发光物质形式的真实性标记制造技术

本发明专利技术涉及印刷的有价文件，其包括至少一种以发光物质的形式的真实性标记，该发光物质基于掺杂有一种或多种离子的主晶格。通过用各种离子适当掺杂主晶格，可以实现离子簇之间的交换相互作用，所述相互作用导致协同效应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发光物质形式的真实性标记本专利技术涉及印刷的有价文件(document of value),其具有至少一种以发光 物质的形式的真实性标记(authenticity feature)，该发光物质基于掺杂有一种 或多种离子的主晶格(host lattice)。在本专利技术的上下文中，术语"有价文件"是指钞票、支票、股票、代币、 身份(ID)证件、信用卡、护照和其它文件以及用于产品保护的标签、封印 (seal)、包装或其它元件。早已公知通过发光物质来保护有价文件以防伪造。已经讨论了过渡金属 和稀土金属作为发光离子的应用。这样的离子具有如下优点它们在适当的 激发之后显示出一种或多种特征窄带发光，所述特征窄带发光有助于可靠的 检测和与其它光谱划界。还已经讨论了过渡金属和/或稀土金属的组合。这样 的物质具有如下优点除了上述发光之外，还观察到可导致更复杂的光谱的 所谓的能量转移过程。在这种能量转移过程中，离子可将其能量转移给另一 离子，于是光谱可由作为所述两种离子的特征的多条窄带谱线构成。但是具有适于保护有价文件的特征性质的离子的数量有限。而且，过渡 金属和/或稀土金属的离子在一种或多种特征波长下发光，所述特征波长取决 于所述离子和主晶格的性质并且是可预测的。能量转移过程也导致相关离子 的这些特征发光。DE 198 04 021 Al描述了具有至少一种以发光物质形式的真实性标记的 有价文件，该发光物质基于掺杂的主晶格。EP 1 370 424 Bl描述了具有至少一种以发光物质形式的真实性标记的 印刷的有价文件，该发光物质基于掺杂有(3d)s电子排布的离子的主晶格。从该现有技术出发，本专利技术的目的在于增加适合作为有价文件的真实性 标记的物质的数量和复杂性，并且特别提供具有发光物质形式的真实性标记 的有价文件，其通过特征新型发光光谱以及其它光谱性质而不同于具有迄今 已知的物质的有价文件。可在独立权利要求中找到该问题的解决方案。展开是从属权利要求的主题。本专利技术是基于如下发现掺杂在合适的主晶格中的某些类型的离子与所 述相同类型的离子或主晶格的其它离子进行交换相互作用。交换相互作用导 致协同效应。协同效应基于所述交换-耦合体系(即双核或多核的离子簇)的性质。交换相互作用源于静电力，邻近的磁性离子的未成对电子暴露于该静电 力中。磁性离子是指具有未成对电子的离子。交换相互作用导致电子态的可 测量的分裂。通常，在J金属(过渡金属)、/金属(稀土金属)或它们的组合中可以发 现交换相互作用。然而，交换相互作用的强度非常不同。在^f金属簇中，交 换相互作用最强并且所述簇态(cluster states)的能量分裂可最高达几百个波 数。对于/金属簇，交换相互作用弱得多并且所述簇态的分裂通常小于1个波数。特别合适的是,金属簇或^-/金属簇的交换-耦合体系。在这种体系中， 交换相互作用可以如此大使得它们导致完全可检测的协同效应。这种物质的在本文中，两种协同效应是特别合适的，其为在发光行为中显现出它们 自身的协同效应。但这不排除交换-耦合簇的其它协同光学和/或磁效应的使用。在本专利技术的第一有利实施方式中，合适的主晶格以这样的方式掺杂离子 使得形成了这些掺杂离子的交换-耦合离子簇，只有当所述交换-耦合簇被认 作是发光整体时才可理解其发光光谱。所述交换-耦合簇的发光光谱明显不 同于所述掺杂离子的单个离子的发光光谱。优选过渡金属的离子，其作为最 低发光跃迁具有自旋禁阻跃迁，自旋禁阻跃迁同时对应于组态内跃迁 (intra-configural transition)。在(3J)"离子的Tanabe-Sugano图中，可发现合适 的电子排布f3《2、 f3《3和(3^6。优选离子T产、V2+、 V3+、 Cr3+、 Cr4+、 Mn4+、 MnS+和N严。也考虑f4力n和。力n电子排布的等电子离子。主晶格为合适的纯 的或混合的化合物，该化合物具有来自周期表第I主族金属、第II主族金属、过渡金属和/或稀土的组的至少一种代表和由周期表第m主族 第VII主族组成的非金属组中的至少 一种代表。特别优选在簇中导致强的交换相互作用的主晶格。在本专利技术的第二有利实施方式中，合适的主晶格掺杂有离子，使得交换-耦合簇由掺杂离子和主晶格的磁性离子形成。如上所述，磁性离子应具有 未成对电子。只有当所述交换-耦合簇被认作是发光整体时才可理解这种物 质的发光光语。与掺杂离子或主晶格的磁性离子的发光光傳相对比，该簇光 谱是完全不同的。主晶格为合适的纯的或混合的化合物，该化合物具有稀土(Ce-Yb)中的至少一种代表和由周期表的第III主族~第VII主族组成的非 金属组中的至少一种代表。另外，来自第I主族金属、第II主族金属和/或过 渡金属的组的相同代表和至少一种额外代表是合适的。优选的主晶格含有稀 土金属离子Ce3+、 Pr3+、 Sm3+、 Eu3+、 Gd"和Tb3+。特别优选的是在具有掺 杂离子的簇中导致强的交换相互作用的那些。对于掺杂，优选过渡金属的离 子，其作为最低发光跃迁具有自旋禁阻跃迁，自旋禁阻跃迁同时对应于组态 内跃迁。在(3c/)"离子的Tanabe-Sugano图中可发现合适的电子排布f3《2、(3^3 和(3d/。特别优选的是离子T产、V2+、 V3+、 Cr3+、 Cr4+、 Mn4+、 Mn"和Ni2+。 f4J)n和f5J)n电子排布的等电子离子也是合适的。下面参考附图附图说明和实施例进一步解释本专利技术的实施方式和优点。图1显示与基于Cr"掺杂的主晶格的常规发光物质相比的根据第一实 施方式的物质的能级图和发光跃迁。图2显示与基于Cr"掺杂的主晶格的常规发光物质相比的根据第 一实施 方式的物质的发光光镨。图3显示与基于Cr"掺杂的氧化铕主晶格的常规发光物质相比的第二实 施方式的物质的能级图和发光跃迁。图4显示与基于Cr"掺杂的氧化铕主晶格的两种常规发光物质的发光相 比的根据第二实施方式的物质的发光光谱。图5显示根据本专利技术的加密元件(security element)的横截面。为说明第一有利实施方式的本专利技术的优点，使用Cr"掺杂的氧化主体材 料作为这种物质的实例。图1和2中的描绘起到对此进行说明的作用。Cr3+ 具有(3力3电子排布并且在八面体氧化配位中基态用对称能态项(term)符号 ^2表示。在这种主晶格中，第一激发态通常为"E态。在较高的能量激发后， 这种具有低C一+浓度的材料在不太高的温度下通常在红色光谱范围内发光。 这里观察到的发光跃迁为自旋禁阻跃迁，因为总自旋S改变一个单位(AS4)。 这导致具有长寿命(通常在10 ms的范围内)的非常窄带的发光。当提高相同主体材料中的铬浓度时，观察到寿命短得多(通常短10-100 倍)的新的、非常窄带的发光谱线。该发光来自交换-耦合的03+-&3+对。该 额外i普线的强度取决于材料中的Cr"浓度和交换相互作用的强度，而交换相 互作用的强度又取决于主晶格的选择。该谱线的能量位置可偏移几百个波数 (参见图2)。其原因是交换相互作用导致基态和第一激发态分裂成多个态， 所述多个态最好通过它们的总自旋S描述，如图1中示意地显示的那样。该 跃迁是AS-0的自旋容许跃迁。这种自旋容许跃迁的强度通常为自旋禁阻跃 迁的10本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于有价文件的真实性标记，该真实性标记为基于掺杂的主晶格的发光物质的形式，其特征在于，所述物质的掺杂离子和／或掺杂离子与所述主晶格的离子形成交换－耦合簇并具有协同效应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬希尔，托马斯吉林，卡伊U斯托克，
申请(专利权)人：德国捷德有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]