Защитная метка и рентгеновское устройство для ее чтения Российский патент 2019 года по МПК G06K1/12 G06K19/10 

Изобретение относится к средствам маркировки различных объектов. Оно может быть использовано для защиты от подделок ценных объектов: промышленных изделий, в том числе изделий, эксплуатируемых в агрессивных условиях внешней среды, культурных артефактов, а также для персональной идентификации клиентов и сотрудников предприятия.

Одна из основных проблем при использовании защитных меток в виде различных геометрических фигур или знаков, размещаемых на носителе изображения или непосредственно на объекте, состоит в том, что графическая информация легко копируется и может воспроизводиться широко используемыми на практике сканирующими и печатающими устройствами. Применение 3D-принтеров позволяет также легко воспроизводить трехмерные идентификационные структуры.

Для устранения возможности воспроизводства защитных меток стандартными печатающими средствами были предложены голографические защитные метки. Для их массового производства требуется изготовление сложных мастер-голограмм, что резко затрудняет возможность подделок. Известна голографическая защитная метка [1], содержащая слои оптической голограммы, полимера и отражателя. Однако такая защитная метка имеет существенные недостатки. Она неустойчива к механическому, термическому и химическому воздействию. Для считывания всех защитных элементов голограммы необходимо достаточно сложное оборудование. Типичный размер площади голограммы порядка 1 см², и поэтому она не может помещена на малые объекты и изделия сложной формы.

Для устранения возможности воспроизводства защитных меток стандартными методами была предложена защитная метка в виде случайно выбранного состава смеси стабильных изотопов одного или нескольких химических элементов, которая размещается на носителе [2]. Недостаток указанной защитной метки состоит в том, что для ее чтения требуется сложное и габаритное оборудование с использованием методов лазерного масс-спектрометрического анализа с времяпролетным или квадрупольным масс-спектрометром, или метод масс-спектрометрии вторичных ионов, или метод Оже-спектроскопии.

Были предложены также защитные метки в виде объемной кодирующей структуры. Известна защитная метка, содержащая оптически прозрачную матрицу, подложку и набор микрочастиц, внедренных заданным образом в объем или на граничную поверхность оптически прозрачной матрицы [3]. Основной недостаток указанной метки является сложность позиционирования заданного расположения микрочастиц в прозрачной матрице, что препятствует записи информации об объекте защиты. Однозначная идентификация оптических спектров отражения от набора микрочастиц защитной метки затруднена.

Известна также защитная метка в виде набора кристаллов, создающих заданную совокупность сигналов при облучении электромагнитным излучением [4]. Указанная метка состоит из набора кристаллов, допированных заданной примесью, например, редкоземельным элементов. Ее преимущество заключается в том, что кристаллы могут выбраны малого размера (микрокристаллы), что обеспечивает возможность изготовления защитных меток малого размера. Кодовая защитная информация в отдельных кристаллах определяется концентрацией ловушек носителей заряда в кристалле, которая создается путем облучения отдельных кристаллов заданной дозой жесткого ионизирующего излучения. Чтение записанной информации осуществляется, например, спектрометром или спектрофотометром, путем измерения оптических спектров фотолюминесценции, термолюминесценции или поглощения. Однако указанная защитная метка имеет существенные недостатки. Она не может быть надежно использована для многократного чтения данных, так как при возбуждении внешним излучением или при повышении температуры происходит изменении концентрацией захваченных ловушками носителей заряда. При случайном нанесении загрязнений интенсивность спектра излучения кодовой метки может изменяться, а в случае металлического покрытия полностью блокироваться. Рассматриваемая защитная метка не может также содержать значительный объем кодовой информации, поскольку количество примесей, например, редкоземельных элементов, которые можно ввести в кристаллы, ограничено.

Известно рентгеновское устройство для определения структурных параметров кристаллов, в том числе набора кристаллов, включающее источник рентгеновского излучения, средство формирования рентгеновского пучка, координатно-чувствительный детектор рентгеновского излучения, и средства обработки полученных данных [5]. Устройство содержит средство формирования сходящегося рентгеновского пучка, выполненное в виде изогнутого монокристалла, которое согласно приведенным данным обеспечивает угол сходимости пучка более 1,5°. Это позволяет без смещения образца определять параметры кристаллической решетки при росте кристаллов или угловую разориентацию кристаллов. Существенный недостаток этого устройства заключается в том, что оно не содержит оптических или иных средств индикации положения рентгеновского пучка относительно поверхности образца, что не позволяет надежно определять анализируемую зону на объекте. Кроме того, применение схемы с изогнутым монокристаллом существенно увеличивает габариты устройства. Таким образом, указанное устройство не может применено для оперативного и надежного чтения структурной информации набора кристаллов с различной кристаллографической ориентацией.

Известно рентгеновское устройство для анализа структурных параметров набора кристаллов, включающее источник рентгеновского излучения, средство формирования рентгеновского пучка, двухкоординатный детектор рентгеновского излучения, средства оптической индикации положения объекта и средства обработки полученных данных [6]. Недостаток указанного устройства заключается в том, что средство формирования рентгеновского пучка, включающее клиновидный экран блокируют изображение анализируемого кристалла, и поэтому для оптической индикации положения анализируемой зоны кристалла необходимо механической смещение клиновидного экрана. Кроме того, средства формирования рентгеновского пучка обеспечивают падение излучения под фиксированным углом скольжения, что не позволяет регистрировать дифракцию от кристаллов, кристаллографические направления которых имеют угловое распределение в диапазоне более 1°. Таким образом, указанное устройство не может применено для оперативного и надежного чтения структурной информации набора кристаллов.

Известно также рентгеновское устройство для анализа структурных параметров набора кристаллов, включающее источник рентгеновского излучения, средство формирования рентгеновского пучка, двухкоординатный детектор рентгеновского излучения, средства оптической индикации положения объекта и средства обработки полученных данных [7]. Указанное устройство наиболее близко по технической сущности к заявляемому устройству и выбрано в качестве прототипа. Основной недостаток указанного устройства заключается в том, что оно обеспечивает возможность надежного измерения дифракции только от поликристаллических образцов. Это обусловлено тем, что средством формирования пучка в рассматриваемом устройстве является коллиматор, создающий узко направленный пучок, который облучает образец под фиксированным углом скольжения относительно поверхности образца. Для анализа образца, содержащего набор кристаллов или крупных кристаллических блоков, кристаллографические направления которых имеют угловое распределение необходимо обеспечить многократное изменение угла скольжения первичного пучка относительно поверхности образца, что практически исключает возможность оперативной регистрации данных. Другой недостаток связан с тем, что при случайном изменении направления пучка оптического лазера, зона подсветки и зона рентгеновской дифракции могут различаться, что снижает надежность определения данных. Таким образом, указанное устройство также не может применено для оперативного и надежного чтения структурной информации набора кристаллов.

Основными задачами настоящего изобретения является получение следующих технических результатов: повышение надежности хранения данных защитной метки, обеспечение возможности скрытой маркировки, а также повышение надежности и оперативности чтения данных.

Поставленные задачи достигаются тем, что защитная метка в виде набора кристаллов, формирующих заданную совокупность сигналов при облучении электромагнитным излучением, состоит из кристаллов, которые формируют заданную совокупность дифракционных сигналов при облучении их пучком рентгеновского излучения, при этом кристаллы указанного набора ориентированы так, что при параллельном переносе их заданных кристаллографических направлений в общую точку они расположены в пределах выбранного телесного угла, например, 0,01-0,03 стерадиан, а точки пересечения указанных кристаллографических направлений с плоскостью, перпендикулярной оси указанного телесного угла, образуют элементы дискретного изображения, например, двумерный штрихкод.

Поставленные задачи достигаются тем, что набор кристаллов выполнен в виде стопки пластин, изготовленных с заданными отклонениями кристаллографических направлений от нормали к поверхности защитной метки.

Поставленные задачи достигаются тем, что набор кристаллов выполнен выполнен в виде двумерного или трехмерного массива элементов, закрепленных на подложке.

Поставленные задачи достигаются также тем, что кристаллы набора изготовлены из химических элементов с атомным номером Z менее 15.

Поставленные задачи достигаются также тем, что для части набора кристаллов, образующих краевые элементы дискретного изображения, угловая ориентация фиксирована, и они образуют реперные элементы дискретного изображения.

Поставленные задачи достигаются также тем, что устройство для чтения защитной метки, включающее источник рентгеновского излучения, средство формирования сходящегося рентгеновского пучка, двухкоординатный детектор рентгеновского излучения, средства индикации положения анализируемой зоны объекта, средство визуализации объекта с защитной меткой и средства обработки полученных данных содержит прозрачный в оптическом диапазоне радиационно-защитный экран с каналами по ходу падающего и дифракционно отраженного излучений, причем проекция контуров указанных каналов на плоскость касательную поверхности защитной метки образует котировочный зазор, размер которого сравним по порядку величины с размером защитной метки, а изображение юстировочного зазора индицирует положения анализируемой зоны объекта.

Поставленные задачи достигаются также тем, что устройство для чтения защитной метки содержит источник рентгеновского излучения с линейным фокусом, и по меньшей мере две щелевые диафрагмы, расположенные между указанным источником и радиационно-защитным экраном и ориентированные в плоскости падения рентгеновского пучка параллельно рентгеновскому фокусу.

Поставленные задачи достигаются также тем, что устройство для чтения защитной метки содержит источник рентгеновского излучения с точечным фокусом, фокусирующую, например, поликапиллярную, линзу, и по меньшей мере одну щелевую диафрагму, ориентированную в плоскости падения рентгеновского пучка, причем фокусирующая линза и щелевая диафрагма расположены между указанным источником рентгеновского излучения и радиационно-защитным экраном.

Кратко сущность изобретения заключается в следующем. Защитную метку образует набор малых кристаллов (преимущественно микрокристаллов), причем кристаллы указанного набора ориентированы так, что при параллельном переносе их заданных кристаллографических направлений в общую точку они расположены в пределах заданного телесного угла Ω, например, 0,01-0,03 стерадиан. При этом точки пересечения исходных указанных кристаллографических направлений с плоскостью, перпендикулярной оси указанного телесного угла, образуют элементы дискретного изображения, например, двумерный штрих-код. При облучении таким образом ориентированных кристаллов сходящимся рентгеновским пучком дифракционно отраженные от отдельных кристаллов пучки в соответствии с Брэгговским условием дифракции формируют аналогичную структуру элементов дискретного изображения в двухкоординатном детекторе, расположенном по ходу дифракционно отраженного излучения.

В устройстве для считывания информации защитной метки конечным элементом, формирующим рентгеновский пучок, является щелевой канал в оптически прозрачном радиационно-защитный экране. Второй канал расположен по ходу дифракционно отраженного излучения. При этом каналы выполнены так, что при наблюдении через оптически прозрачный радиационно-защитный экран их оптические видимые контуры образуют малый зазор, размер которого сравним с размером защитной метки. Таким образом, во-первых, формируется оптическое изображение, аналогичное прицелу или визиру, что обеспечивает точное совмещение рентгеновского пучка и защитной метки. Во-вторых, поскольку каналы в радиационно-защитном экране являются также средством ввода и вывода падающего и отраженного пучков, исключается относительное смещение оптического изображения наблюдаемой и анализируемой зон объекта.

Более детальное описание защитной метки и устройства для чтения информации, содержащейся в защитной метке поясняется на фиг. 1-12.

Фиг. 1а - общий вид защитной метки в виде набора тонких кристаллических слоев, фиг. 1б - набор тонких кристаллических слоев, помещенных на подложку.

Фиг. 2. Часть поперечного среза набора тонких кристаллических слоев.

Фиг. 3. Ориентация кристаллографических направлений отдельных кристаллических слоев защитной метки.

Фиг. 4. Иллюстрация последовательного переноса отдельных кристаллических пластин с различной кристаллографической ориентацией на опорный диск.

Фиг. 5. Иллюстрация резки набора пластин для получения отдельной защитной метки.

Фиг. 6. Проекции кристаллографических направлений на плоскость перпендикулярную нормали к поверхности при совмещении нескольких наборов защитных меток.

Фиг. 7. Общий вид устройства для чтения структурной информации, содержащейся в защитной метке.

Фиг. 8. Расположение прозрачного защитного экрана относительного защитной метки и каналов для ввода и вывода рентгеновского излучения.

Фиг. 9. Схема прицельного совмещения каналов в радиационно защитном экране и защитной метки.

Фиг. 10. Схема дифракции излучения от смежных кристаллов защитной метки с различной ориентацией заданных кристаллографических направлений в сходящем рентгеновском пучке.

Фиг. 11а. Вариант записи защитной информации в виде аналога двумерного штрих-кода;

фиг. 11б - вариант записи буквенно-цифровой защитной информации.

Фиг. 12. Алгоритм идентификации защитной метки.

Защитная метка состоит из набора кристаллов 1 в виде прямоугольных фрагментов, вырезанных из ультратонких монокристаллических дисков, каждый из которых имеет заранее определенное угловое отклонение заданного кристаллографического направления от нормали к поверхности кристалла (фиг. 1а). Набор кристаллов 1 может размещаться на оптически полированной подложке 2 (фиг. 1б). На фиг. 2. показан срез набора кристаллов в плоскости перпендикулярной поверхности защитной метки. Штриховым линиями P₁, Р₂ показаны следы плоскостей параллельных заданным кристаллографическим плоскостям в кристаллах рассматриваемого набора, сплошными стрелками показаны нормали к указанным кристаллографическим плоскостям, которые и являются кристаллографическими направлениями. Далее в тексте указанные направления обозначаются стрелками. Кристаллы кремния и широкий ряд других промышленных кристаллов имеют кубическую сингонию. Поэтому перпендикулярно показанным плоскостям P₁, Р₂ в таких кристаллах имеются аналогичные кристаллографические плоскости P'₁, Р'₂ ориентированные перпендикулярно указанным плоскостям. Это означает, что рентгеновские дифракционные отражения могут регистрироваться при облучении первичным рентгеновским пучком в различных направлениях, показанных на фиг. 2 фигурными стрелками A₁, А₂. Для получения высокой интенсивности дифракционного отражения выбирают кристаллографические направления с малыми величинами индексов Миллера, например, [111], [110], [100].

Минимальная толщина выпускаемых в настоящее время, например, монокристаллических дисков кремния достигает 5 мкм и менее. Это позволяет изготовить набор из 20-50 кристаллов, линейные размеры которых составляют 1 мм и менее, а суммарная толщина при наложении в стопку может быть порядка 0,1 мм. Угловое распределение собранных в общую точку на поверхности защитной метки 3 векторов нормалей к кристаллографическим плоскостям отдельных кристаллов показано на фиг. 3.

Для изготовления представленного на фиг. 1 набора кристаллов применяются широко известные специалистам методы производства и обработки ультратонких полупроводниковых дисков, описанные в [8-10]. Основными технологическим процессам являются резка исходных дисков с заданным отклонением выбранного кристаллографического направления от нормали к поверхности, утонение и полировка дисков, последовательный перенос заданных дисков на подложку, резка набора тонких дисков на фрагменты. На фиг. 4 показан перенос тонких дисков 4, 5 на опорный диск 6; на фиг. 5 - сетка направлений резки набора тонких дисков для получения промышленной серии защитных меток 3. Для соединения тонких дисков в набор используют клеящие материалы (бондеры). При высокой чистоте поверхности дисков возможно также их термокомпрессионное соединение. Полученные по указанной технологической схеме из заданного набора тонких дисков защитные метки имеют одинаковое угловое распределение кристаллографических направлений. В частности, из исходных дисков диаметром 100 мм может быть изготовлено ~10⁴ защитных меток размером 0,3-1 мм, которые могут применяться для маркировки большой партии продукции. Комбинирование на поверхности подложки отдельных кристаллов в виде микрокристаллических пластин с различными распределениями кристаллографических направлений позволяет создать уникальные защитные метки для маркировки единичных экземпляров продукции. Вариант такого набора в виде двумерного массива состоящего из трех рядов кристаллов 8-10 и проекции векторов их кристаллографических направлений кристаллов на плоскость поверхности подложки показаны на фиг. 6. При нанесении покрытия может быть создано два и более указанных слоев кристаллов.

В зависимости от условий эксплуатации защищаемого объекта защитная метка крепится к объекту с помощью клеящего вещества или припоя. Если цвета защитной метки и защищаемого объекта близки, то для облегчения ее оптической идентификации поверхность защитной метки покрывается яркой краской или фрагментом фольги. При необходимости скрытого размещения защитная метка покрывается краской идентичной цвету объекта. Однако при этом должны быть известны ее координаты на защищаемом объекте. Для уменьшения вероятности случайного повреждения защитная метка может помещаться в небольшое углубление на поверхности объекта контроля.

Предлагаемое устройство для чтения информации защитной метки (фиг. 7) содержит источник рентгеновского излучения 11, двухкоординатный детектор излучения 12, селективный фильтр 13, щелевые диафрагмы 14, 15, прозрачный в оптическом диапазоне радиационно-защитный экран 16 с каналами для ввода и вывода рентгеновского излучения, средства оптической подсветки объекта 17, 17', затвор рентгеновского пучка 18, радиационно-защитные кожухи 19, 20, видеокамеру 21. объекта Средствами оптической подсветки 17, 17' объекта являются лазерные светодиоды оптического диапазона, создающие направленные пучки излучения. Таким образом средства оптической подсветки 17, 17' (лазерные светодиоды), прозрачный в оптическом диапазоне радиационно-защитный экран 16 и видеокамера 21 являются средствами визуализации объекта с защитной меткой. Объект с защитной меткой может наблюдаться непосредственно оператором, например, при установке вместо видеокамеры 21 объектива. Средством индикации положения анализируемой зоны объекта является прозрачный в оптическом диапазоне радиационно-защитный экран 16 с каналами для ввода и вывода рентгеновского излучения. Контурами краем указанных каналов формируется оптическое изображение с котировочным зазором, аналогичное прицелу или визиру, что обеспечивает точное совмещение оси рентгеновского пучка и защитной метки. Более детально это рассмотрено ниже при описании работы устройства и фиг. 9. На нижней поверхности радиационно-защитного экрана 16 размещена кольцевая прокладка 22, обеспечивающая малый зазор между объектом контроля 23 и защитной меткой 3. Указанный зазор необходим для бесконтактного рентгеновского облучения защитной метки и исключает возможность ее случайного повреждения элементами устройства для чтения данных. Ход излучения от источника излучения 11 к защитной метке 3 и дифракционно отраженного от нее излучения показан штриховыми линиями со стрелками. Данные полученные двухкоординатным детектором излучения 12 передаются к системе обработки и хранения данных (показано на фиг. 7 двойной стрелкой). Радиационно-защитные кожухи 19, 20 и затвор рентгеновского пучка 18 и кольцевая прокладка 22 выполнены из тяжелого металла, например, из тантала, а радиационно-защитный экран выполнен из свинцового стекла. Это обеспечивает полную радиационную защиту от рассеянного излучения при регистрации дифракционно отраженного излучения от защитной метки. Измерения дифракции проводятся на основной спектральной линии K_α анода рентгеновской трубки источника 11. Селективный фильтр 13, позволяет ослабить вторую характеристическую линию K_β по меньшей мере на два порядка величины и устранить появление двойных интенсивных дифракционных отражений. При мощности ~100 Вт рентгеновского источника 11, содержащего рентгеновскую трубку из меди, и ускоряющем напряжении 35-40 кВ генерируется полный поток излучения Р ~ 10¹⁴ рентгеновских фотонов основной спектральной линии CuK_α. Этого достаточно для надежной регистрации дифракционных отражений от кристаллов защитной метки за время ~1 с и обеспечивает возможность оперативного контроля объектов. Кроме того, при указанной мощности излучателя и ускоряющем напряжении рентгеновское устройство для чтения защитной метки может быть выполнено переносным, поскольку не требуется массивных элементов генерации излучения и защиты. Фокус рентгеновской трубки является линейным с размером в плоскости изображения примерно 10 мм. При расстоянии от фокуса до защитной метки равном, например, 100 мм, это обеспечивает угол сходимости рентгеновского пучка равный примерно 6°.

Для создания сходящегося рентгеновского пучка возможен также другой вариант исполнения устройства в части формирования первичного пучка. В качестве источника рентгеновского излучения выбирается микрофокусный источник, а излучение источника фокусируется на защитную метку с помощью поликапиллярной линзы, которая обеспечивает угол сходимости рентгеновского пучка аналогичный указанному выше. При этом фокусирующая линза и щелевая диафрагма расположены между указанным источником рентгеновского излучения и радиационно-защитным экраном.

Более детально ход излучения через радиационно-защитный экран 16 показано на сечение в плоскости перпендикулярной поверхности объекта контроля (фиг. 8.) В указанной плоскости радиационно-защитный экран 16 содержит сходящийся канал 24, по которому на защитную метку 3 направляется пучок рентгеновского излучения, и расходящийся канал 25 по которому выводится дифракционно отраженное излучение. Плоский угол сходимости ψ крайних лучей, направляемых на защитную метку 3 удовлетворяет условию ψ>ω, где ω - максимальный плоский угол между нормалями к кристаллографическим плоскостям отдельных кристаллов защитной метки см. фиг. 3. Численное значение угла ω равно Ω/2 радиан. Аналогичному условию удовлетворяет угол расходимости крайних лучей, выходящих из канала 25. Это обеспечивает возможность одновременной регистрации дифракционных рентгеновских отражений от всех отдельных кристаллов защитной метки. Канал 24 является плоским, и ширина его сечения выбирается приблизительно равной ширине щелевых диафрагм 14, 15. Канал 25 образован конусной поверхностью, поскольку дифракционно отраженное излучение выводится в пределах телесного угла Ω. Таким образом, в плоскости параллельной поверхности объекта контроля 23 видны контуры границ указанных каналов, между которыми создан котировочный зазор размером порядка размера защитной метки. Относительное положение контуров границ каналов относительно защитной метки фиксируются видеокамерой 21 или глазом оператора (см. фиг. 9).

Работа устройства для чтения защитной метки осуществляется следующим образом. В исходном состоянии на устройство поданы рабочие напряжения питания. Рентгеновский пучок перекрыт поглощающим излучение рентгеновским затвором 18. Объект контроля 23 с защитной меткой 3 подводится к оптически прозрачному радиационно-защитному экрану 16. При позиционировании добиваются, чтобы защитная метка оказалась в юстировочном зазоре между контурами каналов 24, 25, как показано на фиг. 9.

Дифракционные отражения от кристаллов защитной метки описываются Брэгговским законом дифракции 2dsinθ=nλ, где d - межплоскостное расстояние в кристалле для системы плоскостей, перпендикулярных выбранному направлению, θ - угол дифракции, λ - длина волны выбранной спектральной линии, n - порядок дифракционного отражения. Для измерений выбирается наиболее интенсивное отражение, соответствующее n=1. Более детально дифракционное отражение от двух смежных кристаллов, поясняется на фиг. 10. Для одновременного выполнения Брэгговсгого условия дифракции для двух показанных на фиг. 10 кристаллов, угол между кристаллографическими направлениями которых составляет со, в первичном пучке излучения должны быть лучи I₁ и I₂, угол между направлениями которых также составляет ω. При этом углы между направлениями указанных лучей и следами кристаллографических плоскостей, показанных штриховыми линиями, должны быть равны углу дифракции θ. Таким образом, в соответствии с законом дифракции углы между нормалями к кристаллографическим плоскостям N₁ и N₂, дифрагирующими лучами I₁, I₂ и дифракционно отраженными лучами R₁, R₂ должны быть равны. Это означает, что если точки пересечения исходных указанных кристаллографических направлений с плоскостью, перпендикулярной оси указанного телесного угла, образуют элементы дискретного изображения, то аналогичное изображение образуют дифракционно отраженные лучи от всех кристаллов защитной метки.

Варианты дискретных изображений, формируемых предлагаемой защитной меткой и регистрируемых двухкоординатным детектором, представлены на фиг. 11а, б. На фиг. 11а показано дискретное изображение в виде аналога двумерного штрих-кода, на фиг. 11б вариант записи буквенно-цифровой защитной информации. Сеткой показано пиксельное поле, образованное двухкоординатным детектором. Размер регистрируемых дискретные элементов изображения определяется геометрическими параметрами дифракционной схемы регистрации и при ширине видимого размером линейного фокуса источника 50-100 мкм может составлять 150-300 мкм. Отметим, что возможное искажение формы дифракционного отражения от кристалла вследствие наличия дублета, например, спектральных линий CuK_α1 и CuK_α2 для отражения от плоскостей кремния (111), не существенно, поскольку угловое расстояние при дифракции указанных спектральных линий составляет примерно 2'. Группы элементов дискретного изображения 26, 27 по краям изображения на фиг. 11а и дискретные элементы 28-30 на фиг. 11б являются реперными элементами и предназначены для повышения надежности и ускорения сравнения с хранящейся в памяти базой данных распределений дискретных элементов.

Сравнение полученных данных и идентификация записанных данных проводятся по стандартному алгоритму, показанному на фиг. 12.

Основные преимущества предлагаемой защитной метки заключаются в следующем. Структура кристаллов, образующих метку, например, из кремния или сапфира, не изменяется со временем, а также под действием сильных магнитных или электрических полей. При соединении кристаллов с помощью термокомпрессии они могут выдерживать высокие температуры, а также любые атмосферные воздействия. Благодаря высокой проникающей способности рентгеновского излучения чтение данных о структурной ориентации кристаллов может осуществлять через слой загрязнения материала. В совокупности это обеспечивает наиболее высокую надежность хранения и чтения и данных. Отметим также, защитная метка из кристаллов может массово производится на современных предприятиях электронной промышленности, а попытки ее воспроизводства без специального оборудования и технологий практически исключены. Предлагаемая защитная метка имеет малые размеры и поэтому может располагаться на каком-либо стандартном носителе, например, карте, брелоке, и служить как дополнительное или основное средство для идентификации персонала при допуске в помещения.

Предлагаемое рентгеновское устройство для чтения защитной метки обеспечивает повышение надежности и достоверности чтения защитной метки. Оно может быть изготовлено в виде портативного аппарата на базе серийно выпускаемых промышленностью комплектующих изделий, что позволяет проводить оперативный контроль аутентичности маркируемых объектов.

Литература

1. R.G. Rodick. Conformable holographic label. US patent 6,821,592 B2 (2004).

2. Г.Ю. Григорьев Способ защитной маркировки ценных бумаг, культурных ценностей и других предметов. Патент РФ №2355034 (2009).

3. Т. Stierman, D. Hunt, Mounds, С. Zdon. Three-dimensional authentication of microparticle mark. US Patent 7,831,042 B2 (2010).

4. M. Schvoerer, C. Ney. Process for marking objects by the use of memory micro-crystals and markers for its implementation. US Patent 4,939,372 (1990).

5. K. Lischka, A. Kharchenko. Diffractometer. US Patent 7,116,754 B2 (2006).

6. B. Baoping He, F. Feng Jin. X-ray diffraction screening system with retractable X-ray shield. US Patent 6,718,008 B1 (2004).

7. B. Baoping He, R.D. Durst. Handheld two-dimensional X-ray diffractometer. US Patent 7,646,847 B2 (2010).

8. K. Gurnett, T. Adams. Ultra-thin semiconductor wafer applications and processes. III-Vs Review. Vol. 19, Issue 4, (2006) pp. 38-40.

9. C. Landesberger, S. Scherbaum, K. Bock. Carrier techniques for thin wafer processing. CS MANTECH Conference, pp. 33-36. May 14-17, 2007, Austin, Texas, USA.

10. Ultra-thin Chip Technology and Applications. Ed. J.N. Burkharz. Springer Science-Business Media, 2011.

Изобретение относится к средствам маркировки объектов и предназначено для защиты от подделок ценных объектов, а также для персональной идентификации. Техническим результатом является повышение надежности хранения данных защитной метки, обеспечение возможности скрытой маркировки, а также повышение надежности и оперативности чтения данных. Кодовая метка содержит набор кристаллов, которые формируют дифракционные сигналы при облучении их пучком рентгеновского излучения. При этом кристаллы ориентированы так, что при параллельном переносе их кристаллографических направлений в общую точку они расположены в пределах заданного телесного угла, а точки пересечения указанных кристаллографических направлений с плоскостью, перпендикулярной оси указанного телесного угла, образуют элементы дискретного изображения. Для чтения кодовой метки предлагается устройство, включающее источник рентгеновского излучения, средство формирования сходящегося пучка, двухкоординатный детектор и прозрачный в оптическом диапазоне радиационно-защитный экран с каналами по ходу падающего и дифракционно отраженного излучений. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Защитная метка в виде набора кристаллов, формирующих заданную совокупность сигналов при облучении электромагнитным излучением, отличающаяся тем, указанные кристаллы формируют заданную совокупность дифракционных сигналов при облучении их пучком рентгеновского излучения, при этом кристаллы указанного набора ориентированы так, что при параллельном переносе их заданных кристаллогра фических направлений в общую точку они расположены в пределах выбранного телесного угла, например, 0,01-0,03 стерадиан, а точки пересечения указанных кристаллографических направлений с плоскостью, перпендикулярной оси указанного телесного угла, образуют элементы дискретного изображения, например двумерный штрих-код.

2. Защитная метка по п. 1, отличающаяся тем, что набор кристаллов выполнен в виде стопки пластин, изготовленных с заданными отклонениями кристаллографических направлений от нормали к поверхности защитной метки.

3. Защитная метка по п. 1, отличающаяся тем, что набор кристаллов выполнен в виде двумерного массива элементов, закрепленных на подложке.

4. Защитная метка по пп. 1-3, отличающаяся тем, что кристаллы набора изготовлены из химических элементов с атомным номером Z менее 15.

5. Защитная метка по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что для части набора кристаллов, образующих краевые элементы дискретного изображения, угловая ориентация фиксирована, и они образуют реперные элементы дискретного изображения.

6. Устройство для чтения защитной метки по любому из пп. 1-5, включающее источник рентгеновского излучения, средство формирования сходящегося рентгеновского пучка, двухкоординатный детектор рентгеновского излучения, средства индикации положения анализируемой зоны объекта, средство визуализации объекта с защитной меткой и средства обработки полученных данных, отличающееся тем, что оно содержит прозрачный в оптическом диапазоне радиационно-защитный экран с каналами по ходу падающего и дифракционно отраженного излучений, причем проекция контуров указанных каналов на плоскость касательную поверхности защитной метки образует котировочный зазор, размер которого сравним по порядку величины с размером защитной метки, а изображение юстировочного зазора индицирует положения анализируемой зоны объекта.

7. Устройство для чтения защитной метки по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что оно содержит источник рентгеновского излучения с линейным фокусом, и по меньшей мере две щелевые диафрагмы, расположенные между указанным источником и радиационно-защитным экраном и ориентированные в плоскости падения рентгеновского пучка параллельно рентгеновскому фокусу.

8. Устройство для чтения защитной метки по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что оно содержит источник рентгеновского излучения с точечным фокусом, фокусирующую, например, поликапиллярную линзу и по меньшей мере одну щелевую диафрагму, ориентированную в плоскости падения рентгеновского пучка, причем фокусирующая линза и щелевая диафрагма расположены между указанным источником рентгеновского излучения и радиационно-защитным экраном.