Спосіб автентифікації захисного маркування, спосіб маркування та автентифікації захищених документів або виробів, пристріій для автентифікації захищених документів або виробів, система захисту, пристрій для авт

1. Спосіб автентифікації захисного маркування, яке містить люмінесцентну сполуку, шляхом збудження вказаної люмінесцентної сполуки джерелом світла збудження та вимірювання інтенсивності люмінесцентної емісії, за яким під час впливу джерела світла збудження або після нього вимірюють значення інтенсивності світла протягом часових інтервалів (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8), вибраних таким чином, що після віднімання значення інтенсивності, зареєстрованого протягом одного часового інтервалу, від значення інтенсивності, зареєстрованого протягом іншого часового інтервалу, результат віднімання буде представляти світло, випромінюване люмінесцентним матеріалом. 2. Спосіб за п.1, за яким один з часових інтервалів (T5) вибирають на протязі початкової фази збудження люмінесцентного матеріалу для зниження частки інтенсивності світла (2а), спричиненої емісією люмінесцентного матеріалу, у порівнянні з виміряною інтенсивністю світла (1а), спричиненою відбитим світлом, розсіяним світловим випромінюванням або іншим світлом, яке не є результатом емісії. 3. Спосіб за п.1 або 2, за яким другий часовий інтервал (T6) вибирають на протязі фази, у якій інтенсивність, спричинена емісією люмінесцентного матеріалу, зростає до свого максимального значення. 2 (19) 1 3 74821 4 - щонайменше два з вказаних значень виміряної 17. Пристрій за п.16, у якому часові інтервали (Т3, інтенсивності люмінесценції віднімають одне від Т4) є рівними і знаходяться в межах першого чаодного для одержання результуючих значень інтесового інтервалу (Т1). нсивності люмінесценції, які порівнюють з еталон18. Пристрій за п.17, у якому часові інтервали (Т3, ними значеннями, що використовуються як критеТ4) дорівнюють половині першого часового інтеррій автентичності. валу (Т1). 11. Спосіб за п.10, за яким часові інтервали (Т3, 19. Пристрій за п.18, у якому часові інтервали (Т3, Т4) є рівними і знаходяться в межах першого чаТ4) є рівними і знаходяться в межах другого часосового інтервалу (Т1). вого інтервалу (Т2). 12. Спосіб за п.11, за яким часові інтервали (Т3, 20. Пристрій за п.19, у якому часові інтервали (Т3, Т4) дорівнюють половині першого часового інтерТ4) дорівнюють половині другого часового інтервалу (Т1). валу (Т2). 13. Спосіб за п.12, за яким часові інтервали (Т3, 21. Пристрій за будь-яким з пп.16-20, в якому вкаТ4) є рівними і знаходяться в межах другого часозане джерело світла збудження здатне багаторавого інтервалу (Т2). зово вмикатися та вимикатися і в якому вказаний 14. Спосіб за п.13, за яким часові інтервали (Т3, пристрій вимірювання сигналу здатний багатораТ4) дорівнюють половині другого часового інтерзово вимірювати та інтегрувати вказаний вихідний валу (Т2). сигнал фотодетектора, одержуючи щонайменше 15. Спосіб за будь-яким з пп.10-14, за яким вказаодин інтегрований результуючий вихідний сигнал. не джерело світла збудження багаторазово вми22. Пристрій за п.16 або 21, у якому вказаний міккають та вимикають, а вказані значення інтенсивропроцесор здатний порівнювати вказаний щоності люмінесценції багаторазово вимірюють та найменше один результуючий вихідний сигнал або віднімають, одержуючи інтегровані значення ревказаний щонайменше один інтегрований резульзультуючої інтенсивності, які порівнюють з еталонтуючий вихідний сигнал з щонайменше одним ними значеннями, що використовуються як критееталонним значенням, що зберігається у його внурій автентичності. трішній пам'яті, для одержання сигналу автентич16. Пристрій для автентифікації захищених докуності. ментів або виробів, які містять щонайменше одну 23. Пристрій за будь-яким з пп.21, 22, у якому вкалюмінесцентну сполуку, вказана люмінесцентна заний щонайменше один результуючий вихідний сполука збуджується джерелом світла збудження і сигнал або вказаний щонайменше один інтегровахарактеризується зростанням у часі інтенсивності ний результуючий вихідний сигнал передається люмінесцентної емісії після увімкнення джерела лінією зв'язку на віддалений сервер для порівнянсвітла збудження та згасанням у часі інтенсивності ня з щонайменше одним еталонним значенням, люмінесцентної емісії після вимкнення джерела що зберігається у його пам'яті, для одержання та світла збудження, вказаний пристрій містить щоповернення назад сигналу автентичності. найменше одне джерело світла збудження, що24. Система захисту, що містить кілька люмінеснайменше один фотодетекторний канал та щоцентних маркувань, які характеризуються емісією найменше один мікропроцесор, який із затримкою у часі і переважно різними довжинавідрізняється тим, що ми хвиль емісії, для включення у різних співвідно- вказане джерело світла збудження є здатним шеннях до друкарських фарб або пластикових вмикатися протягом першого часового інтервалу матеріалів для виробництва захищених документів (Т1) та вимикатися протягом другого часового інабо виробів, та пристрій за будь-яким з пп.16-23, тервалу (Т2) під керуванням вказаного мікропроякий переважно має відповідну кількість детекторцесора, них каналів для визначення автентичності вказа- вказаний фотодетекторний канал містить щоних захищених документів або виробів. найменше один фотодетектор, що здатний вироб25. Пристрій для автентифікації, який містить приляти аналоговий вихідний сигнал при освітленні стрій для емісії світла опромінювання на маркуджерелом світла, та щонайменше один пристрій вання, пристрій для вимірювання інтенсивності вимірювання сигналу, здатний здійснювати під світла протягом щонайменше двох часових інтеркеруванням вказаного мікропроцесора вимірюванвалів, пристрій для віднімання значень інтенсивня та інтегрування неінвертованої (Р1) та інвертоності світла та створення вихідних сигналів для ваної (Р2) частин вказаного вихідного сигналу фоздійснення способу за будь-яким з пп.1-15. тодетектора протягом часових інтервалів (Т3, Т4), 26. Пристрій за п.25, який містить пристрій для виробляючи щонайменше один результуючий вивимірювання інтенсивності світла для двох або хідний сигнал, і більше частотних діапазонів світла. - вказаний мікропроцесор є здатним перетворюва27. Система захисту, що містить пристрій для авти у цифрову форму та зберігати щонайменше тентифікації за п.25 або 26 та сполуку для ствоодин результуючий вихідний сигнал. рення захисного маркування, яка містить люмінесцентний матеріал, придатний для виявлення вказаним пристроєм для автентифікації. 5 Даний винахід належить до області захищених документів та виробів. Він стосується способу визначення автентичності таких документів та виробів. Зокрема, він стосується захищених документів чи виробів, які мають люмінесцентну мітку, та пристрою для кількісного вимірювання інтенсивності люмінесцентної емісії та характеристик вказаної люмінесцентної мітки. Люмінесцентні сполуки є добре відомими захисними елементами для захисту банкнот, цінних паперів та інших захищених виробів. Такі сполуки можуть бути введені до субстрату захищеного виробу, нанесені друком на захищені вироби за допомогою друкарської фарби, або прикріплені до захищених виробів у формі захисної нитки, фольги чи ярлика, що є їхніми носіями. Детектування люмінесцентних захисних елементів добре відоме фахівцям і описане у великій кількості [патентів. US 5918960] описує апарат для детектування фальшивих банкнот, оснований на УФ-лампі для збудження люмінесценції та двох фотоелементах для вимірювання інтенсивності люмінесценції порівняно з інтенсивністю фонового випромінювання. Особлива проблема у детектуванні люмінесценції полягає у розрізненні слабкого люмінесцентного сигналу від часто набагато сильніших фонових сигналів, створюваних навколишнім світлом. Було запропоноване використання модульованого збудження та синхронного детектування як можливий шлях подолання цих складнощів. [US 5608225] описує удосконалений апарат для детектування флуоресценції та спосіб з використанням модульованого джерела збудження, фотоелемента та фазового детектора для пригнічення фонових сигналів. [US 4275299, US 5548 Ю6, US 5418855 та US 5574790] описують інше детекторне обладнання на основі модульованого збудження. [US 3656835] описує спільне використання постійного джерела УФ-збудження та модульованого магнітного поля для продукування та детектування модульованого випромінювання магнітних триплетних станів люмінесцентної речовини. [US 5315993 та US 5331140] пропонують контроль затухання люмінесценції з використанням мультиплексування більш ніж однієї частоти модуляції джерела збудження, наприклад, для зчитування невидимих флуоресцентних штрих-кодів. [US 5548124 та US 5757013] пропонують вимірювання часів затухання люмінесценції шляхом генерування модуляційної складової сигналу збудження та одержаного від люмінесцентного сигналу-відповіді. Системи детектування люмінесценції з використанням модуляції за відомим рівнем техніки є цілком стійкими до дії навколишнього світла, частота модуляції та фаза якого відрізняються від характеристик власного джерела світла детектора. З іншого боку, вони дуже чутливі до своєї власної частоти модуляції. Варто уваги, що частина модульованого світла збудження зворотно розсіюється на поверхні зразка і крізь систему оптичного фільтра потрапляє до фотоелемента детектора. Слід відзначити, що жодна система оптичного фільтра не забезпечує 100% відкидання компонент світла 74821 6 поза межами потрібного діапазону. Таким чином, це залишкове світло збудження, що має таку саме частоту, як і люмінесцентний сигнал-відповідь, додається до інтенсивності сигналу, що детектується. У випадку слабкого люмінесцентного сигналу вказаний фоновий сигнал перешкоджає належному визначенню інтенсивності люмінесцентного сигналу. Цей факт викликає тим більше занепокоєння, що фоновий сигнал залежить від відбивної здатності субстрату, яка може змінюватися незалежно від інтенсивності люмінесцентного сигналу. У випадку автентифікації банкнот, відбивна здатність субстрату істотно залежить від зовнішніх факторів, таких як забруднення та знос, що ускладнює перевірку справжності, коли не можна визначити різницю між просто відбитим фоновим сигналом та справжнім сигналом люмінесцентної емісії. Даний винахід розкриває спосіб та обладнання, які усувають недоліки відомого рівня техніки. Зокрема, він розкриває спосіб та обладнання, які дозволяють розрізнювати відбитий сигнал збудження та сигнал люмінесцентної емісії і визначати селективно інтенсивність люмінесцентної емісії. Даний винахід дозволяє, крім того, кількісно визначати інтенсивність люмінесценції незалежно від коефіцієнта фонового відбиття. Далі, він дозволяє обчислювати абсолютну чи відносну інтенсивності люмінесценції та використовувати їх з метою кодування та ідентифікації. Даний винахід розкриває спосіб, який дозволяє визначати інтенсивність люмінесценції без внесків навколишнього світла та зворотновідбитого випромінювання збудження. Він оснований на використанні щонайменше однієї люмінесцентної сполуки, яка характеризується емісією із затримкою у часі, тобто, виявляє час-залежне зростання люмінесцентної емісії після увімкнення джерела світла збудження і продовжує випромінювати згасаючий люмінесцентний сигнал після вимкнення джерела світла збудження. Типова вихідна емісія такого люмінесцентного матеріалу у вигляді функції часу зображена на Фіг.1: а) показує залежність інтенсивності від часу для імпульсного збудженого випромінювання довжини хвилі λ1; б) показує залежність інтенсивності від часу для вихідного сигналу люмінесцентного матеріалу, що детектується. Вказаний вихідний сигнал включає щонайменше три компоненти: (1) зворотнорозсіяне випромінювання довжини хвилі λ1, що проникає крізь систему оптичного фільтра, (2) люмінесцентне випромінювання довжини хвилі λ2, що емітується під час збудження, і (3) люмінесцентне випромінювання довжини хвилі λ1, що емітується після збудження. Наявність зворотно-розсіяного випромінювання (1) на детекторі ускладнює одержання точних абсолютних результатів вимірів реальної інтенсивності випромінюваної люмінесценції, такої як представленої її "частиною зростання" (2) та "частиною згасання" (3). Це особливо помітно у випадку слабкої люмінесценції та високої інтенсивності збудження, наприклад, у випадку, коли необхідно детектувати підвищувальний люмінофор. Спосіб за даним винаходом, який вирішує цю 7 74821 8 проблему, пояснюється на прикладі Фіг.2. Джереусуваються, лишаючи результуюче значення сигло світла збудження періодично вмикається та налу, що відповідає виключно інтенсивності люмівимикається, як показано на Фіг.1. Із загальної несценції. інтенсивності люмінесценції можна одержати виЗа іншим варіантом, "інтервал згасання" (D) міряні значення обох - "зростаючої" та "згасаючої" може бути частково розділений на два рівні часові - частин, використовуючи такий спосіб: інтервали (t7, t8), причому вказані часові інтервали Інтервал "зростання" (А) між увімкненням та є коротшими за попередні часові інтервали (t3, t4) і вимкненням джерела світла збудження може бути розташовані ближче до початку та ближче до кінця розділений щонайменше на два часові інтервали, "інтервалу згасання" (D). Інтегральна інтенсивність які краще є рівними. Сигнал детектора протягом сигналу за часовий інтервал t7 віднімається від зазначених часових інтервалів інтегрують з метою інтегральної інтенсивності сигналу за часовий інодержання значень для кожного інтервалу. Потім тервал t8. Внески фонового випромінювання усуобчислюють різницю між першим та другим сигнаваються, лишаючи результуюче значення сигналу, лом. Завдяки тому, що часові інтервали є рівними, яке відповідає виключно інтенсивності люмінесцевнесок витоку зворотно-розсіяного випромінюваннції. Це альтернативне рішення є особливо приданя збудження віднімається разом з іншим присуттним, якщо за допомогою одного й того самого нім фоновим випромінюванням (навколишнім світобладнання повинні бути проаналізовані кілька лом). Залишкова інтенсивність сигналу люмінесцентних матеріалів, що мають дуже різні спричинена виключно люмінесцентною емісією. характеристичні константи часу "згасання". У прикладі, зображеному на Фіг.2a, "інтервал Спосіб за даним винаходом оснований, таким зростання" (А) може, наприклад, бути цілком розчином, на використанні люмінесцентних матеріаділений на два рівні часові інтервали (t1, t2). Інтеглів, які характеризуються емісією із затримкою у ральна інтенсивність сигналу за часовий інтервал часі і які дозволяють забезпечити шляхом відповіt1 віднімається від інтегральної інтенсивності сигдного розділу інтервалів спостереження сигналів налу за часовий інтервал t2. Внески зворотно"зростання" та "згасання" та формування відповідрозсіяного фонового випромінювання та інші світних значень різниці інтегральних сигналів внутрішлові впливи, що спричинюють похибку, колективно ню компенсацію як фонового навколишнього випозначені як внески зворотного розсіяння 1. В репромінювання, так і власного зворотно-розсіяного зультаті віднімання значень інтенсивності одервипромінювання збудження детектора. Це дозвожують результуючу величину сигналу, яка відповіляє здійснювати кількісну оцінку навіть слабких дає виключно інтенсивності люмінесценції. інтенсивностей люмінесценції. За іншим варіантом, "інтервал зростання" (А) На основі наведеного вище опису фахівці в цій може бути частково розділений на два рівні часові галузі можуть легко розробити та застосувати інші інтервали (t5, t6), причому зазначені інтервали є варіанти розкритого способу, зокрема такі, що оскоротшими, ніж попередні інтервали (t1, t2), і розновані на використанні більш ніж двох часових ташовані ближче до початку та ближче до кінця інтервалів для віднімання характеристик люмінес"інтервалу зростання" (А). Інтегральна інтенсивценції, та такі, що основані на використанні часоність сингалу за часовий інтервал t5 віднімається вих інтервалів спостереження неоднакового розвід інтегральної інтенсивності сигналу за часовий міру. інтервал t6. Внески зворотно-розсіяного (1) та фоДаний винахід розкриває також детекторне нового випромінювання усуваються, лишаючи реобладнання, придатне для визначення інтенсивзультуюче значення сигналу, яке відповідає лише ності люмінесценції та інших характеристик люміінтенсивності люмінесценції. Це альтернативне несценції без внесків навколишнього світла та рішення є особливо придатним, якщо кілька люмізворотно-розсіяного випромінювання збудження. несцентних матеріалів, що мають дуже різні консВказане обладнання основане на застосуванні танти характеристичного часу "зростання", повинні способу за винаходом у поєднанні з щонайменше бути проаналізовані з використанням одного й того однією люмінесцентною сполукою, яка характерисамого детекторного обладнання. зується емісією із затримок) у часі. Аналогічно, інтервал "згасання" (D) після вимФіг.2b пояснює детальніше, як два значення кнення джерела світла збудження може бути роздля двох часових інтервалів, наприклад, t5 та t6, ділений щонайменше на два, краще, рівні часові можуть бути відняті одне з одного: На протязі t5 та інтервали. Сигнал детектора інтегрують протягом t6 вимірюють значення інтенсивності 1а та 1b, зазначених часових інтервалів і формують щоспричинені зворотним розсіянням та іншими похинайменше один сигнал різниці між останнім та бками. Оскільки часи t5 та t6 є рівними, значення першим рівними часовими інтервалами. Внаслідок 1а та 1b є рівними. того, що часові інтервали є рівними, фонове виЗагальна величина інтенсивності протягом t5 промінювання, яке було б присутнім в іншому вивключає значення 1а та 2а. Загальна величина падку (навколишнє світло), видаляється. Сигнал, протягом t6 включає 1b та 2b. Однак, оскільки вещо залишився, спричинений виключно наявністю личина інтенсивності 2а, викликана емісією люмілюмінесцентної емісії. несцентного матеріалу, є досить низькою на почаНа прикладі, зображеному на Фіг.2a,"інтервал тковій фазі світіння, а зичення 2b наприкінці циклу згасання" (D) може бути цілком розділений на два емісії є досить високим, то результуюча величина рівні часові інтервали (t3, t4). Інтегральна інтенсивіднімання (2b-1b) мінус (1а+2а) є дуже близькою вність сигналу за часовий інтервал t3 віднімається до значення 2b. Узявши маленьку вибірку t5 на від інтегральної інтенсивності сигналу за часовий початку циклу опромінювання та іншу вибірку t6 інтервал t4. Внески фонового випромінювання наприкінці циклу опромінювання, можна одержати 9 74821 10 результуючі сигнали, що відповідають високому цифровій формі щонайменше з деяких наявних ступеню інтенсивності емісії люмінесцентних маканалів за допомогою A/D-перетворювача μΡ, теріалів. Звичайно, можна збільшити довжину од4. здійснення математичної обробки та абсоного з періодів вибірки. Якщо, наприклад, t6 буде лютних чи відносних порівнянь з еталонними знаудвічі довшим за t5, то точні значення будуть одеченнями для величин сигналу, зчитаних на старжані шляхом ділення значення інтенсивності, дії 3, виміряного протягом t6, на коефіцієнт 2 для ком5. видача результатів стадії 4 у формі індикації пенсації більшої тривалості періоду часу. автентичності чи неавтентичності досліджуваного Фіг.3 наводить схематичне зображення функзразка. ціональних блоків вказаного детекторного обладДалі, вказане детекторне обладнання може нання, що реалізує вказаний спосіб за винаходом. використовуватись як окремий пристрій, що праВказане детекторне обладнання включає як джецює в автономному режимі з використанням поперело світла щонайменше один лазерний діод чи редньо занесених у пам'ять еталонних значень світлодіод (LD/LED) для збудження люмінесцентдля визначення автентичності досліджуваного ного маркування (М) на досліджуваному зразку (S). зразка або, за іншим варіантом, при підключенні Вказане детекторне обладнання включає далі щодо центрального захищеного сервера даних через найменше один мікропроцесор (μΡ) з пам'яттю лінію передачі інформації. Вказаний центральний (Mem) та щонайменше один аналого-цифровий сервер містить еталонні значення, потрібні для перетворювач (A/D) і щонайменше один детекторвизначення автентичності, і може виконувати деякі ний канал. Вказаний детекторний канал включає операції мікропроцесора (μΡ), зокрема, ті, що вкафотодіод (PD), за яким йдуть керований струмом зані на стадіях 4 та 5 вище. підсилювач напруги (Т), електронний фільтр верхДаний винахід розкриває також систему заніх частот (HP), електронний фільтр нижніх частот безпечення захисту, яка включає суміші люмінес(LP) та перший підсилювач сигналу (Α1). Вихід центних сполук, придатних для ідентифікації з випідсилювача сигналу A1 надходить до перемикакористанням вказаного детекторного обладнання льного пристрою, який включає позитивну гілку, та способу. Вказані суміші люмінесцентних сполук що складається з неінвертувального підсилювача можуть бути введені до друкарських фарб і нанез коефіцієнтом підсилення, що дорівнює одиниці сені друком на захищені документи чи вироби, або (+1), та перемикального пристрою (S+), і негативну можуть бути запресовані до пластику чи ламіновагілку, що складається з інвертувального підсилюні між листами матеріалів, наприклад, у виробницвача з коефіцієнтом підсилення, що дорівнює одитві фольгових матеріалів, захисних ниток, кредитниці (-1), та перемикального пристрою (S-). Об'єдних, ідентифікаційних чи пропускних карток і наний сигнал обох перемикальних пристроїв т.п.Вказана система забезпечення захисту може (S+,S-) надходить до інтегратора (І), за яким розбути використана, зокрема, для захисту банкнот, ташований другий підсилювач сигналу (А2). Вихід цінних документів, офіційних документів, карток, підсилювача А2, зрештою, подається до A/Dтранспортних квитків, а також усіляких товарів, на перетворювача мікропроцесора (μΡ). які ставиться фабричне клеймо. Детекторний елемент включає щонайменше Слід відзначити, що спосіб та обладнання за один, краще, два чи більше детекторних каналів, даним винаходом дають змогу істотно знизити для забезпечення можливості відносного поріввимоги до оптичного фільтрування. Якщо детектуняння інтенсивностей люмінесцентного сигналу, вання люмінесцентного сигналу здійснюється під викликаного навмисно створеною сумішшю різних час інтервалів "згасання", коли сигнал збудження люмінесцентних матеріалів у маркуванні. Додатковідсутній, то не треба спеціально захищати фотові оптичні чи електронні елементи можуть бути діод від дії світла збудження. Простий 45° розщепприсутніми у детекторному обладнанні чи у його лювач променя типу фільтра з вузькосмуговим окремих детекторних каналах, такі як фокусуючі чи відбиттям (rugate-filter) може виявитись достатнім світлозбиральні лінзи, оптичні фільтри, електронні для ізоляції довжини хвилі випромінюваної люміфільтри і т.д. Деякі функціональні блоки, вказані несценції. Таким фільтрам надається перевага, на Фіг.3, можуть бути також об'єднані в єдиний оскільки вони можуть масово вироблятися метоелектронний блок. дом голографії за Ліпманом (Lippmann) та спорідВказане джерело світла збудження (LD/LED) неними способами. та вказані перемикальні пристрої (S+,S-) контроВ окремих випадках, можна навіть передбачилюються вказаним мікропроцесором (μΡ) і забезти роботу без будь-якої оптичної фільтрації, з випечують можливість здійснення детекторним прикористанням виключно дискримінації за довжиною строєм довільних та застосування-специфічних хвилі, яка вже реалізується шляхом добору відпоциклів вимірів шляхом відповідного програмування відного джерела збудження та відповідного фотовказаного мікропроцесора. діоду у поєднанні з аналізом характеристик згаМікропроцесор (μΡ) є, зокрема, запрограмовасання люмінесценції з використанням способу та ним на виконання таких операцій: пристрою за винаходом. В цьому контексті цікаво 1. багаторазове увімкнення та вимкнення джевідзначити, що більшість світлодіодів можуть тарела світла збудження (LD/LED) на визначені інтекож експлуатуватись як селективні за довжиною рвали часу, хвилі, хоч і дещо менш ефективні, фотодіоди. Це 2. увімкнення та вимкнення позитивного та неособливо корисно при роботі з підвищувальними гативного перемикальних пристроїв (S+,S-) згідно люмінофорами для зниження чутливості фотодез попередньо визначеною схемою вимірювань, тектора до інтенсивного світла джерела збуджен3. зчитування значень детектованого сигналу в ня з більшою довжиною хвилі. Оскільки на ринку є 11 74821 12 досить світлодіодів різного "кольору", які охоплюсистеми детекторного пристрою. Світло вказаного ють весь спектральний діапазон від ближнього УФ ІЧ-світлодіода надходить через 45° діелектричний через видиме світло до ІЧ, ті, кому це потрібно, розщеплювач променя (BS1) до конічної насадки мають на вибір так саме багато спектрально селе(N) з поліметилметакрилату (ПММА) і концентруктивних потенційних фотодіодів. ється на люмінесцентному маркуванні (М) досліПоказовий варіант втілення джуваного зразка (S). Вказана конічна насадка (N), Винахід далі ілюстрований кресленнями та позокрема, діє як невізуалізуючий оптичний концентказовим варіантом втілення. ратор (перетворювач кута сприйняття), який прийФіг.1 зображує типову часову еволюцію сигнамає з широкого кінця світло низької інтенсивності з лу збудження та детектованого люмінесцентного майже паралельними променями і випускає з вусигналу люмінесцентної сполуки, що використовузького кінця пучок світла високої інтенсивності, але ється за даним винаходом: а) часову залежність сильно розбіжний. У протилежному напрямку, він інтенсивності сигналу збудження з довжиною хвилі збирає на кінчику концентровану пляму люмінесλ1; b) часову залежність інтенсивності детектоваценції з великою розбіжністю і випускає з широкого ного вихідного сигналу. Детектований вихідний кінця у вигляді неінтенсивного пучка майже парасигнал включає: (1) зворотно-розсіяне випромінюлельних променів. Розщеплювач променя BS1 вання довжини хвилі λ1, що проникає крізь систеналежить до типу пристроїв з великою смугою му оптичного фільтра, (2) люмінесцентне випроміпропускання і має 45° порогову довжину хвилі при нювання довжини хвилі λ2, що емітується під час 900нм. збудження, і (3) люмінесцентне випромінювання Маркування (М) містить вказані два підвищудовжини хвилі λ2, що емітується після збудження. вальні люмінофори у попередньо визначеному Фіг.2 ілюструє принцип способу детектування співвідношенні і при збудженні світлом високої за даним винаходом. інтенсивності 900-980нм вказаного випромінюючоФіг.3 зображує принципову блок-схему детекго ІЧ-світлодіода емітує вказане люмінесцентне торного обладнання за винаходом, яке втілює випромінювання з двома більш короткими довжиспосіб за винаходом. нами хвиль 550нм та 800нм. Фіг.4 зображує схематичні схеми компонуванВказане емітоване випромінювання збираєтьня оптичної частини показового варіанта втілення ся конічною насадкою (N) з широким кутом сприйвинаходу, які включають ІЧ-світлодіод (IR-LED) няття, "паралелізується" і відхиляється першим збудження та два детекторні канали: а) варіант з 45° розщеплювачем променя BS1. Другий 45° діевикористанням оптичної системи без візуалізації; лектричний розщеплювач променя (BS2), що наb) варіант з використанням оптичної системи з лежить до типу пристроїв з великою смугою провізуалізацією. пускання і має 45° порогову довжину хвилі при Фіг.5 зображує принципову схему електронно700нм, розділяє 550нм та 800нм компоненти еміго втілення одного детекторного канала за даним тованого люмінесцентного сигналу. Компонент винаходом. 800нм надходить через необов'язковий 800нм смуФіг.6 зображує приклад часової діаграми для говий фільтр (F1) до кремнієвого фото діода сигналу збудження (Е) та контрольних сигналів (PD1); компонент 550нм через необов'язковий (P1, P2) перемикальних пристроїв. смуговий фільтр 500нм (F2) подається до GaAsPСистема забезпечення захисту та відповідний фотодіода (PD2). детекторний пристрій, що втілюють спосіб за виАльтернативний варіант схеми оптичної сиснаходом, були реалізовані таким чином. Люмінестеми зображений на Фіг.4b. По суті паралельний центні сполуки були обрані поміж підвищувальних пучок світла від вузькокутового емітуючого lЧY2O2S: Er, Yb та Y2O2S: Tm, Yb-люмінофорів. Такі світлодіода проходить через два дихроїчні 45° матеріали збуджуються інтенсивним інфрачерворозщеплювачі променя (BS1, BS2) і концентруєтьним випромінюванням в діапазоні довжин хвиль ся фокусувальною лінзою (L) на люмінесцентному 900-980нм. Шляхом двофотонного збудження вони маркуванні (М) досліджуваного зразка (S). Таким емітують люмінесцентне випромінювання на корочином, маркування Μ розташоване у фокальній тших довжинах хвиль - у зеленій області 550нм площині лінзи L. Люмінесценція, що емітується для матеріалу, легованого ербієм, та у ближній маркуванням Μ у відповідь на збудження світлом інфрачервоній області 800нм для матеріалу, лего900-980нм, збирається лінзою L і повертається у ваного тулієм. Характеристичні константи часу вигляді світлового пучка з паралельними промевідповідного зростання та згасання інтенсивності нями на перший 45° розщеплювач променя (BS1). люмінесцентної емісії мають порядок від 50 до Цей розщеплювач променя належить до пристроїв 500мкс, вони залежать, зокрема, від природи лютипу 45° фільтра з вузькою смугою відбиття мінесцентних матеріалів. (rugate) і віддзеркалює першу вузькохвильову смуДетекторний пристрій був сконструйований гу близько 800нм на перший фотодіод (PD1). Решзгідно з Фіг.3, Фіг.4 та Фіг.5. Як джерело збудження та світлового пучка потрапляє на другий 45° розбув узятий комерційно доступний ІЧ-світлодіод щеплювач променя (BS2). Цей розщеплювач типу GaAlAs, що звичайно використовується у сиспроменя також належить до пристроїв типу 45° темах дистанційного керування. Обраний пристрій фільтра з вузькою смугою відбиття (rugate) і від- OPE5594S - емітує оптичне випромінювання з дзеркалює другу вузькохвильову смугу близько потужністтю 120 мВт/стерадіан при половинному 550нм на другий фотодіод (PD2). Оптичні фільтри куті ±10°. Пікова емісія спостерігалася на довжині (F1, F2) для зниження інтенсивності зворотнохвилі 940нм при спектральній напівширині 45нм. відбитого 14-світла джерела збудження можуть Фіг.4а зображує принципову схему оптичної бути необов'язково встановлені перед фото діо 13 74821 14 дами (PD1, PD2). РІС. Фіг.5 зображує варіант втілення електронної На основі наведеного вище опису фахівцю в частини одного детекторного канала детекторного цій області легко передбачити інші варіанти втіпристрою. Він оснований на мікропроцесорі типу лення детекторного пристрою, які, зокрема, моРІС 16F877. Мікропроцесор є спільним для усіх жуть мати більш ніж одне джерело світла збудетекторних каналів детекторного пристрою. Еледження, або більш ніж два детекторні канали. ктроніка детектора складається з недорогих елекРобоча частота пристрою нашого показового тронних компонентів; так, малошумливі операційні варіанту втілення була обрана такою, що дорівнює підсилювачі можуть бути типу NE 5532 (2 модуля у 1кГц, при однаковій довжині часових інтервалів корпусі), а перемикальні пристрої можуть бути збудження та згасання. Однак, це не є необхідною типу 4066 (4 модуля у корпусі). умовою; так само можна обрати інше співвідноФотодіод, який може бути кремнієвим, GaAsP, шення збудження/згасання. чи будь-якого іншого типу, функціонує у фотогальФіг.6 ілюструє приклад корисних часових діагванічному режимі, а його вихідний сигнал надхорам для сигналу збудження (Е) та сигналів керудить до каскаду двотактового керованого струмом вання (P1, P2) перемикальних пристроїв. Фіг.6а підсилювача напруги (IC1:Α). Після вказаного касзображує прямокутний сигнал збудження (Е) та каду керованого струмом підсилювача напруги йде люмінесцентний сигнал у відповідь (R). Фіг.6b зодругий каскад підсилювача (ІС1:В), вихідний сигбражує приклад дискретизації "зростаючої" частинал якого через ємнісний зв'язок надходить до ни люмінесцентного сигналуу відповідь (R) за допозитивного та негативного перемикальних припомогою сигналів керування перемикальними строїв (ІС3:А, IС3:В). Для позитивного пристрою пристроями (Р1, Р2). Фіг.6с зображує приклад дис(ІС3:А) використовується безпосередньо вихідний кретизації "згасаючої" частини люмінесцентного сигнал ІС1:В; для негативного пристрою (ІС3:В) відповідного сигналу (R). Фіг.6d зображує альтервихідний сигнал ІСI:В спочатку пропускається ченативний приклад дискретизації "зростаючої" часрез каскад аналогового інвертора (ІС2:В). Об'єдтини люмінесцентного відповідного сигналу (R). наний вихідний сигнал перемикальних пристроїв Спосіб та пристрій за винаходом дозволяють, (ІС3:А, ІС3:В) надходить до каскаду інтегратора зокрема, завдяки комбінації придатних різних схем (ІС2:А), і інтегрований сигнал надходить до аналодискретизації відбирати інформацію як про інтенго-цифрового перетворювача (A/D) процесора РІС. сивність люмінесценції, так і про характеристичні Сигнали керування (P1, P2) перемикальними приконстанти часу "зростаючої" та "згасаючої" частин строями (ІС3:А, IC3:В) генеруються процесором люмінесцентного відповідного сигналу (R). 15 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 74821 Підписне 16 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601