机器可读的安全元件和包含该元件的产品制造技术

本发明专利技术涉及一种机器可读的发光安全元件和用于检查该发光安全元件的设备和方法。本发明专利技术的特征在于安全元件包含至少两种颜料，第一颜料包括掺杂第一掺杂物、即第一发光离子的第一无机主晶格，第二颜料包括掺杂至少两种掺杂物、即所述第一掺杂物和发光稀土离子的第二无机主晶格，能量可从第二无机主晶格中的第一掺杂物非辐射地转移到发光稀土离子，且该发光稀土离子很大程度上淬灭来自第二无机主晶格中的第一掺杂物的在一个或更多发射峰处的发射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种机器可读的安全元件和包含该元件的产品。需要机器可读安 全元件的产品包括例如，有价证件(例如纸张和塑料基底材料，诸如钞票、护照、签证 等)、标签、票据和身份证。
技术介绍
为了防止仿造和伪造，在工业中已经试图利用机器可读安全元件构造应该被保 护的产品，使得未授权的人不能无法察觉地改变或复制这些产品。使用掺杂有稀土离子的主晶格在本领域中通常是已知的。这些化合物可吸收一 频率的辐射，并发射不同频率的辐射，其中辐射指UV、可见光、近红外和远红外辐射。 当用给定波长的辐射照射时，这些化合物在第二波长发光且该发光可被检测器检测。这 种发光化合物被称为“发光体”，可以是离子或化合物。掺杂有发光体化合物的主晶格具有吸收和发射曲线，该吸收和发射曲线通常为 离子的特性，但是被合并入晶体主晶格的效应改变。用当前的实验室设备测量吸收和发 射是可能的。优选伪装由发光体产生的光谱，以使得潜在的造假者更难于对安全特征进行反 向工程。可利用多于一种的稀土金属和/或主晶格来伪装该发射。W02006/024530A1公开了使用至少两种具有重叠光谱发射频带的发光材料作为 发光安全特征系统。优选地，发光材料具有相同主晶格但是不同发光体，或者具有相同 发光体但不同的主晶格，其中发光体可以是稀土金属。W02005/035271A2公开了一种用于安全文件的机器可读编码系统，该系统包括 第一和第二发光物质，该第一和第二发光物质都在可见光谱范围之外的共同发射范围内 发光。第一和第二物质的发射光谱在已知发射范围的至少一个部分区域中重叠，使得第 一发光物质的发射光谱在特性上由第二发光物质的发射光谱补充，其中所述发光物质可 以是掺杂有稀土金属的主晶格。可利用吸收材料伪装发光体的发射光谱。吸收材料的吸收光谱重叠或覆盖发光 体的发射光谱或激发光谱并且以特有的方式改变它。这些改变可以例如通过“限制”光 谱范围或通过使激发和/或发射光谱“变形”来进行。在最简单的例子中，通过分离光 谱的边缘区域发生这种限制，而可通过对宽频带光谱的窄光谱区域进行经设计的衰减或 通过消除给定的光谱谱线发生这种变形。US4451530公开了改变已知的发射光谱和利用特性上改变的部分来认证安全文 件。安全元件由掺杂有诸如稀土的发光体的无机主晶格和诸如染料的一种或多种吸收材 料组成，吸收材料通过限制光谱范围或通过使激发和/或发射光谱变形来改变发光体的 发射光谱。US6506476B1公开了使用掺杂有包括铥的至少一种稀土金属的无机主晶格作为 印刷的有价证件的认证特征。该认证特征可被印刷到印刷的有价证件上或添加到纸浆中。掺杂的主晶格主要在光谱的可见光区域吸收和可激发，并且在红外光谱的到少一部 分中是透明的。主晶格高效率地将吸收的能量转移到铥。优选地，发光物质的量子产额 在50-90%的范围内。通过吸收，主晶格抑制在可见光以及可能在近红外区域中出现的铥 发射谱线。US634426B 1公开了一种印刷的有价证件，该有价证件具有至少一种基于掺杂 有至少一种稀土金属的主晶格的发光物质形式的认证特征。主晶格主要在光谱的整个可 见光区域中吸收，且包含铬作为吸收物质。这种通过主晶体进行的很宽频带的吸收使得 来自掺杂的稀土金属的处于该区域的谱线被抑制。同时，发生从主晶格到掺杂的稀土金 属的能量转移，借此诱发发光物质的发射。发生对稀土金属的更有效的激励，也产生更 高的发射强度。US647933B1公开了使用掺杂有两种稀土金属(即铥和钬)的无机主晶格作为印 刷的有价证件的认证特征。该认证特征可被嵌入纸浆中或添加到印刷油墨中。主晶格包 含宽频带吸收组分且高效率地将吸收的能量转移到稀土掺杂金属。优选地，发光物质的 量子产额处于50-90%的范围内。稀土金属的发射光谱以特有的方式被吸收组分影响。US4463970公开了使用可以是发光体的伪装材料来防止通过化学实验室分析间 接检测可激发标记材料的图案。可激发标记材料被用于以代码记录信息。例如，欲隐藏 的编码中所用信号可涉及包括发光体的伪装材料的发射光谱。伪装材料可以是宽频带发 射的，例如，有机发光体。于是，可激发标记材料的特征信号可能仅仅作为添加到发射 光谱中小尖峰被注意到。可替代地，可添加在不同于要测量的信号的波长发射的一种或 更多种窄带发光体，因此发射光谱复杂。在本领域内通常已知两种发光物质可被用作印刷有价证件的安全特征。一种发 光物质作为吸收体，另一种发光物质作为发射体。可以存在从吸收体到发射体的有效能量转移。W02006/099642A1公开了在用于安全证件的安全元件中使用两种无机发光物 质。第一发光物质被入射辐射激发。能量在第一发光物质和第二发光物质之间转移，从 而所述发光物质之一的激发的频率范围对应于另一发光物质的激发的频率范围。JP2002212552公开了一种包括无机材料的红外发光荧光物质，该无机材料与铥 和作为可选活性元素的钬共激活，铥在红外范围内具有吸收性，钬与铥能级匹配以有效 传送吸收的光能且在红外范围内发光。EP1241M2A2公开了反斯托克司(anti-Stokes)磷光体，它是应用于安全文件中 的发光体，发射波段具有比吸收波段短的波长。该反斯托克司磷光体是掺杂有两种稀土 离子的主晶格。掺杂物之一，例如镱，形成吸收体，另一掺杂物，例如铥，形成发射 体。各个发射谱线组之间的强度等级是可变的，且取决于磷光体中吸收体和/或发射体 的浓度。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种包含至少两种颜料的混合物的机器可读安全 元件，其中第一颜料包括第一无机主晶格，该第一无机主晶格具有在第一发射波长带处 发射电磁辐射的第一发光掺杂物离子，第二颜料包含第二无机主晶格，该第二无机主晶格具有至少两种掺杂物，其中第二无机主晶格的第一掺杂物与第一发光掺杂物离子相同 且第二掺杂物是稀土离子，该稀土离子能够ω通过来自第二无机主晶格的第一掺杂物的 非辐射能量转移而激发和(ii)在第二发射波长带处发射电磁辐射，其中第二发射波长带 和第一发射波长带具有可以忽略的重叠，且第二掺杂物很大程度上淬灭来自第二无机主 晶格的第一掺杂物的在一个或更多发射峰处的发射。根据本专利技术的第二方面，提供一种包括承载根据本专利技术第一方面的安全元件的 基底的物品，其中该物品是有价产品。该基底可以是包括纸浆或聚合物材料和至少两种 颜料的混合物的纸张或塑料产品，其中当颜料在造纸过程中添加到纸浆或在挤出过程中 添加到聚合物以在纸张或塑料产品中形成安全元件时，所述混合物如本专利技术的第一方面 中所限定的。根据本专利技术第三方面，提供一批根据本专利技术第二方面的物品。根据本专利技术第四方面，提供一种包括媒介物和至少两种颜料的混合物的油墨， 其中当油墨被施加到基底以形成安全元件时，所述混合物如本专利技术第一方面中所限定 的。根据本专利技术第五方面，提供一种印刷方法，其中基底被用根据本专利技术第四方面 的油墨印刷。根据本专利技术第六方面，提供一种检测根据本专利技术第一方面的安全元件的存在的 方法，其中用包括第一掺杂物/第一颜料吸收波长和第一掺杂物/第二颜料吸收波长的一 个或更多波长的入射辐射照射该元件，且通过利用检测器在第一发射波段和第二发射波 段中检测发射。具体实施方式根据本专利技术第一方面，提供一种包含至少两种颜料的混合物的机器可读安本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含至少两种颜料的混合物的机器可读安全元件，其中第一颜料包括第一无机主晶格，该第一无机主晶格具有在第一发射波长带处发射电磁辐射的第一发光掺杂物离子，第二颜料包含第二无机主晶格，该第二无机主晶格具有至少两种掺杂物，其中第二无机主晶格的第一掺杂物与第一发光掺杂物离子相同且第二掺杂物是稀土离子，该稀土离子（ｉ）能够通过来自第二无机主晶格的第一掺杂物的非辐射能量转移而被激发和（ｉｉ）在第二发射波长带处发射电磁辐射，其中第二发射波长带和第一发射波长带具有可以忽略的重叠，且第二掺杂物很大程度上淬灭来自第二无机主晶格的第一掺杂物的在一个或更多发射峰处的发射。

【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：WR拉波波尔特，J凯恩，C劳，D赖德，
申请(专利权)人：环球油品有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]