СПОСОБ СОЗДАНИЯ НА ЛИСТОВОМ МАТЕРИАЛЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ, ПЕРЕЛИВАЮЩЕГОСЯ ЦВЕТАМИ РАДУГИ, И ЛИСТОВОЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2014 года по МПК B44F1/08 B42D25/328 G02B5/18 G06K19/16 

Предшествующий уровень техники

Известен способ создания на листовом материале изображения, переливающегося цветами радуги, заключающийся в нанесении на листовой материал с помощью переводной пленки последовательности декоративных слоев, включающих дифракционно-оптическую структуру, переливающуюся цветами радуги в отраженном свете при различных углах поворота листового материала (см., например, патент РФ №2221702 С2, кл. В44С 1/17).

Этот способ позволяет разбивать фронт световой волны штрихами дифракционной решетки на отдельные пучки света, которые претерпевают дифракцию и интерферируют друг с другом.

Так как для разных длин волн максимумы интерференции оказываются под разными углами, то белый свет раскладывается в спектр.

Однако этим способом невозможно создать яркое переливающееся цветами радуги изображение из-за того, что оно образовано на поверхности листового материала и рассеивается. Кроме того, этот способ настолько общеизвестен, что не может защитить листовой материал от подделки.

Известен также способ создания на листовом материале изображения, переливающегося цветами радуги, заключающийся в нанесении на поверхность листового материала с помощью переводной пленки плоского изображения и закрепления на нем многослойного элемента защиты, образованного путем последовательного нанесения на прозрачную подложку целого ряда слоев, в том числе двух параллельных дифракционных структур, частично покрытыми отражающими слоями и размещенными между ними прозрачными и частично прозрачными слоями с окнами для прохождения света (см., например, патент РФ №2422572 С2, кл. D21H 21/44, В32 В 29/00).

Этот способ лучше, чем рассмотренный выше, защищает листовой материал от подделки за счет усложнения сборки в определенном порядке множества слоев различного назначения.

Однако с его помощью невозможно создать яркое изображение, переливающееся цветами радуги, т.к. в конечном счете белый свет, разложенный в спектр дифракционной решеткой элемента защиты, направлен на плоское изображение.

Раскрытие изобретения

В основу изобретения положена задача получения такого способа создания на листовом материале изображения, переливающегося цветами радуги, который позволил бы создать яркое изображение, отчетливо видимое без использования подсветки или каких-либо технических средств и в то же время способное надежно защитить листовой материал от подделки.

Поставленная задача решается тем, что в способе создания на листовом материале изображения, переливающегося цветами радуги, заключающегося в воздействии на нанесенное на листовой материал изображение световым потоком, отраженным от дифракционной решетки при различных углах ее поворота, в соответствии с изобретением в теле листового материала создают изображение из изолированных точек в виде объемных протяженных наноструктур металл-диэлектрик с квантово-размерными эффектами и располагают его между слоем металла и отражающей дифракционной решеткой, при этом над каждой точкой изображения в слое металла образуют отверстие, через которое световой поток направляют на дифракционную решетку.

При таком способе создания изображения, переливающегося цветами радуги, разложенный в спектр белый свет направляют не на плоское, а на объемное изображение. А так как точки изображения образованы из множества наноструктур металл-диэлектрик с квантово-размерными эффектами, то каждая из них возбуждается направленным от дифракционной решетки светом и излучает световую энергию, обеспечивая яркое свечение всего изображения переливающимися цветами радуги.

Целесообразно, что листовой материал для реализации способа выполняют из прозрачного для лазерного излучения слоя, на одну поверхность которого наносят слой металла, а на противоположную поверхность наносят металлизированную дифракционную решетку.

При таком способе создания изображения, переливающегося цветами радуги, заранее создают листовой материал, содержащий все компоненты для образования внутри него изображение из объемных протяженных наноструктур металл-диэлектрик с квантово-размерными эффектами.

Целесообразно, что в углублениях между штрихами дифракционной решетки по всей их протяженности создают последовательность из изолированных друг от друга лунок.

При таком способе создания изображения, переливающегося цветами радуги, обеспечивают дифракцию лазерного луча не только от штрихов дифракционной решетки, но и от лунок в углублениях между ними. Это приводит к отражению от дифракционной решетки и лунок множества лучей, благодаря чему становится возможным создание объемных протяженных структур, усеянных множеством нано отростков металл-диэлектрик с квантово-размерными эффектами.

Целесообразно, что воздействуют импульсом лазерного излучения на каждую заданную точку поверхности слоя металла, образуют в нем сквозное отверстие, вызывают в пределах лазерного пятна расплавление прозрачного для лазерного излучения материала между слоем металла и дифракционной решеткой, достигают лазерным лучом металлического слоя дифракционной решетки, вызывают в пределах лазерного пятна дифракцию лазерного луча от штрихов и лунок дифракционной решетки, отражение от дифракционной решетки множества лучей и двух максимумов, расплавление в пределах лазерного пятна слоя металла на дифракционной решетке, кристаллизацию материала прозрачного для лазерного излучения вдоль отраженных от дифракционной решетки максимумов с образованием в созданном падающим лазерным лучом канале объемных протяженных наноструктур металл-диэлектрик с квантово-размерными эффектами из сросшихся с кристаллизованным материалом прозрачного для лазерного излучения слоя монокристаллов, образованных при кристаллизации металла, испарившегося из слоя металла и металлического слоя дифракционной решетки.

При таком способе создания изображения, переливающегося цветами радуги, обеспечивают образование вдоль максимумов отраженных от дифракционной решетки лучей объемных структур металл-диэлектрик, протяженных от дифракционной решетки до слоя металла, усеянных множеством наноотростков со сросшимися с ними монокристаллов металла.

Целесообразно, что вводят световой поток через отверстия в слое металла вовнутрь листового материала, направляют его при разных углах поворота листового материала на отражающую дифракционную решетку, разбивают световой поток штрихами решетки на отдельные пучки света, которые интерферируют друг с другом, многократно отражаются от слоя металла, в результате чего образованные максимумы отраженного от дифракционной решетки света воздействуют на объемные протяженные наноструктуры металл-диэлектрик с квантово-размерными эффектами, вызывают их свечение с радужной окраской, видимое в отраженном свете через отверстия в слое металла.

При таком способе создания изображения, переливающегося цветами радуги, при воздействии на объемные протяженные наноструктуры с квантово-размерными эффектами дисперсным светом различной длины волны, происходит его поглощение, перевод электронов на более высокий уровень, повышение их концентрации с последующей рекомбинацией и возвратом на более низкий уровень, сопровождаемым выделением энергии в виде света.

Целесообразно, что в листовом материале образуют каждым лазерным импульсом канал, прозрачный в проходящем свете.

При таком способе создания изображения, переливающегося цветами радуги, каждый лазерный импульс испаряет в пределах лазерного пятна отражающий слой металла на дифракционной решетке, обеспечивая прозрачность канала в проходящем свете.

Целесообразно, что в листовом материале из совокупности прозрачных каналов образуют изображение, видимое в проходящем свете.

При таком способе создания изображения, переливающегося цветами радуги, возникает один из публичных признаков защиты листового материала от подделки, доступный пользователям без использования подсветки или каких-либо технических средств.

Целесообразно, что в листовом материале в одной и той же совокупности каналов создают два различных изображения, одно из которых через отверстия в слое металла видно в проходящем свете, а другое через те же отверстия видно переливающимися цветами радуги в отраженном свете.

При таком способе создания изображения, переливающегося цветами радуги, возникает уникальный признак защиты листового материала от подделки, доступный и понятный пользователям, которые без помощи каких-либо технических средств смогут отличить подлинник от подделки.

Целесообразно, что слой металла легируют заданным элементом периодической системы, а после воздействия на каждую заданную точку его поверхности импульсом лазерного излучения внедряют этот элемент в объемную протяженную наноструктуру металл-диэлектрик с квантово-размерными эффектами и осуществляют автоматический контроль подлинности листового материала оптическими методами анализа состава материала.

При таком способе создания изображения, переливающегося цветами радуги, создается возможность контролировать подлинность изделий из листового материала не только за счет уникального публичного признака, но и автоматически при выполнении любых предусмотренных операций.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего настоящее изобретение варианта осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых:

Фиг.1 иллюстрирует предлагаемый способ создания изображения, переливающегося цветами радуги,

Фиг.2- -разрез А-А на фиг.1,

Фиг.3 иллюстрирует листовой материал для реализации способа,

Фиг.4 иллюстрирует созданное изображение в проходящем свете (позиции а, б, в, г),

Фиг.5 иллюстрирует созданное изображение в отраженном свете, переливающееся цветами радуги (позиции д, е, ж, з, и, к, л, м, н).

Лучшие варианты осуществления изобретения

Предлагаемый способ создания на листовом материале изображения, переливающегося цветами радуги, и листовой материал для его реализации осуществляют следующим образом.

Вначале создают листовой материал 1, для чего на одну поверхность слоя 2 материала, прозрачного для лазерного излучения, наносят слой 3 металла, а на противоположную поверхность слоя 2 наносят дифракционную решетку 4, рельефная поверхность 5 которой покрыта слоем 6 металла. В углублениях 7 между штрихами 8 дифракционной решетки 4 на всей их протяженности образуют последовательность из изолированных друг от друга лунок 9.

Затем воздействуют импульсом 10 лазерного излучения на каждую заданную точку поверхности слоя 3 металла и образуют в нем сквозное отверстие 11. В результате выделения при этом тепла в пределах лазерного пятна расплавляется материал слоя 2, прозрачного для лазерного излучения, между слоем 3 металла и дифракционной решеткой 4. Далее лазерный луч достигает слоя 6 металла, покрывающего дифракционную решетку 4, и вызывает в пределах лазерного пятна дифракцию от ее штрихов 8 и находящимися между штрихами лунок 9.

В результате дифракции образуется огромное число отраженных от штрихов 8 и лунок 9 лучей с образованием двух максимумов, вдоль которых в образованном лазерным лучом канале 12 происходит кристаллизация расплавленного материала слоя 2, прозрачного для лазерного излучения, кристаллизация расславленного металла, покрывавшего рельефную поверхность дифракционной решетки 4 в пределах лазерного пятна, и расплавленного металла слоя 3 в пределах лазерного пятна.

В результате в созданном лазерным лучом канале 12 между дифракционной решеткой 4 и слоем 3 металла образовались объемные протяженные наноструктуры 13 металл-диэлектрик с квантово-размерными эффектами.

Фактически эти объемные протяженные наноструктуры 13 представляют собой древовидные тела с множеством наноотростков, усеянных множеством монокристаллов 14, которые кристаллизовались из металла, испарившегося в пределах лазерного пятна из слоев 3 и 6.

Благодаря испарившемуся в пределах лазерного пятна металла слою 6, покрывающему дифракционную решетку 4, канал 12 стал прозрачным в проходящем свете, т.к. образованные в нем объемные протяженные наноструктуры 13 металл-диэлектрик имеют столь малые размеры, что не перекрывают проходящий через канал 12 свет.

Из совокупности каналов 12, созданных указанным выше способом, образуется изображение, видимое в проходящем свете.

В то же время через эти же отверстия в отраженном свете видно то же самое изображение, переливающееся цветами радуги. Это происходит потому, что свет через отверстия в слое 3 металла вводят вовнутрь листового материала, направляют его при разных углах поворота листового материала на покрытую слоем 6 металла дифракционную решетку 4, на которой световой поток разбивается на отдельные пучки света. Эти пучки интерферируют друг с другом, многократно отражаются от слоя 3 металла, в результате чего отразившиеся от дифракционной решетки 4 максимумы воздействуют на объемные протяженные наноструктуры металл-диэлектрик, вызывают их свечение и придают ему радужную окраску.

Это стало возможным потому, что созданные в каналах 12 объемные протяженные наноструктуры 13 металл-диэлектрик обладают квантово-размерными эффектами. При воздействии на эти структуры дисперсным светом различной длины волны происходит его поглощение, переход электронов на более высокий уровень, повышение их концентрации, с последующей рекомбинацией, возвратом на более низкий уровень и выделение энергии в виде света.

На фиг.4 (позиции а, б, в, г) показаны созданные в листовом материале изображения, видимые через отверстия 11 в слое 3 металла в проходящем свете.

На фиг.5 (позиции д, е, ж, з, и, к, л, м, н) показаны созданные в листовом материале изображения, переливающиеся цветами радуги, видимые через те же отверстия в отраженном свете при различных углах поворота листового материала.

Слой 3 металла может быть легирован заданным элементом периодической системы. Благодаря чему, после воздействия на каждую заданную точку его поверхности импульсом лазерного излучения, этот элемент будет внедрен в объемную протяженную наноструктуру металл-диэлектрик с квантово-размерными эффектами и обеспечит возможность осуществлять контроль подлинности изделий из листового материала не только за счет публичных признаков, но и автоматически путем анализа состава материала оптическими средствами.

Промышленная применимость

Так как описанным способом в листовом материале может быть создан уникальный защитный признак в виде двух изображений, образованных в одних и тех же каналах в проходящем и отраженном свете, не требующий для идентификации подлинности этого материала каких-либо навыков или технических средств, этот способ может найти самое широкое применение для защиты различного рода идентификационных документов и товаров от подделки.

Изобретение относится к специальным видам печати, позволяющим создавать в теле листового материала оригинальное изображение, защищающее его от подделки. Способ создания на листовом материале изображения, переливающегося цветами радуги, заключается в воздействии на нанесенное на листовом материале изображение световым потоком, отраженным от дифракционной решетки при различных углах ее поворота. В теле листового материала создают изображение из изолированных точек в виде объемных протяженных наноструктур металл-диэлектрик с квантово-размерными эффектами и располагают его между слоем металла и отражающей дифракционной решеткой. При этом над каждой точкой изображения в слое металла образуют отверстие, через которое световой поток направляют на дифракционную решетку. Предложенное изобретение обеспечивает создание яркого изображения, обеспечивающего защиту листового материала от подделки. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ создания на листовом материале изображения, переливающегося цветами радуги, заключающийся в воздействии на нанесенное на листовом материале изображение световым потоком, отраженным от дифракционной решетки при различных углах ее поворота, отличающийся тем, что в теле листового материала создают изображение из изолированных точек в виде объемных протяженных наноструктур металл-диэлектрик с квантово-размерными эффектами и располагают его между слоем металла и отражающей дифракционной решеткой, при этом над каждой точкой изображения в слое металла образуют отверстие, через которое световой поток направляют на дифракционную решетку.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что листовой материал для реализации способа выполняют из прозрачного для лазерного излучения слоя, на одну поверхность которого наносят слой металла, а на противоположную поверхность наносят металлизированную дифракционную решетку.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в углублениях между штрихами дифракционной решетки по всей их протяженности создают последовательность из изолированных друг от друга лунок.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздействуют импульсом лазерного излучения на каждую заданную точку поверхности слоя металла, образуют в нем сквозное отверстие, вызывают в пределах лазерного пятна расплавление прозрачного для лазерного излучения материала между слоем металла и дифракционной решеткой, достигают лазерным лучом металлического слоя дифракционной решетки, вызывают в пределах лазерного пятна дифракцию лазерного луча от штрихов и лунок дифракционной решетки, отражение от дифракционной решетки множества лучей и двух их максимумов, расплавление в пределах лазерного пятна слоя металла на дифракционной решетке, кристаллизацию материала прозрачного для лазерного излучения вдоль отраженных от дифракционной решетки максимумов с образованием в созданном падающим лазерным лучом канале объемных протяженных наноструктур металл-диэлектрик с квантово-размерными эффектами из сросшихся с кристаллизированным материалом прозрачного для лазерного излучения слоя монокристаллов, образованных при кристаллизации металла, испарившегося из слоя металла и металлического слоя дифракционной решетки.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводят световой поток через отверстия в слое металла вовнутрь листового материала, направляют его при разных углах поворота листового материала на отражающую дифракционную решетку, разбивают световой поток штрихами решетки на отдельные пучки света, которые интерферируют друг с другом, многократно отражаются от слоя металла, в результате чего образованные максимумы отраженного от дифракционной решетки света воздействуют на объемные протяженные наноструктуры металл-диэлектрик с квантово-размерными эффектами, вызывают их свечение с радужной окраской, видимое в отраженном свете через отверстия в слое металла.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что в листовом материале образуют каждым лазерным импульсом канал, прозрачный в проходящем свете.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что в листовом материале из совокупности прозрачных каналов образуют изображение, видимое в проходящем свете.

8. Способ по п.4, отличающийся тем, что листовом материале в одной и той же совокупности каналов создают два различных изображения, одно из которых через отверстия в слое металла видно в проходящем свете, а другое через те же отверстия видно переливающимся цветами радуги в отраженном свете.

9. Способ по п.4, отличающийся тем, что слой металла легируют заданным элементом периодической системы, а после воздействия на каждую заданную точку его поверхности импульсом лазерного излучения внедряют этот элемент в объемную протяженную наноструктуру металл-диэлектрик с квантово-размерными эффектами и осуществляют автоматический контроль подлинности листового материала оптическими методами анализа состава материала.