insbesondere müssen die Temperaturverhältnisse für die Züchtung der Filme streng eingehalten werden, indem eine vorgegebene Geschwindigkeit ihres Wachstums usw. sichergestellt wird. Andererseits bereitet die Ausführung dieses verfahrenstechnischen Ablaufs in der modernen Produktion keine Schwierigkeiten. Dabei können verschiedene Fertigungsverfahren eingesetzt werden, wie z. B. Hochfrequenz-Zerstäubung der Metalltargets, thermische Metallzerstäubung oder Herstellung der granulierten Metallfilme. Die genannten Verfahren sind gut erschlossen und gewährleisten niedrige Kosten und Zuverlässigkeit bei einer Massenproduktion der Schutzmittel für die Werterzeugnisse.
  • Als Beispiel für die Herstellung des Schutzmittels für ein Werterzeugnis dient eine Struktur, welche auf der Basis von einer Einschichtnanoinsel des Metallfilms (Fig. 1) ausgeführt ist. Feine Insel- oder granulierte Metallfilme (20) aus üblichen Metallen, z. B. Ti, W, oder aus ferromagnetischen Metallen, z. B. Co, Fe, oder nichtmagnetische Metalllegierungen, z. B. WRe, NiCr, oder magnetische Metalllegierungen, z. B. FeNi, FeCo, werden nach dem HF-Zerstäubungsverfahren unter Argon auf einer dielektrischen Unterlage (1) gezüchtet. Nach dem Aufstäuben wird jede der Metallstrukturen mit einer feinen Sicherungsschicht von einem Dielektrikum (Al2O3, d = 20 Å) abgedeckt. Die Dicke der Metallfilme (20) wird im Bereich von 7 Å bis 30 Å je nach Eigenschaften der dielektrischen Unterlage (10) variiert. In Fig. 2 sind die Zusammenhänge zwischen der relativen Differentialleitfähigkeit der Metallfilme (20) und der elektrischen Feldstärke des an das Probestück angelegten Feldes abgebildet (in Fig. 2 steht die Kennlinie 100 für Ti; 200 für FeNi; 300 für Co; 400 für W und Leitfähigkeit ≈ 1 MOM -1 steht für die Feldstärke F < 1 V/cm). Die Differentialleitfähigkeit in %, aufgetragen auf der senkrechten Achse der Fig. 2, gilt als Merkmal für die Einzigartigkeit der Eigenschaften dieses Filmes, als die "Marke" für den Schutz der Wertpapiere. Solche Zusammenhänge sind unter normalen Bedingungen in konventionellen Werkstoffen nicht erreichbar.
  • Wie bereits erwähnt, wird die Filmleitfähigkeit bei verschiedenen Stärken des angelegten elektrischen Gleich- oder Wechselfeldes zur Echtheitsprüfung des Werterzeugnisses an dem Vorhandensein von nichtlinearen Effekten im Film gemessen. In Fig. 3 ist das Schaltbild eines Messgeräts (des Detektors) dargestellt. Die Metallelektroden 2 und 5 werden an die Struktur 1 angepresst (herangebracht). Das ermöglicht es, Widerstandskontakte (Kapazitätskontakte) herzustellen. Eine Niederfrequenzspannung (bis zu 100 kHz) oder eine elektrische Impulsspannung wird an die Elektroden 2 und 5 angelegt. An der Elektrode 5 muss die Spannungsamplitude mehrfach größer sein (z. B. 10-fach), als an der Elektrode 2. Die größte elektrische Feldstärke im Film darf 50 V/cm nicht überschreiten. Die Begrenzung der Größe des elektrischen Feldes ist durch die einmaligen Eigenschaften der Inselfilme bedingt, und zwar, ihre Fähigkeit, ihre elektrophysikalischen Eigenschaften in kleinen elektrischen Feldern zu verändern. Die Elektroden 3 und 4 werden über die gleichen Abschlusswiderstände 6 geerdet. Eine dem Strom proportionale Spannung gelangt von den Abschlusswiderständen 6 an die Verstärker 7 und 8. Dabei ist der Gewinnfaktor des Verstärkers 7 10-fach so groß wie der Gewinnfaktor des Verstärkers 8. Danach kommen die Signale von den Verstärkern 7 und 8 in einen Addierer 9. Wenn die Struktur über nichtlineare Effekte verfügt, so werden die von den Ausgängen der Verstärker 7 und 8 ankommenden Signale ihrem Absolutwert nach unterschiedlich sein. Am Ausgang des Addierers 9 wird das Signal Uc anliegen. Das zeugt von der Echtheit des Erzeugnisses. Weist die Struktur keine nicht lineare Eigenschaften auf, so werden die Signale von den Ausgängen der Verstärker 7 und 8 ihren Absolutwerten nach gleich sein. Somit wird das Signal Uc am Ausgang des Addierers 9 gleich Null sein. Das weist eine Fälschung des Erzeugnisses nach.
  • Es ist möglich, die nichtlinearen Effekte im Film mit Hilfe von der an die Elektroden angelegten Gleichspannung zu erkennen. In diesem Fall muss dieser Schutzbereich sich mit dem Film in Bezug auf die Elektroden bewegen. Wenn die Elektroden mit dem Film in Kontakt kommen oder sich neben dem Film befinden, werden die Impulssignale an den Abschlusswiderständen frei. Dabei ist die Dauer t dieser Signale durch die Bewegungsgeschwindigkeit (v) des Werterzeugnisses zu den Elektroden und durch die Filmabmessungen in der Bewegungsrichtung des Werterzeugnisses (d) (t = v*d) festgelegt. Die Dauer der Zusammenwirkung des Detektors mit dem Film kann unter 10-3 Sek. betragen.
  • Es ist möglich, die nichtlinearen Filmeigenschaften mittels der Messung des Oberwellensignals von der Frequenz des an den Schutzbereich angelegten abtastenden elektrischen Wechselfeldes zu erkennen. Bei nichtlinearen Systemen wird das Signal tatsächlich im Oberwellen-Frequenzbereich erzeugt, somit kann es mittels eines Selektivspannungsmessers leicht erfasst werden.
  • Das grundsätzliche Schema der Bestimmung der Echtheit von Wertpapieren mittels der Messung des Oberwellensignals von der Frequenz des abtastenden elektrischen Wechselfeldes ist in Fig. 3 dargestellt. Die Metallelektroden 2 und 3 werden an die Struktur 1 angepresst (herangebracht). Das ermöglicht es, Widerstandskontakte (Kapazitätskontakte) herzustellen. Die Niederfrequenzspannung (Frequenzen f0 bis f0= 100 kHz) wird an die Elektrode 3 vom Generator 4 der Sinusschwingungen angelegt. Als Ergebnis wird im Film das abtastende elektrische Wechselfeld erzeugt. Seine Amplitude darf 50 V/cm nicht überschreiten. Da der Inselmetallfilm das nichtlineare System darstellt, wird darin das elektrische Wechselfeld (Signal) mit der Frequenz f der Oberwellen des abtastenden elektrischen Wechselfeldes (f = nf0, mit n = 2, 3....) erzeugt. Das Oberwellensignal wird auf dem Abschlusswiderstand 6 abgesondert und mittels des Selektivspannungsmessers 9 erfasst. Das Vorhandensein des Signals in den Oberwellen des abtastenden elektrischen Feldes der Frequenz f = nf0 gilt als Nachweis für die Echtheit des Erzeugnisses.

Claims (5)

  1. Schutzelement zur Echtheitsprüfung eines Schutzgegenstandes mit einer Unterlage (10) und einer metallisierten Schicht (20),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die genannte metallisierte Schicht (20) eine ein- oder mehrlagige metallisierte Inselschicht oder die Schicht aus einem granulierten Metall darstellt, dass diese Schicht (20) eine nicht lineare Abhängigkeit von den elektrophysikalischen Eigenschaften aufweist, wenn sie unter Einwirkung eines schwachen elektrischen Gleich- oder Wechselstromfeldes steht,
    dass diese Schicht (20) zusätzlich eine dielektrische Schutzschicht (30) aufweist, welche oberhalb der erwähnten metallisierten Schicht (20) aufgetragen ist und
    dass als erkennbares Merkmal der Echtheit des Schutzgegenstandes die nichtlineare Leitfähigkeit des Schutzelements dient, welche mittels der Messung der Leitfähigkeit des Schutzelements bei zwei unterschiedlichen Amplituden des genannten an das Schutzelement angelegten elektrischen Feldes bestimmt ist.
  2. Schutzelement nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das genannte schwache Gleich- oder Wechselfeld jeweils ein elektrisches Gleich- oder Wechselfeld mit einer Stärke von unter 50 V/cm darstellt.
  3. Schutzelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Insel oder die Granula der genannten metallisierten Schicht (20) in der genannten einlagigen oder mehrlagigen metallisierten Schicht oder in der Schicht aus dem granulierten Metall übliche und ferromagnetische Metalle sind.
  4. Schutzelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Insel oder die Granula der genannten metallisierten Schicht (20) in der genannten einlagigen oder mehrlagigen metallisierten Schicht oder in der Schicht aus dem granulierten Metall magnetischer oder nichtmagnetischer Metalllegierungen sind.
  5. Verfahren zur Echtheitsprüfung eines Schutzgegenstandes, einschließlich solcher Verfahrensschritte wie
    - Abtastung des zu schützenden Gegenstandes mittels zweier unterschiedlicher Amplituden eines schwachen elektrischen Gleich- oder Wechselfeldes, wobei der zu schützende Gegenstand ein Schutzelement enthält, welches in Form von einer Unterlage (10), einer metallisierten Schicht (20) und einer dielektrischen Schutzschicht (30) ausgeführt ist, wobei die erwähnte metallisierte Schicht (20) eine einlagige oder mehrlagige metallisierte Inselschicht oder eine Schicht aus granuliertem Metall darstellt, wobei diese Schicht (20) eine nichtlineare Abhängigkeit der elektrophysikalischen Eigenschaften bei Einwirkung eines schwachen elektrischen Gleich- oder Wechselfeldes aufweist; und
    - Messung der Oberwellensignaländerungen von einer Frequenz des genannten abtastenden elektrischen Feldes mit zwei unterschiedlichen Amplituden, wobei das Signal aus dem Oberwellenbereich durch die nichtlinearen elektrophysikalischen Eigenschaften der genannten einlagigen oder mehrlagigen metallisierte Inselschicht oder der Schicht (20) aus granuliertem Metall bedingt ist und wobei ein als erkennbares Merkmal der Echtheit des Schutzgegenstandes die nichtlineare Leitfähigkeit des Schutzelements gilt, welche mittels der oben genannten Messungen festgestellt wird.
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