專利名稱：激光定量鑒真票據(jù)和激光機讀鑒真機具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種借助激光進行鑒真的票據(jù)，同時還涉及對紙幣、證券、稅票和保密文件等票券類待識別物進行的激光機讀鑒真機具，屬于光學防偽技術領域。
例如，申請?zhí)枮?7181461.9、名稱為《檢測熒光和磷光的設備和方法》的中國專利申請公開了一種傳感器分別在脈沖激發(fā)光的亮相期間和脈沖激發(fā)光的暗相期間檢測片材發(fā)出的光強度的設備。該設備借助于計算機，可以根據(jù)在脈沖激發(fā)光亮相和暗相中檢測到的強度推導熒光性發(fā)光強度和磷光性發(fā)光強度，因此具有提高防偽性的作用效果。
又如，申請?zhí)枮?0121865、名稱為《票券傳輸線上的激光檢測裝置》的中國專利身申請則公開了一種激光檢測裝置。該裝置包括通用性支架、裝在支架上的檢測裝置、自動控制系統(tǒng)和輸導票券機構；檢測裝置由一組或多組激光傳感器構成，每組激光傳感器分為激光發(fā)射傳感器和接收傳感器，并置于輸入票券上、下兩側。其工作原理是利用票券的真?zhèn)螌庾V敏感性不同的原理進行鑒別。
然而，據(jù)申請人了解，現(xiàn)有光學防偽技術均只能作定性檢測，即銀行機具在機讀時的信號判斷標準為熒光(或磷光)油墨的“有”和“無”，而不能對檢測信號的實質(zhì)進行細化分析，因此不具有判定此熒光非彼熒光的鑒真和防偽的唯一性。從理論上講，不具備唯一性的機讀信號是不安全的，造假者仍然有以假亂真的可乘之機。
眾所周知，化學周期表中從鑭到镥的稀土元素隨著原子序數(shù)從57至71的增大，內(nèi)層4f軌道中逐一填充電子，結果鑭(4f0)至镥(4f14)的4f電子在不同能級之間發(fā)生的躍遷運動，使稀土元素的發(fā)光和光吸收別具一格。科學研究證明，在具有未充滿4f電子的13個(Ce3+到Yb3+)三價稀土離子的4fn組態(tài)中(n＝1～13)，共有1639個能級，不同能級之間可能發(fā)生的躍遷數(shù)目高達192177個。除此之外，稀土元素特異的電子結構還使其具有反斯托克斯效應的奇異熒光現(xiàn)象。因此，申請人認識到，稀土元素是一個可發(fā)掘的巨大光信息寶庫。
斯托克斯定律認為，發(fā)光材料的發(fā)射光波長一般總是大于激發(fā)光的波長，或者說受激發(fā)光的光子能量通常要小于激發(fā)光子的能量，而發(fā)光材料的發(fā)射光波長短于激發(fā)光波長的反?，F(xiàn)象，稱為反斯托克斯效應。將斯托克斯發(fā)光材料與反斯托克斯發(fā)光材料有目的組合在票據(jù)中，其機讀難度將極大提高，從而使得造假者的仿造幾乎不可能。
在以上認識基礎上，申請人提出了本實用新型的激光定量鑒真票據(jù)在票券類待識別物中，隱藏有按設定規(guī)律分布的特定斯托克斯發(fā)光材料與反斯托克斯稀土發(fā)光材料層，即將特定斯托克斯發(fā)光材料與反斯托克斯稀土發(fā)光材料按設定規(guī)律隱藏分布在票券類待識別物中。這樣便形成了由不同光學特征值組成的理論上可量化“發(fā)光信息編碼”，當以對應波長的激發(fā)光源照射“發(fā)光信息編碼”，并用光敏傳感器接收“發(fā)光信息編碼”中發(fā)光材料受激發(fā)出的熒光中含有的定量光學特征值數(shù)據(jù)后，可將其轉換成對應的電信號，送入計算機與理論上可量化數(shù)據(jù)比較，從而得出唯一性驗證的鑒真結果。
本實用新型中的設定規(guī)律可以是特定圖形圖案及其分布規(guī)律，隱藏分布的方式可以是用油墨印刷在票券表面、制成安全線或安全片埋藏在券紙中、制成安全薄膜熱燙在票券表層，光學特征值包括特征峰值波長、熒光余輝時間，以及兩者的組合，對于多特征峰值的發(fā)光材料而言，還包括各特征峰值的強度比例等。
實現(xiàn)本實用新型方法的激光機讀鑒真機具主要由發(fā)出激發(fā)光的激發(fā)光源、將光信號轉化為模擬電信號的光敏傳感器或傳感器組、存儲有票券類待檢測物標準模板信息的存儲器，以及含有計算機的處理器組成，激發(fā)光源與對應的光敏傳感器分別位于待識別物通道旁的相對位置，處理器的控制端接激發(fā)光源的電源端，因此能夠?qū)ぐl(fā)源的發(fā)光強度、發(fā)光時間進行控制，光敏傳感器的信號輸出端接處理器的識別信號輸入端，激發(fā)光源的數(shù)量、排列及各激發(fā)光源的波長分別對應于待識別物中所含特定斯托克斯與反斯托克斯稀土發(fā)光材料的種類數(shù)、分布規(guī)律以及其激發(fā)波長。具體來說，上述“相對位置”對于基質(zhì)可透光的待識別物而言，位于通道兩面或一側；對于基質(zhì)不透光待識別物而言，位于通道一側。
總而言之，本實用新型利用稀土元素的光學特異性，形成獨創(chuàng)的“發(fā)光信息編碼”，再通過對其特征峰值波長、熒光余輝時間的數(shù)據(jù)化測定，實現(xiàn)了票券類待識別物鑒真防偽技術由“定性”到“定量”的飛躍，提供了具有真品唯一性標準、安全性十分可靠的新一代鑒真防偽票券，同時還提出了專用識讀的激光機讀鑒真機具，從而為本實用新型的推廣應用奠定了基礎。


圖1是本實用新型實施例一的的結構示意圖。
圖2是識讀圖1實施例所用的激光機讀鑒真機具結構框圖。
圖3是圖2激光機讀鑒真機具中傳感器及激發(fā)光源陣列部分的結構示意圖。
用于識讀圖1票券類待識別物的激光機讀鑒真機具(參見圖2)由激發(fā)光源陣列、光敏傳感器陣列和處理器組成，處理器包括預處理單元、多路開關、A/D轉換器、裝置設置開關、存儲器、雙向通訊接口、裝置狀態(tài)差器、CPU。
各主要部分的功用可以簡述為1)光敏傳感器陣列將接收到的各發(fā)光材料受激所發(fā)出的特定波長光信號轉化為模擬電信號。其中特定的傳感器組只檢測對應波長范圍的光波，對激發(fā)光源波長不敏感。2)預處理單元實質(zhì)是一高信噪比、高性通能增益可調(diào)運算放大電路，用于將傳感器陣列送來的微弱模擬信號放大、整形，即進行標準化處理后輸出至中央處理器。3)CPU是最終做用分析判斷、并協(xié)調(diào)整個機具的核心單元。4)A/D轉換器用于將預處理單元輸出的經(jīng)過處理的模擬信號變換成微處理器可識別的二進制數(shù)字量。其相互聯(lián)系等組成情況如圖2所示，其中處理器的控制端接激發(fā)光源的電源端，光敏傳感器的信號輸出端接處理器的識別信號輸入端，以上各主要部分以及多路開關、裝置設置開關、存儲器、雙向通訊接口、裝置狀態(tài)差器等部分的具體結構和連接關系與現(xiàn)有相關產(chǎn)品雷同，此處不另贅述。
需要著重說明的是激發(fā)光源的數(shù)量、排列及各激發(fā)光源的波長分別對應于待識別物中斯托克斯稀土發(fā)光材料——鎵酸鎂錳(II)與反斯托克斯稀土發(fā)光材料——氧化鑭鐿(III)、鉺(III)(La2O3Yb3+，Er3+)的相應參數(shù)，具體來說，激發(fā)光源分別用波長253.7nm的紫外光和波長940nm的紅外光。如圖3所示，激發(fā)光源和光敏傳感器陣列6、2分別位于票券類待識別物4的上下兩側。下側的激發(fā)光源殼體7內(nèi)安裝由激發(fā)光源陣列——紫外光6和紅外光6’。為了增強激發(fā)光強度，激發(fā)光源殼體7上部裝有條形聚光器5。上側的傳感器殼體1內(nèi)安裝對應于激發(fā)光源陣列的光敏傳感器陣列2。為了使光敏傳感器2只檢測具有特定波長范圍的光波，而對激發(fā)光源波長不敏感，在光敏傳感器組的傳感器殼體1下部裝有所需波長的帶通濾波器3。
當含有“發(fā)光信息編碼”的票券類待識別物通過激發(fā)光源和光敏傳感器陣列之間的通道時，激發(fā)光源陣列發(fā)出的特定紫外光和紅外光分別照射到待識別物上由鎵酸鎂錳(II)與氧化鑭鐿(III)、鉺(III)油墨印制的“發(fā)光信息編碼”，“發(fā)光信息編碼”發(fā)光材料受激發(fā)出特定波長的熒光，被光敏傳感器陣列接受轉變成模擬電信號，傳輸?shù)教幚砥髦校?jīng)預處理單元放大、整形，再由A/D轉換器轉換成數(shù)字信號，送到CPU中與存儲器中的理論數(shù)據(jù)比較分析，得出鑒真結論。
由于票券類待識別物表面的斯托克斯發(fā)光材料與反斯托克斯稀土發(fā)光材料、“發(fā)光信息編碼”的混合編碼方式、激發(fā)光源陣列方式、激發(fā)光的波長、光敏傳感器的陣列方式、處理器中的理論數(shù)據(jù)等均處于對外保密狀態(tài)，尤其是鑒真結論的得出不是通過判斷“有、無”，而是經(jīng)過量化探測分析產(chǎn)生，因此不會得出似是而非得結論，具有鑒真結論的唯一性，可以有效杜絕造假。
顯然，本實施例中的反斯托克斯稀土發(fā)光材料——La2O3Yb3+，Er3+也可以采用其他的稀土鹵氧化物取代，例如Y2O3Yb3+，Er3+、Gd2O3Yb3+等。
本實施例將熒光余輝時間或稱磷光編碼技術應用鑒真識別中，具有以下優(yōu)點1.兼有具特征波長和余輝時間的雙特征，更為安全；2.機讀性好，通過計算機技術可以方便地識讀編碼中的信息；3.信息含量大，由于增加了編碼位數(shù)，因此可以很容易加入各種需要的信息。
實驗證明，本實用新型的編碼以及組合方式靈活多變，可以根據(jù)實際情況與需要設定，與現(xiàn)有各種定性防偽技術相比，由于采用了定量的比較分析的方法，因此科學性和隱秘性均大大提高，并具有定量標準的唯一性，從而可以有效遏制制假，取得理想的鑒真防偽效果，預計推出之后，將成為一種全新的鑒真防偽措施而得到推廣應用。
除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型要求的保護范圍內(nèi)。
權利要求1.一種激光定量鑒真票據(jù)，其特征在于在票券類待識別物中隱藏有按設定規(guī)律分布的特定斯托克斯發(fā)光材料與反斯托克斯稀土發(fā)光材料層。
2.根據(jù)權利要求1所述激光定量鑒真票據(jù)，其特征在于所述票券類待識別物表面印刷有所述發(fā)光材料按設定規(guī)律分布的油墨層。
3.根據(jù)權利要求1所述激光定量鑒真票據(jù)，其特征在于所述票券類待識別物中埋藏有所述發(fā)光材料按設定規(guī)律分布的安全線或安全片。
4.根據(jù)權利要求1所述激光定量鑒真票據(jù)，其特征在于所述票券類待識別物表面熱燙有所述發(fā)光材料按設定規(guī)律分布的安全薄膜表層。
5.根據(jù)權利要求1所述激光定量鑒真票據(jù)，其特征在于所述稀土發(fā)光材料為包括稀土和堿金屬的復合氟化物在內(nèi)的稀土氟化物。
6.根據(jù)權利要求1所述激光定量鑒真票據(jù)，其特征在于所述稀土發(fā)光材料為包括稀土復合氧化物在內(nèi)的稀土氧化物。
7.一種激光機讀鑒真機具，主要由發(fā)出激發(fā)光的激發(fā)光源、將光信號轉化為模擬電信號的光敏傳感器或傳感器組、存儲有票券類待檢測物標準模板信息的存儲器，以及含有計算機的處理器組成，激發(fā)光源與對應的光敏傳感器分別位于待識別物通道旁的相對位置，處理器的控制端接激發(fā)光源的電源端，光敏傳感器的信號輸出端接處理器的識別信號輸入端，其特征在于所述激發(fā)光源的數(shù)量、排列及各激發(fā)光源的波長分別對應于待識別物中所含特定斯托克斯與反斯托克斯稀土發(fā)光材料的種類數(shù)、分布規(guī)律以及其激發(fā)波長。
8.根據(jù)權利要求7所述激光機讀鑒真機具，其特征在于所述處理器包括放大來自傳感器模擬信號的預處理單元，將來自預處理單元模擬信號變換成數(shù)字信號的A/D轉換器，用于分析判斷并協(xié)調(diào)整個機具的CPU。
9.根據(jù)權利要求7所述激光機讀鑒真機具，其特征在于所述激發(fā)光源采用亮相及暗相時間精確可控的半導體激光發(fā)射器。
10.根據(jù)權利要求7所述的激光機讀機具，其特征在于所述光敏傳感器組裝有所需波長的帶通濾波器。
專利摘要本實用新型涉及一種激光定量鑒真票據(jù)和激光機讀鑒真機具，屬于光學防偽技術領域。該票據(jù)在票券類待識別物中隱藏有按設定規(guī)律分布的將特定斯托克斯發(fā)光材料與反斯托克斯稀土發(fā)光材料層。這樣可以形成可量化“發(fā)光信息編碼”。本實用新型的機具主要由激發(fā)光源、光敏傳感器，以及含有計算機的處理器組成，其中激發(fā)光源的數(shù)量、排列及各激發(fā)光源的波長分別對應于待識別物中所含特定斯托克斯與反斯托克斯稀土發(fā)光材料的種類數(shù)、分布規(guī)律以及其激發(fā)波長。本實用新型實現(xiàn)了票券類待識別物鑒真防偽技術由“定性”到“定量”的飛躍，提供了具有真品唯一性標準、安全性十分可靠的新一代鑒真防偽方法。
文檔編號G07D7/00GK2577357SQ02257779
公開日2003年10月1日 申請日期2002年10月15日 優(yōu)先權日2002年10月15日
發(fā)明者沈丹, 李發(fā)強, 徐中山 申請人:李發(fā)強