專利名稱：具有展示延遲最大強(qiáng)度發(fā)射的標(biāo)簽劑的價(jià)值文件和其他物品及用于其鑒別的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
技術(shù)領(lǐng)域總體涉及一種用于使用當(dāng)由入射光脈沖激勵(lì)時(shí)從價(jià)值文件上或內(nèi)結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)隱蔽成分發(fā)射的紅外發(fā)射特性來對(duì)靜止價(jià)值文件進(jìn)行鑒別的方法和驗(yàn)證設(shè)備。
背景技術(shù)：
存在從簡單到復(fù)雜的許多方式來驗(yàn)證或鑒別價(jià)值文件。一些方法涉及文件上的或被結(jié)合到文件中的可見(也被稱為公開)特征，諸如，信用卡上的全息圖、鈔票上的浮雕圖像或水印、鈔票內(nèi)的安全箔、安全帶、彩色線或彩色纖維、或者護(hù)照上的浮置和/或下陷圖像。盡管這些特征容易用人眼檢測到并且一般不需要用于鑒別的設(shè)備，但是這些公開特征容易由冒充的偽造者和/或假冒者標(biāo)識(shí)。由此，代替公開特征或除公開特征外，可以將隱藏(也被稱為隱蔽)特征結(jié)合到價(jià)值文件中。隱蔽特征可以包括被結(jié)合到價(jià)值文件的基質(zhì)中的不可見熒光纖維、化學(xué)敏感染色劑、熒光顏料或染料。還可以將隱蔽特征包括在被印刷到價(jià)值文件的基質(zhì)上的油墨中或用于制成在層壓的價(jià)值文件中使用的膜的樹脂內(nèi)。由于隱蔽特征不能由人眼檢測到，因此需要被配置為檢測這些隱蔽特征的檢測器來鑒別價(jià)值文件。一些隱蔽特征結(jié)合有標(biāo)簽劑(taggant)，該標(biāo)簽劑吸收來自光源的輻射并發(fā)射具有可用于確定結(jié)合有該特征的價(jià)值文件是否真實(shí)的屬性(諸如，波長和衰減時(shí)間)的可檢測輻射。例如，一些隱蔽標(biāo)簽劑使用已被結(jié)合到氧化物晶格中的稀土活性離子。大多數(shù)氧化物晶格是氧離子的實(shí)質(zhì)上緊密的堆積結(jié)構(gòu)，其中，金屬離子可以連接至晶格的氧原子，導(dǎo)致晶場的對(duì)稱。典型地，氧化物晶體導(dǎo)致被吸收的輻射快速衰減至存儲(chǔ)能級(jí)，緊接著，衰減至更低能級(jí)。當(dāng)這種隱蔽標(biāo)簽劑被光源照射時(shí)，這種隱蔽標(biāo)簽劑傾向于具有與在關(guān)閉光源時(shí)的時(shí)間點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的所發(fā)射的輻射的其強(qiáng)度中的峰值，并且此后，所發(fā)射的輻射展示出快速發(fā)射衰減。圖1是示意了針對(duì)其中包括隱蔽標(biāo)簽劑的價(jià)值文件被LED光源照射達(dá)10毫秒的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的一個(gè)示例的、激勵(lì)信號(hào)102和發(fā)射信號(hào)104的強(qiáng)度(以任意單位AU)相對(duì)于時(shí)間的曲線圖100。如所示，對(duì)于許多現(xiàn)有的發(fā)光隱蔽標(biāo)簽劑而言，從標(biāo)簽劑發(fā)射的輻射的強(qiáng)度在光源開啟的時(shí)間期間漸強(qiáng)，并且然后，一旦光源被關(guān)閉，該強(qiáng)度快速衰減，以指數(shù)方式減小，如預(yù)期那樣。指數(shù)衰減常數(shù)是所使用的具體標(biāo)簽劑、主晶格材料以及替代離子的摻雜量的函數(shù)，并被定義為發(fā)射強(qiáng)度衰減至Ι/e值所需的時(shí)間。該“Ι/e值”被稱為壽命“Tau”
(τ )0

發(fā)明內(nèi)容
本技術(shù)涉及在價(jià)值文件或其他物品中或上的隱蔽標(biāo)簽劑的使用，并特別涉及對(duì)以下標(biāo)簽劑的使用:該標(biāo)簽劑在照射時(shí)段期間吸收來自照射源的輻射，并以在照射持續(xù)時(shí)間的終點(diǎn)后、當(dāng)照射源被關(guān)斷時(shí)的時(shí)間點(diǎn)處展示出峰值強(qiáng)度的方式發(fā)射輻射。在一個(gè)方面中，提供一種使用鑒別設(shè)備對(duì)價(jià)值文件或其他物品進(jìn)行鑒別的方法，包括:將價(jià)值文件或其他物品提供給所述鑒別設(shè)備，所述價(jià)值文件或其他物品包括具有摻雜有第一稀土活性離子的晶格的至少一個(gè)標(biāo)簽劑。所述方法還包括:將來自所述鑒別設(shè)備的照射源的具有第一波長的輻射應(yīng)用于所述價(jià)值文件或其他物品達(dá)照射持續(xù)時(shí)間。所述標(biāo)簽劑吸收來自所述照射源的輻射，并發(fā)射具有比所述輻射的第一波長大的第二波長的紅外輻射，從所述標(biāo)簽劑發(fā)射的紅外輻射具有出現(xiàn)在從所述照射持續(xù)時(shí)間的終點(diǎn)起測量的延遲時(shí)段處的最大強(qiáng)度，所述延遲時(shí)段大于約0.1毫秒。所述方法還包括:利用所述鑒別設(shè)備的傳感器來隨時(shí)間檢測所發(fā)射的紅外輻射的強(qiáng)度，以產(chǎn)生發(fā)射數(shù)據(jù)，然后，利用所述鑒別設(shè)備的處理器來處理所述發(fā)射數(shù)據(jù)，以確定所述價(jià)值文件或其他物品是否真實(shí)，其中，所述處理包括:識(shí)別出現(xiàn)在所述照射源被關(guān)斷之后的所發(fā)射的紅外輻射的最大強(qiáng)度；以及將測量最大強(qiáng)度與預(yù)定真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在另一方面中，提供了一種價(jià)值文件或其他物品，包括隱蔽特征。所述價(jià)值文件或其他物品包括具有摻雜有第一稀土活性離子的晶格的至少一個(gè)標(biāo)簽劑，所述標(biāo)簽劑被配置為:在具有終點(diǎn)的照射持續(xù)時(shí)間期間吸收來自照射源的具有第一波長的輻射；以及從所述照射源發(fā)射具有比所述輻射的第一波長大的第二波長的紅外輻射。從所述標(biāo)簽劑發(fā)射的紅外輻射具有出現(xiàn)在從所述照射持續(xù)時(shí)間的終點(diǎn)起測量的延遲時(shí)段處的最大強(qiáng)度，所述延遲時(shí)段大于約0.1毫秒。在第三方面中，提供了一種鑒別設(shè)備，包括照射源、傳感器和處理器。所述照射源將具有第一波長的輻射應(yīng)用于價(jià)值文件或其他物品達(dá)具有終點(diǎn)的照射持續(xù)時(shí)間。所述傳感器隨時(shí)間檢測從所述價(jià)值文件或其他物品發(fā)射的紅外輻射的強(qiáng)度，以產(chǎn)生發(fā)射數(shù)據(jù)，從所述價(jià)值文件或其他物品發(fā)射的紅外輻射具有比所述第一波長大的第二波長，并具有出現(xiàn)在從所述照射持續(xù)時(shí)間的終點(diǎn)起測量的延遲時(shí)段處的最大強(qiáng)度，所述延遲時(shí)段大于約0.1毫秒。所述處理器處理所述發(fā)射數(shù)據(jù)，并識(shí)別出現(xiàn)在所述延遲時(shí)段之后的所發(fā)射的紅外輻射的最大強(qiáng)度，以將所述發(fā)射數(shù)據(jù)與預(yù)定真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以便進(jìn)一步確定所述價(jià)值文件或其他物品是否真實(shí)。


已經(jīng)出于示意和描述的目的選擇了具體示例，并在形成說明書的一部分的附圖中示出了這些具體示例。圖1示意了現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的強(qiáng)度相對(duì)于時(shí)間的曲線圖，其中，所發(fā)射的強(qiáng)度下降，其中在照射被關(guān)斷之后未出現(xiàn)最大值。圖2示意了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的價(jià)值文件或其他物品。圖3示意了根據(jù)實(shí)施例的、具有鉺稀土離子的無機(jī)釔鋁石榴石主晶格的所測量吸收性能的吸收相對(duì)于波長的曲線圖，其示出了 660 nm附近的窄線吸收性能。圖4示意了根據(jù)實(shí)施例的、每個(gè)摻雜有50%鉺的單晶釔鋁石榴石和多晶陶瓷晶核(host)的所測量吸收性能的吸收相對(duì)于波長的曲線圖，其示出了 660 nm附近的多個(gè)窄線吸收特征。圖5示意了根據(jù)實(shí)施例的、如與本技術(shù)一起使用的摻雜有鉺和鐿的稀土離子的硫氧化釔的無機(jī)磷的發(fā)射性能的強(qiáng)度相對(duì)于時(shí)間的曲線圖，其示出了 0.1毫秒的脈沖照射持續(xù)時(shí)間和具有出現(xiàn)在照射持續(xù)時(shí)間之后的最大強(qiáng)度的發(fā)射。圖6示意了根據(jù)實(shí)施例的、如與本技術(shù)一起使用的摻雜有鉺和鐿的稀土離子的氟化釔鈉的無機(jī)磷的發(fā)射性能的強(qiáng)度相對(duì)于時(shí)間的曲線圖，其示出了導(dǎo)致具有出現(xiàn)在照射持續(xù)時(shí)間之后的最大強(qiáng)度的發(fā)射的0.1毫秒的脈沖照射。圖7示意了根據(jù)實(shí)施例的、摻雜有鉺和鐿的稀土離子的氟化鐿鈉的無機(jī)磷的發(fā)射性能，其示出了 0.1毫秒的脈沖照射持續(xù)時(shí)間和具有出現(xiàn)在照射持續(xù)時(shí)間之后的最大強(qiáng)度的發(fā)射。圖8示意了根據(jù)實(shí)施例的、摻雜有鉺和鐿的稀土離子的氟化鐿鈉的無機(jī)磷的發(fā)射性能，其示出了 1.0毫秒的脈沖照射持續(xù)時(shí)間和具有出現(xiàn)在照射持續(xù)時(shí)間之后的與圖6相比更不尖銳的最大強(qiáng)度的發(fā)射。圖9示意了根據(jù)實(shí)施例的、摻雜有鉺和鐿的稀土離子的氟化鐿鈉的無機(jī)磷的發(fā)射性能，其示出了 5.0毫秒的脈沖照射持續(xù)時(shí)間和不具有出現(xiàn)在照射持續(xù)時(shí)間之后的最大強(qiáng)度的發(fā)射。圖10示意了根據(jù)實(shí)施例的鑒別設(shè)備。圖11示意了根據(jù)實(shí)施例的對(duì)價(jià)值文件或其他物品進(jìn)行鑒別的方法。
具體實(shí)施例方式本技術(shù)涉及可被結(jié)合到價(jià)值文件或其他物品中或上并可使用如本文所述的鑒別設(shè)備檢測到的鑒別特征。所述鑒別特征使用一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽劑，該一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽劑吸收來自在照射持續(xù)時(shí)間期間接通且在照射持續(xù)時(shí)間的終點(diǎn)處關(guān)斷的照射源的輻射。然后，在關(guān)閉持續(xù)時(shí)間期間將照射源保持關(guān)閉。一旦輻射被吸收，標(biāo)簽劑就以具有出現(xiàn)在照射持續(xù)時(shí)間的終點(diǎn)之后(即，當(dāng)照射源被關(guān)斷時(shí))的最大強(qiáng)度的方式發(fā)射紅外輻射。照射源可以以周期性脈沖方式工作，提供多個(gè)照射持續(xù)時(shí)間，其中，每個(gè)照射持續(xù)時(shí)間由關(guān)閉持續(xù)時(shí)間分離，在關(guān)閉持續(xù)時(shí)間期間，照射源被關(guān)斷。優(yōu)選地，每個(gè)照射持續(xù)時(shí)間的時(shí)間長度相同，并且優(yōu)選地，每個(gè)關(guān)閉持續(xù)時(shí)間的時(shí)間長度也相同?？梢曰谡鎸?shí)標(biāo)簽劑的屬性來選擇每個(gè)照射持續(xù)時(shí)間的時(shí)間長度，并且優(yōu)選地，每個(gè)照射持續(xù)時(shí)間的時(shí)間長度足夠短以便于最大發(fā)射強(qiáng)度出現(xiàn)在照射時(shí)段的終點(diǎn)之后的可檢測延遲時(shí)段處。還可以基于真實(shí)標(biāo)簽劑的屬性來選擇每個(gè)關(guān)閉持續(xù)時(shí)間的時(shí)間長度，并且優(yōu)選地，每個(gè)關(guān)閉持續(xù)時(shí)間的時(shí)間長度足夠長以允許在重復(fù)照射持續(xù)時(shí)間之前標(biāo)簽劑發(fā)射衰減至零。對(duì)周期性脈沖照射的使用允許對(duì)許多數(shù)據(jù)集進(jìn)行測量并將這些數(shù)據(jù)集記錄在由鑒別設(shè)備采集的發(fā)射數(shù)據(jù)中。然后，可以對(duì)具有多個(gè)數(shù)據(jù)集的發(fā)射數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以實(shí)現(xiàn)更高程度的時(shí)間精度。在各個(gè)實(shí)施例中，將本技術(shù)的標(biāo)簽劑結(jié)合到物品(諸如價(jià)值文件(例如，鈔票、支票、股票證書)或其他物品(例如，身份證、駕駛執(zhí)照、護(hù)照、身份證件、文件、證件、包裝組件、信用卡、銀行卡、標(biāo)貼、印章、郵票、代幣、液體、人、動(dòng)物和生物樣本))中或上。標(biāo)簽劑可以具有顆粒的形式，例如，這些顆?？梢耘c基質(zhì)材料、墨(例如，透明或彩色墨)或其他印刷特征材料(例如，顏料或涂料)、涂層或者價(jià)值文件或物品的其他組件混合。價(jià)值文件或其他物品可以包括基質(zhì)、載體、嵌入式特征、表面應(yīng)用特征和/或印刷材料。例如而非作為限制，圖2示意了包括基質(zhì)202和印刷材料204的價(jià)值文件或物品200?；|(zhì)202可以是任何合適基質(zhì)，包括例如紙、卡片紙料、犢皮紙、織物或非紡織物以及膜(諸如，擠塑膜或?qū)訅耗?。同樣地，印刷材料204可以包括任何合適材料，并且基質(zhì)可以包括多于一種類型的印刷材料。在一些示例中，印刷材料204是墨。價(jià)值文件或其他物品的基質(zhì)、價(jià)值文件或其他物品的印刷材料、或者這兩者可以包括本技術(shù)的至少一個(gè)標(biāo)簽劑(例如，基質(zhì)202中的標(biāo)簽劑206和印刷材料204中的標(biāo)簽劑208)。在價(jià)值文件或其他物品200的基質(zhì)202包括標(biāo)簽劑206的示例中，標(biāo)簽劑206可以以從基質(zhì)重量乘約0.1%至基質(zhì)202的重量乘約30%的量、或者以從基質(zhì)重量乘約0.1%至基質(zhì)202的重量乘約1%的優(yōu)選范圍存在。在價(jià)值文件或其他物品200的印刷材料204包括標(biāo)簽劑208的示例中，標(biāo)簽劑208可以以從印刷材料的重量乘約0.1%至印刷材料204的重量乘約30%的量、或者以印刷材料204的重量乘約0.5%至印刷材料204的重量乘約15%的優(yōu)選范圍存在。在可替換實(shí)施例中，標(biāo)簽劑可以存在于嵌入式特征210 (例如，安全線)中，或者存在于與基質(zhì)材料集成或應(yīng)用于基質(zhì)202表面的另一特征中。在至少一些應(yīng)用中，期望將足夠的標(biāo)簽劑包括在價(jià)值文件或其他物品上的印刷品中，使得即使當(dāng)價(jià)值文件或其他物品用舊或老化時(shí)(諸如例如，當(dāng)價(jià)值文件是處于流通中的鈔票時(shí))，也可以鑒別價(jià)值文件或其他物品。本技術(shù)的標(biāo)簽劑包括晶體成分，該晶體成分包括摻雜有至少第一稀土活性離子的主晶格。在一些示例中，晶格摻雜有第二稀土活性離子?？梢赃x擇和結(jié)合主晶格材料、第一稀土活性離子和任何第二稀土活性離子，作為標(biāo)簽劑，以提供標(biāo)簽劑的期望屬性。例如，標(biāo)簽劑可以被選擇為展示在照射持續(xù)時(shí)間期間對(duì)來自照射源的輻射的相對(duì)快速的吸收，并可以最初將所吸收的輻射存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)能級(jí)中，第一存儲(chǔ)能級(jí)可以是瞬態(tài)存儲(chǔ)能級(jí)。然后，標(biāo)簽劑可以將所吸收的能量從第一存儲(chǔ)能級(jí)轉(zhuǎn)移至第二存儲(chǔ)能級(jí)，第二存儲(chǔ)能級(jí)可以是發(fā)射存儲(chǔ)能級(jí)，并且然后，標(biāo)簽劑可以從該第二存儲(chǔ)能級(jí)發(fā)射紅外輻射。由于在這兩個(gè)能級(jí)之間可能存在Tau的衰減值方面的差異，因此可以在照射已經(jīng)被關(guān)閉之后看到第二存儲(chǔ)能級(jí)提高的布居(population)。這可以發(fā)生在第二級(jí)別的衰減常數(shù)小于供給其的級(jí)別的衰減率時(shí)。在至少一個(gè)這種示例中，所發(fā)射的輻射的強(qiáng)度在結(jié)束照射持續(xù)時(shí)間之后、在照射源被關(guān)斷時(shí)的關(guān)閉持續(xù)時(shí)間期間繼續(xù)漸強(qiáng)，在延遲時(shí)段內(nèi)漸強(qiáng)至最大或峰值強(qiáng)度，并且然后衰減。衰減時(shí)段是從照射持續(xù)時(shí)間的終點(diǎn)起測量的，并且是所發(fā)射的輻射的強(qiáng)度達(dá)到其最大值所耗費(fèi)的時(shí)間量。所發(fā)射的輻射的強(qiáng)度在延遲時(shí)段后的衰減可以是與繼續(xù)至第二存儲(chǔ)級(jí)中的任何殘余能量流組合的指數(shù)衰減。當(dāng)從標(biāo)簽劑發(fā)射的紅外輻射的最大或峰值強(qiáng)度出現(xiàn)在足夠的延遲時(shí)段處時(shí)，最大強(qiáng)度可以被傳統(tǒng)紅外檢測器檢測到并由傳統(tǒng)電子裝置處理。優(yōu)選地，延遲時(shí)段大于約0.1毫秒、大于約0.2毫秒或大于約0.5毫秒。例如，延遲時(shí)段可以是從約0.1毫秒至約5毫秒?？捎米髦鞑牧系暮线m晶格包括從氟氧化物、氟化物和硫氧化物中選擇的無機(jī)晶格，而在一些示例中可以使用其他晶格。在不受任何特定理論束縛的情況下，相信標(biāo)簽劑的時(shí)間性能中的至少一些是使用以下晶格的結(jié)果:在該晶格中，其他原子(諸如，硫或氟)替換氧離子，從而導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的晶格畸變。在一些示例中，晶格可以是硫氧化釔、氟化鐿鈉或氟化釔鈉。
第一稀土活性離子可以被選擇為使得其將來自照射源的具有第一波長的輻射吸收至第一存儲(chǔ)能級(jí)中，并將所吸收的輻射非輻射地轉(zhuǎn)移至第二存儲(chǔ)能級(jí)，第二存儲(chǔ)能級(jí)可以是第一或第二稀土離子的存儲(chǔ)能級(jí)。第二存儲(chǔ)能級(jí)可以通過作為下變頻器發(fā)射具有第二波長的紅外輻射來輻射地衰減至更低能級(jí)。第二波長大于由第一稀土活性離子吸收的來自照射源的輻射的第一波長。優(yōu)選地，第一稀土活性離子通過窄或?qū)拵諄砦諄碜哉丈湓吹妮椛?。?yōu)選地，第一稀土活性離子的吸收非?？焖伲T如低于約0.01毫秒。第一稀土活性離子可以在壽命τ 處將所吸收的輻射轉(zhuǎn)移至第二存儲(chǔ)能級(jí)，并且第二存儲(chǔ)能級(jí)可以具有壽命τ2。優(yōu)選地，壽命τ I是從τ 2的約50%至τ 2的約95%。在至少一個(gè)示例中，τ 2可以是從約1.5毫秒至約10毫秒，并且τ I可以是從約I毫秒至約9毫秒。給定對(duì)來自照射源的輻射的快速吸收，優(yōu)選地，照射持續(xù)時(shí)間達(dá)時(shí)間量τ3，時(shí)間量τ 3可以是從約0.1毫秒至約I毫秒，或者是從τ 2的約4%至τ 2的約10%。優(yōu)選地，使用周期性脈沖照射，其中，以重復(fù)周期性脈沖方式開啟和關(guān)閉照射源，以提供由多個(gè)關(guān)閉持續(xù)時(shí)間分離的多個(gè)照射持續(xù)時(shí)間，并且，在每次重復(fù)期間收集數(shù)據(jù)。重復(fù)周期性脈沖照射允許對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行測量并將該多個(gè)數(shù)據(jù)集記錄在之后可被分析的發(fā)射數(shù)據(jù)中，并可以允許通過信號(hào)平均技術(shù)在鑒別設(shè)備的計(jì)算部分中使用統(tǒng)計(jì)學(xué)。關(guān)閉持續(xù)時(shí)間(其是在照射持續(xù)時(shí)間之間關(guān)閉照射源的時(shí)間量)應(yīng)當(dāng)大于延遲時(shí)段，并應(yīng)當(dāng)大于組合的延遲時(shí)段和衰減時(shí)段，并優(yōu)選地大于在其期間從標(biāo)簽劑發(fā)射的輻射的強(qiáng)度降至零的時(shí)間。鉺(Er)是在本技術(shù)的標(biāo)簽劑中使用的優(yōu)選第一稀土活性離子的一個(gè)示例。對(duì)鉺的使用允許標(biāo)簽劑作為窄吸收器或帶吸收器而吸收來自照射源的可見或紅外輻射。帶或線吸收器根據(jù)離子的吸收特性在寬或窄頻譜范圍內(nèi)吸收入射紅外輻射，并因此可以被紅外照射源(諸如例如，以鉺的4F9/2強(qiáng)吸收帶為目標(biāo)的660納米(nm)紅LED光源)充分激勵(lì)。來自鉺稀土活性離子的第一存儲(chǔ)能級(jí)的發(fā)射可以處于使用4111/2至4115/2躍遷的約980 nm處，該約980 nm處于其能量存儲(chǔ)由4F9/2吸收帶至4111/2存儲(chǔ)級(jí)的非輻射衰減產(chǎn)生的紅外波長范圍內(nèi)。 鐿(Yb)是在本技術(shù)的標(biāo)簽劑中使用的優(yōu)選第二稀土活性離子的一個(gè)示例。鐿很好地充當(dāng)來自其他稀土或過渡金屬離子(例如，鉺)的能量轉(zhuǎn)移的受主離子。鉺和鐿二者展示出長壽命存儲(chǔ)能級(jí)，該長壽命存儲(chǔ)能級(jí)以足夠低的速率充電，以使得第二級(jí)別的衰減常數(shù)小于供給其的級(jí)別的衰減率。因此，第二存儲(chǔ)級(jí)在照射持續(xù)時(shí)間之后、在照射源被關(guān)斷時(shí)繼續(xù)充電，在從照射持續(xù)時(shí)間的終點(diǎn)起測量的延遲時(shí)段之后產(chǎn)生所發(fā)射的強(qiáng)度中的最大值。在鉺和鐿被結(jié)合到硫氧化釔、氟化釔鈉或氟化鐿鈉晶格中的示例中，鉺傾向于在約980 nm特性波長處發(fā)射,而鐿傾向于在約1030 nm特性波長處發(fā)射。在這種情況下，吸收可以發(fā)生在典型地將660 nm的LED用作照射源的4F9/2級(jí)中。來自4F9/2級(jí)的能量非輻射地衰減4111/2鉺級(jí)。然后，來自該鉺級(jí)的能量可以非輻射地轉(zhuǎn)移至2F5/2鐿級(jí)。然后，在約1030 nm處的發(fā)射發(fā)生在輻射的2F5/2至2F7/2鐿轉(zhuǎn)移時(shí)。各個(gè)轉(zhuǎn)移時(shí)的發(fā)射量取決于替代離子的摻雜劑級(jí)別。圖3是示意了具有鉺稀土離子的已知無機(jī)釔鋁石榴石的相對(duì)于激勵(lì)信號(hào)波長(以nm計(jì))的測量吸收曲線200 (以任意單位AU)的曲線圖。曲線圖300示出了 660 nm附近的多窄線吸收性能。圖4示意了類似的吸收曲線402、404，如在Sardar等人的“AbsorptionIntensities and Emission Cross Section of Principal Intermanifold andInter-Stark Transitions of Er3+(4f 11) Polycrystalline Ceramic Garnet Y3Al5O12, ”Journal of Applied Physics, 97, 123501 (2005)的公布中所不，其不出 了高達(dá) 1100 nm的吸收性能。660 nm吸收的波長與如圖1中所示的第一圖相對(duì)應(yīng)，并且因此，嵌入到印刷墨中的標(biāo)簽劑可以由660 nm波長輻射的LED發(fā)射脈沖容易地激勵(lì)。圖4示意了如與本技術(shù)一起使用的摻雜有鉺和鐿的稀土離子的硫氧化釔的無機(jī)磷的發(fā)射性能的強(qiáng)度相對(duì)于時(shí)間的曲線圖500，其示出了具有0.1毫秒的持續(xù)時(shí)間的脈沖照射信號(hào)502和具有出現(xiàn)在照射持續(xù)時(shí)間之后的最大強(qiáng)度506的發(fā)射強(qiáng)度信號(hào)504 (指示來自鉺離子的發(fā)射)。磷成分是摻雜有鉺和鐿的稀土離子的硫氧化釔的晶格，其中，以7/84從約6%至約20%的范圍內(nèi)的替代百分比利用鉺替代主晶格的稀土離子，并且以從約6%至約20%的范圍內(nèi)的替代百分比利用鐿替代主晶格的稀土離子。磷具有針對(duì)LED光的高吸收系數(shù)，并且在高能級(jí)處吸收的能量隨著后續(xù)發(fā)射足夠快地衰減至第一瞬態(tài)存儲(chǔ)能級(jí)，同時(shí)衰減至第二存儲(chǔ)級(jí)。LED照射持續(xù)時(shí)間被設(shè)置在0.1毫秒處。第二能級(jí)在照射持續(xù)時(shí)間的終點(diǎn)之后(在時(shí)間=0秒處)、在光源被關(guān)斷時(shí)繼續(xù)從第一能級(jí)接收能量，并且該效應(yīng)由檢測到的最大發(fā)射強(qiáng)度506示出。約980 nm處的發(fā)射是從Er 4111/2至4115/2能量狀態(tài)的躍遷。在大約0.6毫秒的延遲時(shí)段508處檢測到最大強(qiáng)度。圖6示意了如與本技術(shù)一起使用的摻雜有鉺和鐿的稀土離子的氟化釔鈉的無機(jī)磷的發(fā)射性能的強(qiáng)度相對(duì)于時(shí)間的曲線圖600，其示出了導(dǎo)致具有出現(xiàn)在照射持續(xù)時(shí)間之后的最大強(qiáng)度606的發(fā)射強(qiáng)度信號(hào)504 (指示來自鉺離子的發(fā)射)的0.1毫秒的脈沖照射信號(hào)602。磷成分是摻雜有鉺和鐿的稀土離子的氟化釔鈉的晶格，其中，以從約6%至約20%的范圍內(nèi)的替代百分比利用鉺替代主晶格的稀土離子，并且以從約6%至約20%的范圍內(nèi)的替代百分比利用鐿替代主晶格的稀土離子。磷具有針對(duì)LED光的高吸收系數(shù)，并且在高能級(jí)處吸收的能量隨著后續(xù)發(fā)射足夠快地衰減至第一瞬態(tài)存儲(chǔ)能級(jí)，同時(shí)衰減至第二發(fā)射存儲(chǔ)級(jí)。LED照射持續(xù)時(shí)間被設(shè)置在0.1毫秒處。第二存儲(chǔ)級(jí)在照射持續(xù)時(shí)間的終點(diǎn)之后、在照射源被關(guān)斷時(shí)繼續(xù)從第一能級(jí)接收能量，并且該效應(yīng)由檢測到的最大發(fā)射強(qiáng)度606示出。約980 nm處的發(fā)射是從Er 4111/2至4115/2能量狀態(tài)的躍遷。在大約1.1毫秒的延遲時(shí)段608處檢測到最大強(qiáng)度606。作為也展示出所發(fā)射的輻射的強(qiáng)度中的類似最大峰值的從2F5/2至2F7/2能量狀態(tài)的躍遷的結(jié)果，磷還在約1030 nm處展示出來自鐿稀土離子的發(fā)射。圖7-9示意了摻雜有鉺和鐿的稀土離子的氟化鐿鈉的無機(jī)磷的在其涉及不同照射持續(xù)時(shí)間時(shí)的發(fā)射性能。更具體地，圖7示意了摻雜有鉺和鐿的稀土離子的氟化鐿鈉的無機(jī)磷的發(fā)射性能的強(qiáng)度相對(duì)于時(shí)間的曲線圖700，其示出了具有0.1毫秒的持續(xù)時(shí)間的脈沖照射信號(hào)702和具有出現(xiàn)在照射持續(xù)時(shí)間之后的延遲時(shí)段708的最大強(qiáng)度706的發(fā)射強(qiáng)度信號(hào)704。圖8示意了摻雜有鉺和鐿的稀土離子的氟化鐿鈉的無機(jī)磷的發(fā)射性能的強(qiáng)度相對(duì)于時(shí)間的曲線圖800，其示出了具有1.0毫秒的持續(xù)時(shí)間的脈沖照射信號(hào)802和具有出現(xiàn)在照射持續(xù)時(shí)間之后的延遲時(shí)段808的與圖7相比更不尖銳的最大強(qiáng)度806的發(fā)射強(qiáng)度信號(hào)804。最后，圖9示意了摻雜有鉺和鐿的稀土離子的氟化鐿鈉的無機(jī)磷的發(fā)射性能的強(qiáng)度相對(duì)于時(shí)間的曲線圖900，其示出了具有5.0毫秒的持續(xù)時(shí)間的脈沖照射信號(hào)902和不具有出現(xiàn)在照射持續(xù)時(shí)間之后的最大強(qiáng)度的發(fā)射強(qiáng)度信號(hào)904。這些圖示出了:由于
0.1和I毫秒之間的激勵(lì)輻射的照射持續(xù)時(shí)間提供了出現(xiàn)在照射持續(xù)時(shí)間的終點(diǎn)之后的延遲時(shí)段處的紅外發(fā)射強(qiáng)度方面的最大值，因此當(dāng)照射持續(xù)時(shí)間為5毫秒時(shí)，不存在這種延遲的最大峰值。因此，優(yōu)選的是，照射持續(xù)時(shí)間為第二存儲(chǔ)能級(jí)τ2的壽命的從約4%至約10%。鑒于被設(shè)計(jì)至本技術(shù)的標(biāo)簽劑中的屬性，本技術(shù)的鑒別設(shè)備1000可以包括照射源1002、傳感器1004和處理器1006，如圖10中所示。提供具有第一波長的輻射的照射源1002可以照射價(jià)值文件或其他物品達(dá)照射持續(xù)時(shí)間。照射源1002可以是任何合適的源，包括例如在第一活性離子的吸收波長處發(fā)射輻射的LED，或者可具有足夠短的照射持續(xù)時(shí)間(諸如小于約I毫秒，包括例如約0.1毫秒)的其他光源(諸如，激光二極管)。優(yōu)選地，照射源1002還可以應(yīng)用提供多個(gè)照射持續(xù)時(shí)間的周期性脈沖照射，其中，每個(gè)照射持續(xù)時(shí)間由關(guān)閉持續(xù)時(shí)間分離。傳感器1004可以隨時(shí)間檢測從價(jià)值文件或其他物品的標(biāo)簽劑發(fā)射的紅外輻射的強(qiáng)度，以產(chǎn)生發(fā)射數(shù)據(jù)的集合，所述隨時(shí)間包括從每個(gè)照射持續(xù)時(shí)間的起點(diǎn)、在每個(gè)照射持續(xù)時(shí)間期間、在每個(gè)照射持續(xù)時(shí)間之后繼續(xù)、以及至每個(gè)標(biāo)簽劑響應(yīng)的最終衰減。對(duì)于每個(gè)照射持續(xù)時(shí)間而言，傳感器1004所檢測到的從價(jià)值文件或其他物品的標(biāo)簽劑發(fā)射的紅外輻射具有比第一波長大的第二波長，并具有出現(xiàn)在照射持續(xù)時(shí)間之后的最大強(qiáng)度。傳感器1004可以從第一或第二稀土活性離子接收所發(fā)射的紅外輻射，測量其強(qiáng)度，并可以記錄所發(fā)射的紅外輻射的時(shí)間特性，以產(chǎn)生發(fā)射數(shù)據(jù)。處理器1006 (其可以是嵌入到計(jì)算單元的EPROM中的軟件程序)處理發(fā)射數(shù)據(jù)，以基于預(yù)定真實(shí)參數(shù)來確定價(jià)值文件是否真實(shí)。預(yù)定真實(shí)參數(shù)是基于真實(shí)標(biāo)簽劑的材料屬性的參數(shù)，并可以包括預(yù)定義最大強(qiáng)度值和/或在其處達(dá)到最大強(qiáng)度的預(yù)定義延遲時(shí)段(例如，約0.0005至約0.002秒的范圍內(nèi)的延遲時(shí)段)。相應(yīng)地，處理步驟可以包括:識(shí)別出現(xiàn)在照射持續(xù)時(shí)間之后的所發(fā)射的紅外輻射的最大強(qiáng)度；以及識(shí)別在其后出現(xiàn)最大強(qiáng)度的延遲時(shí)段。當(dāng)應(yīng)用周期性脈沖照射時(shí)，處理步驟可以包括:識(shí)別出現(xiàn)在每個(gè)照射持續(xù)時(shí)間之后的所發(fā)射的紅外輻射的最大強(qiáng)度和延遲時(shí)段。圖11示意了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的對(duì)價(jià)值文件或其他物品進(jìn)行鑒別的方法。根據(jù)以上討論，可以使用鑒別設(shè)備(例如，鑒別設(shè)備1000，圖10)、通過以下操作來對(duì)本技術(shù)的價(jià)值文件或其他物品進(jìn)行鑒別，所述操作為:在框1102中，將價(jià)值文件或其他物品提供給該鑒別設(shè)備，并使用該鑒別設(shè)備以基于預(yù)定真實(shí)參數(shù)來對(duì)價(jià)值文件或其他物品進(jìn)行鑒別。該鑒別方法可以包括:在框1104中，從該鑒別設(shè)備的照射源將照射應(yīng)用于價(jià)值文件達(dá)照射持續(xù)時(shí)間。照射包括具有第一波長的輻射。應(yīng)用照射的步驟可以包括:應(yīng)用具有多個(gè)照射持續(xù)時(shí)間的脈沖照射，其中，每個(gè)照射持續(xù)時(shí)間由關(guān)閉持續(xù)時(shí)間分離，在該關(guān)閉持續(xù)時(shí)間期間，照射源被關(guān)斷。標(biāo)簽劑在照射持續(xù)時(shí)間期間吸收來自照射的輻射，并發(fā)射具有比照射的輻射的第一波長大的第二波長的紅外輻射。此外，從標(biāo)簽劑發(fā)射的紅外輻射具有出現(xiàn)在延遲時(shí)段處的最大強(qiáng)度，該延遲時(shí)段是從每個(gè)照射持續(xù)時(shí)間的終點(diǎn)起測量的。該鑒別方法還可以包括:在框1106中，利用鑒別設(shè)備的傳感器來隨時(shí)間檢測所發(fā)射的紅外輻射的強(qiáng)度，以產(chǎn)生發(fā)射數(shù)據(jù)。價(jià)值文件或其他物品在應(yīng)用照射和檢測所發(fā)射的紅外輻射的強(qiáng)度的步驟期間靜止。該鑒別方法還可以包括:在框1108中，利用鑒別設(shè)備的處理器來處理發(fā)射數(shù)據(jù)，以確定價(jià)值文件是否真實(shí)。該處理可以包括:識(shí)別出現(xiàn)在照射持續(xù)時(shí)間之后的所發(fā)射的紅外輻射的最大強(qiáng)度；以及確定出現(xiàn)最大強(qiáng)度時(shí)的延遲時(shí)段。當(dāng)應(yīng)用脈沖照射時(shí)，該處理可以包括:識(shí)別出現(xiàn)在每個(gè)照射持續(xù)時(shí)間之后的所發(fā)射的紅外輻射的最大強(qiáng)度和延遲時(shí)段。當(dāng)該最大強(qiáng)度和/或該延遲時(shí)段分別與預(yù)定義最大強(qiáng)度和/或預(yù)定義最大延遲時(shí)段相比有利時(shí)，該價(jià)值文件或其他物品可以被視為真實(shí)。否則，當(dāng)該最大強(qiáng)度和/或該延遲時(shí)段中的任一個(gè)或兩個(gè)分別與預(yù)定義最大強(qiáng)度和/或預(yù)定義最大延遲時(shí)段相比不利時(shí)，該價(jià)值文件或其他物品可以被視為不真實(shí)。如本文所使用的，術(shù)語“相比有利”意味著等于或近似等于(例如，在某個(gè)精確度(諸如10%或某個(gè)其他值)內(nèi)相等)。從上文將意識(shí)到，盡管本文出于示意的目的描述了具體示例，但是在不脫離本公開的精神或范圍的前提下，可以進(jìn)行各種修改。因此意圖是，以上詳細(xì)描述被視為示意性而非限制性的，并且應(yīng)當(dāng)理解，包括所有等同物的以下權(quán)利要求意在特別指出并清楚地要求保護(hù)所要求保護(hù)的主題。
權(quán)利要求
1.一種使用鑒別設(shè)備對(duì)價(jià)值文件或其他物品進(jìn)行鑒別的方法，所述方法包括以下步驟: a)將所述價(jià)值文件或其他物品提供給所述鑒別設(shè)備，所述價(jià)值文件或其他物品包括具有摻雜有第一稀土活性離子的晶格的至少一個(gè)標(biāo)簽劑； b)從所述鑒別設(shè)備的照射源將具有第一波長的輻射應(yīng)用于所述價(jià)值文件或其他物品達(dá)照射持續(xù)時(shí)間； 其中，所述標(biāo)簽劑吸收所述輻射，并發(fā)射具有比所述輻射的第一波長大的第二波長的紅外輻射，所發(fā)射的紅外輻射具有出現(xiàn)在從所述照射持續(xù)時(shí)間的終點(diǎn)起測量的延遲時(shí)段處的最大強(qiáng)度，所述延遲時(shí)段大于約0.1毫秒； c)利用所述鑒別設(shè)備的傳感器來根據(jù)時(shí)間檢測所發(fā)射的紅外輻射的強(qiáng)度，以產(chǎn)生發(fā)射數(shù)據(jù)；以及 d)利用所述鑒別設(shè)備的處理器來處理所述發(fā)射數(shù)據(jù)，以確定所述價(jià)值文件或其他物品是否真實(shí)，其中，所述處理包括:識(shí)別出現(xiàn)在所述延遲時(shí)段之后的所發(fā)射的紅外輻射的最大強(qiáng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述照射持續(xù)時(shí)間為從約0.1毫秒至約I毫秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一稀土活性離子將來自所述照射源的輻射吸收至第一存儲(chǔ)能級(jí)中，并以轉(zhuǎn)移速率τ I將所吸收的輻射非輻射地轉(zhuǎn)移至具有壽命τ 2的第二存儲(chǔ)能級(jí)，所述轉(zhuǎn)移速率τ I為從τ 2的約50%至τ 2的約95%，并且所述第二存儲(chǔ)能級(jí)通過發(fā)射具有第 二波長的紅外輻射來輻射地衰減至更低能級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在將照射應(yīng)用于所述價(jià)值文件或其他物品和檢測所發(fā)射的紅外輻射的強(qiáng)度的步驟期間，所述價(jià)值文件或其他物品靜止。
5.一種包括鑒別特征的價(jià)值文件或其他物品，所述價(jià)值文件或其他物品包括: 標(biāo)簽劑，包括摻雜有第一稀土活性離子的晶格，所述標(biāo)簽劑被配置為:在具有終點(diǎn)的照射持續(xù)時(shí)間期間吸收來自照射源的具有第一波長的輻射；以及發(fā)射具有比來自所述照射源的輻射的第一波長大的第二波長的紅外輻射； 其中，從所述標(biāo)簽劑發(fā)射的紅外輻射具有出現(xiàn)在從所述照射持續(xù)時(shí)間的終點(diǎn)起測量的延遲時(shí)段處的最大強(qiáng)度，所述延遲時(shí)段大于約0.1毫秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的價(jià)值文件或其他物品，其中，所述晶格包括從硫氧化釔、氟化釔鈉和氟化鐿鈉構(gòu)成的組中選擇的成分。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的價(jià)值文件或其他物品，其中，所述價(jià)值文件或其他物品包括基質(zhì)和所述基質(zhì)上的印刷材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的價(jià)值文件或其他物品，其中，所述標(biāo)簽劑的晶格還摻雜有第二稀土活性離子。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的價(jià)值文件或其他物品，其中，所述第一稀土活性離子是鉺，并且第二稀土活性離子是鐿。
10.一種鑒別設(shè)備，包括: 照射源，將具有第一波長的輻射應(yīng)用于價(jià)值文件或其他物品達(dá)具有終點(diǎn)的照射持續(xù)時(shí)間； 傳感器，隨時(shí)間檢測從所述價(jià)值文件或其他物品發(fā)射的紅外輻射的強(qiáng)度，以產(chǎn)生發(fā)射數(shù)據(jù)，從所述價(jià)值文件或其他物品發(fā)射的紅外輻射具有比所述第一波長大的第二波長，并具有出現(xiàn)在從所述照射持續(xù)時(shí)間的終點(diǎn)起測量的延遲時(shí)段處的最大強(qiáng)度，所述延遲時(shí)段大于約0.1毫秒；以及 處理器，處理所述發(fā)射 數(shù)據(jù)，并識(shí)別出現(xiàn)在所述延遲時(shí)段之后的所發(fā)射的紅外輻射的最大強(qiáng)度，以確定所述價(jià)值文件或其他物品是否真實(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供了具有鑒別特征的價(jià)值文件或其他物品、鑒別設(shè)備和鑒別方法，其涉及對(duì)以下標(biāo)簽劑的使用該標(biāo)簽劑吸收來自照射源的輻射，并以具有出現(xiàn)在照射源已被關(guān)斷后的持續(xù)時(shí)間處的最大強(qiáng)度的方式發(fā)射輻射。標(biāo)簽劑包括晶體成分，該晶體成分包括摻雜有第一稀土活性離子并在一些示例中摻雜有第二稀土活性離子的主晶格。
文檔編號(hào)G07D7/12GK103180886SQ201180052893
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月1日
發(fā)明者W.R.拉波波爾特, C.劉, J.凱恩 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國際公司