СОСТАВ ДЛЯ СКРЫТОЙ ГРАФИЧЕСКОЙ ЗНАКОВОЙ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ НА ДОКУМЕНТАХ И ИЗДЕЛИЯХ И СПОСОБ СЧИТЫВАНИЯ ЕЕ Российский патент 2001 года по МПК D21H21/40 D21H21/44 D21H21/48 B42D15/10 B44F1/12 G01N21/35 

Изобретение относится к составам для графической записи скрытой информации на документах и изделиях и способу ее считывания, а именно к составам, включающим светоизлучающие элементы, люминесцирующие в видимом свете при возбуждении невидимым излучением с определенной длиной волны.

В настоящее время в ряде стран действует стандарт пассивной защиты автотранспорта от угона. Частью этой защиты являются невидимые в видимом диапазоне длин волн и видимые (люминесцирующие), например, при ультрафиолетовом возбуждении коды, нанесенные на детали машин. Защитой в виде скрытых кодов от подделок обеспечивают и денежные купюры, документы, произведения искусств, изделия радиоэлектроники, оптической, часовой и других отраслей промышленности.

Известен состав для скрытой графической записи информации на документах и изделиях и способ считывания ее. Состав содержит светочувствительный люминесцирующий компонент на основе органического люминофора - ароматического азида, смешанный с полимерным пленкообразующим материалом при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Органический люминофор - 0,01-10
Полимерный пленкообразующий компонент - 90-99,99
Этот состав наносят на полимерную или стеклянную подложку, сушат при комнатной температуре, экспонируют светом ртутной лампы в диапазоне 250-360 нм через негатив.

Считывают записанную информацию при освещении экспонируемого образца светом ртутной лампы ДРШ-1000 в диапазоне 360-410 нм. Получают светящееся голубое позитивное изображение, свидетельствующее о записи (А.с. СССР N 197562, мки. G 03 C 1/72, БИ N 12, 30.03.91).

Однако, уровень защищенности изделий составами, люминесцирующими в ультрафиолетовом свете, невысок ввиду их достаточно широкой известности и неселективности возбуждения в широком диапазоне длин волн УФ-излучения. В то же время, все источники ультрафиолетового излучения, как правило, громоздки, стационарны и не могут быть широко использованы в полевых или дорожных условиях для проведения оперативной экспертизы.

Технический результат изобретения заключается:
в повышении уровня защищенности от подделок записанной графической информации;
упрощении экспертизы документов и изделий со скрытой записью информации при ее считывании.

Технический результат достигается за счет предлагаемого решения, защищающего состав для скрытой графической знаковой записи информации на документах и изделиях, содержащий светочувствительный компонент, выполненный на основе чувствительного к ИК-излучению кооперативного люминофора, излучающего в видимой части спектра, и пленкообразующий компонент при следующих соотношениях, мас.%:
Кооперативный люминофор - 5-40
Пленкообразующий компонент - 95-60
При этом кооперативный люминофор содержит порошкообразную матрицу на основе стеклокерамики, преимущественно, фторидных или фторидногалатных стекол, легированных фторидами редкоземельных элементов эрбия - в качестве активатора и иттербия - сенсибилизатора при соотношениях, моль%:
Иттербий (Yb⁺³) - 6-18
Эрбий (Er⁺³) - 1-3
Стекло - Остальное
Новизна состава заключается в выполнении светочувствительного компонента на основе чувствительного к ИК - излучению кооперативного люминофора в указанном выше соотношении с пленкообразующим компонентом, а также в выполнении люминофора в виде порошкообразной матрицы из стеклокерамики, преимущественно фторидных или фторидногалатных стекол, легированных фторидами редкоземельных элементов эрбия - активатора и иттербия - сенсибилизатора в указанных соотношениях.

Кроме того, технический результат достигается тем, что информацию, записанную на документах или изделиях составом, содержащим в качестве светочувствительного компонента кооперативный люминофор на основе фторидных (фторидногалатных) стекол, легированных преимущественно фторидами редкоземельных элементов иттербия - сенсибилизатора и эрбия - активатора при следующем соотношении компонентов, моль%:
Иттербий (Yb⁺³) - 6-8
Эрбий (Er⁺³) - 1-3
и пленкообразующий полимерный компонент при соотношениях, мас.%:
Кооперативный люминофор - 5-40
Пленкообразующий компонент - 95-60
считывают облучением лучом полупроводникового лазера с выходной мощностью 0,25-1,0 Вт и длиной волны 960-990 нм. По люминесцирующим в видимом диапазоне длин волн знакам выявляют записанную скрытую информацию.

Новизна изобретения заключается в считывании скрытой записи указанным выше составом облучением лучом ИК-лазера с указанными выше параметрами.

Лазеры с такими параметрами известны, могут быть изготовлены в виде компактных миниатюрных полупроводниковых устройств (например, размером с шариковую ручку), просты в использовании.

Порошкообразный кооперативный люминофор - это светочувствительный состав, содержащий порошкообразную матрицу, например, из стеклокерамики, в которую внедрены пары ионов трехвалентных редкоземельных элементов, один из которых является сенсибилизатором, а другой - активатором.

Сенсибилизаторы - вещества, способствующие повышению чувствительности других веществ к какому-либо внешнему воздействию. Это атомы-доноры, которые поглощают энергию возбуждения, в данном случае. ИК-излучения, и передают ее безизлучательно атомам-активаторам, в которых происходит излучательный переход, называемый сенсибилизированной люминесценцией [Физическая энциклопедия. Москва, Советская энциклопедия, 1990, т. 2, стр. 456, т. 4, стр. 486].

Стекла из фторидов тяжелых металлов являются хорошими, с точки зрения люминесцентных свойств матрицами для редкоземельных атомов, так как редкоземельные фториды, являясь общими компонентами для фторидных стекол, легко вводятся в них и обеспечивают высокий уровень легирования.

Основным требованием к пленкообразующему компоненту является прозрачность его к возбуждающему излучению и прозрачность в видимом диапазоне спектра излучения. Количественное содержание его определяется количественным содержанием люминофора с одной стороны и обеспечением связующих свойств с другой.

При включении в люминофор эрбия менее 1 моль%, запись слабо визуализируется ввиду недостаточности концентрации люминесцирующих центров, а при включении его в количестве более 3 мас.% запись также ухудшается ввиду явления самопоглощения - гашение люминесцирующих центров.

При включении иттербия менее 6 моль% наблюдается слабая визуализация ввиду недостатка сенсибилизирующих центров, а включение более 18 моль%, нецелесообразно из-за появления центров гашения, а также по экономическим соображениям.

Излучающий состав вводится в связующее в количествах, которые выбираются из следующего практического условия - концентрация излучателя должна быть достаточной для обеспечения визуализации скрытой записи при дневном освещении невооруженным глазом. При этом не должны нарушаться механические свойства связующего.

При введении в состав светочувствительного компонента кооперативного люминофора в количестве менее 5 мас.% запись не визуализируется или плохо визуализируется, а в количестве более 40 мас.% - нецелесообразно из экономических соображений, так как уже при 40 мас.% его содержания достигается хорошая визуализация скрытой информации.

Суть изобретений поясняется следующим примером.

В качестве кооперативного люминофора используют фторидногалатную керамику, легированную эрбием и иттербием, например: (15InF₃+20GaF₃+30PbF₃+ +15ZnF₃+20CaF₃+2ErF₃+12YbF₃).

Материал перетирают в мелкодисперсный порошок с размером частиц до (0,5 - 5 мкм) и вводят в пленкообразующий материал, например, клей ПВА или другой прозрачный для ИК-излучения в области длин волн ≈ 1 мкм, и видимой части спектра связующий. Смесь наносят в виде условных знаков (скрытой информации) на документы или изделия.

При облучении описанным выше лазером выявляют записанные знаки или систему знаков.

Справедливость приведенных интервалов соотношений компонентов и режимов облучений видна из следующих экспериментальных данных.

В таблице 1 приведена зависимость свечения люминофора от концентрации активатора и сенсибилизатора.

В таблице 2 показана зависимость интенсивности зеленого излучения люминофора от соотношения компонентов связующего и светочувствительного компонента.

В таблице 3 представлены данные, показывающие зависимость свечения от мощности лазерного излучения.

Как видно из приведенных данных, наиболее высокая интенсивность кооперативной фотолюминесценции достигается при соотношении концентраций ионов Er⁺³ и Yb⁺³ в матрице в пределах 1/3-1/6, при этом концентрация Er⁺³ находится в пределах 1-3 моль.%.

Понижение концентрации эрбия ниже 1 моль% приводит к снижению интенсивности кооперативной фотолюминесценции соединения и делает состав на его основе не эффективным для использования в скрытой записи. Что касается концентрации вводимого иттербия, то нижний предел определяется также низкой интенсивностью кооперативной фотолюминесценции, а верхний - снижением фотолюминесценции за счет увеличения вероятности безизлучательных переходов. Кроме того, дальнейшее увеличение концентрации как активатора, так и сенсибилизатора экономически нецелесообразно.

Наилучшая интенсивность зеленого излучения состава для визуализации информации при возбуждении ИК-излучением достигается в заявляемом диапазоне соотношений кооперативного люминофора и пленкообразующего компонента.

Таким образом, приведенные экспериментальные данные свидетельствуют о решении поставленной задачи заявляемым изобретением.

Изобретение предназначено для скрытой графической записи информации. Состав содержит светочувствительный компонент и полимерный пленкообразующий материал. Светочувствительный компонент выполнен на основе чувствительного к ИК-излучению кооперативного люминофора. Кооперативный люминофор содержит порошкообразную матрицу на основе стеклокерамики, преимущественно фторидных или фторидногаллатных стекол, легированных фторидами редкоземельных элементов: иттербия - в качестве сенсибилизатора и эрбия - активатора. Способ считывания информации осуществляют следующим образом. Визуализируют информацию, записанную вышеуказанным составом, облучением документа или изделия, содержащего скрытую запись, лучом миниатюрного полупроводникового лазера с выходной мощностью излучения 0,25-1,0 Вт и длиной волны 960-990 нм при комнатной температуре. По знакам, люминесцирующим в видимом диапазоне длин волн, определяют содержание записи. Техническим результатом является повышение степени защиты от подделки и упрощение считывания информации. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Состав для скрытой графической знаковой записи информации на документах и изделиях, содержащий светочувствительный компонент на основе люминофора и полимерный пленкообразующий компонент, отличающийся тем, что светочувствительный компонент выполнен на основе чувствительного к ИК-излучению кооперативного люминофора, излучающего в видимой части спектра при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кооперативный люминофор - 5 - 40
Пленкообразующий компонент - 95 - 60
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что кооперативный люминофор содержит порошкообразную матрицу на основе стеклокерамики, преимущественно фторидных или фторидногалатных стекол, легированных фторидами редкоземельных элементов иттербия - в качестве сенсибилизатора и эрбия - активатора при следующем соотношении ингредиентов, моль.%:
Иттербий (Yb⁺³) - 6 - 18
Эрбий (Еr⁺³) - 1 - 3
Cтекло - Остальное
3. Способ считывания скрытой графической информации на документах и изделиях, нанесенной светочувствительным составом, включающий облучение записанных графических символов, отличающийся тем, что информацию, записанную составом содержащим в качестве светочувствительного компонента кооперативный люминофор на основе фторидных стекол, легированных, преимущественно фторидами редкоземельных элементов - иттербия сенсибилизатора и эрбия-активатора при следующем соотношении компонентов, моль.%:
Иттербий (Yb⁺³) - 6 - 18
Эрбий (Er⁺³) - 1 - 3
Стекло - Остальное
и пленкообразующий полимерный компонент при соотношениях, мас.%:
Кооперативный люминофор - 5 - 40
Пленкообразующий компонент - 95 - 60
облучают лучом лазера с выходной мощностью излучения 0,25 - 1,0 Вт и длиной волны 960 - 990 нм при комнатной температуре и по люминесцирующим в видимом диапазоне длин волн знакам считывают записанную скрытую информацию.