способ защиты от подделок и контроля подлинности ценных изделий

Формула изобретения

1. Способ защиты от подделки ценных изделий и контроля их подлинности, при котором на ценном изделии формируют пассивное защитное средство заданной структуры, обеспечивают возможность контроля его наличия и подлинности, отличающийся тем, что в качестве материала защитного средства используют металл, поверхность которого имеет шероховатость наноразмерного уровня, при этом в качестве детектируемого информативного признака используют аномальное обратное рассеяние зондирующего лазерного излучения с интенсивностью I ~ 10⁷÷10¹⁰ Вт/см², а возможность контроля наличия и подлинности защитного средства обеспечивают методом анализа по нелинейно-оптическим эффектам в процессе внешнего воздействия на него зондирующего лазерного излучения и детектирования информативных признаков в оптическом отклике защитного средства на упомянутое внешнее воздействие с последующим сопоставлением зарегистрированных параметров информативных признаков с информативными признаками, содержащимися в базе данных средства детектирования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве зондирующего электромагнитного излучения используют лазерное когерентное излучение с длительностью импульсов ~10^-8 с, и интенсивностью 10³÷10 ⁷ Вт/см² в диапазоне от ближнего ультрафиолетового до ближнего инфракрасного диапазона длин волн, включая видимый оптический диапазон.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам защиты ценных изделий от подделки и может быть использовано для защиты от подделки музейных ценностей, включая картины, ювелирные изделия, а также дорогостоящих лекарственных препаратов, объектов интеллектуальной собственности, банкнот, кредитных и иных ценных бумаг, а также для обеспечения возможности последующего определения их подлинности с использованием технических средств.

Из уровня техники хорошо известны технические решения аналогичного характера.

Так из уровня техники известны индивидуальные средства защиты документов в виде перфорации, рисунок которой имеет узнаваемые нерегулярности. Перфорацию осуществляют с помощью лазерного луча исходя из обычного рисунка, при этом управление лазером осуществляют посредством ЭВМ таким образом, что каждая перфорация имеет индивидуальную нерегулярность, зависящую от исходной величины, см. например, описание заявки DE № 0368353, B44F 1/12, 1988(1).

К недостаткам данного способа можно отнести, что они могут быть достаточно легко воспроизведены с высокой степенью соответствия оригиналу с помощью современных средств, широко известных и доступных широкому кругу специалистов.

Так из уровня техники известен способ защиты от подделки и контроля подлинности ценных изделий, раскрытый в описании патента РФ № 2074420, G07D7 /00, G01N 24/08, 27.02.1997 (2). Способ заключается во введении в материал защищаемого предмета или нанесении на него метки, в качестве которой используют стабильный изотоп осмия-187 или его соединение, а определение его наличия осуществляется по ядерным магнитным свойствам. Введение в материал защищаемого предмета или нанесение на него стабильного изотопа осмия-187 может осуществляться в химическом соединении, обеспечивающем постоянную ориентацию магнитных моментов электронных оболочек атомов осмия-187. Данный способ позволяет упростить и удешевить защиту от подделки банкнот, ценных бумаг и документов при обеспечении высокой степени защищенности.

Вместе с тем, из уровня техники известен способ защиты от подделки ценных изделий, раскрытый в описании к патенту РФ № 2144216, G07D 7/00, G07D 7/06, G06K 19/08, 10.01.2000 (3). Согласно данному способу в качестве средства защиты используют изотопный индикатор на основе смеси стабильных изотопов. Защитную метку формируют посредством упомянутого изотопного индикатора таким образом, чтобы обеспечивалась возможность контроля ее наличия на защищаемом изделии (при детектировании), по меньшей мере, одним из методов спектрального анализа (например, рентгенофлуоресцентным или люминесцентным методами). Данная защитная метка может быть сформирована непосредственно на защищаемом изделии или независимо от него в любом известном виде и по известным технологиям.

Кроме того, из уровня техники известны технологии аналогичного назначения, раскрытые в описаниях зарубежных охранных документов, например, GB 1193511, JP 9119867, US 4533244.

Также из уровня техники известен способ защиты от подделки и контроля подлинности ценных изделий, раскрытый в описании к патенту РФ № 2276409, G07D 7/06, G06K 19/14, 10.05.2006(4) (ближайший аналог). Согласно данному способу на изделии формируют пассивное защитное средство заданной структуры, которая обеспечивает возможность контроля наличия и подлинности упомянутого средства физическим методом анализа по резонансным эффектам в процессе внешнего воздействия на него зондирующим электромагнитным излучением заданной радиочастоты и детектирования параметров определенных информативных признаков в резонансном отклике защитного средства на упомянутое внешнее воздействие с последующим автоматическим сопоставлением зарегистрированных параметров этих информативных признаков с эталонными значениями. В качестве пассивного защитного средства используют металлизированную, по меньшей мере, трехслойную резонансную фильтровую структуру. В качестве зондирующего излучения используют радиочастоту СВЧ-диапазона, в качестве информативных признаков используют характерные пиковые значения частотной характеристики коэффициентов прямой передачи и обратного отражения.

К недостаткам всех приведенных выше аналогов следует отнести их недостаточную надежность. Это связано, прежде всего, с тем, что современный уровень развития вычислительной, аналитической и множительной техники позволяет воспроизвести с высокой степенью идентичности практически любую ценную бумагу в неограниченном количестве при сравнительно небольших материальных затратах.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение уровня надежности защиты от подделок и копирования ценных изделий.

При реализации данного изобретения достигаются несколько технических результатов, один из которых заключается в повышении степени сложности выполнения защитного средства на ценном изделии с одновременным снижением возможности его подделки, копирования, изменения.

Указанная задача решается тем, что в способе защиты от подделок и контроля подлинности ценных изделий на ценном изделии формируют пассивное защитное средство заданной структуры, обеспечивают возможность контроля его наличия и подлинности. В качестве материала защитного средства может быть использован как металл, так и неметалл, имеющий поверхность с шероховатостями наноразмерного уровня. При этом в качестве детектируемого информативного признака используют аномальное обратное рассеяние мощного лазерного излучения поверхностью защитного средства, а возможность контроля наличия и его подлинности защитного средства обеспечивают методом анализа по нелинейно-оптическим эффектам в процессе внешнего воздействия на него интенсивного зондирующего электромагнитного излучения с малой длительностью импульсов от ближнего ультрафиолетового до ближнего инфракрасного диапазона длин волн, включая видимый оптический диапазон.

Использование рассмотренного принципа формирования идентификационного признака стало возможным благодаря открытию эффекта аномального обратного рассеяния мощного лазерного излучения плоской поверхностью твердого тела /1/.

Этот эффект наблюдается на плоских случайно-шероховатых поверхностях при интенсивности зондирующего лазерного излучения I ~10⁷÷10¹⁰ Вт/см².

На сегодняшний день экспериментально исследованы материалы различной структуры: как металлы, так и неметаллы, с различными покрытиями и с различной глубиной проникновения излучения в среду в диапазоне шероховатостей ~10^-3 ÷10² мкм в спектральном диапазоне =0,26÷1,1 мкм /1/.

В результате проведенных экспериментов выяснилось, что характеристики обратного рассеяния света в диапазоне интенсивностей 10^-3÷10 ³ Вт/см² и шероховатостей 10^-3÷10 ² мкм как в непрерывном, так и в импульсном режимах облучения дают известную картину с диффузной, зеркальной и зеркально-диффузной индикатрисами рассеяния, вполне удовлетворительно описываемую классическими теориями рассеяния Френеля и Рэлея-Райса /1/.

В диапазоне интенсивностей 10⁷÷10 ¹⁰ Вт/см² взаимодействие излучения с поверхностью носит явно выраженный нелинейный характер. При этом возбуждаются процессы, ведущие как правило к необратимым термическим деформациям исследуемой поверхности, например оптический пробой, локальный пробой на микронеоднородностях поверхностной структуры, термодинамические деформации поверхности, ее плавление, испарение, резка и т.д. Эти процессы тоже достаточно хорошо описываются известными теориями нелинейной оптики /1/.

В то же время при использовании когерентных источников излучения (лазеров) с малой длительностью импульса ~10^-8 с, и интенсивностью 10³÷10 ⁷ Вт/см², возникает необычная картина рассеяния.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что при увеличении интенсивности падающего излучения и уменьшении длительности импульса, т.е. приближении этих величин к некоторым структурным критическим константам

( ₀ ^c _s, P₀ Р^c ₀), пространственно-временные характеристики излучения, рассеянного плоской изотропной шероховатой поверхностью твердого тела, существенно меняются /1/. При этом изменений полной энергии пучка рассеянного излучения не происходит. Происходит лишь перекачка энергии из диффузной компоненты излучения в зеркальную, причем этот процесс идет с некоторой задержкой во времени, которая зависит от угла падения и направления поляризации в падающей волне, длины волны и интенсивности падающего лазерного излучения, с одной стороны, и характеристик облучаемой поверхности, с другой.

В этом случае никаких нелинейных и некогерентных процессов на поверхности, характерных для больших интенсивностей лазерного излучения I 10⁷-10¹⁰ Вт/см², не происходит. В то же время рассматриваемую аномальную картину рассеяния в рамках классической теории рассеяния Френеля и Рэлея-Райса, хорошо работающей в диапазоне интенсивностей I<10³ Вт/см ², объяснить невозможно.

Таким образом, обнаруженное окно-эффект, для которого начиная с некоторой границы качества

_s(R_z/ /10), _{0 s} 10^-8c

и

_{0 s}(I₀ I_c=10³-10⁷Вт/см² ),

энергия диффузной компоненты (приводящей к нелинейно-оптическим эффектам типа прожига и резки материала) переходит в зеркальную (не приводящей к указанным нелинейно-оптическим эффектам), может служить идентификационным признаком подлинности защитной метки.

Ниже приводится описание графических материалов, никоим образом не ограничивающих все возможные варианты осуществления заявленного изобретения.

На чертеже приведен пример устройства для детектирования подлинности защищаемого изделия на основе использования аномального рассеивания мощного лазерного излучения плоской поверхностью шероховатой поверхностью защитной метки. Ниже приведены нумерация элементов и блоков устройства, их наименования и используемые сокращения:

1 - зондирующий лазер (ЗЛ),

2 - защитная метка (ЗМ),

3 - защищаемое изделие (ЗИ),

4 - пятно луча (ПЛ) ЗЛ,

5 - ослабляющий фильтр (ОФ),

6 - фоторегистрирующее устройство (ФРУ),

7 - отверстие прожига (ОП),

8 - электронно-вычислительное устройство (ЭВУ),

9 - монитор ЭВУ (МЭВУ).

При конструировании оптической схемы устройства выбирается такое взаиморасположение оптических элементов схемы, при котором обеспечивается максимальный эффект аномального рассеяния мощного лазерного излучения для использованного материала и структуры ЗМ (3).

Ниже приводится пример осуществления изобретения, никоим образом не ограничивающий все возможные варианты его реализации.

Для реализации рассмотренного способа защиты ценных изделий, в частности банкнот, кредитных документов и иных ценных бумаг, выбирают структуру и расположение ЗМ (2), наиболее подходящие для ЗИ (3). Могут быть использованы различные известные из уровня техники варианты и способы формирования и нанесения защитной метки.

Поскольку конкретные методы нанесения изображений, например, на банкноты различных достоинств являются охраняемыми сведениями государства, а их выбор не ограничивает сферу применения предлагаемого способа, предположим, что защитная метка выполняется в виде металлической или металлизированной тонкой полоски. Требуемая «шероховатость» на металлическую полоску наносится, например, путем электрохимического травления ее поверхности.

Начальной выставкой обеспечивается совмещение ПЛ (4) и ЗМ (2). Далее по сигналу ЭВУ (8) включается ЗЛ (1).

В случае если ЗМ (2) подлинная, при взаимодействии с ее шероховатой поверхностью формируется зеркальная компонента аномального рассеяния. ОФ (5) используется для ослабления интенсивности зеркальной компоненты до уровня, необходимого для работы ФРУ (6). Сигнал с выхода ФРУ (6) поступает на вход ЭВУ (8) и далее на МЭВУ (9), который служит для визуальной оценки подлинности ЗИ (3). Рассмотренный случай представлен на чертеже,а.

В случае подделки ЗМ (2) или ее отсутствия на ЗИ (3), при воздействии мощного лазерного излучения в полной мере проявляются нелинейно-оптические эффекты, приводящие к прожигу, испарению и т.п. материала поддельного изделия, как это показано на чертеже,б.

Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает гарантированную защиту ценных изделий от подделки, возможность последующего автоматического определения их подлинности с высокой достоверностью, а также повреждения поддельного изделия путем прожига, испарения и т.п., что делает невозможным его дальнейшее использование.

Источники информации

1. Иванов А.Ю. Эффект аномального обратного рассеяния мощного лазерного излучения плоской поверхностью твердого тела. Письма в ЖТФ, том 25, вып. 16, 1999.