NO335437B1 - Forbedret luminescenskarakteristikkdetektor - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen beskriver en forbedret fremgangsmåte og en anordning for implementering av nevnte fremgangsmåte for ekthetspåvisning av sikkerhetsdokumenter og -artikler som bærer luminescensmarkørforbindelser som viser en tidsforskjøvet emisjonskarakteristikk. Fremgangsmåten tillater hurtig ekstraksjon av karakteristiske luminescensparametere, slik som emisjonsintensitet og tidskonstanter. Fremgangsmåten er ikke følsom for forstyrrelser fra omgivelseslys og reduserer de optiske filtreringskravene.

Description

Oppfinnelsen er i feltet sikkerhetsdokumenter og artikler. Den vedrører en fremgangsmåte for bestemmelse av ektheten til slike dokumenter og artikler. Spesielt vedrører den sikkerhetsdokumenter eller artikler som bærer et luminescenstrekk, og en anordning for kvantitativ måling av luminescensemisjonsintensiteten og karakteristikker til nevnte luminescenstrekk.

Luminescensforbindelser er godt kjente sikkerhetselementer for beskyttelse av pengesedler, verdipapirer og andre sikkerhetsartikler. Slike forbindelser kan inkorporeres inn i sikkerhetsartikkelsubstratet, trykkes på sikkerhetsartikler via et blekk, eller festes til sikkerhetsartikler i form av sikkerhetstråd, en folie eller en merkelapp som bærer dem.

Påvisning av luminescenssikkerhetselementer er godt kjent på feltet og beskrevet i et stort antall patenter. US 5 918 960 beskriver en anordning for påvisning av falske pengesedler, basert på en UV-lampe for å eksitere luminescensen, og to fotoceller, for å måle luminescensintensiteten mot bakgrunnsstrålingsintensiteten. Et spesielt problem ved luminescenspåvisning er det å kunne skille ut det svake luminescenssignalet fra de ofte mye sterkere bakgrunnssignalene som skyldes lys fra omgivelsene. Anvendelsen av modulert eksitasjon og synkron detektering har blitt foreslått som en mulighet for å overvinne denne vanskeligheten.

US 5 043 585 beskriver en fremgangsmåte og anordning for måling av den fluoriserende relaksasjonsperioden for en fluoriserende substans.

US 5 608 225 beskriver en forbedret fluoriserende detekterings anordning og en fremgangsmåte som anvender en modulert eksiteringskilde, en fotocelle og en fasedetektor for undertrykking av bakgrunnssignaler. US 4 275 299, US 5 548 106, US 5 418 855 og US 5 574 790 beskriver ytterligere påvisningsutstyr basert på modulert eksitasjon. US 3 656 835 beskriver den samtidige bruken av en konstant UV-eksitasjonskilde og et modulert magnetisk felt, for å produsere og påvise modulert emisjon fra magnetiske triplettilstander til det luminescerende materialet. US 5 315 993 og US 5 331 140 foreslår luminescens nedbrytningsovervåking ved anvendelse av en multipleksing av mer enn en moduleringsfrekvens av eksiteringskilden, for eksempel for avlesning av usynlige fluorescensstrekkoder. US 5 558 124 og US 5 757 013 foreslår måling av luminescenssvekkelsestider gjennom generering av et moduleringsprodukt av eksiteringssignalet og det tilbakemottatte luminescensresponssignalet.

Det modulasjonsbaserte luminescenspåvisningssystemet til kjent teknikk er ganske robust når det gjelder påvirkningen fra omgivelseslys som ikke har den samme modulasjonsfrekvensen og fasen som detektorens egen lyskilde. Det er på den annen side svært sensitive til deres egen modulasjonsfrekvens. Noe av det modulerte eksitasjonslyset tilbakespres ved prøveoverflaten og lekker gjennom det optiske filtersystemet inn i detektorens fotocelle. Det er verd å merke seg at ikke noe optisk filter-system har en 100 % avvisning av "off-band"-lyskomponentene. Resteksitasjonslyset, som har nøyaktig samme frekvens som luminescensresponsen, kommer således i tillegg til den påviste signalintensiteten. Når det er et svakt luminescenssignal forhindrer nevnte bakgrunnssignal en korrekt bestemmelse av luminescenssignalintensiteten.

Dette er foruroligende ettersom bakgrunnssignalet avhenger av reflektiviteten til substratet, som kan variere uavhengig av luminescenssignalintensiteten. Når det gjelder ekthetskontroll av pengesedler, skal en merke seg at substrateffektiviteten avhenger av ytre faktorer slik som skittenhet og slitasje, noe som gjør det vanskelig å sjekke pengesedler for ekthet hvis det ikke kan skilles mellom kun reflektert bakgrunnssignal og det samme luminescensemisjonssignalet.

Den foreliggende oppfinnelsen beskriver en fremgangsmåte og et utstyr som overvinner mangler og svakheter ved kjent teknikk.

Spesielt beskrives en fremgangsmåte og et utstyr som tillater å skille mellom det reflekterte eksitasjonssignalet og luminescensemisjonssignalet, og til å bestemme selektivt styrken til luminescensutsendingen.

Den foreliggende oppfinnelsen tillater videre kvantitativ bestemmelse av luminescens-intensitet, uavhengig av bakgrunnsreflektivitet.

Den tillater videre å utlede absolutte eller sammenlignbare luminescensintensiteter, og å utnytte disse for kodings- og identifiseringsformål.

Den foreliggende oppfinnelsen beskriver en fremgangsmåte som tillater bestemmelse av luminescensintensiteter, fri for bidrag fra omgivelseslys og fra tilbakespredningseksitasjonsstråling. Den er avhengig av anvendelsen av minst en luminescenssammensetning som viser en tidsutsatt emisjonskarateristikk, det vil si har en tidsavhengig oppbygging av luminescensemisjonen etter at eksitasjonslyskilden har blitt skrudd på, og som fortsatt sender ut et fallende, (decaying) luminescenssignal etter at eksitasjonslyskilden har blitt skrudd av. En typisk emisjonsrespons til et slikt luminescenselement som en funksjon av tid er vist i fig. 1: a) viser intensitet mot tid til en pulset eksitasjonsstråling med bølgelengde XI; b) viser intensitet mot tid til den påviste responsen fra luminescenselementet/materialet. Nevnte påviste respons omfatter minst tre komponenter: 1) tilbakespredningsstråling med bølgelengde XI som lekker igjennom det optiske filtersystemet, 2) luminescensstråling med bølgelengde X2 sendt ut under eksitasjon, og 3) luminescensstråling med bølgelengde X2 sendt ut etter eksitasjon.

Eksistensen av tilbakespredt stråling 1 til detektoren gjør det vanskelig å frembringe nøyaktige absolutte målinger for den reelle utsendte luminescensintensiteten, slik som reflektert ved dens "stigningsdel" 2 og dens "svekkelses/nedgangsdel" 3. Dette gjelder spesielt i tilfelle av svak luminescens og høy eksitasjonsintensitet, for eksempel i det tilfelle der en opp-omdannet fosfor må påvises.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelsen som overvinner dette problemet, eksemplifiseres i forbindelse med fig. 2. Eksitasjonslyskilden skrues periodisk på og av, som vist i fig. 1. En målt verdi for netto luminescensintensiteten kan frembringes for begge, "stignings"- og "svekkelses"-delene ved å anvende følgende fremgangsmåte: "Stignings"-intervallet A mellom påskruing og avskruing av eksitasjonslyskilden kan deles i minst to tidsintervaller som er fortrinnsvis like. Detektorsignalet integreres over nevnte tidsintervaller for å oppnå verdier for hvert intervall. Så beregnes forskjellen mellom det første og det andre signalet. På grunn av det faktum at tidsintervallene er like, subtraheres lekkasjebidraget 1 til tilbakespredningseksitasjonsstrålingen, sammen med den ellers tilstedeværende bakgrunnsstrålingen (omgivelseslys). Den gjenværende signalintensiteten skyldes kun luminescensutsendingen.

I eksemplet i fig. 2 kan for eksempel "stigningsintervallet" A deles helt i to like tidsintervaller (ti, t2). Den integrerte signalintensiteten over tidsintervallet ti subtraheres/trekkes fra den integrerte signalintensiteten over tidsintervall t2. Bidragene fra tilbakespredning, bakgrunnsstråling og andre lyspåvirkninger som forårsaker en feil, kalles samlet tilbakespredningsbidrag 1. Ved å trekke fra intensitetsverdier, oppnås en netto signalverdi som er kun representativt for luminescensintensiteten.

Alternativt kan "stigningsintervallet" A delvis deles opp i to like tidsintervaller (t5, t6), nevnte tidsintervaller er kortere enn de tidligere tidsintervallene (ti, t2) og lokalisert nær begynnelsen og nær slutten av "stigningsintervallet" A. Den integrerte signal intensiteten i tidsintervallet t5 trekkes fra den integrerte signalintensiteten i tidsintervallet t6. Bidragene fra tilbakespredning 1 og bakgrunnsstrålingen kanselleres ut, og etterlater en netto signalverdi, som kun er representativ for luminescensintensiteten. Denne alternative løsningen er spesielt godt egnet hvis flere luminescensmaterialer, som er svært forskjellige karakteristiske "stignings"-tidskonstanter må analyseres ved anvendelse av kun et påvisningsutstyr.

På samme måte kan tilbakegangs (eng.:decay)-intervallet D som følger etter avskruingen av eksitasjonslyskilden, deles opp i minst to fortrinnsvis like tidsintervaller. Detektorsignalet integreres over nevnte tidsintervall, og minst ett differansesignal mellom et senere og et tidligere, likt tidsintervall dannes. På grunn av det faktum at tidsintervallene er like, kan ellers tilstedeværende bakgrunnsstråling (omgivelseslys) subtraheres ut. Det gjenværende signalet skyldes kun tilstedeværelsen av luminescensutsendingen.

I eksemplet i fig. 2 kan tilbakegangs-intervallet D fullstendig deles inn i to like tidsintervaller, (tc, t4). Den integrerte signalintensiteten i tidsintervall t3 subtraheres fra den integrerte signalintensiteten i tidsintervall t4. Bidragene fra bakgrunnsstrålingen kanselleres ut, og etterlater en netto signalverdi, som er representativ for kun luminescensintensiteten.

Alternativt kan tilbakegangs-intervallet D delvis deles inn i to like tidsintervaller (t7, t8), nevnte tidsintervaller er kortere enn de tidligere tidsintervallene (t3, t4) og lokalisert nær begynnelsen og nær slutten av tilbakegangs-intervallet D. Den integrerte signalintensiteten i tidsintervallet t7 trekkes fra den integrerte signalintensiteten i tidsintervallet t8. Bidragene fra bakgrunnsstrålingen kanselleres ut, og etterlater en netto signalverdi som er representativ for kun luminescensintensiteten. Denne alternative løsningen er spesielt egnet hvis flere luminescensmaterialer som har svært forskjellige karakteristiske tilbakegangs-tidskonstanter, må analyseres ved anvendelse av kun et utstyr.

Fremgangsmåten til den foreliggende oppfinnelsen avhenger således av anvendelsen av luminescensmaterialer som viser en tidsforsinket utsendingskarakteristikker, og som tillater, gjennom en egnet oppdeling av stignings- og tilbakegangs -signalobservasjons-intervaller og dannelsen av tilsvarende integrerte signaldifferanseverdier, for en indre kompensering for både omgivelsesbakgrunnsstråling så vel som detektorens egen tilbakespredningseksitasjonsstråling. Dette muliggjør en kvantitativ vurdering av selv svake luminescensintensiteter.

Basert på beskrivelsen, kan en fagmann på feltet enkelt utlede og implementere andre varianter av den beskrevne fremgangsmåten, spesielt slik som kan avhenge av mer enn to tidsintervaller, for ekstrusjon av luminescenskarakteristikker, og slike som avhenger av observasjonsintervaller av ulik størrelse.

Den foreliggende oppfinnelsen beskriver også påvisningsutstyr som er egnet for bestemmelse av luminescensintensiteter og andre luminescenskarakteristikker, fri for bidrag fra omgivelseslys og fra tilbakespredt eksitasjonsstråling. Nevnte utstyr/ anordning avhenger av implementering av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i forbindelse med minst en luminescenssammensetning som viser en tidsutsatt emisjonskarakteristikk.

Fig. 2b forklarer mer detaljert hvordan de to verdiene til to tidsintervaller, for eksempel t5 og t6, kan subtraheres fra hverandre: under t5 og t6 måles intensitetsverdien la og lb som resulterer fra tilbakespredning og andre feilkilder. Ettersom tiden t5 og t6 er like, er verdiene til la og lb like.

Den totale intensitetsverdien i t5 omfatter verdiene la og 2a. Den totale verdien i t6 omfatter lb og 2b. Imidlertid, ettersom intensitetsverdien 2a, som resulterer fra utsending av luminescensmaterialet, er ganske lav i startfasen til lumineringen, og verdien 2b er ganske høy ved slutten av emisjonssyklusen, er den resulterende verdien av subtraksjonen (2b-lb) minus (la + 2a) svært nær verdien 2b. Ved å ta små prøver t5 i begynnelsen av stålingssyklusen og en annen prøve t6 ved slutten av strålingssyklusen, er det mulig å oppnå resulterende signaler som i høy grad svarer til intensiteten til de utsendte luminescensene. Selvfølgelig kan man beslutte å øke lengden til en av samplingsperiodene. Hvis for eksempel t6 skulle være to ganger så lang som t5, kan nøyaktige verdier oppnås ved å dividere intensitetsverdien målt under t6 med faktor 2 for å kompensere for den lengre tidsperioden.

Fig. 3 viser en skjematisk skisse over funksjonsblokkene til nevnte påvisningsutstyr, som implementerer nevnte fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen. Nevnte påvisningsutstyr omfatter minst en laserdiode eller lysimiterende diode som lyskilde (LD/LED) for eksitasjon av en luminescensmarkering (M) på en prøve som testes (S). Nevnte påvisningsutstyr omfatter videre minst en mikroprosessor (^P) med minne (Me) og minst en analog-til-digital omdanner (A/D), og minst en påvisningskanal. Nevnte detekteringskanal omfatter en fotodiode (PD) etterfulgt av en transimpedans forsterker (T) et høypasselektronisk filter (HP), et elektronisk lavpassfilter (LP) og en første signalforsterker (Al). Outputen av signalforsterkeren Al mates til en switche-enhet, omfattende en positiv gren sammensatt av en ikke-inverterende forsterker med enhetsforsterkning (+1) og en switcheenhet (S+), og en negativ gren sammensatt av en inverterende forsterker med enhetsforsterkning (-1) og en switcheenhet (S-). Det kombinerte signalet av begge switcheenhetene (S+, S-) mates til en integrator (I) som etterfølges av en andre signalforsterker (A2). Outputen til forsterkeren A2 mates til slutt inn i A/D-omdanneren i mikroprosessoren (jxP).

Detekteringsutstyret omfatter minst en, fortrinnsvis imidlertid to eller flere detekteringskanaler, for å tillate en relativ sammenligning av luminescenssignalintensitetene som kommer fra en tilsiktet blanding av forskjellige luminescenser i en markering. Ekstra optiske eller elektroniske elementer kan være tilstede i deteksjonsutstyret eller i dets enkelte detekteringskanaler, slik som fokuserende eller lyssamlende linser, optiske fibre eller elektroniske fibere og så videre. Noen av funksjonsblokkene anvist i fig. 3 kan også slås sammen til en og samme elektroniske kretsenhet.

Nevnte eksitasjonslyskilde (LD/LED) og nevnte switcheenhet (s+, S-) styres av nevnte mikroprosessor og gjør det mulig for detekteringsenheten å utføre tilfeldige og applikasjonsspesifikke samplingssykler ved en tilsvarende programmering av nevnte mikroprosessor.

Mikroprosessoren (^u?) er programmert til å utføre følgende operasjoner:

1. gjentatte ganger skru av og på eksitasjonslyskilden (LD/LED) for bestemte tidsintervaller, 2. skru på og av de positive og negative påskruingsenhetene (s+, S-) ifølge et for-bestemt samplingsskjema, 3. avlese de detekterte signalverdiene i digitalisert form i minst noen av de tilstedeværende kanalene ved hjelp av mikroprosessorens A/D omformer, 4. utføre matematiske behandlinger og absolutt relative sammenligninger med referanseverdier for signalverdiene avlest i trinn 3, 5. sende ut resultatet i 4 som en ekthetsangivelse eller ikke-ekthetsangivelse for prøven som testes.

Nevnte påvisningsutstyr kan videre brukes enten som betjenes på en selvstendig måte ved anvendelse av tidligere lagrede referanseverdier for å bestemme ektheten til en prøve som testes, eller kan alternativt være i forbindelse med en sentral, sikret dataserver via en informasjonsoverføringslink. Nevnte sentrale server inneholder ekthetsreferanseverdier og kan utføre noen av operasjonene til mikroprosessoren (fiP), spesielt de angitt i trinnene 4 og 5 ovenfor.

Den foreliggende oppfinnelsen beskriver også et sikkerhetssystem, omfattende blandinger av luminescenssammensetninger, som er i stand til å identifiseres ved anvendelse av nevnte påvisningsutstyr og fremgangsmåte. Nevnte blandinger av luminescenssammensetninger kan inkorporeres i blekkene og trykkes på sikkerhetsdokumenter i gjenstander, eller kan støpes i plast eller lamineres mellom ark, for produksjon av folier, sikkerhetstråder, kredittkort, identitetskort eller tilgangskort eller lignende. Nevnte sikkerhetssystem kan anvendes for beskyttelse av pengesedler, verdi-dokumenter, offisielle dokumenter, kort, transportbilletter så vel som merkevarer av alle slag.

En skal også merke seg at fremgangsmåten og utstyret/anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelsen muliggjør en betydelig reduksjon av de optiske filtreringskravene. Hvis påvisningen av luminescensresponsen utføres under tilbakegangs-intervallene der intet eksitasjonssignal er til stede, må man ikke spesielt beskytte fotodioden fra påvirkning av eksitasjonslys. En enkel 45° bølgedeler av rugate-filtertypen kan være tilstrekkelig for å isolere den utsendte luminescensbølgelengden. Slike filtre er fordelaktige ettersom de kan masseproduseres ved Lippmann-holografi og relaterte teknikker.

I spesielle tilfeller kan man til og med se for seg å arbeide uten optisk filtrering og å kun være avhengig av bølgelengdediskriminering som allerede er realisert ved valget av en egnet eksitasjonskilde og en egnet fotodiode, i forbindelse med en analyse av luminescensdecay-karakteirstikker, ved å anvende fremgangsmåten og anordningen i oppfinnelsen. I denne forbindelse er det interessant å merke seg at de fleste LED'er kan anvendes som bølgelengdeselektive fotodioder, selv om de er noe mindre effektive. Dette er spesielt anvendbart når det jobbes med oppkonverterte fosforescerende stofferfor å redusere fotodetektorsensitiviteten til det intense langbølgede lyset i eksitasjonskilden. Ettersom det er mange forskjellige fargede LED'er på markedet, som dekker hele spekterområdet fra nær UV, over det synlige ned til IR, er det like mange spektralt selektive potensielle fotodioder tilgjengelig for de som har behov for dem. Oppfinnelsen skal illustreres ytterligere med tegningene og ved et utførelsesform-eksempel.

Figur 1 viser en typisk tidsutvikling av eksitasjonssignalet og den påviste luminescensresistansen til en luminescenssammensetning av den til den foreliggende oppfinnelsen: a) intensitet mot tid for eksitasjonssignalet med bølgelengde XI; b) intensitet mot tid for det detekterte responssignalet. Det detekterte responssignalet omfatter: 1) tilbakespredt stråling med bølgelengde XI som lekker gjennom det optiske filtersystemet, 2) luminescensstråling med bølgelengde X2 sendt ut under eksitasjon, og 3) luminescensstråling med bølgelengde X2 sendt ut etter eksitasjon

figur 2 viser prinsippene til detekteringsfremgangsmåten ifølge den foreliggende

oppfinnelsen

figur 3 viser et blokkdiagram for detekterings anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelsen, som implementerer fremgangsmåten i oppfinnelsen

figur 4 viser skjematiske skisser av de optiske delene i et eksempel på en utførelsesform av oppfinnelsen, omfattende en eksitasjons-IR-LED og to detekteringskanaler, a) en versjon som anvender ikke-avbildningsoptikk;

b) en versjon som anvender avbildningsoptikk

figur 5 viser kretsskjema til en elektronisk utførelsesform av en detekteringskanal ifølge den foreliggende oppfinnelsen

figur 6 viser et eksempel på et tidsdiagram for eksitasjonssignalet E og kontroll-signalene Pl, P2 til switcheenhetene.

Et sikkerhetssystem og en samsvarende detekteringsanordning, som implementerer fremgangsmåten i oppfinnelsen ble lagd som følger. Luminescensforbindelsene ble valgt å være oppkonvertert (eng.:up-converting) Y2O2S: Er, Yb og Y2O2S: Tm, Yb fosforescerende stoffer. Slike materialer er eksiterbare med intens infrarød stråling i området 900 til 980 nm bølgelengde. Ved en tofoton eksitasjonsprosess kan de sende ut luminescensstråling ved kortere bølgelengde, i det grønne 550 nm-området for erbiumdopet materiale, og idet nær infrarød område 800 nm for det tulium-dopede materialet. Karakteristikk- tidskonstantene til den tilsvarende luminescensemisjonsintensitetsstigningen og tilbakegangen er av størrelsesorden 50 til 500 \ xs, de avhenger av den nøyaktige naturen av luminescensmaterialene.

Detekteringsanordningen ble konstruert i samsvar med fig. 3, fig. 4 og fig. 5. Eksitasjonskilden er en kommersielt tilgjengelig GaAlAs IR LED av typen som anvendes for fjernkontrollanvendelser. Den valgte anordningen OPE5594S sender ut en optisk effekt på 120 mW/steradian med en halvvinkel på +/-10<0>. Toppemisjonen var ved 940 nm bølgelengde, med en spekterhalvbredde på 45 nm.

Fig. 4a viser en skjematisk skisse av det optiske systemet til detekteringsanordningen. Lyset til nevnte IR-LED mates via en 45° dielektrisk bølgedeler (beam splitter, BS1) til en konisk dyse (N) av polymetyl metakrylat (PMMA), og konsentreres på en luminescensmarkering (M) på testprøven (S). Nevnte koniske dyse (N) virker som en ikke-avbildende optisk konsentrator (aksepteringsvinkelomdanner), og aksepterer lav-intensitet nær-parallellstrålelys ved sin vide ende og leverer høyintensitets-, men sterkt divergerende lys ved sin smale ende. På motsatt måte samler den en konsentrert flekk av svært divergerende luminescens ved sin tupp og leverer det som fortynnet, nesten parallelle stråler i sin vide ende. Bølgedeler BS1 er av samme langpasstypen, og har 45° cut-off bølgelengde ved 900 nm.

Markeringen M inneholder to oppkonverterte fosforescerende stoffer i et forutbestemt forhold, sender ut to kortbølgelengdeluminescensstråling ved 515 nm og ved 800 nm når eksitert ved høyintensitet med lys av nevnte 900 til 980 nm emitterende IR-LED.

Nevnte utsendte stråling samles opp under vid aksepteringsvinkel ved den koniske dysen N, "parallelliseres" og avbøyes ved den første 45° bølgedeler (BS1). En andre 45° dielektrisk bølgedeler (BS2) av langpassetypen har en 45° avskjæringsbølgelengde på 700 nm, adskiller 550 nm og 800 nm-komponentene til den utsendte luminescensresponsen. 800 nm-komponenten mates via et optisk 800 nm båndpassfilter Fl i en siliciumfotoiode PD1, 550 nm-komponenten mates via et eventuelt 500 nm båndpassfilter F2 inn i en GaAsP fotodiode (PD2).

En alternativ skisse til det optiske systemet er vist i fig. 4b. Den hovedsakelig parallelle lysstrålen til den smalvinklede utsendende IR-LED sendes gjennom to dikroitiske 45° bølgedeleme (BS1, BS2) og konsentreres av en fokuseringslinse L ned på en luminescensmarkering M på en testprøve S. Markeringen M er herved anbragt i fokal-planen i linsen L. Luminescensen sendt ut av markeringen M som respons på det 900 til 180 nm eksitasjonslyset, samles opp av linsen L og sendes tilbake som en parallell-strålelysbølge til en første 45° bølgedeler (BS1). Denne bølgedeleren er av typen 45° rugatfilter og reflekterer et første smalt bølgelengdebånd rundt 800 nm mot en første fotodiode PD1. Det gjenværende av lysstrålen faller på en andre 45° bølgedeler (BS2). Denne bølgedeleren er av 45° rugatfiltertypen også og reflekterer et andre smalt bølge-lederbånd rundt 550 nm mot en andre fotodiode (PD2). Optiske filtre (Fl, F2) for å nedskjære intensiteten til det tilbakereflekterte IR-lyset fra eksitasjonskilden, kan eventuelt innføres foran fotodiodene (PD1, PD2).

Fig. 5 viser en utførelsesform til den elektroniske delen av en detekteringskanal i detekteringsanordningen. Den avhenger av en mikroprosessor av PIC 16F877 type. Mikroprosessoren er felles for alle detekteringskanalene i detekteringsanordningen. Detektorelektronikken omfatter ikke-kostbare elektroniske komponenter, det vil si lavstøy operasjonsforsterkerne kan være av typen NE 5532 (2 enheter i hver innfatning) og bryterenhetene kan være av 4066-typen (4 enheter pr innfatning).

Fotodioden, som kan være av typen silicium, GaAsP eller en annen type, anvendes i fotoelektrisk modus og leverer et signal for å balansere transimpedansforsterknings-trinnet (IC1:A). Nevnte transimpedansforsterkningstrinn etterfølges av et andre forsterkningstrinn (IC1:B), som leverer sin output gjennom kapasitanskobling, til de positive negative bryterenhetene (IC3:A, IC3:B). For den positive enheten (IC3:A), anvendes utgangssignalet til IC1:B direkte, for den negative enheten (IC3:B), mates først utgangssignalet fra ICI :B gjennom et analogomformertrinn (IC2:B). Den kombinerte utgangen til bryteren (IC3:A, IC3:B) mates inn i et integratortrinn (IC2:A) og det integrerte signalet går til analog-til-digital-omformeren (A/D) i PIC-prosessoren. Styresignalene (Pl, P2) for bryterenhetene (IC3:A, IC3:B) genereres av PIC-prosessoren.

Basert på den foregående beskrivelsen er det lett for fagfolk på feltet å komme frem til ytterligere utførelsesformer av detekteringsinnretningen som spesielt kan ha mer enn en eksitasjonskilde, eller mer enn to detekteringskanaler.

Driftsfrekvensen til innretningen i korte utførelsesformeksempel ble valgt å være 1 kHz, med like lengder for eksitasjon-på-eksitasjon-av-tidsintervaller. Dette er imidlertid ikke et nødvendig forhold, man kan like gjerne velge andre på/av-forhold.

Figur 6 viser et eksempel på anvendbare tidsdiagrammer for eksitasjonssignalet (E) og styresignalene (Pl, P2) til bryterenhetene. Fig. 6a viser firkantbølgeeksitasjonssignalet E og luminescensresponsen R. Fig. 6b viser et eksempel på sampling av "stignings"-delen til luminescensresponsen R ved anvendelse av bryterenhetskontrollsignalene (Pl, P2). Fig. 6c viser et eksempel på sampling av tilbakegangs-delen til luminescensresponsen (R). Fig. 6d viser et alternativt eksempel på sampling av stignings-delen til luminescensresponsen (R).

Fremgangsmåten og anordningen i oppfinnelsen tillater gjennom en kombinasjon av egnede forskjellige prøvetakings-/samplingssystemer å utvinne informasjon om både luminescensintensiviteten og karakteristikktidskonstanter til stignings-delen og tilbakegangs-delen til luminescensresponsen (R).

Claims (24)

1. Fremgangsmåte for påvisning av ekthet til en sikkerhetsmarkering omfattende en luminescenssammensetning, nevnte luminescenssammensetning er eksiterbar av en eksitasjonslyskilde og som har en tidsavhengig oppbygging av lumniseringen etter at eksitasjonslyskilden er slått på og som fortsatt utstråler et avtagende lumniscenssignal etter at eksitasjonslyskilden er slått av, ved å eksponere markeringen til stråling fra en eksitasjonslyskilde som er periodisk slått på og av, og måling av intensiteten til luminescensemisjonen,karakterisert vedat under eller etter eksponering for eksitasjonslyskilden måles lysintensitetes-verdier i like intervaller av tid (ti, t2, t3, t4, t5, t6, ti, t8) som velges ut slik at, etter subtrahering av intensitetsverdien oppsamlet i et tidsintervall fra intensitetsverdien oppsamlet i et annet tidsintervall, nettoverdien som er resultatet til subtraksjonen er representativ for lys sendt ut fra lumine-scensmaterialet, og netto signalverdien er videre sammenlignet med lagrede referanseverdier, og basert på et resultat av nevnte sammenligning bestemmes ekteheten eller uekteheten av sikkerhetsmarkeringen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat et av tidsintervallene (t5) velges ut under startfasen til eksitasjonen av luminescensmaterialet for å redusere andelen av lysintensitet (2a) resulterende fra utsending av luminescensmaterialet sammenlignet med den målte lysintensiteten (la) forårsaket av tilbakespredt lys, falsk lys eller annet lys som ikke resulterer fra utsendingen/ emisjonen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisertved at et andre tidsintervall (t6) velges ut under en fase der intensiteten som resulterer fra utsendingen fra luminescensmaterialet har steget til sitt maksimum.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3,karakterisertv e d at varigheten av et tidsintervall (t5, t6) er kortere enn 25 % av utsendings-perioden (A).

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de forgående krav,karakterisert vedat merkingen omfatter en eller flere luminescensforbindelser som emitterer lys ved to forskjellige bølgelengder og intensitetsverdier samples for lys emittert ved nevnte bølgelengder.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat intensitetsverdiene til nevnte forskjellige bølgelengder sammenlignes.

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de forgående krav,karakterisert vedat lysintensiteten samples under eksponering av markeringen for stråling.

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de forgående krav,karakterisert vedat lysintensiteten samples etter eksponering av markeringen for stråling.

9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de forgående krav,karakterisert vedat lysintensitetsverdiene i tidsperiodene (ti til t8) integreres.

10. Fremgangsmåte for markering og ekthetspåvisning av sikkerhetsdokumenter eller artikler, nevnte fremgangsmåte er avhengig av anvendelsen av minst en luminescensforbindelse, nevnte luminescensforbindelse som er en del av nevnte sikkerhetsdokument eller artikkel er eksiterbar av en eksitasjonslyskilde og viser en oppbygging i tid av luminescensemisjonsintensiteten etter at eksitasjonslys-kilden har blitt skrudd på, og en svekkelse i tid av luminescensemisjonsintensiteten etter at eksitasjonslyskilden har blitt skrudd av, nevnte fremgangsmåte erkarakterisert vedat nevnte eksitasjonslyskilde er slått på under et første tidsintervall (A) og slått av under et andre tidsintervall (D), og minst to luminescensintensitetsverdier måles for minst en luminescensbølge- lengde i det minste i løpet av to påfølgende like tidsintervaller (t3, t4) inne i enten tidsintervall (A) eller tidsintervall (D) eller begge, og minst to av nevnte målte luminescensintensitetsverdier subtraheres fra hverandre for å frembringe netto luminescensintensitetsverdier, som sammenlignes med referanseverdier som et ekthetskriterium.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10,karakterisert vedat tidsintervallene (t3, t4) er omfattet inne i tidsintervall (A).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisert vedat tidsintervaller (t3, t4) er halvparten av tidsintervall (A).

13. Fremgangsmåte ifølge krav 10,karakterisert vedat tidsintervallet (t3, t4) er omfattet inne i tidsintervall (D).

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13,karakterisert vedat tidsintervallet (t3, t4) er halvparten av tidsintervall (D).

15. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 10 til 14,karakterisert vedat nevnte eksitasjonslyskilde gjentatte ganger skrus på og av, og der nevnte luminescensintensitetsverdier gjentagende måles og subtraheres, for å frembringe integrerte netto intensitetsverdier, som sammenlignes med referanseverdier som et ekthetskriterium.

16. Anordning for ekthetspåvisning av sikkerhetsdokumenter eller -artikler, nevnte dokumenter eller artikler bærer minst én luminescensforbindelse, nevnte luminescensforbindelse er eksiterbar av en eksitasjonslyskilde og viser en oppbygging i tid av luminescensemisjonsintensiteten etter at eksitasjonslyskilden har blitt skrudd på, og en svekkelse i tid av luminescensemisjonsintensiteten etter at eksitasjonslyskilden har blitt skrudd av, nevnte anordning omfatter minst én eksitasjonslyskilde, minst én fotodektektorkanal og minst én mikroprosessor, nevnte anordning erkarakterisert ved nevnte eksitasjonslyskilde er i stand til å skrus på i et første tidsintervall (A) og til å bli skrudd av i et andre tidsintervall (D) under styring av nevnte mikroprosessor, og nevnte fotodektektorkanal omfattende minst én fotodetektor, produserer et analogt utgangssignal når den opplyses av en lyskilde, og minst én signalsamplingsenhet, som er i stand til å sample og integrere, under styring av nevnte mikroprosessor, ikke-inverterte (Pl) og inverterte (P2) deler, respektivt, av nevnte fotodetektorutgangssignal i like tidsintervaller (t3, t4), produserende minst ett netto utgangssignal, og nevnte mikroprosessor er i stand til digitalisering og lagring av nevnte minst ene netto utgangssignal, og nevnte mikroprosessor er i stand til å sammenligne nevnte i det minste ene netto utgangssignal med mint én lagret referanseverdi, for å beregne et ektehetssignal.

17. Anordning ifølge krav 16,karakterisert vedat tidsintervallet (t3, t4) er omfattet i tidsintervallet (A).

18. Anordning ifølge krav 17,karakterisert vedat tidsintervallet (t3, t4) er halvparten av tidsintervallet (A).

19. Anordning ifølge krav 16,karakterisert vedat tidsintervallet (t3, t4) er omfattet i tidsintervall (D).

20. Anordning ifølge krav 19,karakterisert vedat tidsintervallet (t3, t4) er halvparten av tidsintervall (D).

21. Anordning ifølge et hvilket som helst av kravene 16 til 20,karakterisert vedat nevnte eksitasjonslyskilde gjentatte ganger skrus på og av, og der nevnte signalsamplingsenhet gjentatte ganger samples og integrerer nevnte fotodetektorutgangssignal frembringende minst ett integrert netto utgangssignal.

22. Anordning ifølge et hvilket som helst av kravene 16 til 21,karakterisert vedat nevnte lagrede referanseverdi er en internt lagret refereanseverdi.

23. Anordning ifølge et hvilket som helst av kravene 16 til 22,karakterisert vedat nevnte minst ene netto utgangssignal eller nevnte minst ene integrerte netto utgangssignal overføres via en kommunikasjonsforbindelse til en fjernserver, for å sammenlignes med den minst ene lagrede referanseverdien, for å utlede og sende tilbake ekthetsvurderingssignalet.

24. Sikkerhetssystem omfattende et antall luminescensforbindelser som har tidsforskjøvet emisjonskarakteristikker og fortrinnsvis forskjellige emisjonsbølgelengder, som inkorporeres i forskjellige forhold til blekk eller plastmaterialer for produksjon av sikkerhetsdokumenter eller -artikler, og en anordning ifølge et hvilket som helst av kravene 20 til 23, som fortrinnsvis har tilsvarende antall detekterings-/påvisnings-kanaler for bestemmelse av ektheten til nevnte sikkerhetsdokumenter eller -artikler.