專利名稱：基于磷光體的鑒定系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于磷光體(光致發(fā)光)材料的鑒定系統(tǒng)，且更特定來說，涉及鑒定光致發(fā)光安全標(biāo)記的方法、用于鑒定光致發(fā)光安全標(biāo)記的設(shè)備以及光致發(fā)光安全標(biāo)記。
背景技術(shù)：
鑒定是確立或確認(rèn)某物為真實(shí)的動作，即，關(guān)于事物做出的宣告是真實(shí)的。鑒定物品或證件通常涉及使用一個(gè)或一個(gè)以上鑒定因素來確認(rèn)其出處。物品或證件將常常包含一個(gè)或一個(gè)以上安全標(biāo)記或安全裝置以便鑒定物品/證件。安全標(biāo)記/裝置的實(shí)例包含證件中的水印、個(gè)人支票上的磁性印記、紙幣上的微型印刷、油和氣體中的抗體、酒和酒精中的分子辨識劑、封裝上的熱轉(zhuǎn)印油墨和顏色變換顏料、信用卡上的全息圖、光致發(fā)光安全標(biāo)記、條形碼、電子打標(biāo)裝置、藥物膠囊上的不可見標(biāo)記等。世界經(jīng)濟(jì)論壇(WEF)發(fā)起的研究估計(jì)了例如藥物、煙草、奢侈品、電子設(shè)備、服裝和其它項(xiàng)目等假貨率在全球貿(mào)易的7%到9%之間，且總計(jì)每年超過七千億美元。世界衛(wèi)生組織(WHO)和FDA(美國食品藥品管理局)估計(jì)藥物和相關(guān)產(chǎn)品中有5%到8%是偽造的。 除了危害人的健康之外，偽造還導(dǎo)致一年三千萬美元的訂單的收入損失。由于彩色印刷和圖像掃描技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)，例如紙幣、身份證、護(hù)照、駕駛證、入場票等證件的偽造正在增加。另外，由于計(jì)算機(jī)和讀卡器的廣泛可用性，信用卡、借記卡和保障卡的偽造正在增加。由于貿(mào)易全球化、有組織的犯罪以及與偽造相關(guān)聯(lián)的常常通過低代價(jià)帶來的高收益，商標(biāo)保護(hù)已變?yōu)榫薮蟮膽?zhàn)略問題。為了對抗偽造并保護(hù)商標(biāo)，已經(jīng)開發(fā)多種安全技術(shù)，包含RFID (射頻識別)、全息圖、穩(wěn)定同位素標(biāo)記、分子辨識標(biāo)記、熱鉻材料、變色墨水、具有可見和不可見熒光染料的標(biāo)簽，以及基于磷光體材料的標(biāo)記。利用磷光體材料的安全標(biāo)記提供了若干可能的鑒定因素，包含激發(fā)波長、覆蓋紫外(UV)到近紅外(OTR)的具有唯一簽名的發(fā)射光譜、峰值強(qiáng)度、峰值波長、衰變時(shí)間或間隔、譜中的特定峰的上升和下降。為了檢驗(yàn)物品或證件的真實(shí)性，已知在物品/證件上提供磷光體安全標(biāo)記。通過以來自例如UV燈等源的高能輻射照射物品并測量從對象反射的UV 光的強(qiáng)度和由磷光體安全標(biāo)記產(chǎn)生的熒光的量來檢驗(yàn)物品/證件的真實(shí)性。如果光學(xué)特征 (反射和發(fā)射)在規(guī)定的限制內(nèi)，那么物品經(jīng)檢驗(yàn)為真實(shí)的。磷光體(光致發(fā)光)材料可特征在于兩個(gè)類別i)下變頻和ii)上變頻。在下變頻光致發(fā)光材料的情況下，以例如UV等高能光子或例如X射線或γ射線和可見或NIR光譜區(qū)中的發(fā)射光等高電離輻射來激發(fā)材料。相反地，上變頻或反斯托克斯(anti-Stokes) 光致發(fā)光材料吸收例如OTR等兩種或兩種以上低能光子，尤其是980nm的輻射，且通過將頂光子求和的過程而發(fā)射具有較短波長(例如，可見光)的單個(gè)高能光子。大多數(shù)UV可激發(fā)下變頻磷光體(下文稱為UV磷光體)可由來自低壓汞蒸氣燈的 254nm或365nm光線激發(fā)。通過分析發(fā)射(光致發(fā)光)譜，可確定磷光體的身份。在二十世紀(jì)八十年代和二十世紀(jì)九十年代在安全標(biāo)記中普遍使用UV磷光體。UV磷光體的缺陷在于其中大多數(shù)在基于紙的襯底上較強(qiáng)地發(fā)熒光，且這可降低熒光標(biāo)記的有效性。關(guān)于UV磷光體的另一問題在于，UV激發(fā)輻射對人眼睛有害。從安全角度考慮，可由具有在電磁譜的可見部分(即，380到700nm)內(nèi)的波長的激發(fā)發(fā)射激發(fā)的磷光體被視為理想的。上變頻過程依賴于一種吸收體％3+(鐿)和通常在藍(lán)Tm3+(銩)、綠Er3+(鉺)或紅區(qū)中的三種不同發(fā)射體中的一者或一者以上。第一紅外光子的吸收促進(jìn)了稀土離子進(jìn)
入相對長久的第一激發(fā)狀態(tài)。如果后續(xù)的紅外光子遇到此經(jīng)激發(fā)離子，那么其可視吸收概率而被吸收，進(jìn)而促進(jìn)離子進(jìn)入第二較高激發(fā)狀態(tài)。離子從第二狀態(tài)到接地狀態(tài)的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致發(fā)射具有較高能量的光子(即，具有較短波長)。由于上變頻磷光體材料依賴于％3+的吸收，因此其中每一者可由980nm(IR)激光二極管激發(fā)。上變頻磷光體的實(shí)例是Eu3+、 激發(fā)鐿氧硫化物Er，Yb。m(980nm)可激發(fā)磷光體的其它實(shí)例是％3+、Tm3+激發(fā)釓氧硫化物，如US 6，686，074和US 6,841, 092中描述。關(guān)于上變頻磷光體的問題在于，由于其相對低的效率，因此其需要通過由激光產(chǎn)生的高強(qiáng)度頂輻射來激發(fā)，且此輻射對人眼睛有害。為了減少眼睛傷害的可能性， W02000/60527教示了使用OTR激光激發(fā)上變頻磷光體材料，所述OTR激光在脈沖操作模式中操作以使得脈沖具有足以在磷光體材料中包含可檢測的發(fā)射的峰值功率，且脈沖重復(fù)頻率和持續(xù)時(shí)間經(jīng)選擇以使得激光發(fā)射的平均功率足夠低而不產(chǎn)生眼睛傷害。含有UV磷光體的墨水可容易以相對低的成本在安全行業(yè)中使用。然而，由于此些墨水的廣泛使用，偽造者已經(jīng)了解各種墨水及其使用。而且，偽造者能夠復(fù)制或獲得具有 UV磷光體的相同墨水，其匹配于來自產(chǎn)品樣本的磷光體的墨水的特征，且將所述墨水應(yīng)用于偽造產(chǎn)品。為了克服此問題，已開發(fā)具有可通過范圍在SOOnm到ieoonm內(nèi)的譜的頂部分中的光激發(fā)的上變頻磷光體的墨水。US5，766，324描述頂安全墨水，其包括與不吸收頂波長范圍中的光的黑色著色劑組合的頂磷光體。US7，030，371揭示一種測量發(fā)光安全標(biāo)記的發(fā)光特征的方法，其中在暴露于激發(fā)輻射期間或之后的特定時(shí)間間隔期間測量發(fā)光發(fā)射。將在一個(gè)時(shí)間間隔期間測量的強(qiáng)度值從在另一時(shí)間間隔期間測量的強(qiáng)度值減去，相減結(jié)果代表從發(fā)光安全標(biāo)記發(fā)射的光。一個(gè)時(shí)間間隔的持續(xù)時(shí)間比對激發(fā)發(fā)射的暴露時(shí)間短25%。US5, 331，140揭示一種用于讀取熒光條形碼的條形碼讀取系統(tǒng)。以在不諧波相關(guān)的兩個(gè)頻率下經(jīng)正弦波或方波調(diào)制的輻射照射條形碼，且在對應(yīng)于所述兩個(gè)調(diào)制頻率的和與差的頻率下檢測條形碼發(fā)射的輻射。需要一種廉價(jià)的鑒定系統(tǒng)，其提供高度安全且可使用便攜式鑒定裝置來檢驗(yàn)。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例是針對一種利用光致發(fā)光安全標(biāo)記的基于磷光體的鑒定系統(tǒng)，所述標(biāo)記包括兩種或兩種以上磷光體材料的摻和物，所述磷光體材料各自可由“對眼睛安全的”激發(fā)輻射激發(fā)，所述激發(fā)輻射包括波長為380nm到780nm的可見光。優(yōu)選的是，在被激發(fā)時(shí)，所述安全標(biāo)記也發(fā)射可見光，進(jìn)而大體上消除在意外暴露于所述激發(fā)輻射和/或由所述光致發(fā)光標(biāo)記所產(chǎn)生的光的情況下對操作者的眼睛的傷害的任何風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)本發(fā)明，提供一種鑒定光致發(fā)光安全標(biāo)記的方法，其中真實(shí)的安全標(biāo)記包括至少兩種磷光體材料的摻和物，所述磷光體材料可由具有在380到780nm的波長范圍內(nèi)的選定波長的激發(fā)輻射激發(fā)，且其在被激發(fā)時(shí)具有已知的發(fā)射特征，所述方法包括a)用具有所述選定波長的激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記，b)測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的至少一個(gè)選定參數(shù)，以及c)將所述至少一個(gè)測得參數(shù)與所述已知發(fā)射特征的對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較，且在所述參數(shù)在規(guī)定限制內(nèi)的情況下檢驗(yàn)所述標(biāo)記的真實(shí)性。在一個(gè)布置中，所述標(biāo)記包括僅可由具有第一波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射激發(fā)的至少一種磷光體材料和可由具有重疊并包含所述第一波長范圍的第二不同波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射激發(fā)的至少一種磷光體材料，所述方法包括a)用具有所述第一波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記，并測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的至少一個(gè)選定參數(shù)， b)用具有在所述第一和第二波長范圍的重疊區(qū)內(nèi)的波長的激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記，并測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的至少一個(gè)選定參數(shù)，c)用具有所述第二波長范圍的不與所述第一波長范圍重疊的一部分內(nèi)的波長的激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記，并測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的至少一個(gè)選定參數(shù)，以及d)將所述測得的至少一個(gè)測得參數(shù)與所述已知發(fā)射特征的對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較，且在所述參數(shù)在規(guī)定限制內(nèi)的情況下檢驗(yàn)所述標(biāo)記的所述真實(shí)性。方便的是，所述選定參數(shù)包括一個(gè)或一個(gè)以上選定波長區(qū)內(nèi)的發(fā)射光的強(qiáng)度，所述波長區(qū)通常是包含由磷光體材料中的一者產(chǎn)生的預(yù)期發(fā)射峰的波長區(qū)。在一個(gè)布置中， 通過將選定區(qū)內(nèi)的發(fā)射光的相對強(qiáng)度(即，比率)與已知發(fā)射特征的對應(yīng)比率進(jìn)行比較來檢驗(yàn)標(biāo)記的真實(shí)性。替代地和/或另外，選定參數(shù)可包括發(fā)射峰的強(qiáng)度和/或波長、發(fā)射峰的上升和/或下降速率、發(fā)射峰強(qiáng)度和/或波長的比率、發(fā)射谷的強(qiáng)度和/或、發(fā)射谷強(qiáng)度和/或波長的比率、拐點(diǎn)的波長和/或強(qiáng)度、拐點(diǎn)強(qiáng)度和/或波長的比率、發(fā)射峰、發(fā)射谷和 /或拐點(diǎn)的數(shù)目、發(fā)射峰或谷的形狀，或發(fā)射光譜的一般形狀和/或形式。使用包括兩種磷光體材料的摻和物或混合物的光致發(fā)光標(biāo)記的概念在其自身的權(quán)利上被視為發(fā)明性的，其中一種磷光體材料可由具有第一波長范圍的激發(fā)輻射激發(fā)且第二磷光體材料可由具有與所述第一波長范圍重疊并包含所述第一波長范圍的第二不同波長范圍的激發(fā)輻射激發(fā)。因此，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種鑒定光致發(fā)光安全標(biāo)記的方法，其中真實(shí)的安全標(biāo)記包括至少兩種磷光體材料的摻和物，其中至少一種磷光體材料僅可由具有第一波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射激發(fā)，且至少一種磷光體材料可由具有與所述第一波長范圍重疊并包含所述第一波長范圍的第二不同波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射激發(fā)，所述方法包括用具有所述第一波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記，并測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的至少一個(gè)選定參數(shù)，用具有在所述第一和第二波長范圍的重疊區(qū)內(nèi)的波長的激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記，并測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的至少一個(gè)選定參數(shù)，用具有所述第二波長范圍的不與所述第一波長范圍重疊的一部分內(nèi)的波長的激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記，并測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的至少一個(gè)選定參數(shù)，以及將測得的至少一個(gè)選定參數(shù)與所述已知發(fā)射特征的對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較，且在所述參數(shù)在規(guī)定限制內(nèi)的情況下檢驗(yàn)所述標(biāo)記的真實(shí)性。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種用于鑒定光致發(fā)光安全標(biāo)記的設(shè)備，其中真實(shí)的安全標(biāo)記包括至少兩種磷光體材料的摻和物，所述磷光體材料可由具有在380到780nm 的波長范圍內(nèi)的選定波長的激發(fā)輻射激發(fā)且其在被激發(fā)時(shí)具有已知的發(fā)射特征，所述設(shè)備包括至少一個(gè)激發(fā)源，其可操作以發(fā)射具有所述選定波長的激發(fā)輻射并用所述激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記；檢測器，其可操作以測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的至少一個(gè)選定參數(shù)；以及處理構(gòu)件，其用于將所述至少一個(gè)測得參數(shù)與所述已知發(fā)射特征的對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較，且在所述參數(shù)在規(guī)定限制內(nèi)的情況下檢驗(yàn)所述標(biāo)記的真實(shí)性。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述設(shè)備進(jìn)一步包括波長分離構(gòu)件，其用于將由所述光致發(fā)光安全標(biāo)記發(fā)射的所述光劃分為選定波長區(qū)，且所述檢測器可操作以測量每一選定波長區(qū)的強(qiáng)度。所述波長分離構(gòu)件可包括一個(gè)或一個(gè)以上光學(xué)濾光器，例如凝膠濾光器、光纖光柵、光柵或棱鏡。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于鑒定光致發(fā)光安全標(biāo)記的設(shè)備，其中所述標(biāo)記的類型包括僅可由具有第一波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射激發(fā)的至少一種磷光體材料和可由具有與所述第一波長范圍重疊并包含所述第一波長范圍的第二不同波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射激發(fā)的至少一種磷光體材料，所述設(shè)備包括第一獨(dú)立可操作激發(fā)源，其可操作以發(fā)射具有所述第一波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射并用所述激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記；第二獨(dú)立可操作激發(fā)源，其可操作以發(fā)射具有所述第二波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射并用所述激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記；檢測器，其可操作以測量由所述光致發(fā)光安全標(biāo)記發(fā)射的光的至少一個(gè)選定參數(shù)；以及處理構(gòu)件，其用于將所述至少一個(gè)選定參數(shù)與已知發(fā)射特征的對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較，且在所述參數(shù)在規(guī)定限制內(nèi)的情況下檢驗(yàn)所述標(biāo)記的真實(shí)性；其中所述設(shè)備可操作以a)用具有所述第一波長范圍的輻射照射所述標(biāo)記，并測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的所述至少一個(gè)選定參數(shù)，b)用具有所述第一和第二波長范圍的激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記，并測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的所述至少一個(gè)選定參數(shù)，c)用具有所述第二波長范圍的不與所述第一波長范圍重疊的部分內(nèi)的輻射照射所述標(biāo)記，并測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的所述至少一個(gè)選定參數(shù)，以及d)將所述至少一個(gè)選定參數(shù)的值與所述已知發(fā)射特征的對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較，且在所述參數(shù)在規(guī)定限制內(nèi)的情況下檢驗(yàn)所述標(biāo)記的真實(shí)性。就本發(fā)明的方法來說，本發(fā)明的設(shè)備基于一個(gè)或一個(gè)以上選定參數(shù)而檢驗(yàn)(鑒定)光致發(fā)光安全標(biāo)記的真實(shí)性，所述參數(shù)可包含選定波長區(qū)的強(qiáng)度、選定波長區(qū)的強(qiáng)度的比率、發(fā)射峰的強(qiáng)度和/或波長、發(fā)射峰的上升和/或下降速率、發(fā)射峰強(qiáng)度和/或波長的比率、發(fā)射谷的強(qiáng)度和/或波長、發(fā)射谷強(qiáng)度和/或波長的比率、拐點(diǎn)的波長和/或強(qiáng)度、 拐點(diǎn)強(qiáng)度和/或波長的比率、發(fā)射峰、發(fā)射谷和/或拐點(diǎn)的數(shù)目，或發(fā)射峰的形狀。優(yōu)選的是，在被激發(fā)時(shí)，所述安全標(biāo)記發(fā)射可見光，進(jìn)而使在意外暴露于所述激發(fā)輻射和/或由所述光致發(fā)光標(biāo)記所產(chǎn)生的光的情況下對操作者的眼睛的傷害的風(fēng)險(xiǎn)最小。 由于磷光體材料優(yōu)選包括下變頻材料，因此所述至少一個(gè)激發(fā)源優(yōu)選可操作以產(chǎn)生具有 400到450nm的波長范圍的激發(fā)輻射。通常，所述至少一個(gè)激發(fā)源包括一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)光二極管。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種光致發(fā)光安全標(biāo)記包括至少兩種(優(yōu)選至少三種)
8磷光體材料的摻和物，其中每一磷光體材料可由具有在380到780nm的波長范圍內(nèi)的選定波長的激發(fā)輻射激發(fā)。在一個(gè)布置中，所述磷光體材料具有相同的主晶格結(jié)構(gòu)。具有相同的主基質(zhì)的磷光體材料摻和物的優(yōu)點(diǎn)在于，此組成使得較難以分析和確定確切的磷光體摻和物來偽造光致發(fā)光安全標(biāo)記。在一個(gè)實(shí)施例中，每一磷光體材料可由具有相同選定波長范圍的激發(fā)輻射激發(fā)。 在另一實(shí)施例中，至少一種磷光體材料僅可由具有第一波長范圍的激發(fā)輻射激發(fā)，且至少一種磷光體材料可由具有與所述第一波長范圍重疊并包含所述第一波長范圍的第二波長范圍的激發(fā)輻射激發(fā)。優(yōu)選的是，當(dāng)所述標(biāo)記包括至少三種磷光體材料的摻和物時(shí)，至少一種磷光體材料可由具有第一波長范圍的激發(fā)輻射激發(fā)，至少一種磷光體材料可由具有與所述第一波長范圍重疊并包含所述第一波長范圍的第二波長范圍的激發(fā)輻射激發(fā)，且至少一種磷光體材料可由具有與所述第一和第二波長范圍重疊并包含所述第一和第二波長范圍的第三波長范圍的激發(fā)輻射激發(fā)。優(yōu)選的是，在被激發(fā)時(shí)，所述安全標(biāo)記發(fā)射可見光，進(jìn)而使在意外暴露于所述激發(fā)輻射和/或由所述光致發(fā)光標(biāo)記所產(chǎn)生的光的情況下對操作者的眼睛的傷害的風(fēng)險(xiǎn)最小。 因此，所述磷光體材料優(yōu)選包括可由波長為400到450nm的激發(fā)輻射激發(fā)的下變頻材料。為了實(shí)現(xiàn)磷光體材料的完全混合，每一磷光體材料優(yōu)選具有五微米或五微米以下、優(yōu)選二微米或二微米以下或者一微米或一微米以下的平均微粒大小。光致發(fā)光安全標(biāo)記可包括無機(jī)或有機(jī)磷光體材料的摻和物，包含基于鋁酸鹽、硅酸鹽、氮化物、硫酸鹽、氧氮化物、含氧硫酸鹽和石榴石的磷光體材料。標(biāo)記可包括可由相應(yīng)激發(fā)源激發(fā)的下變頻和上變頻磷光體材料的摻和物。磷光體材料的摻和物可用例如墨水等粘合劑材料并入，且隨后例如通過噴墨印刷、凸版印刷、凹雕、絲網(wǎng)印刷或其它印刷沉積方法將混合物施加到物品或證件的表面。或者，磷光體材料的摻和物可并入到聚合物材料中，例如聚碳酸酯、丙烯酸或硅酮材料，其隨后被制造為薄片或纖維(線/細(xì)絲)，其可隨后并入到證件或其它物品中，例如奢侈品或品牌服裝。還預(yù)期將磷光體材料的摻和物層壓于例如聚合物或紙張等材料薄片之間，其中至少一個(gè)薄片對于激發(fā)輻射以及由磷光體材料發(fā)射的光是透射性的。層壓薄片可隨后施加到例如信用/銀行/商店卡或由層壓薄片構(gòu)成的卡的一部分。或者，當(dāng)磷光體材料層壓于紙張薄片之間時(shí)，標(biāo)記可包括一種形式的光致發(fā)光“水印”或以標(biāo)簽的形式施加到證件。在又一布置中，將磷光體材料施加到金屬箔、電線或條帶的表面，且將箔/電線/條帶施加到物品的表面或并入到例如紙幣等證件內(nèi)。為了進(jìn)一步增強(qiáng)光致發(fā)光標(biāo)記的安全性，進(jìn)一步預(yù)期磷光體材料作為條形碼或其它編碼方案的部分而并入。在一個(gè)布置中，條形碼的線(條)包括不同的磷光體摻和物且不同磷光體材料的線序列可用作另一形式的譯碼。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種光致發(fā)光安全標(biāo)記，其包括至少兩種磷光體材料的摻和物，其中至少一種磷光體材料僅可由具有第一波長范圍的激發(fā)輻射激發(fā)，且至少一種磷光體材料可由具有與所述第一波長范圍重疊并包含所述第一波長范圍的第二不同波長范圍的激發(fā)輻射激發(fā)。
9


為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在將僅借助于實(shí)例，參考附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例， 附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的鑒定系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的檢測器布置的示意性表示；圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的基于光纖的檢測器布置的示意性表示；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的基于光纖的檢測器布置的示意性表示；圖5是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的分光計(jì)檢測器布置的示意性表示；圖6是指示在鑒定磷光體摻和物中使用的參數(shù)的發(fā)射光譜的示意圖；圖7 (a)展示不同摻和物的三種磷光體材料光致發(fā)光安全標(biāo)記的規(guī)格化發(fā)射光譜 (強(qiáng)度對波長)，且圖7 (b)展示圖7 (a)的譜的較長波長部分；圖8展示由(a)具有第一和第二波長、(b)僅具有第一波長和(C)僅具有第二波長的激發(fā)輻射激發(fā)的光致發(fā)光安全標(biāo)記的示意性發(fā)射光譜(強(qiáng)度對波長)；以及圖9 (a)和圖9 (b)展示呈條形碼形式的光致發(fā)光標(biāo)記的示意性表示。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例是針對基于磷光體(光致發(fā)光)材料的鑒定系統(tǒng)，其中將至少兩種(優(yōu)選三種或三種以上)磷光體材料的摻和物(混合物)用作光致發(fā)光安全標(biāo)記，其應(yīng)用于待鑒定的物品/證件或并入到待鑒定的物品/證件內(nèi)。優(yōu)選的是，磷光體材料各自可由“眼睛安全的”激發(fā)輻射激發(fā)，所述輻射包括波長為380nm到780nm的可見光。而且，在被激發(fā)時(shí)，安全標(biāo)記優(yōu)選還發(fā)射可見光，進(jìn)而大體上消除在意外暴露于激發(fā)輻射和/或光致發(fā)光標(biāo)記所產(chǎn)生的光的情況下對操作者的眼睛的傷害的任何風(fēng)險(xiǎn)。通常，光致發(fā)光安全標(biāo)記具有特征發(fā)射光譜，所述光譜具有兩個(gè)或兩個(gè)以上峰，且可通過將由安全標(biāo)記發(fā)射的光的一個(gè)或一個(gè)以上選定參數(shù)與真實(shí)磷光體摻和物的特征發(fā)射光譜的對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較來檢驗(yàn)磷光體成分，而檢驗(yàn)(鑒定)物品/證件。在此說明書中，可由選定波長范圍內(nèi)的激發(fā)輻射激發(fā)的磷光體材料意味著磷光體能夠由具有選定波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射激發(fā)，使得其發(fā)射足夠強(qiáng)度的光以可由例如光電二極管等光電檢測器測量。并不要求激發(fā)輻射的波長范圍是獲得最大光譜效率的波長范圍。圖1是用于檢驗(yàn)物品12的真實(shí)性的根據(jù)本發(fā)明的鑒定系統(tǒng)10的示意圖。物品12 可例如包括例如紙幣、護(hù)照、身份證件、入場票(例如，彩票、音樂會票等)或例如保障卡、信用卡或身份卡等卡，物品12在其表面上具有光致發(fā)光安全標(biāo)記14。光致發(fā)光安全標(biāo)記14 包括三種磷光體材料16、18、20的摻和物，所述三種材料并入例如墨水等粘合劑材料22中， 且隨后通過例如噴墨印刷、凸版印刷、凹雕、絲網(wǎng)印刷或其它印刷或沉積方法將混合物施加到對象12的表面。磷光體材料的摻和物可用例如墨水等粘合劑材料并入，且隨后可通過例如噴墨印刷、凸版印刷、凹雕、絲網(wǎng)印刷或其它印刷沉積方法將混合物施加到物品或證件的表面。或者，磷光體材料的摻和物可并入聚合物材料中，例如聚碳酸酯、丙烯酸或硅酮材料， 其隨后被制造為薄片或纖維(線/細(xì)絲)，薄片或纖維可隨后并入到證件或其它物品中，例如奢侈品或品牌服裝。還預(yù)期將磷光體材料的摻和物層壓于例如聚合物或紙張等材料薄片之間，其中至少一個(gè)薄片對于激發(fā)輻射以及磷光體材料發(fā)射的光是透射性的。層壓薄片可隨后施加到例如信用/銀行/商店卡或由層壓薄片構(gòu)成的卡的一部分?；蛘?，當(dāng)磷光體材料層壓于紙張薄片之間時(shí)，標(biāo)記可包括一種形式的光致發(fā)光“水印”或以標(biāo)簽的形式施加到證件。在又一布置中，將磷光體材料施加到金屬箔、電線或條帶的表面，且將箔/電線/條帶施加到物品的表面或并入例如紙幣等證件內(nèi)。在圖1中，磷光體材料分別由圓形16、三角形18和正方形20符號指示。每一磷光體材料優(yōu)選包括具有相同主基質(zhì)的下變頻磷光體，其在由具有波長Kx的激發(fā)輻射激發(fā)時(shí)在磷光體材料摻和物的發(fā)射特征中在相應(yīng)的波長Xa、λ b、λ。下產(chǎn)生相應(yīng)的發(fā)射峰“a”、 “b”、“c”。未由光致發(fā)光安全標(biāo)記內(nèi)的磷光體材料吸收的激發(fā)輻射λ 將被反射且將在波長λ 下產(chǎn)生發(fā)射峰“d”。使用便攜式(優(yōu)選手持式)鑒定裝置M (圖1中由虛線框指示)通過經(jīng)由光致發(fā)光安全標(biāo)記14的特征發(fā)射光譜的一個(gè)或一個(gè)以上選定參數(shù)檢驗(yàn)其真實(shí)性來檢驗(yàn)物品12的真實(shí)性。鑒定裝置24包括激發(fā)源沈，其可操作以用波長為λ ex的激發(fā)輻射觀照射光致發(fā)光安全標(biāo)記14 ；以及檢測器布置30，其用于測量光致發(fā)光安全標(biāo)記14的光致發(fā)光所產(chǎn)生的輻射32。激發(fā)源沈和檢測器布置30是在控制器34的控制下操作，控制器34可包括微處理器或?qū)Ｓ秒娐罚鏔PGA (現(xiàn)場可編程門陣列)。激發(fā)源沈優(yōu)選包括產(chǎn)生激發(fā)輻射觀的一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)光二極管(LED)，激發(fā)輻射觀是“對眼睛安全的”且處于電磁譜的可見部分(即，380到780nm)內(nèi)，以使在操作者暴露于激發(fā)輻射觀的情況下對操作者的眼睛的傷害最小。激發(fā)波長λ 的選擇將取決于磷光體摻和物的組成以及磷光體材料是下變頻還是上變頻的。優(yōu)選的是，在被激發(fā)時(shí)，安全標(biāo)記發(fā)射可見光，進(jìn)而大體上消除在意外暴露于激發(fā)輻射和/或光致發(fā)光標(biāo)記所產(chǎn)生的光的情況下對操作者眼睛的傷害的任何風(fēng)險(xiǎn)。由于其較高效率，磷光體材料優(yōu)選包括下變頻材料，且由包括波長范圍400到450nm中的藍(lán)光的激發(fā)輻射激發(fā)。當(dāng)使用上變頻磷光體時(shí)，激發(fā)輻射可包括波長范圍λ ex = 650到IOOOnm內(nèi)的紅光到NIR (近紅外)光。圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的檢測器布置30的示意性表示，且包括接收孔口 36、準(zhǔn)直透鏡38、第一和第二分光器40、42、第一、第二和第三光學(xué)帶通(BP)濾光器44、46、 48、第一、第二和第三光電檢測器50、52、M，以及第一、第二和第三模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器74、 76、78。由物品12發(fā)射/反射的光由接收孔口 36接收，且由準(zhǔn)直透鏡38準(zhǔn)直為大體上平行的射束56，其入射于第一射束分離器40上。由物品12發(fā)射的光32將包括由物品/標(biāo)記反射的激發(fā)輻射觀與由光致發(fā)光安全標(biāo)記14內(nèi)的磷光體材料的光致發(fā)光產(chǎn)生的光的組合。分光器40可包括部分反射鏡，例如半銀鏡，其經(jīng)配置以使得射束56以45°角撞擊鏡且被分為具有大體上相等強(qiáng)度的兩個(gè)射束58、60。一個(gè)射束58由分光器40透射，且另一射束 60由分光器反射。由分光器40透射的光58被第一光學(xué)帶通(BP)濾光器44濾光，且由第一光電檢測器50檢測由濾光器透射的經(jīng)濾光的光。第一光學(xué)帶通濾光器44具有一光學(xué)透射通帶，其對應(yīng)于預(yù)期第一發(fā)射峰“a”，使得在操作中，第一光電檢測器50將測量對應(yīng)于第一發(fā)射峰“a”的光的強(qiáng)度，所述光為以波長Xa為中心的光。第一光電檢測器因此產(chǎn)生電信號(Va) 66，其量值(電壓)與波長Xa下的光的強(qiáng)度相關(guān)。光學(xué)帶通濾光器44、46、48中的每一者可包括凝膠濾光器，其包括并入玻璃或塑料材料(通常為聚碳酸酯或丙烯酸)中的各種無機(jī)或有機(jī)化合物?；蛘撸瑸V光器44、46、48可包括二向色濾光器，其中多個(gè)光學(xué)層沉積于透明襯底(通常為玻璃襯底)上。雖然在非常精確的通帶方面二向色濾光器提供優(yōu)良的光學(xué)性能，但其制造起來較為昂貴，且每當(dāng)適當(dāng)時(shí)便為了經(jīng)濟(jì)而優(yōu)選使用凝膠濾光器。由第一分光器40反射的光60進(jìn)一步由第二分光器42分為具有大體上相等強(qiáng)度的兩個(gè)射束62、64，其中一者經(jīng)反射62且另一者經(jīng)透射64。由第二分光器42反射的光62 被第二光學(xué)帶通濾光器46濾光，且由第二光電檢測器52檢測由濾光器透射的經(jīng)濾光的光。 第二光學(xué)帶通濾光器具有一光學(xué)帶通特征，其對應(yīng)于第二發(fā)射峰“b”，使得在操作中，第二光電檢測器52將測量對應(yīng)于第二發(fā)射峰“b”的光的強(qiáng)度，所述光為以波長Xb為中心的光。 第二光電檢測器52因此產(chǎn)生電信號(Vb)68，其量值(電壓)與在波長XbT的光的強(qiáng)度相關(guān)。由第二分光器42透射的光64被第三光學(xué)帶通濾光器48濾光，且由第三光電檢測器M檢測由濾光器透射的經(jīng)濾光的光。第三光學(xué)帶通濾光器48具有一光學(xué)帶通特征，其對應(yīng)于第三發(fā)射峰“C”，使得在操作中，第三光電檢測器M將測量對應(yīng)于第三發(fā)射峰“C”的光的強(qiáng)度，所述光為以波長λ。為中心的光。第三光電檢測器因此產(chǎn)生電信號(V。)70，其量值(電壓)與在波長λ。下的光的強(qiáng)度相關(guān)。由光電檢測器50、52、討產(chǎn)生的電信號66、68、68(其為分別與以波長Xa、Xb、λ。 為中心的光的強(qiáng)度相關(guān)的電壓Va、Vb、V。)經(jīng)轉(zhuǎn)換為表示由相應(yīng)模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器74、76、 78測得的強(qiáng)度的數(shù)字值。由處理器34經(jīng)由數(shù)據(jù)總線80讀取所述數(shù)字值。在操作中，處理器34將三個(gè)數(shù)字值的比率(例如，電壓Va Vb, Vb Vc, Va Vc, Va Vb Vc)與針對真實(shí)磷光體摻和物所預(yù)期的對應(yīng)比率進(jìn)行比較，且如果其在預(yù)先選定的限制(裕度)內(nèi)對應(yīng)，那么光致發(fā)光安全標(biāo)記14和因此的物品12被視為經(jīng)鑒定的。鑒定裝置M通過指示器35(見圖1)，或通過例如可由操作者感覺到的低頻振動的另一物理指示器向用戶指示標(biāo)記經(jīng)鑒定，指示器35例如為可聽指示器(蜂鳴)、例如特定顏色光(例如綠)的視覺指示器。在測得的比率不在預(yù)先規(guī)定的限制內(nèi)的情況下，裝置優(yōu)選產(chǎn)生對應(yīng)的否定指示器35 (例如，紅光)。任選地，檢測器布置30可進(jìn)一步包括用于阻擋激發(fā)輻射λ εχ的光學(xué)濾光器82。如圖2中指示，濾光器82可提供于準(zhǔn)直透鏡38與第一分光器40之間，或作為接收孔口 36的一部分而提供。當(dāng)光致發(fā)光標(biāo)記包括下變頻磷光體材料的摻和物時(shí)，濾光器82具有一光學(xué)特征，其將大體上無衰減地透射具有長于K,的波長的光，同時(shí)大體上阻擋具有等于或短于λ εχ的波長的光。將了解，由于基于強(qiáng)度(功率)來劃分測得的光32，因此由光電檢測器50、52、Μ 測得的光強(qiáng)度將不是絕對強(qiáng)度值。舉例來說，由于第一分光器40，由光電檢測器50測得的強(qiáng)度值將近似為由接收孔口 36接收的光的值的一半，而由光電檢測器5254測得的強(qiáng)度值歸因于第二分光器42的作用而將近似為其實(shí)際值的四分之一。因此，值可在計(jì)算峰值強(qiáng)度的相對比率之前由處理器34縮放，或可使用由真實(shí)磷光體摻和物構(gòu)成的參考安全標(biāo)記來校準(zhǔn)鑒定裝置24。而且，歸因于光學(xué)功率劃分布置，第一光學(xué)帶通濾光器44的帶通經(jīng)選擇以對應(yīng)于具有最低預(yù)期強(qiáng)度的峰。在其它實(shí)施例中，檢測器布置30可進(jìn)一步包含額外的分光器、光學(xué)帶通濾光器和用于測量對應(yīng)于激發(fā)波長λ εχ的光的強(qiáng)度的光電檢測器。通過此布置，裝置可基于已經(jīng)規(guī)
12格化到激發(fā)輻射峰的量值的發(fā)射峰“a”、“b”、“c”的量值來檢驗(yàn)發(fā)射光譜的真實(shí)性。同樣對于使用例如圖2中所說明的自由空間光學(xué)元件的檢測器布置30，在其它實(shí)施例中也預(yù)期使用其中在例如光纖或固態(tài)波導(dǎo)等光學(xué)媒介內(nèi)導(dǎo)引光的光學(xué)布置。波導(dǎo)布置的優(yōu)點(diǎn)在于其使得能夠制造較緊湊的檢測器布置，較緊湊的檢測器布置較不容易受到振動或沖擊的影響。圖3中展示此檢測器布置330的實(shí)例。使用前面帶有對應(yīng)于給定實(shí)施例的第一圖號的相同參考標(biāo)號來表示相同部分。舉例來說，圖2的光電檢測器50、52、M在圖3 中分別表示為350、352、354。圖3是功能上等效于圖2的檢測器布置30的基于光纖的檢測器布置330的示意性表示。由接收孔口 36接收的光32被準(zhǔn)直透鏡338耦合到第一光纖384中。光356由第一光纖384導(dǎo)引到第一分光器340，在該處其分別在第二與第三光纖386與388之間被相等地劃分。分光器340通常包括熔纖分光器/耦合器。第二光纖386內(nèi)的光358被第一光學(xué)帶通濾光器344濾光，且由第一光電檢測器350檢測由濾光器透射的光。優(yōu)選的是，光學(xué)帶通濾光器344、346、348包括光纖布拉格光柵。如已知，光纖布拉格光柵在光纖的芯中包括有效折射率的周期性擾動。通常，擾動在某一長度(例如，數(shù)毫米或厘米)上近似是周期性的，且周期是大約數(shù)百納米。光纖布拉格光柵是通過如下方式產(chǎn)生使用例如UV激光(例如，KrF或ArF受激準(zhǔn)分子激光器)等強(qiáng)紫外線(UV)源將折射率的周期性變化“刻入”或“寫入”光纖的芯中，其引起結(jié)構(gòu)改變和因此的折射率的永久修改。 使用光纖布拉格光柵的優(yōu)點(diǎn)在于，有可能制造具有非常窄的通帶(大約Inm)的帶通濾光器，從而使得檢測器布置能夠在波長緊密相隔的峰之間進(jìn)行區(qū)分。第一光纖布拉格光柵344具有光學(xué)透射通帶特征(由光柵結(jié)構(gòu)決定)，其允許具有對應(yīng)于預(yù)期第一發(fā)射峰“a”的波長的光的大體上無衰減的透射，同時(shí)反射具有其它波長的光(包含發(fā)射峰“b”、“c”和“d”的光)。因此，在操作中，第一光電檢測器350將測量對應(yīng)于第一發(fā)射峰“a”的光的強(qiáng)度，所述光是具有以波長Xa為中心的波長的光。第一光電檢測器350因此產(chǎn)生電信號(Va) 366，其量值(電壓)與在波長Aa下的光的強(qiáng)度相關(guān)。第三光纖388內(nèi)的光360進(jìn)一步由第二分光器342相等地分別劃分為第四和第五光纖390和392。第四光纖390內(nèi)的光362被第二光學(xué)帶通濾光器(光纖布拉格光柵)346 濾光，且由第二光電檢測器352檢測由濾光器透射的經(jīng)濾光的光。第二光學(xué)帶通濾光器346 具有一光學(xué)通帶特征(由光柵結(jié)構(gòu)決定)，其對應(yīng)于第二發(fā)射峰“b”，使得在操作中，第二光電檢測器352將測量對應(yīng)于第二發(fā)射峰“b”的光的強(qiáng)度，所述光是具有以波長λ b為中心的波長的光。第二光電檢測器352因此產(chǎn)生電信號(Vb) 368，其量值(電壓)與在波長AbT 的光的強(qiáng)度相關(guān)。第五光纖392內(nèi)的光364被第三光學(xué)帶通濾光器348濾光，且由第三光電檢測器 3M檢測由濾光器透射的經(jīng)濾光的光。第三光學(xué)帶通濾光器(光纖布拉格光柵)348具有一光學(xué)通帶特征，其對應(yīng)于第三發(fā)射峰“c”，使得在操作中，第三光電檢測器邪4將測量對應(yīng)于第三發(fā)射峰“C”的光的強(qiáng)度，所述光是具有以波長λ。為中心的波長的光。第三光電檢測器354因此產(chǎn)生電信號(V。) 370，其量值(電壓)與在波長λ。下的光的強(qiáng)度相關(guān)。由光電檢測器350、352、3Μ產(chǎn)生的電信號366、368、370 (其包括分別與在波長 K、Xb、λ。下的光的強(qiáng)度相關(guān)的電壓Va、Vb、V。)經(jīng)轉(zhuǎn)換為表示由相應(yīng)模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器 374、376、378測得的強(qiáng)度的數(shù)字值。由處理器34經(jīng)由數(shù)據(jù)總線80讀取數(shù)字值。
在操作中，處理器34將三個(gè)數(shù)字值的比率(例如，電壓Va Vb, Vb Vc, Va Vc, Va Vb Vc)與針對真實(shí)磷光體摻和物所預(yù)期的對應(yīng)比率進(jìn)行比較，且如果其在預(yù)先選定的限制(裕度)內(nèi)對應(yīng)，那么光致發(fā)光安全標(biāo)記14和因此的物品12被視為經(jīng)鑒定的。除了其中基于強(qiáng)度(功率)來劃分(分裂)測得的光的檢測器布置之外，在其它實(shí)施例中還預(yù)期基于波長范圍來劃分測得的光。圖4是基于光纖的檢測器布置330的示意性表示，其中光學(xué)循環(huán)器494和光纖布拉格光柵濾光器444、446、448用以基于波長范圍而不是強(qiáng)度來劃分接收到的光32。使用前面帶有圖號的相同參考標(biāo)號來表示相同部分。舉例來說，圖3的光電檢測器350、352、354在圖4中分別表示為450、452、454。由接收孔口 436接收的光32通過準(zhǔn)直透鏡438耦合到第一光纖484中。光456 由第一光纖484導(dǎo)引到四端口光學(xué)循環(huán)器494的第一端口 1。如已知，光學(xué)循環(huán)器是多端口光纖組件，其允許光僅在一個(gè)方向上行進(jìn)，例如從端口 1到端口 2，隨后從端口 2到端口 3 等等。因此，如果從端口 2發(fā)射的光反射回到循環(huán)器，那么所述光不被引導(dǎo)回到端口 1，而是繼續(xù)被引導(dǎo)到端口 3。光學(xué)循環(huán)器的優(yōu)點(diǎn)在于，其具有輸入與反射的光學(xué)功率的高隔離以及非常低的插入損失。光456退出光學(xué)循環(huán)器494的第二端口 2，且沿著第二光纖486行進(jìn)到第一光纖布拉格光柵444。第一光纖布拉格光柵444具有一光學(xué)透射通帶特征(由光柵結(jié)構(gòu)決定)， 其允許具有對應(yīng)于所預(yù)期第一發(fā)射峰“a”的波長的光的大體上無衰減的透射，同時(shí)反射具有其它波長的光496(包含發(fā)射峰“b”、“c”和“d”的光)。因此，在操作中，第一光電檢測器450將測量對應(yīng)于第一發(fā)射峰“a”的光的強(qiáng)度，所述光是具有以波長λ a為中心的波長的光。第一光電檢測器450因此產(chǎn)生電信號(Va)466，其量值(電壓)與在波長Xa下的光的強(qiáng)度相關(guān)。由第一光纖布拉格光柵444反射的光496沿著第一光纖486行進(jìn)回到光學(xué)循環(huán)器 494的第二端口 2，且退出光學(xué)循環(huán)器的第三端口 3而進(jìn)入第四光纖490。光496沿著第四光纖490行進(jìn)到第二光纖布拉格光柵446。第二光纖布拉格光柵446具有一光學(xué)透射通帶特征(由光柵結(jié)構(gòu)決定)，其允許具有對應(yīng)于預(yù)期第二發(fā)射峰“b”的波長的光的大體上無衰減的透射，同時(shí)反射具有其它波長的光498(包含發(fā)射峰“C”和“d”的光)。因此，在操作中，第二光電檢測器452將測量對應(yīng)于第二發(fā)射峰“b”的光的強(qiáng)度，所述光是具有以波長 Xb為中心的波長的光。第二光電檢測器452因此產(chǎn)生電信號(Vb)468，其量值(電壓)與在波長Xb下的光的強(qiáng)度相關(guān)。由第二光纖布拉格光柵446反射的光498沿著第四光纖490行進(jìn)回到光學(xué)循環(huán)器 494的第三端口 3，且退出光學(xué)循環(huán)器的第四端口 4而進(jìn)入第五光纖492。光498沿著第五光纖492行進(jìn)到第三光纖布拉格光柵448。第三光纖布拉格光柵448具有一光學(xué)透射通帶特征(由光柵結(jié)構(gòu)決定)，其允許具有對應(yīng)于所預(yù)期第三發(fā)射峰“C”的波長的光的大體上無衰減的透射，同時(shí)反射具有其它波長的光(包含發(fā)射峰“d”的光)。因此，在操作中，第三光電檢測器妨4將測量對應(yīng)于第三發(fā)射峰“C”的光的強(qiáng)度，所述光是具有以波長λ。為中心的波長的光。第三光電檢測器454因此產(chǎn)生電信號(V。) 470，其量值(電壓)與在波長λ。下的光的強(qiáng)度相關(guān)。由光電檢測器450、452、妨4產(chǎn)生的電信號466、468、470(其包括分別與在波長 xa、Xb、λ。下的光的強(qiáng)度相關(guān)的電壓Va、Vb、V。)經(jīng)轉(zhuǎn)換為表示由相應(yīng)模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器474、476、478測得的強(qiáng)度的數(shù)字值。由處理器34經(jīng)由數(shù)據(jù)總線80讀取數(shù)字值。在操作中，處理器34將三個(gè)數(shù)字值的比率(例如，電壓乂， Vb、Vb V。、Va V。、 V, Vb V。)與針對真實(shí)磷光體摻和物所預(yù)期的對應(yīng)比率進(jìn)行比較，且如果其在預(yù)先選定 的限制(裕度)內(nèi)對應(yīng)，那么光致發(fā)光安全標(biāo)記14和因此的物品12被視為經(jīng)鑒定的。進(jìn)一步預(yù)期在其它檢測器布置中，使用例如雙折射分光器等其它光學(xué)組件來基于 波長范圍劃分測得的光。在所描述的檢測器布置(8卩，圖2、圖3和圖4中描述的檢測器布置)中，通過將測 得的發(fā)射峰的比率和/或經(jīng)規(guī)格化的量值與針對真實(shí)磷光體摻和物所預(yù)期的比率和/或量 值進(jìn)行比較來檢驗(yàn)其在預(yù)先選定的裕度內(nèi)，而檢驗(yàn)光致發(fā)光安全標(biāo)記14的真實(shí)性。雖然此 些檢測器布置相對簡單且實(shí)施起來較廉價(jià)，但將了解，檢測器布置測量光強(qiáng)度所處的波長 (Xa、Xb、X。)由于帶通濾光器的光學(xué)特征而是固定的。因此，此些檢測器布置僅適合于檢 驗(yàn)具有單個(gè)磷光體摻和物的光致發(fā)光安全標(biāo)記。在其它實(shí)施例中，預(yù)期檢測器布置包括分 光計(jì)布置，其能夠測量由光致發(fā)光標(biāo)記發(fā)射的光32的發(fā)射光譜(強(qiáng)度對波長)。如此檢測 器布置中所描述，處理器34可將發(fā)射光譜的其它選定參數(shù)與從真實(shí)磷光體摻和物所預(yù)期 的對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較以檢驗(yàn)光致發(fā)光安全標(biāo)記。而且將了解，此檢測器布置依據(jù)其分辨率 而可用以檢驗(yàn)由幾乎任何磷光體摻和物構(gòu)成的光致發(fā)光安全標(biāo)記的真實(shí)性。圖5是分光計(jì)檢測器布置530的示意性表示，其使用棱鏡5100來分離測得的光 32的波長分量。檢測器布置包括通常呈裂縫(狹縫)形式的接收孔口 536、凸圓柱形透鏡 538、棱鏡5100和圖像傳感器5102。由物體12發(fā)射的光32被接收孔口 536接收且被透鏡 準(zhǔn)直，所述光556入射在棱鏡5100的面上。如已知，棱鏡依據(jù)光的波長而將光分解為光譜分 量5104，且由圖像傳感器5100檢測這些分量?？砂姾煞Q合裝置(cra)或互補(bǔ)金屬氧化 物半導(dǎo)體(CMOQ裝置的圖像傳感器5100測量在通常對應(yīng)于光譜的可見部分的波長范圍上 的光強(qiáng)度。由圖像傳感器5100測得的發(fā)射光譜經(jīng)由數(shù)據(jù)總線80傳遞到處理器34，其隨后 分析發(fā)射光譜并將光譜的選定參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)光譜的對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較以鑒定對象。將了解， 在其它布置中，可使用光學(xué)光柵或陣列波導(dǎo)光柵(AWG)將測得的光在空間上分解為光譜分 量。另外，可使用掃描分光計(jì)布置，其中移動棱鏡或光柵以便在傳感器上掃描光。在此布置 中，傳感器則可包括簡單的光電檢測器。雖然發(fā)射峰的比率是優(yōu)選的鑒定參數(shù)，但其它參數(shù)也可用以檢驗(yàn)由光致發(fā)光標(biāo)記 發(fā)射的光的真實(shí)性。圖6中說明此些參數(shù)的實(shí)例。圖6中的光譜具有在波長(入，、入ぃ入。) 處的三個(gè)峰“3”、“ド、“ピ和峰強(qiáng)度(レ1ぃ1。)，在波長(Xd、Xe、Xf)處的三個(gè)谷“ゴ”、 ”、 “デ”和谷強(qiáng)度(レ1。山)，以及在波長(Xg)處且具有強(qiáng)度(Ig)的ー個(gè)拐點(diǎn)。選定參數(shù)可包 含但不限于 發(fā)射峰的實(shí)際波長(\ a、\ b> \ e)和/或強(qiáng)度(レIb> Ic)， 發(fā)射谷的實(shí)際波長(\ d、\ e、\ f)和/或強(qiáng)度(レIe> If)， 對應(yīng)于發(fā)射光譜中的拐點(diǎn)的波長(入g)和/或強(qiáng)度(Ig)， 發(fā)射峰的上升速率(dl/dX), 發(fā)射峰的下降速率(3//5 0， 發(fā)射峰強(qiáng)度的比率(例如，13 Ib Ie>Ia : Ib>Ib : Ic>Ia : U，.發(fā)射峰波長的比率ぐ例如，入3入3 :入。、入3 :入ぃ入ゎ入。、入3 :入。)，
·發(fā)射峰強(qiáng)度與發(fā)射谷強(qiáng)度的比率(例如，Ia Id、Ib Id、Ib Ie, Ic Ie, Ie · If、Ia · Ie、Ia · If、Ib · If)‘·發(fā)射峰波長與發(fā)射谷波長的比率(例如，Xa Ad> Aa Ad> Ab λ e權(quán)利要求
1.一種鑒定光致發(fā)光安全標(biāo)記的方法，其中真實(shí)的安全標(biāo)記包括至少兩種磷光體材料的摻和物，所述磷光體材料可由具有在380到780nm的波長范圍內(nèi)的選定波長的激發(fā)輻射激發(fā)，且其在被激發(fā)時(shí)具有已知的發(fā)射特征，所述方法包括a)用具有所述選定波長的激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記，b)測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的至少一個(gè)選定參數(shù)，以及c)將所述至少一個(gè)測得參數(shù)與所述已知發(fā)射特征的對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較，且在所述參數(shù)在規(guī)定限制內(nèi)的情況下檢驗(yàn)所述標(biāo)記的真實(shí)性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述標(biāo)記包括僅可由具有第一波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射激發(fā)的至少一種磷光體材料，和可由具有與所述第一波長范圍重疊并包含所述第一波長范圍的第二不同波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射激發(fā)的至少一種磷光體材料，所述方法包括a)用具有所述第一波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記，并測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的至少一個(gè)選定參數(shù)，b)用具有在所述第一和第二波長范圍的重疊區(qū)內(nèi)的波長的激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記，并測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的至少一個(gè)選定參數(shù)，c)用具有所述第二波長范圍的不與所述第一波長范圍重疊的一部分內(nèi)的波長的激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記，并測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的至少一個(gè)選定參數(shù)，以及d)將所述測得的至少一個(gè)測得參數(shù)與所述已知發(fā)射特征的對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較，且在所述參數(shù)在規(guī)定限制內(nèi)的情況下檢驗(yàn)所述標(biāo)記的所述真實(shí)性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一個(gè)選定參數(shù)選自由以下各者組成的群組選定波長區(qū)的強(qiáng)度、選定波長區(qū)的強(qiáng)度的比率、發(fā)射峰的強(qiáng)度、發(fā)射峰的波長、發(fā)射峰的上升速率、發(fā)射峰的下降速率、發(fā)射峰強(qiáng)度的比率、發(fā)射峰波長的比率、發(fā)射谷的強(qiáng)度、發(fā)射谷的波長、發(fā)射谷強(qiáng)度的比率、發(fā)射谷波長的比率、拐點(diǎn)的波長、拐點(diǎn)的強(qiáng)度、拐點(diǎn)強(qiáng)度的比率、拐點(diǎn)波長的比率、發(fā)射峰的數(shù)目、發(fā)射谷的數(shù)目、拐點(diǎn)的數(shù)目、發(fā)射峰的形狀，及其組合。
4.一種鑒定光致發(fā)光安全標(biāo)記的方法，其中真實(shí)的安全標(biāo)記包括至少兩種磷光體材料的摻和物，其中至少一種磷光體材料僅可由具有第一波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射激發(fā)， 且至少一種磷光體材料可由具有與所述第一波長范圍重疊并包含所述第一波長范圍的第二不同波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射激發(fā)，所述方法包括a)用具有所述第一波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記，并測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的至少一個(gè)選定參數(shù)，b)用具有在所述第一和第二波長范圍的重疊區(qū)內(nèi)的波長的激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記，并測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的至少一個(gè)選定參數(shù)，c)用具有所述第二波長范圍的不與所述第一波長范圍重疊的一部分內(nèi)的波長的激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記，并測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的至少一個(gè)選定參數(shù)，以及d)將在a)、b)和c)中測得的所述選定參數(shù)與已知發(fā)射特征的對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較，且在所述參數(shù)在規(guī)定限制內(nèi)的情況下檢驗(yàn)所述標(biāo)記的真實(shí)性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述至少一個(gè)選定參數(shù)選自由以下各者組成的群組選定波長區(qū)的強(qiáng)度、選定波長區(qū)的強(qiáng)度的比率、發(fā)射峰的強(qiáng)度、發(fā)射峰的波長、發(fā)射峰的上升速率、發(fā)射峰的下降速率、發(fā)射峰強(qiáng)度的比率、發(fā)射峰波長的比率、發(fā)射谷的強(qiáng)度、發(fā)射谷的波長、發(fā)射谷強(qiáng)度的比率、發(fā)射谷波長的比率、拐點(diǎn)的波長、拐點(diǎn)的強(qiáng)度、拐點(diǎn)強(qiáng)度的比率、拐點(diǎn)波長的比率、發(fā)射峰的數(shù)目、發(fā)射谷的數(shù)目、拐點(diǎn)的數(shù)目、發(fā)射峰的形狀，及其組合。
6.一種用于鑒定光致發(fā)光安全標(biāo)記的設(shè)備，其中真實(shí)的安全標(biāo)記包括至少兩種磷光體材料的摻和物，所述磷光體材料可由具有在380到780nm的波長范圍內(nèi)的選定波長的激發(fā)輻射激發(fā)，且其在被激發(fā)時(shí)具有已知的發(fā)射特征，所述設(shè)備包括至少一個(gè)激發(fā)源，其可操作以發(fā)射具有所述選定波長的激發(fā)輻射并用所述激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記；檢測器，其可操作以測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的至少一個(gè)選定參數(shù)；以及處理構(gòu)件，其用于將所述至少一個(gè)測得參數(shù)與所述已知發(fā)射特征的對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較，且在所述參數(shù)在規(guī)定限制內(nèi)的情況下檢驗(yàn)所述標(biāo)記的真實(shí)性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，且其進(jìn)一步包括波長分離構(gòu)件，所述波長分離構(gòu)件用于將由所述光致發(fā)光安全標(biāo)記發(fā)射的所述光劃分為選定波長區(qū)，且其中所述檢測器可操作以測量每一選定波長區(qū)的強(qiáng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述波長分離構(gòu)件選自由以下各者組成的群組光學(xué)濾光器、凝膠濾光器、二向色濾光器、光柵、光纖光柵和棱鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)選定參數(shù)選自由以下各者組成的群組選定波長區(qū)的強(qiáng)度、選定波長區(qū)的強(qiáng)度的比率、發(fā)射峰的強(qiáng)度、發(fā)射峰的波長、發(fā)射峰的上升速率、發(fā)射峰的下降速率、發(fā)射峰強(qiáng)度的比率、發(fā)射峰波長的比率、發(fā)射谷的強(qiáng)度、發(fā)射谷的波長、發(fā)射谷強(qiáng)度的比率、發(fā)射谷波長的比率、拐點(diǎn)的波長、拐點(diǎn)的強(qiáng)度、拐點(diǎn)強(qiáng)度的比率、拐點(diǎn)波長的比率、發(fā)射峰的數(shù)目、發(fā)射谷的數(shù)目、拐點(diǎn)的數(shù)目、發(fā)射峰的形狀，及其組合。
10.一種用于鑒定光致發(fā)光安全標(biāo)記的設(shè)備，其中真實(shí)的標(biāo)記包括僅可由具有第一波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射激發(fā)的至少一種磷光體材料，和可由具有與所述第一波長范圍重疊并包含所述第一波長范圍的第二不同波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射激發(fā)的至少一種磷光體材料，所述設(shè)備包括i)第一獨(dú)立可操作激發(fā)源，其可操作以發(fā)射具有所述第一波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射并用所述激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記； )第二獨(dú)立可操作激發(fā)源，其可操作以發(fā)射具有所述第二波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射并用所述激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記；iii)檢測器，其可操作以測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的至少一個(gè)選定參數(shù)；以及iv)處理構(gòu)件，其用于將所述至少一個(gè)選定參數(shù)與已知發(fā)射特征的對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較， 且在所述參數(shù)在規(guī)定限制內(nèi)的情況下檢驗(yàn)所述標(biāo)記的真實(shí)性；其中所述設(shè)備可操作以a)用具有所述第一波長范圍內(nèi)的波長的激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記，并測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的所述至少一個(gè)選定參數(shù)，b)用具有在所述第一和第二波長范圍的重疊區(qū)內(nèi)的波長的激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記，并測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的所述至少一個(gè)選定參數(shù)，c)用具有所述第二波長范圍的不與所述第一波長范圍重疊的一部分內(nèi)的波長的激發(fā)輻射照射所述標(biāo)記，并測量由所述標(biāo)記發(fā)射的光的所述至少一個(gè)選定參數(shù)，以及d)將所述至少一個(gè)選定參數(shù)的值與所述已知發(fā)射特征的對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較，且在所述參數(shù)在規(guī)定限制內(nèi)的情況下檢驗(yàn)所述標(biāo)記的所述真實(shí)性。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)選定參數(shù)選自由以下各者組成的群組選定波長區(qū)的強(qiáng)度、選定波長區(qū)的強(qiáng)度的比率、發(fā)射峰的強(qiáng)度、發(fā)射峰的波長、發(fā)射峰的上升速率、發(fā)射峰的下降速率、發(fā)射峰強(qiáng)度的比率、發(fā)射峰波長的比率、發(fā)射谷的強(qiáng)度、發(fā)射谷的波長、發(fā)射谷強(qiáng)度的比率、發(fā)射谷波長的比率、拐點(diǎn)的波長、拐點(diǎn)的強(qiáng)度、拐點(diǎn)強(qiáng)度的比率、拐點(diǎn)波長的比率、發(fā)射峰的數(shù)目、發(fā)射谷的數(shù)目、拐點(diǎn)的數(shù)目、發(fā)射峰的形狀，及其組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)激發(fā)源可操作以產(chǎn)生具有400到 450nm的波長范圍的激發(fā)輻射。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)激發(fā)源包括發(fā)光二極管。
14.一種光致發(fā)光安全標(biāo)記，其包括至少兩種磷光體材料的摻和物，其中每一磷光體材料可由具有在380到780nm的波長范圍內(nèi)的選定波長的激發(fā)輻射激發(fā)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的標(biāo)記，其中所述磷光體材料具有相同的主晶格結(jié)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的標(biāo)記，其中每一磷光體材料可由具有相同波長范圍的激發(fā)輻射激發(fā)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的標(biāo)記，其中至少一種磷光體材料僅可由具有第一波長范圍的激發(fā)輻射激發(fā)，且至少一種磷光體材料可由具有與所述第一波長范圍重疊并包含所述第一波長范圍的第二波長范圍的激發(fā)輻射激發(fā)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的標(biāo)記，其中所述標(biāo)記包括至少三種磷光體材料的摻和物， 其中至少一種磷光體材料可由具有第一波長范圍的激發(fā)輻射激發(fā)，至少一種磷光體材料可由具有與所述第一波長范圍重疊并包含所述第一波長范圍的第二波長范圍的激發(fā)輻射激發(fā)，且至少一種磷光體材料可由具有與所述第一和第二波長范圍重疊并包含所述第一和第二波長范圍的第三波長范圍的激發(fā)輻射激發(fā)。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的標(biāo)記，其中摻和至少兩種磷光體材料選自由以下各者組成的群組用粘合劑材料并入、用墨水并入、并入聚合物材料中、并入到聚合物材料薄片中、并入到聚合物材料纖維中、層壓于其中至少一個(gè)薄片對于所述激發(fā)輻射和由所述磷光體材料發(fā)射的光為透射性的材料薄片之間、施加到金屬箔的表面、施加到金屬箔的表面，和作為條形碼的部分而并入。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的標(biāo)記，其中所述磷光體材料可用具有400到450nm的波長范圍的激發(fā)輻射來激發(fā)。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的標(biāo)記，其中每一磷光體材料具有選自由以下各者組成的群組的平均微粒大小五微米或五微米以下、二微米或二微米以下，以及一微米或一微米以下。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的標(biāo)記，其中所述磷光體材料選自由以下各者組成的群組 鋁酸鹽、硅酸鹽、氮化物、硫酸鹽、氧氮化物、含氧硫酸鹽和石榴石材料。
23.一種光致發(fā)光安全標(biāo)記，其包括至少兩種磷光體材料的摻和物，其中至少一種磷光體材料僅可由具有第一波長范圍的激發(fā)輻射激發(fā)，且至少一種磷光體材料可由具有與所述第一波長范圍重疊并包含所述第一波長范圍的第二波長范圍的激發(fā)輻射激發(fā)。
全文摘要
一種基于磷光體(光致發(fā)光)材料的鑒定系統(tǒng)，其中至少兩種(優(yōu)選三種或三種以上)磷光體材料的摻和物(混合物)用作光致發(fā)光安全標(biāo)記，所述光致發(fā)光安全標(biāo)記應(yīng)用于待鑒定的物品/證件或并入于所述物品/證件內(nèi)。優(yōu)選的是，所述磷光體材料各自可由“對眼睛安全的”激發(fā)輻射激發(fā)，所述激發(fā)輻射包括波長為380nm到780nm的可見光。而且，在被激發(fā)時(shí)，所述安全標(biāo)記優(yōu)選也發(fā)射可見光，進(jìn)而使在意外暴露于所述激發(fā)輻射和/或由所述光致發(fā)光標(biāo)記產(chǎn)生的光的情況下對操作者的眼睛的傷害的任何風(fēng)險(xiǎn)最小?？赏ㄟ^激發(fā)所述標(biāo)記并將由所述安全標(biāo)記發(fā)射的光的一個(gè)或一個(gè)以上選定參數(shù)與所述真實(shí)磷光體摻和物的特征發(fā)射光譜的對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較來檢驗(yàn)所述磷光體的組成，而鑒定所述物品/證件的真實(shí)性。
文檔編號F21V9/16GK102197262SQ200980141958
公開日2011年9月21日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者李依群, 楊海濤 申請人:英特曼帝克司公司