CN115115009A - 一种基于量子点的防伪检测方法及防伪检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于量子点的防伪检测方法及防伪检测设备。本发明基于量子点的防伪检测方法：首先进行量子点油墨的制备，然后进行防伪油墨的印刷。本发明基于量子点防伪的检测设备，包括任意至少一种LED、至少一个光电传感器、至少2个防伪码图像传感器、一个可见码图像传感器和微型控制器MCU，光电传感器、防伪码图像传感器和可见码图像传感器分别读取光线强度后输入到微控制器MCU中，进行数据的处理和比较，通过与预设的数据对比判定后输送到信息指示器中对判定后的防伪信息进行提示。本发明中降低了量子点的浓度，在一般的环境下被测试设备激发时发光强度不高，不易被人眼所识别。

Description

一种基于量子点的防伪检测方法及防伪检测设备

技术领域

本发明涉及一种防伪标识方法，尤其涉及量子点防伪油墨及其各量子点的发射波长检测的防伪检测方法及防伪检测设备。

背景技术

在社会经济迅速发展的今天，随着商品经济的日益繁荣。防伪是一个崭新的和不断发展的领域。目前现有的防伪技术有很多种，但是大多数容易破解，导致大量的假冒伪劣商品充斥着市场，所造成的直接或者间接经济损失高达数千亿元。为了保护生产者和消费者的合法权益，迫切需要全新的防伪技术。先进的防伪技术在抑制假冒伪劣产品方面可以发挥重要作用。

一般来说，防伪技术应具有下列特点：难以复制和仿制、易于检验、防伪产品本身价格合理。比如现在各国纸币、有价证券、商标的首选的荧光油墨防伪技术。由于其是在紫外光的照射下，发射出可见光的一种物质。但是荧光油墨发射荧光以后可以被直观的看见，并且技术门槛不高导致其破解难度较低，用于防伪领域，很容易就被仿制。现在大多数防伪技术都是直观可见的，不符合现代防伪技术的隐蔽性，所以容易被破解。

现代防伪技术的隐蔽性主要有感觉隐蔽技术和信息隐蔽技术。量子点防伪技术可以很好的符合现代防伪技术的隐蔽性。

感觉隐蔽技术：量子点防伪技术在没有特定激发光条件下,没有荧光发射,肉眼无法识别。即使激发光产生荧光,由于掺杂的量较少，发射光远小于激发光的强度，肉眼也无法识别,必须借助防伪检测设备。

信息隐蔽技术：不同尺寸的量子点可以被相同波长的光激发并发出不同波长的光。这样可以同时使用不同光谱特征的量子点,而发射光谱却不出现交叠。从而增加破解难度。因此同一批合成的荧光量子点若进行复制,环境参数必须严格,模仿极其困难。

目前国内外研究机构中利用量子点防伪技术的主要思想是利用量子点在激发状态下发射出可见光从而产生“变色效应”,便达到防伪的效果。但是单纯使用变色的效果进行防伪,易于仿制,防伪效果欠佳。目前的量子点油墨信息含量较少，无法满足记录信息的需要。现在隐蔽性较好的量子点材料需要光谱扫描仪再鉴别，相对流程复杂，精度不好，防伪信息不够丰富。

发明内容

为了克服上述现有防伪技术种存在的问题和缺点，本发明提出一种不易被仿制的、不直观的、易于鉴别的量子点防伪检测方法。实现对传统防伪技术的替代或补充，并且印刷的图案具有高度隐藏性，不易被仿制等优点，可大批量的印刷在票据，商标，包装盒上面，从而使印刷后的印刷品具有防伪功能。

本发明一种基于量子点的防伪检测方法，按照下述步骤进行：

首先进行量子点油墨的制备：量子点是由于量子限制而表现出依赖尺寸的电子与光学性能的一种纳米级粒子，量子点是具有不同的发射波长；将不同浓度和多种量子点分散于透明或不透明的油墨中，使得防伪油墨有不同的光致发光的中心波长和发光强度，并且透明或不透明油墨中量子点添加量小于40％，使得人眼对于油墨的光致发光现象没有明显直观的感觉，从而可以增加破解难度；

然后进行防伪油墨的印刷：将上述量子点与油墨的防伪油墨标记到待标记的目标物体上，使防伪标识的各个组成部分中至少有部分区域含有本量子点防伪油墨。

防伪油墨标记到待标记的目标物体上与传统的防伪方式中的条形码和二维码结合起来，在常规印刷条形码或二维码的同时，使用油墨混合不同种类的量子点再印刷防伪条形码或防伪二维码，使得同一区域叠加不同的条形码或二维码，一种图案包含多种防伪方式，在扫描二维码的同时扫描量子点油墨的光谱。

所述量子点为二元、三元、四元或合金量子点半导体材料制成。所述量子点是相同材料组成不同直径大小的量子点，或是相同直径大小，不同材料组成的量子点。

防伪油墨标记到待标记的目标物体上，标记方法为喷墨印刷、压印、刻绘或喷涂。

本发明一种基于量子点防伪的检测设备，包括任意至少一种LED、至少一个光电传感器、至少2个防伪码图像传感器、一个可见码图像传感器和微型控制器MCU，光电传感器装有对应LED波长的带通滤光片，两个防伪码图像传感器上分别装配有对应量子点发光波长的带通滤光片，2个防伪码图像传感器进行光谱分辨检测防伪油墨印刷的图案；可见码图像传感器装有带通滤光片；光电传感器、防伪码图像传感器和可见码图像传感器分别读取光线强度后输入到微控制器MCU中，进行数据的处理和比较，通过与预设的数据对比判定后输送到信息指示器中对判定后的防伪信息进行提示。

检测设备为手持设备。检测设备带有外壳，外壳形状为球体状，立方体状或棍状。所述信息指示器为LED、蜂鸣器或者显示器。所述LED是单波长窄带宽的，包括多种LED并包含数个LED。

本发明具有如下有益效果：

现有技术一般利用量子点产生单色可见光，本发明中采用多种量子点可以产生混合的颜色，改变人眼的直观感受，不利于破解。并且本发明中降低了量子点的浓度，在一般的环境下被测试设备激发时发光强度不高，不易被人眼所识别。

采用包含量子点的油墨对一个区域反复印刷不同的图案，在图案叠加的同时，可以很好的进行信息隐蔽，防伪标识可以融入品牌商标或者条形码中，从而提高油墨的隐蔽性。

附图说明

图1是不同量子点浓度下发光强度示意图；

图2是含有多种量子点的不透明油墨的光谱；

图3是目标物体上防伪油墨标识示意图；

图4是设备读取防伪油墨的示意图；

图5是设备读取防伪油墨的立体示意图；

图6是设备防伪识别流程图。

具体实施方式

本发明一种基于量子点的防伪检测方法，按照下述步骤进行：

首先进行量子点油墨的制备：所述量子点为由于量子限制而表现出依赖尺寸的电子与光学性能的一种纳米级粒子，用于本发明的量子点为二元、三元、四元和/或合金量子点半导体材料制成。本发明中量子点是具有不同的发射波长即可，既可以是相同组成，不同直径大小的量子点，也可以是相同直径大小，不同组成的量子点。在较低的样品浓度下,油墨荧光强度与量子点的摩尔浓度成正比如，图1所示。采用不同的浓度涂层可以改变激发峰的强度比值。使用多种量子点可以改变油墨的光致发光性能，使得防伪油墨有不同的中心波长。如图2所示。将不同浓度和多种量子点分散于透明或不透明的油墨中，使得防伪油墨有不同的光致发光的中心波长和发光强度，并且透明或不透明油墨中量子点添加量小于40％，使得人眼对于油墨的光致发光现象没有明显直观的感觉，从而可以增加破解难度。

再进行防伪油墨的印刷：采用上述量子点与油墨混合印刷，具有较高的隐蔽性。将上述油墨到待标记的目标物体上，包括但不限于喷墨印刷、压印、刻绘、喷涂或其他本领域已知的合适的标记方法，使防伪标识的各个组成部分中至少有部分区域含有本量子点防伪油墨。可以和传统的防伪方式中的条形码和二维码结合起来，在常规印刷二维码的同时，使用油墨混合不同种类的量子点再印刷防伪二维码，使得同一区域叠加不同的二维码，一种图案包含多种防伪方式，在扫描二维码的同时扫描量子点油墨的光谱。并且量子点油墨激发出的光线人眼无法识别，使伪造者认为只有扫描二维码这一种防伪方式。如图3中字母‘A’和二维码可以使用混合后的油墨进行印刷或者使用含有不同的量子点的透明油墨反复印刷(采用包含量子点的油墨对一个区域反复印刷不同的图案，在图案叠加的同时，可以很好的进行信息隐蔽，防伪标识可以融入品牌商标或者条形码中，从而提高油墨的隐蔽性)。

由于量子点需要特定的激发光源来使量子点发射出特定波长光线，本发明防伪检测设备采用微控制器控制的特定单一波长LED照射到防伪标识上，由于一个区域存在可见的条码图案和不可见的条码图案，所以首先需要使用光学滤波器进行光线的处理，使得每一个图像传感器只拍摄到一种条码。并使用至少2个防伪码图像传感器进行光谱分辨检测防伪油墨印刷的图案。

如图4所示，首先LED发射光线1照射到防伪油墨7上，油墨发出的光线2反射到光电传感器3、防伪码图像传感器一4、防伪码图像传感器二5、可见码图像传感器6上，利用滤光片过滤出不同光线构成的图案并由图像传感器读取数据。光电传感器3，装有对应LED波长的带通滤光片，用来检测光线1是否存在并读取光线1的强度数值。图防伪码图像传感器一4、防伪码图像传感器二5上分别装配有对应量子点发光波长的带通滤光片，可以拍摄到如图2所示的特征波长的量子点印刷的条码图案和图像像素的平均强度，并且所选的带通滤光片需要过滤掉LED发射出的光线。至少有一个可见码图像传感器6以及其的带通滤光片可以滤除上述光线，但可以通过非量子点或者其他量子点产生的典型波长，比如太阳光线中含有的典型波长，此图像传感器是用来拍摄可见条码的图像，首先判断此条码中记录的信息是否正确。选择滤光片之前需要对量子点进行光谱分析，以选择最佳的发光中心波长的带通滤光片。选择一个不同滤波器/滤光片和一个不同的图像传感器会调整检测的光谱分辨率。

微控制器通过光电器件(光电传感器和图像传感器)读取LED光线强度数据和图像传感器读取的防伪油墨印刷的图案后，记录LED光线的强度和各个图像传感器读到的像素的平均强度，计算平均强度和光电传感器3中读取的LED的强度的比例。并通过与预先内置的数据进行对比，此为第一步防伪手段。然后根据防伪码图像传感器一4、防伪码图像传感器二5、可见码图像传感器6中拍摄的条码，提取其中信息，然后三个条码中记录的信息是否为正确信息，此为第二步防伪手段。上述两步防伪验证通过后，微控制8控制信息指示器9来指示防伪信息。

例如：光电传感器3(光电二极管)和防伪码图像传感器一4、防伪码图像传感器二5、可见码图像传感器6读取的光线强度和图像像素的平均强度的比值为100：20：25：5，微控制器中预设的信息为100：50：60：3，则判断为假。再例如传感器3、4、5、6种读取的光线强度和图像像素的平均强度的比值为100：20：25：5，微控制器中预设的信息也为为100：20：25：5，但是图像传感器4、5、6中拍摄的图案记录的信息分别为：产品号AD#4、批次号10、序列号AC5，此信息与微控制器中记录的信息不一致，则判断为假。

如图5中所示的读取防伪油墨并进行防伪判别的立体示意图，本发明设备包括任意至少一种LED，可以使用多种LED并可以包含数个。带通滤光片置于防伪油墨与光电探测器之间，混合的光线通过滤波器过滤后变成光谱上为窄带的光线，从而被光电传感器或图像传感器识别。上述设备包括但不限于图5所示的光电传感器3、防伪码图像传感器一4、防伪码图像传感器二5、可见码图像传感器6，可以使用多种滤光片搭配相应的光电元器件，或者相应的阵列的光电器件。经过上述光电器件读取光线强度后输入到微控制器8中，进行数据的处理和比较，通过与预设的数据对比判定后输送到信息指示器9中进行防伪信息的判别，上述信息指示器包含但不限于各种声音或者光线的产生装置，如LED，蜂鸣器或者各种显示器。本发明所述电子装置带有外壳，但不限于各种形状和材料的外壳。例如：球体状，立方体状，棍状等外壳。

本发明中的方法中使用的检测设备优选为手持设备，所述手持设备优选包括一个单波长窄带LED、多个选色滤波器或滤光片、一个光电传感器和多个图像传感器、至少一个微控制器及运算放大器和蜂鸣器。

图6为说明本发明设备防伪识别流程图，可测量一个防伪油墨所记录的信息，并通过与微控制器或者单片机中记录的信息进行对比进行防伪判断。

Claims (10)

1.一种基于量子点的防伪检测方法，其特征是，按照下述步骤进行：

首先进行量子点油墨的制备：量子点是由于量子限制而表现出依赖尺寸的电子与光学性能的一种纳米级粒子，量子点是具有不同的发射波长；将不同浓度和多种量子点分散于透明或不透明的油墨中，使得防伪油墨有不同的光致发光的中心波长和发光强度，并且透明或不透明油墨中量子点添加量小于40％，使得人眼对于油墨的光致发光现象没有明显直观的感觉，从而可以增加破解难度；

然后进行防伪油墨的印刷：将上述量子点与油墨的防伪油墨标记到待标记的目标物体上，使防伪标识的各个组成部分中至少有部分区域含有本量子点防伪油墨。

2.根据权利要求1所述的基于量子点的防伪检测方法，其特征是，防伪油墨标记到待标记的目标物体上与传统的防伪方式中的条形码和二维码结合起来，在常规印刷条形码或二维码的同时，使用油墨混合不同种类的量子点再印刷防伪条形码或防伪二维码，使得同一区域叠加不同的条形码或二维码，一种图案包含多种防伪方式，在扫描二维码的同时扫描量子点油墨的光谱。

3.根据权利要求1所述的基于量子点的防伪检测方法，其特征是，所述量子点为二元、三元、四元或合金量子点半导体材料制成。

4.根据权利要求1所述的基于量子点的防伪检测方法，其特征是，所述量子点是相同材料组成不同直径大小的量子点，或是相同直径大小，不同材料组成的量子点。

5.根据权利要求1所述的基于量子点的防伪检测方法，其特征是，防伪油墨标记到待标记的目标物体上，标记方法为喷墨印刷、压印、刻绘或喷涂。

6.一种基于量子点防伪的检测设备，其特征是，包括任意至少一种LED、至少一个光电传感器、至少2个防伪码图像传感器、一个可见码图像传感器和微型控制器MCU，光电传感器装有对应LED波长的带通滤光片，两个防伪码图像传感器上分别装配有对应量子点发光波长的带通滤光片，2个防伪码图像传感器进行光谱分辨检测防伪油墨印刷的图案；可见码图像传感器装有带通滤光片；光电传感器、防伪码图像传感器和可见码图像传感器分别读取光线强度后输入到微控制器MCU中，进行数据的处理和比较，通过与预设的数据对比判定后输送到信息指示器中对判定后的防伪信息进行提示。

7.根据权利要求6所述的基于量子点防伪的检测设备，其特征是，检测设备为手持设备。

8.根据权利要求6所述的基于量子点防伪的检测设备，其特征是，所述信息指示器为LED、蜂鸣器或者显示器。

9.根据权利要求6所述的基于量子点防伪的检测设备，其特征是，检测设备带有外壳，外壳形状为球体状，立方体状或棍状。

10.根据权利要求6所述的基于量子点防伪的检测设备，其特征是，所述LED是单波长窄带宽的，包括多种LED并包含数个LED。

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