RU2577493C1 - Method of obtaining protective label substance containing diamond microcrystals with active nv-centres, having mechanically modified properties, method for counterfeit protection and authentication of articles using said label - Google Patents
Method of obtaining protective label substance containing diamond microcrystals with active nv-centres, having mechanically modified properties, method for counterfeit protection and authentication of articles using said label Download PDFInfo
- Publication number
- RU2577493C1 RU2577493C1 RU2014143419/12A RU2014143419A RU2577493C1 RU 2577493 C1 RU2577493 C1 RU 2577493C1 RU 2014143419/12 A RU2014143419/12 A RU 2014143419/12A RU 2014143419 A RU2014143419 A RU 2014143419A RU 2577493 C1 RU2577493 C1 RU 2577493C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- label
- active
- diamonds
- types
- particles
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к области защиты от подделок банкнот, ценных бумаг, документов и иных изделий при помощи нанесения на них защитных меток, обладающих особыми физическими свойствами.The invention relates to the field of protection against counterfeiting of banknotes, securities, documents and other products by applying protective labels on them having special physical properties.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Известно вещество, для нанесения защитных меток [патент РФ №2411133, опубл. 10.02.2011, ООО "НОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ", МПК В41М 5/00, G06K 1/12C1], представляющее собой суспензию, содержащую нанокристаллы алмаза с центрами азот-вакансия (NV-центрами) и жидкий носитель, которое является ближайшим по составу к предлагаемому веществу (прототип).Known substance for applying protective labels [RF patent No. 2411133, publ. 02/10/2011, LLC “NEW ENERGY TECHNOLOGIES”, MPK
Из патента РФ №2411133 также известен способ приготовления вещества для нанесения меток подлинности банкнот, ценных бумаг и документов, содержащего нанокристаллы алмаза с активными NV-центрами, включающий облучение алмазов электронным пучком с последующим отжигом, измельчение указанных кристаллов в порошок с последующей химической обработкой и введение полученного порошка алмазов с NV-центрами в жидкий носитель. Известный способ является ближайшим по количеству и характеру стадий к предлагаемому способу приготовления вещества (прототип).From the patent of the Russian Federation No. 2411133 there is also known a method for preparing a substance for authenticating banknotes, securities and documents containing diamond nanocrystals with active NV centers, including irradiation of diamonds with an electron beam followed by annealing, grinding these crystals into powder, followed by chemical treatment and introduction obtained diamond powder with NV centers in a liquid carrier. The known method is the closest in number and nature of stages to the proposed method of preparation of the substance (prototype).
Известен также способ защиты документов, ценных бумаг и изделий с помощью нанокристаллов алмаза с активным NV центром [патент РФ №2357866, опубл. 10.06.2009, ООО "НОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ", МПК В41М 5/00], в котором в защищаемый документ, ценную бумагу или изделие вводят или наносят флюоресцирующую под действием внешнего излучения метку, которая представляет собой нанокристалл алмаза с активным NV центром. Известный способ является ближайшим по количеству и характеру стадий к предлагаемому способу защиты от подделок (прототип).There is also a method of protecting documents, securities and products using diamond nanocrystals with an active NV center [RF patent No. 2357866, publ. 06/10/2009, LLC "NEW ENERGY TECHNOLOGIES", IPC В41М 5/00], in which a label, which is a diamond nanocrystal with an active NV center, is introduced or applied to a security document, security paper or product. The known method is the closest in number and nature of stages to the proposed method of protection against fakes (prototype).
В известной технологии, раскрытой в указанных выше источниках информации, в качестве защитного признака используется квантовый эффект Двойного Радиооптического Резонанса (ДРОР), который из всех твердых тел присущ только азотно-вакансионным центрам (NV центрам) в алмазе. NV центр - это дефект кристаллической решетки алмаза, представляющий собой вакансию (отсутствие атома углерода) в кристаллической решетке алмаза, связанную с атомом азота, находящимся рядом в позиции замещения. Эффект ДРОР обусловлен структурой энергетических уровней NV центра и большим временем жизни спиновых подуровней. Эффект ДРОР проявляется следующим образом: при постоянном оптическом возбуждении NV центра происходит поглощение возбуждающего излучения, устанавливается стационарное распределение населенностей его уровней и стационарная эмиссия собственного оптического излучения, а при одновременном возбуждении NV центра СВЧ полем определенной частоты, происходит изменение населенности уровней и изменение его эмиссии [см. напр.: Marcus W. Doherty, The nitrogen-vacancy colour centre in diamond // Physics Reports. 2013. V.528, pp. 1-45]. Согласно известным изобретениям, вещество алмазов с высокой концентрацией NV центров может быть применено в качестве активного вещества защитной метки, а защитным признаком такой метки является эффект ДРОР, наличие или отсутствие которого детектируется специальным детектором в процессе проверки подлинности метки.In the known technology disclosed in the above information sources, the quantum effect of the Double Radio Optical Resonance (DROR) is used as a security feature, which of all solids is inherent only in nitrogen-vacancy centers (NV centers) in diamond. The NV center is a diamond crystal lattice defect, which is a vacancy (absence of a carbon atom) in the diamond crystal lattice associated with a nitrogen atom located nearby in the substitution position. The DROR effect is due to the structure of the energy levels of the NV center and the long lifetime of the spin sublevels. The DROR effect is manifested as follows: with constant optical excitation of the NV center, the exciting radiation is absorbed, a stationary population distribution of its levels and stationary emission of intrinsic optical radiation are established, and with simultaneous excitation of the NV center by a microwave field of a certain frequency, a change in the level population and a change in its emission occurs [ cm. e.g. Marcus W. Doherty, The nitrogen-vacancy color center in diamond // Physics Reports. 2013. V. 528, pp. 1-45]. According to known inventions, a diamond substance with a high concentration of NV centers can be used as the active substance of a security label, and the security feature of such a label is the DROR effect, the presence or absence of which is detected by a special detector during the authentication process of the label.
Главный недостаток известной по прототипу технологии - невозможность варьирования защитного признака и как следствие ограниченная область применения и низкая степень защиты от подделок.The main disadvantage of the technology known from the prototype is the impossibility of varying the security feature and, as a result, the limited scope and low degree of protection against fakes.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Общей задачей группы изобретений является создание новой технологии защиты от подделок банкнот, ценных бумаг, документов и иных изделий, имеющей расширенную область применения и одновременно высокую степень защиты от подделок, а именно создание нового способа получения вещества защитной метки, содержащего микрокристаллы алмаза с активными NV-центрами, обладающими свойствами, модифицированными механическим воздействием, создание способа защиты от подделок и проверки подлинности изделий с помощью новой метки.The general objective of the group of inventions is the creation of a new technology for protection against counterfeiting banknotes, securities, documents and other products that has an extended scope and at the same time a high degree of protection against counterfeiting, namely the creation of a new method for producing a protective label substance containing diamond microcrystals with active NV- centers possessing properties modified by mechanical action, creating a method of protection against fakes and authenticating products using a new tag.
Общим техническим результатом, достигаемым при использовании изобретений, является расширение области применения при одновременном повышении степени защиты от подделок.The overall technical result achieved by using the inventions is to expand the scope while increasing the degree of protection against fakes.
Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются за счет нового способа получения, по меньшей мере, двух типов активного вещества метки для защиты изделий от подделки, содержащего микрокристаллы алмаза с активными NV-центрами, дифференцируемых по форме двойного радиооптического резонанса, в котором снимают зависимость формы двойного радиооптического резонанса алмазов, облученных пучком частиц высокой энергии, достаточной для создания вакансий в решетке алмаза, со значением флюенса от 1016 см-2 до 1020 см-2, отожженных и размолотых до частиц размером от 1 нм до 10 мкм, от указанного значения размера частиц, разделяют указанную зависимость на не менее чем два непересекающихся диапазона, соответствующих указанным типам, для каждого из указанных типов облучают исходные алмазы указанным выше пучком частиц высокой энергии, с флюенсом, попадающим в соответствующий диапазон, отжигают и размалывают до частиц, с размером, попадающим в один из указанных диапазонов.The task and the required technical result are achieved due to a new method of obtaining at least two types of active substance tags for protecting products from counterfeiting containing diamond microcrystals with active NV centers, differentiated by the shape of double radio-optical resonance, in which the dependence of the shape of double the radio-optical resonance of diamonds irradiated with a beam of high-energy particles, sufficient to create vacancies in the diamond lattice, with a fluence value from 10 16 cm -2 to 10 20 cm -2 , annealed and p milled to particles ranging in size from 1 nm to 10 μm, from the indicated particle size, the indicated dependence is divided into at least two disjoint ranges corresponding to the indicated types, for each of the indicated types the initial diamonds are irradiated with the above high-energy particle beam, with fluence, falling into the appropriate range, anneal and grind to particles, with a size falling into one of these ranges.
Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются также за счет нового способа защиты изделий от подделки с помощью микрокристаллов алмаза с активными NV центрами, заключающегося в том, что в(на) защищаемое изделие вводят (наносят), по меньшей мере, одно активное вещество метки, полученное способом, указанным в предыдущем абзаце.The task and the required technical result are also achieved due to a new method of protecting products from counterfeiting using diamond microcrystals with active NV centers, namely, at least one active label substance is introduced (applied) to the protected product, obtained by the method specified in the previous paragraph.
Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются также за счет нового способа проверки подлинности изделий, защищенных от подделки посредством указанного в предыдущем абзаце способа, заключающегося в том, что измеряют и анализируют форму спектра двойного радиооптического резонанса вещества метки, нанесенной на изделие, на основании которой определяют принадлежность метки к одному из указанных типов.The task and the required technical result are also achieved due to the new method of authentication of products protected from counterfeiting by the method specified in the previous paragraph, which consists in measuring and analyzing the shape of the spectrum of double radio-optical resonance of the label substance applied to the product, on the basis of which it is determined label belongs to one of the indicated types.
Существенным отличием предлагаемого способа получения метки, а также способа защиты от подделок и проверки подлинности изделий с помощью новой метки (далее все вместе как - «предлагаемая технология»), является использование варьируемой степени помола при механическом измельчении алмазов, что позволяет производить алмазы с множеством градаций спектров ДРОР. При внесении в защитную метку алмазов, форма спектра ДРОР которых изменена путем механического воздействия, каждая из указанных градаций может быть идентифицирована как отдельный защитный признак.A significant difference between the proposed method of obtaining the mark, as well as the method of protection against counterfeiting and authentication of products using the new mark (hereinafter collectively referred to as “the proposed technology”), is the use of a varying degree of grinding for mechanical grinding of diamonds, which allows the production of diamonds with many gradations DROR spectra. When diamonds are entered in the protective label, the shape of the DROR spectrum of which is changed by mechanical action, each of these gradations can be identified as a separate protective feature.
Указанное решение применяется впервые и устраняет главный недостаток известной технологии, описанной выше - невозможность варьирования защитного признака. Предлагаемая технология, напротив, позволяет создавать множество защитных меток с варьируемым защитным признаком.This solution is applied for the first time and eliminates the main drawback of the known technology described above - the inability to vary the security feature. The proposed technology, by contrast, allows you to create many security tags with a variable security feature.
При этом на сегодня не известны иные твердые вещества, которые меняют интенсивность флюоресценции под действием СВЧ поля определенной частоты. Таким образом, надежность предложенной технологии защиты представляется очень высокой - подделка данной метки возможна только путем повторения всех этапов технологической цепочки.However, today no other solids are known that change the fluorescence intensity under the influence of a microwave field of a certain frequency. Thus, the reliability of the proposed protection technology seems very high - forgery of this label is possible only by repeating all stages of the technological chain.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
На Фиг. 1 изображены экспериментальные спектры ДРОР алмазных порошков с размерами частиц от 10 до 100 нм (1) и от 1 до 2 мкм (2); (3) - ширина спектра ДРОР на полувысоте.In FIG. 1 shows the experimental DRR spectra of diamond powders with particle sizes from 10 to 100 nm (1) and from 1 to 2 μm (2); (3) is the width of the DROR spectrum at half maximum.
На Фиг. 2 представлены изображения помолотых алмазов в одном масштабе, полученные методом просвечивающей электронной микроскопии. 4 - время помола 20 минут, 5 - время помола 120 минут.In FIG. Figure 2 shows the images of ground diamonds on a single scale obtained by transmission electron microscopy. 4 - grinding
На Фиг. 3 изображена принципиальная структурная схема устройства для детектирования меток.In FIG. 3 shows a schematic structural diagram of a device for detecting tags.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
На сегодня при создании защитных меток широко используются различные люминофоры, обладающие более или менее характерными спектрами поглощения и флюоресценции в УФ, видимой и ИК областях спектра, которые и являются защитным признаком. Однако подобные метки являются морально устаревшими, и, как правило, уже раскрыты производителями контрафактной продукции. Наличие люминофора на поверхности оригинального изделия легко обнаружить по его свечению, а его спектр легко повторить с помощью иных люминофоров, доступных на открытом рынке в огромном ассортименте. Защитная метка, созданная согласно предлагаемой технологии, не имеет интенсивной флюоресценции, а спектр этой флюоресценции не несет в себе защитного признака. Повторение этого спектра с помощью иных люминофоров не дает возможности подделать метку, т.к. защитным признаком в ней является эффект ДРОР - изменение флюоресценции при воздействии СВЧ поля строго определенной частоты. При этом на сегодня не известны иные твердые вещества, которые меняют интенсивность флюоресценции под действием СВЧ поля определенной частоты. Таким образом, подделка предлагаемой метки возможна только путем повторения всех этапов технологической цепочки.Today, when creating protective labels, various phosphors are widely used, which have more or less characteristic absorption and fluorescence spectra in the UV, visible and IR spectral regions, which are a protective sign. However, such tags are obsolete, and, as a rule, have already been disclosed by manufacturers of counterfeit products. The presence of a phosphor on the surface of the original product is easy to detect by its glow, and its spectrum is easy to repeat using other phosphors, available on the open market in a huge assortment. The security label created according to the proposed technology does not have intense fluorescence, and the spectrum of this fluorescence does not carry a security feature. Repetition of this spectrum with the help of other phosphors does not make it possible to fake the label, because a protective sign in it is the DROR effect - a change in fluorescence when exposed to a microwave field of a strictly defined frequency. However, today no other solids are known that change the fluorescence intensity under the influence of a microwave field of a certain frequency. Thus, the fake of the proposed label is possible only by repeating all stages of the technological chain.
Суть предлагаемой технологии состоит в том, что алмазы, содержащие азотно-вакансионные центры (активное вещество метки), вносятся в защитную метку в виде монодисперсного порошка с достаточно малым (от 10 нм до 2 мкм) размером частиц. Известно, что в частицах достаточного малого размера (менее 1 мкм) спектр ДРОР искажается (уширяется) за счет влияния поверхностных эффектов. Таким образом, возможно произвести ряд монодисперсных порошков с градациями по размерам частиц от 10 нм до 2 мкм, и соответственно ряд защитных меток, каждой из которых соответствует свой вид спектра ДРОР, который может быть идентифицирован как отдельный защитный признак.The essence of the proposed technology is that diamonds containing nitrogen-vacancy centers (the active substance of the label) are introduced into the protective label in the form of a monodisperse powder with a sufficiently small (from 10 nm to 2 μm) particle size. It is known that in particles of a sufficiently small size (less than 1 μm) the DROR spectrum is distorted (broadened) due to the influence of surface effects. Thus, it is possible to produce a series of monodispersed powders with gradations in particle sizes from 10 nm to 2 μm, and accordingly a series of protective labels, each of which corresponds to its own type of DROR spectrum, which can be identified as a separate security feature.
Главным отличием предлагаемой технологии от известной технологии (прототипа) является то, что форма спектра ДРОР изменена по сравнению с кристаллом достаточно большого (более нескольких мкм) размера.The main difference between the proposed technology and the known technology (prototype) is that the shape of the DROR spectrum is changed compared to a crystal of a sufficiently large (more than several microns) size.
Специалистам известно, что спектры точечных дефектов (в том числе спектр ДРОР азотно-вакансионных центров) в наночастицах отличаются от аналогичных спектров, наблюдаемых в достаточно больших кристаллах. Причина данного отличия заключается в более сильном влиянии поверхности наночастицы, которое приводит к существенным напряжениям внутри нее и к сдвигам энергетических уровней точечных дефектов. При этом величина сдвигов энергетических уровней, и, следовательно, искажений спектров, в среднем тем больше, чем меньше размер частиц. Таким образом, производя помол алмазов, содержащих азотно-вакансионные центры до различных размеров, можно управлять спектром ДРОР, т.е. модифицировать защитный признак метки.Specialists are aware that the spectra of point defects (including the DORP spectrum of nitrogen-vacancy centers) in nanoparticles differ from similar spectra observed in sufficiently large crystals. The reason for this difference is a stronger influence of the surface of the nanoparticle, which leads to significant stresses inside it and to shifts in the energy levels of point defects. Moreover, the magnitude of the shifts of energy levels, and, consequently, the distortions of the spectra, on average, the greater the smaller the particle size. Thus, by grinding diamonds containing nitrogen-vacancy centers to various sizes, it is possible to control the DROR spectrum, i.e. modify the security tag attribute.
Согласно известной технологии, а также данным научной литературы, для производства алмазов с высокой концентрацией NV центров применяют облучение исходного алмазного сырья с высокой концентрацией атомов азота в позиции замещения пучком высокоэнергетичных частиц. Указанные частицы создают в кристалле вакансии (т.е. выбивают атомы углерода из узлов кристаллической решетки). Из научной литературы известно, что NV центры эффективно создаются при облучении не только электронами, но и другими типами частиц высокой энергии, например протонами [J. Botsoa et al., Optimal conditions for NV - center formation in type-1b diamond studied using photoluminescenceand positron annihilation spectroscopies, PHYSICAL REVIEW В 84, 125209 (2011) DOI: 10.1103/PhysRevB.84.125209] или ионами [J.R. Rabeau, P. Reichart, Implantation of labelled single nitrogen vacancy centers in diamond using 15N, APPLIED PHYSICS LETTERS 88, 023113_(2006) DOI: 10.1063/1.2158700]. Затем, согласно известным изобретениям, производят отжиг указанных алмазов, в результате которого происходит дрейф вакансий и образование NV центров. Затем производят помол отожженных алмазов с высокой концентрацией NV центров, используя, например, изобретение [Патент 2415717 «Механохимический способ измельчения алмазов»], и, в зависимости от времени помола, получают порошки с различным средним размером алмазов. На Фиг. 2 приведены полученные авторами изображения частиц таких порошков, полученные при времени помола 20 минут (4) и 120 минут (5). Видно, что в первом случае (4) основной вклад в наблюдаемый сигнал ДРОР обусловлен частицами с размерами порядка 200 нм, а во втором (5) - частицами с размерами порядка 40 нм. Частицы различного размера демонстрируют спектр ДРОР различной формы. Так, на Фиг. 1 приведены полученные авторами спектры ДРОР для порошка с размерами частиц в диапазоне от 10 до 100 нм (1) и от 1 до 2 мкм (2). Видно, что спектры имеют различную форму и полуширину (3), что легко может быть зарегистрировано при детектировании меток, содержащих данные порошки.According to well-known technology, as well as scientific literature, for the production of diamonds with a high concentration of NV centers, irradiation of the source diamond raw materials with a high concentration of nitrogen atoms in the position of substitution with a beam of high-energy particles is used. These particles create vacancies in the crystal (i.e., knock out carbon atoms from the nodes of the crystal lattice). From the scientific literature it is known that NV centers are effectively created by irradiation not only with electrons, but also with other types of high-energy particles, for example, protons [J. Botsoa et al., Optimal conditions for NV - center formation in type-1b diamond studied using photoluminescenceand positron annihilation spectroscopies, PHYSICAL REVIEW B 84, 125209 (2011) DOI: 10.1103 / PhysRevB.84.125209] or ions [J.R. Rabeau, P. Reichart, Implantation of labelled single nitrogen vacancy centers in diamond using 15N, APPLIED PHYSICS LETTERS 88, 023113_ (2006) DOI: 10.1063 / 1.2158700]. Then, according to known inventions, these diamonds are annealed, as a result of which the vacancy drifts and the formation of NV centers. Then, annealed diamonds with a high concentration of NV centers are milled using, for example, the invention [Patent 2415717 "Mechanochemical Method for Diamond Grinding"], and, depending on the grinding time, powders with different average diamond sizes are obtained. In FIG. Figure 2 shows the images of particles of such powders obtained by the authors, obtained at a grinding time of 20 minutes (4) and 120 minutes (5). It can be seen that in the first case (4), the main contribution to the observed DROR signal is caused by particles with sizes of the order of 200 nm, and in the second (5) - particles with sizes of the order of 40 nm. Particles of various sizes exhibit a DROR spectrum of various shapes. So in FIG. Figure 1 shows the DROR spectra obtained by the authors for a powder with particle sizes in the range from 10 to 100 nm (1) and from 1 to 2 μm (2). It can be seen that the spectra have different shapes and half-widths (3), which can easily be detected by detecting labels containing these powders.
Приведенные на Фиг. 1 спектры являются по сути «крайними» точками всего диапазона размеров частиц, которые могут быть использованы. Дальнейшее измельчение алмазов до размеров менее 10 нм весьма затратно, и, к тому же, не приводит к существенному изменению формы спектра ДРОР. Аналогично, частицы с размерами более 1-2 мкм имеют спектр, близкий к спектру (4), и применение таких порошков для защитных меток также нецелесообразно из-за их абразивности, заметности отдельных частиц и т.п.Referring to FIG. 1, the spectra are essentially “extreme” points of the entire range of particle sizes that can be used. Further grinding of diamonds to sizes less than 10 nm is very expensive, and, moreover, does not lead to a significant change in the shape of the DROR spectrum. Similarly, particles with sizes larger than 1-2 μm have a spectrum close to spectrum (4), and the use of such powders for protective labels is also impractical because of their abrasiveness, the visibility of individual particles, etc.
На Фиг. 1 видно, что разница ширин на полувысоте (3) спектров (1) и (2) составляет около 15 МГц. Так как легко достижимая точность при измерениях спектров ДРОР может составлять порядка 1 МГц, очевидно, что может быть получено порядка 15 различимых при регистрации градаций величины указанной ширины (3), что дает 15 различающихся защитных признаков.In FIG. 1 it can be seen that the difference in widths at half maximum (3) of spectra (1) and (2) is about 15 MHz. Since the easily attainable accuracy in the measurements of the DROR spectra can be of the order of 1 MHz, it is obvious that about 15 distinguishable by registering gradations values of the indicated width (3) can be obtained, which gives 15 different protective features.
Кроме того, в составе одной защитной метки могут быть одновременно применены порошки с частицами разных размеров. Каждая из этих составляющих дает свой вклад в измеряемый спектр, величина которого пропорциональна относительной концентрации данной составляющей. Это позволяет создавать различные комбинации и намного увеличить количество различающихся защитных признаков.In addition, powders with particles of different sizes can be simultaneously used as part of one protective label. Each of these components contributes to the measured spectrum, the magnitude of which is proportional to the relative concentration of this component. This allows you to create different combinations and greatly increase the number of different protective features.
Кроме того, на одном изделии могут быть нанесены в определенной последовательности несколько меток, каждая из которых содержит порошок с определенным размером частиц, т.е. со своим защитным признаком. Т.к. количество таких комбинаций (последовательностей) практически не ограничено, данное изобретение позволяет полностью избавиться от главного недостатка известной технологии, описанной выше - невозможности варьирования защитного признака.In addition, on one product several labels can be applied in a certain sequence, each of which contains powder with a certain particle size, i.e. with its protective sign. Because the number of such combinations (sequences) is practically unlimited, this invention allows you to completely get rid of the main drawback of the known technology described above - the inability to vary the security feature.
Способ изготовления активного вещества защитной метки включает в себя следующие этапы.A method of manufacturing the active substance of the security label includes the following steps.
1. Выбирают алмазы с высоким (~1020 см-3) содержанием атомов азота в позиции замещения. Обычно, это синтетические технические алмазы, синтезированные методом выращивания при высоком давлении и высокой температуре (high-pressure, high-temperature, НРНТ), которые имеют низкую цену и широко доступны на открытом рынке. Типичные размеры указанных алмазов составляют порядка 300 мкм.1. Select diamonds with a high (~ 10 20 cm -3 ) content of nitrogen atoms in the substitution position. Usually, these are synthetic technical diamonds synthesized by the method of growing under high pressure and high temperature (high-pressure, high temperature, НРНТ), which have a low price and are widely available in the open market. Typical sizes of these diamonds are of the order of 300 microns.
2. Создание вакансий в кристаллической решетке алмазов с помощью бомбардировки частицами высокой энергии. Используется облучение электронными пучками с энергией от 1 до 50 МэВ, поскольку они могут обеспечить более высокую однородность распределения вакансий (больше глубина проникновения). При этом доза (флюенс) может составлять значения от 1016 см-2 до 1020 см-2 в зависимости от энергии электронов и требуемых конечных свойств алмазов. Вакансии (V) формируют активные оптические центры и сами по себе, и в различных комбинациях с азотом (N+V, N+N+V). В процессе диффузии вакансия может встретить не только атом азота, но и атом углерода в междоузлии и рекомбинировать с ним. Атом углерода из междоузлия переходит на свое «законное» место в решетке, и оба дефекта (и вакансия и междоузельный атом углерода) при этом исчезают. Поэтому концентрация вакансий, создаваемая при облучении электронами, должна превышать концентрацию атомов азота в позиции замещения. Данный этап известен специалистам и широко используется при создании NV центров в алмазах.2. Creation of vacancies in the diamond crystal lattice by means of bombardment by high-energy particles. Irradiation with electron beams with energies from 1 to 50 MeV is used, since they can provide a higher uniformity of the distribution of vacancies (greater penetration depth). In this case, the dose (fluence) can range from 10 16 cm -2 to 10 20 cm -2 depending on the electron energy and the required final properties of diamonds. Vacancies (V) form active optical centers both by themselves and in various combinations with nitrogen (N + V, N + N + V). In the process of diffusion, a vacancy can meet not only a nitrogen atom, but also a carbon atom in the internode and recombine with it. The carbon atom from the interstitial transitions to its “rightful” place in the lattice, and both defects (both the vacancy and the interstitial carbon atom) disappear. Therefore, the concentration of vacancies created by electron irradiation should exceed the concentration of nitrogen atoms in the substitution position. This stage is known to specialists and is widely used in the creation of NV centers in diamonds.
3. Высокотемпературный отжиг в инертной атмосфере. Для формирования азотно-вакансионных (NV) центров необходимо, чтобы созданные электронным облучением вакансии начали диффундировать. Это обеспечивается повышением температуры. Отжиг производится при температуре от 700 до 1100°C в течение времени от 30 минут до 2 часов в инертной атмосфере, что препятствует окислению поверхности алмазов. При отжиге вакансии двигаются, пока их не «захватят» атомы азота. Таким образом, формируется нейтральные NV0-центры. Если вблизи такого центра находится атом азота или другой донор, то NV0-центр захватывает электрон, образуя отрицательно заряженный NV--центр. Данный этап известен специалистам и широко используется при создании NV центров в алмазах.3. High temperature annealing in an inert atmosphere. For the formation of nitrogen-vacancy (NV) centers, it is necessary that the vacancies created by electron irradiation begin to diffuse. This is provided by an increase in temperature. Annealing is carried out at temperatures from 700 to 1100 ° C for a time of 30 minutes to 2 hours in an inert atmosphere, which prevents the surface of diamonds from being oxidized. During annealing, vacancies move until they are “captured” by nitrogen atoms. Thus, neutral NV 0 centers are formed. If the vicinity of the center is a nitrogen atom or another donor, the NV center 0 captures an electron to form a negatively charged NV - center. This stage is known to specialists and is widely used in the creation of NV centers in diamonds.
4. Помол кристаллического материала до получения порошка с размерами частиц от 10 нм до 2 мкм. Существуют как коммерчески доступные мельницы, так и специальные методы, напр. Патент 2415717 «Механохимический способ измельчения алмазов». При этом в зависимости от времени помола получают порошки с различными средними размерами частиц.4. Grinding the crystalline material to obtain a powder with particle sizes from 10 nm to 2 μm. There are both commercially available mills and special methods, e.g. Patent 2415717 "Mechanochemical method for grinding diamonds." In this case, depending on the grinding time, powders with different average particle sizes are obtained.
5. Химическое травление порошка после помола для удаления «балластного» компонента и очистки от микроостатков обрабатывающего инструмента мельницы. Как правило, применяются смеси кислот, не повреждающие кристаллы алмаза, и вода. Размеры частиц алмаза, а также степень чистоты полученных порошков или взвесей контролируют с использованием хорошо известных способов, таких как светорассеяние, оптическая, атомно-силовая и электронная микроскопия, рентгеновская дифрактометрия и т.п.5. Chemical etching of the powder after grinding to remove the "ballast" component and clean the micro-residues of the mill processing tool. As a rule, mixtures of acids that do not damage diamond crystals and water are used. The particle size of the diamond, as well as the degree of purity of the obtained powders or suspensions are controlled using well-known methods such as light scattering, optical, atomic force and electron microscopy, x-ray diffractometry, etc.
6. Выходной контроль алмазного порошка по сигналу двойного радиооптического резонанса (ДРОР). Процедура выходного контроля принципиально не отличается от процедуры детектирования меток. Кристаллы алмаза (в виде порошка, суспензии) возбуждаются оптическим излучением лазера и, одновременно, СВЧ-полем, частота которого изменяется во времени (сканирует, свипируется) от 2820 до 2920 МГц. При этом за счет эффекта ДРОР флуоресценция алмазов уменьшается в те моменты времени, когда частота СВЧ поля оказывается совпадающей с частотой ДРОР. Таким образом, записывается спектр ДРОР, и, при необходимости, производится выбраковка партии. Записанный спектр ДРОР сохраняют в качестве эталонного для данной партии и присваивают ему уникальный идентификационный номер.6. The output control of diamond powder by the signal of double radio-optical resonance (DROR). The output control procedure does not fundamentally differ from the label detection procedure. Diamond crystals (in the form of a powder, suspension) are excited by laser optical radiation and, simultaneously, by a microwave field, the frequency of which varies in time (scans, sweeps) from 2820 to 2920 MHz. In this case, due to the DROR effect, the fluorescence of diamonds decreases at those times when the microwave field frequency turns out to coincide with the DROR frequency. Thus, the DROR spectrum is recorded, and, if necessary, the batch is rejected. The recorded DROR spectrum is stored as a reference for a given batch and is assigned a unique identification number.
7. Полученные алмазы с NV-центрами вводятся затем в краску, лак, или на их основе изготовляется водная суспензия, в зависимости от требуемого способа формирования защитной метки.7. The resulting diamonds with NV centers are then introduced into paint, varnish, or an aqueous suspension is made on their basis, depending on the required method of forming a protective mark.
Пункты 5-7 могу быть исключены из технологической цепочки. В этом случае потребитель самостоятельно производит фаску (лак, пропитывающий состав и т.п.), содержащую алмазный порошок по своей технологии.Items 5-7 can be excluded from the process chain. In this case, the consumer independently produces a chamfer (varnish, impregnating composition, etc.) containing diamond powder by its technology.
Ширина спектра ДРОР полученных микроалмазов зависит от их размера и является параметром, по которому дифференцируются типы данной защитной метки. Для значений указанной ширины устанавливаются диапазоны, при попадании в один из которых метка должна быть отнесена к данному типу. Например, если при детектировании ширина спектра попадает в диапазон от 19 до 20 МГц, то метку относят к первому типу, если от 20 до 21 - то ко второму и т.д.The width of the DORR spectrum of the obtained micro diamonds depends on their size and is a parameter by which the types of this protective label are differentiated. For the values of the specified width, ranges are set, if one of them falls, the label must be assigned to this type. For example, if during detection the spectrum width falls in the range from 19 to 20 MHz, then the label is assigned to the first type, if from 20 to 21, then to the second, etc.
Величины указанных непересекающихся диапазонов, а следовательно, и полное число градаций зависят от погрешности измерения при детектировании, которая, в свою очередь, зависит от определяемых потребителем параметров, таких как концентрация активного вещества в метке, допустимое время детектирования каждой метки, возможность повторного детектирования, допустимая вероятность ошибки и т.п.The values of the indicated disjoint ranges, and therefore the total number of gradations, depend on the measurement error during detection, which, in turn, depends on the parameters determined by the consumer, such as the concentration of the active substance in the label, the permissible detection time of each label, the possibility of re-detection, permissible probability of error, etc.
При применении в составе одной защитной метки двух или более алмазных порошков с разными размерами частиц, каждый из них дает в измеряемый спектр свой вклад, величина которого пропорциональна относительной концентрации данной составляющей. В этом случае форма спектра ДРОР может быть более сложной, чем на Фиг. 1, и извлечь из него величины ширин для каждой составляющей может быть проблематично (хотя и возможно). В этом случае о принадлежности метки к определенному типу судят, например, по коэффициенту корреляции измеренного и эталонного спектра - чем выше значение коэффициента корреляции, тем больше вероятность, что метка принадлежит к данному типу.When two or more diamond powders with different particle sizes are used as part of one protective label, each of them gives its contribution to the measured spectrum, the value of which is proportional to the relative concentration of this component. In this case, the shape of the DROR spectrum may be more complex than in FIG. 1, and extracting from it the widths for each component can be problematic (although possible). In this case, whether a label belongs to a certain type is judged, for example, by the correlation coefficient of the measured and the reference spectrum — the higher the value of the correlation coefficient, the greater the likelihood that the label belongs to this type.
Также для сравнения измеренного и эталонных спектров ДРОР возможно применение иных методов, широко распространенных в области обработки сигналов.It is also possible to use other methods widely used in signal processing to compare the measured and reference DROR spectra.
Устройство для детектирования указанных меток (Фиг. 3) включает в себя, кроме защищаемого изделия (6), с защитной меткой (7) следующие компоненты: лазер (8), систему фокусировки (9), состоящую из дихроичного зеркала, отражающего лазерное излучение и линзы, фокусирующей его, СВЧ генератор (10), вырабатывающий модулированный по частоте СВЧ сигнал (11), систему подвода СВЧ-мощности к метке (12), состоящую из подводящего кабеля, СВЧ изолятора, и излучающей ближнепольной СВЧ антенны, систему сбора излучения (13), состоящую из фильтра, отсекающего рассеянное лазерное излучение, и пропускающего излучение эмиссии активного вещества метки, и линзы, фокусирующей излучение на фотодетектор (14), вырабатывающий аналоговый электрический сигнал (15), блок анализа сигнала (16), генератор опорного сигнала (17), вырабатывающий опорный сигнал модуляции (18), блок хранения эталонных сигналов (19), выдающий на блок анализа (16) эталонные сигналы (20), а также канал выхода (выход) устройства (21).A device for detecting these marks (Fig. 3) includes, in addition to the protected product (6), with a protective mark (7) the following components: laser (8), focusing system (9), consisting of a dichroic mirror that reflects laser radiation and the lens focusing it, a microwave generator (10) that generates a frequency-modulated microwave signal (11), a system for supplying microwave power to the tag (12), consisting of a supply cable, a microwave insulator, and a radiating near-field microwave antenna, a radiation collection system ( 13), consisting of a filter that cuts off the scattered l grain radiation, and labels emitting radiation from the emission of the active substance, and a lens focusing the radiation on the photodetector (14), generating an analog electrical signal (15), a signal analysis unit (16), a reference signal generator (17), generating a modulation reference signal (18 ), a unit for storing reference signals (19), issuing reference signals (20) to the analysis unit (16), as well as an output channel (output) of the device (21).
Работа устройства для детектирования метки, схема которого приведена на Фиг. 3, включает следующие процедуры:The operation of the device for detecting tags, the circuit of which is shown in FIG. 3 includes the following procedures:
1. защищаемое изделие (6) автоматически или вручную подают в зону контроля так, чтобы место, где должна располагаться защитная метка (7), находилось в зоне воздействия постоянного излучения лазера (8), сфокусированного системой фокусировки (9), где происходит оптическое возбуждение активного вещества метки. Система фокусировки содержит дихроичное зеркало, отражающее лазерное излучение, и пропускающее излучение флюоресценции активного вещества метки. Длину волны излучения лазера выбирают таким образом, чтобы она попадала в полосу поглощения NV центров, т.е. от 450 до 650 нм, а его мощность Р так, чтобы флюоресценция активного вещества метки имела достаточную для измерения величину, т.е. Р= от 10 мВт до 5 Вт;1. the protected product (6) is automatically or manually fed into the control zone so that the place where the protective mark (7) should be located is in the zone of constant laser radiation (8) focused by the focusing system (9), where optical excitation occurs active substance labels. The focusing system contains a dichroic mirror reflecting laser radiation and transmitting fluorescence radiation of the active substance of the label. The laser radiation wavelength is chosen so that it falls into the absorption band of the NV centers, i.e. from 450 to 650 nm, and its power is P so that the fluorescence of the active substance of the label has a value sufficient for measurement, i.e. P = from 10 mW to 5 W;
2. одновременно происходит возбуждение активного вещества метки частотно-модулированным излучением (11) СВЧ генератора (10), подведенным к указанной области системой подвода СВЧ сигнала (12), состоящей из подводящего кабеля, СВЧ изолятора, препятствующего отражению СВЧ сигнала обратно в генератор, и излучающей ближнепольной СВЧ антенны, например, соленоида, отрезка двухпроводной, микрополосковой, или иной открытой линии. Частота СВЧ излучения изменяется во времени (сканирует, свипируется) от 2820 до 2920 МГц, а его мощность составляет от 0,1 Вт до 10 Вт;2. at the same time, the active substance of the tag is excited by the frequency-modulated radiation (11) of the microwave generator (10), connected to the indicated area by the microwave signal supply system (12), consisting of a supply cable, a microwave insulator that prevents the microwave signal from being reflected back to the generator, and a radiating near-field microwave antenna, for example, a solenoid, a segment of a two-wire, microstrip, or other open line. The frequency of microwave radiation varies in time (scans, sweeps) from 2820 to 2920 MHz, and its power is from 0.1 W to 10 W;
3. оптическая эмиссия активного вещества метки проходит сквозь дихроичное зеркало в составе системы фокусировки (9), собирается системой сбора излучения (13), включающей в себя фильтр, блокирующий рассеянное лазерное излучение и пропускающий излучение эмиссии активного вещества метки, и линзу, фокусирующую излучение на фотодетектор (14), аналоговый электрический сигнал (15) с которого направляется в блок анализа сигнала (16);3. optical emission of the active substance of the tag passes through a dichroic mirror as part of the focusing system (9), is collected by the radiation collection system (13), which includes a filter that blocks the scattered laser radiation and transmits emission of the emission of the active substance of the tag, and a lens focusing the radiation on a photodetector (14), an analog electrical signal (15) from which is sent to a signal analysis unit (16);
4. модуляция СВЧ излучения генератора (10) производится в соответствии с опорным сигналом модуляции (18), вырабатываемым генератором опорного сигнала (17). Также опорный сигнал (18) подается в блок анализа (16), где на основании известной (для данного используемого СВЧ генератора (10)) зависимости частоты СВЧ сигнала от амплитуды опорного сигнала модуляции (18) строится зависимость амплитуды сигнала фотодетектора от частоты возбуждающего СВЧ поля, т.е. спектр ДРОР метки (далее - измеренный сигнал);4. modulation of the microwave radiation of the generator (10) is carried out in accordance with the reference modulation signal (18) produced by the reference signal generator (17). Also, the reference signal (18) is fed to the analysis unit (16), where, based on the known (for the used microwave generator (10)) dependence of the frequency of the microwave signal on the amplitude of the reference modulation signal (18), the dependence of the amplitude of the photodetector on the frequency of the exciting microwave field is constructed , i.e. spectrum of DROR tags (hereinafter referred to as the measured signal);
5. в блоке анализа (16) происходит сравнение измеренного сигнала с эталонными сигналами (20), хранящимися в блоке хранения эталонных сигналов (19). Процедура сравнения включает в себя расчет отношений величин измеренного и эталонного сигналов на определенных частотах. В случае, если для эталонного сигнала, хранящегося в блоке хранения (19) под номером N, и измеренного сигнала указанные отношения отличаются друг от друга менее, чем на некое наперед заданное малое значение б (т.е. сигналы подобны с заданной точностью б), на выход (21) устройства выводится номер N эталона, с которым обнаружено совпадение. В случае, если не обнаружено совпадений ни с одним эталоном, выводится сигнал, соответствующий фальшивой метке, или не выводится никакого сигнала, в зависимости от реализации устройства. В случае, если обнаружено совпадение более чем с одним эталоном, выводится сигнал ошибки. Блок хранения эталонных сигналов (19) является цифровым устройством и содержит энергонезависимую память необходимого объема. Блок анализа (16) может быть как цифровым, так и аналоговым устройством и в зависимости от этого содержать в своем составе устройства ЦАП и/или АЦП. Канал выхода устройства (21) может быть реализован в соответствии с любым цифровым протоколом обмена данными, либо быть аналоговым.5. in the analysis unit (16), the measured signal is compared with the reference signals (20) stored in the storage unit of the reference signals (19). The comparison procedure includes calculating the ratio of the measured and reference signals at certain frequencies. If for the reference signal stored in the storage unit (19) under the number N and the measured signal, these relations differ from each other by less than a certain predetermined small value b (i.e., the signals are similar with a given accuracy b) , the output N of the device displays the number N of the standard with which a match is found. In the event that no matches are found with any reference, a signal corresponding to a false label is output, or no signal is output, depending on the implementation of the device. If a match is found with more than one reference, an error signal is output. The storage unit for reference signals (19) is a digital device and contains non-volatile memory of the required size. The analysis unit (16) can be either a digital or an analog device and, depending on this, contain DAC and / or ADC devices. The output channel of the device (21) can be implemented in accordance with any digital data exchange protocol, or be analog.
Пример 1. Получение метки на поверхности защищаемого изделия.Example 1. Obtaining marks on the surface of the protected product.
Для производства метки на поверхности защищаемого изделия производят следующие действия.To produce tags on the surface of the protected product, the following actions are performed.
1. Берут технические синтетические алмазы типа SDB1125 НТНР (производства Element 6).1. Take technical synthetic diamonds type SDB1125 NTNP (manufactured by Element 6).
2. Указанные алмазы укладывают (насыпают) на металлическую подложку слоем 3 мм и экспонируют под электронным пучком с энергией электронов 2 МэВ до достижения флюенса (дозы) 1018 электронов/см2. При этом контролируют температуру алмазов и подложки, и при повышении температуры выше 200°C приостанавливают облучение и дают системе остыть. Флюенс рассчитывают исходя из тока и поперечного сечения пучка электронов.2. These diamonds are laid (poured) on a metal substrate with a layer of 3 mm and exposed under an electron beam with an electron energy of 2 MeV until a fluence (dose) of 10 18 electrons / cm 2 is reached. In this case, the temperature of the diamonds and the substrate are controlled, and when the temperature rises above 200 ° C, the irradiation is stopped and the system is allowed to cool. The fluence is calculated based on the current and the cross section of the electron beam.
3. Облученные алмазы помещают в печь (есть коммерчески доступные модели), заполняют ее аргоном и производят отжиг при температуре 900°C в течение 1,5 часов.3. Irradiated diamonds are placed in a furnace (there are commercially available models), filled with argon and annealed at a temperature of 900 ° C for 1.5 hours.
4. Затем производят помол кристаллического материала в вибрационной эксцентриковой мельнице конструкции М.И. Аронова с добавлением «балластного» компенента CeO2 массой 2,5 массы алмазов в течение 120 минут до получения порошка со средним размером частиц порядка 40 нм.4. Then, grinding the crystalline material in a vibratory eccentric mill of M.I. Aronova with the addition of a “ballast” component CeO 2 weighing 2.5 mass of diamonds for 120 minutes to obtain a powder with an average particle size of about 40 nm.
5. Полученный порошок промывают в 30%-ной соляной кислоте при комнатной температуре в течение 12 ч, а затем в смеси (1:1 по объему) концентрированных соляной и азотной кислот в течение 24 ч. Затем измельченные алмазы многократно промывают дистиллированной водой для удаления остатков кислот и высушивают на подложках.5. The resulting powder is washed in 30% hydrochloric acid at room temperature for 12 hours, and then in a mixture (1: 1 by volume) of concentrated hydrochloric and nitric acids for 24 hours. Then, the crushed diamonds are repeatedly washed with distilled water to remove acid residues and dried on substrates.
6. Полученные микрокристаллы алмаза (в виде порошка) наносят тонким слоем на медную подложку с помощью стального шпателя и возбуждают постоянным оптическим излучением лазера с длиной волны 532 нм, мощностью 300 мВт, сфокусированным на поверхности указанной подложки в пятно размером 300 мкм. Одновременно производят возбуждение СВЧ-полем от источника мощностью 3 Вт, которое подводится с помощью короткозамкнутого полуволнового отрезка двухпроводной линии, помещенной на расстоянии 1 мм от подложки. Частота указанного СВЧ поля изменяется (сканирует, свипируется) от 2820 до 2920 МГц за одну секунду. Флюоресценцию алмазов контролируют с помощью ФЭУ, снабженного оптическим фильтром, блокирующим излучение с длинами волн менее 600 нм. Таким образом, записывают спектр ДРОР полученных микроалмазов. Согласно проведенным измерениям, спектр ДРОР полученных кристаллов имеет ширину на полувысоте, равную 35 МГц. При этом полученный спектр ДРОР сохраняют в качестве эталонного для данной партии, и присваивают ему уникальный номер.6. The obtained diamond microcrystals (in the form of a powder) are applied with a thin layer on a copper substrate using a steel spatula and excited with constant optical laser radiation with a wavelength of 532 nm, 300 mW, focused on the surface of the specified substrate into a spot with a size of 300 μm. At the same time, a microwave field is excited from a 3 W source, which is supplied using a short-circuited half-wave length of a two-wire line placed at a distance of 1 mm from the substrate. The frequency of the indicated microwave field changes (scans, sweeps) from 2820 to 2920 MHz in one second. The fluorescence of diamonds is controlled using a PMT equipped with an optical filter that blocks radiation with wavelengths less than 600 nm. Thus, the DORR spectrum of the obtained micro diamonds is recorded. According to the measurements, the DRR spectrum of the obtained crystals has a half maximum width of 35 MHz. At the same time, the obtained DROR spectrum is stored as a reference for a given batch, and a unique number is assigned to it.
7. Полученные алмазы вводят затем в бесцветный полиграфический лак в количестве 20% от массы лака. Указанный лак наносят на поверхность защищаемого изделия, формируя пятно размером не менее 1 мм, и высушивают.7. The resulting diamonds are then introduced into a colorless printing varnish in an amount of 20% by weight of varnish. The specified varnish is applied to the surface of the protected product, forming a stain with a size of at least 1 mm, and dried.
Пример 2. Детектирование меток, полученных в примере 1.Example 2. Detection of labels obtained in example 1.
При детектировании указанных меток осуществляют следующие действия.When detecting these labels carry out the following actions.
1. Защищаемое изделие помещают в зону контроля так, чтобы место, где должна располагаться защитная метка, находилось в зоне воздействия излучения лазера.1. The protected product is placed in the control zone so that the place where the protective mark should be located is in the zone of exposure to laser radiation.
2. Возбуждают метку постоянным оптическим излучением лазера с длиной волны 532 нм, мощностью 300 мВт, сфокусированным на поверхности метки в пятно диаметром 300 мкм.2. The mark is excited by constant optical laser radiation with a wavelength of 532 nm, a power of 300 mW, focused on the surface of the mark into a spot with a diameter of 300 μm.
3. Одновременно производят возбуждение СВЧ-полем от источника мощностью 3 Вт, которое подводится с помощью короткозамкнутого полуволнового отрезка двухпроводной линии, помещенной на расстоянии 1 мм от метки. Частота указанного СВЧ поля изменяется (сканирует, свипируется) от 2820 до 2920 МГц за одну секунду в соответствии с сигналом от опорного генератора, который вырабатывает пилообразное напряжение с периодом 1 сек.3. At the same time, a microwave field is excited from a 3 W source, which is supplied using a short-circuited half-wave segment of a two-wire line placed at a distance of 1 mm from the mark. The frequency of the indicated microwave field changes (scans, sweeps) from 2820 to 2920 MHz in one second in accordance with the signal from the reference generator, which generates a sawtooth voltage with a period of 1 second.
4. Флюоресценцию метки контролируют с помощью ФЭУ, снабженного оптическим фильтром, блокирующим излучение с длинами волн менее 600 нм. Таким образом, записывают спектр ДРОР метки.4. The fluorescence of the label is controlled using a PMT equipped with an optical filter that blocks radiation with wavelengths less than 600 nm. Thus, the spectrum of the DROR tags is recorded.
5. Аналоговый электрический сигнал ФЭУ и опорный сигнал модуляции подают в блок анализа сигнала, состоящий из 2-канального АЦП, процессора, цифрового входа и выхода. В блоке анализа происходит оцифровка сигналов и проводится их обработка, при которой каждому значению напряжения опорного сигнала ставится в соответствие частота СВЧ поля - напряжению 0 В 2820 МГц, максимальному напряжению - 2920 МГц, а всем промежуточным значениям напряжения - значения частоты, рассчитанные по известной характеристике генератора СВЧ. Полученная в результате зависимость амплитуды флюоресценции от частоты СВЧ поля является спектром ДРОР метки (измеренный сигнал).5. The analogue PMT electrical signal and the modulation reference signal are supplied to a signal analysis unit consisting of a 2-channel ADC, a processor, a digital input and output. In the analysis unit, the signals are digitized and processed, at which each frequency of the reference signal is associated with a frequency of the microwave field - voltage 0
6. Для снижения вероятности ошибки действия по пп. 2-5 повторяют некоторое количество раз, заданное пользователем (типично 3-10 раз). Полученные при этом сигналы накапливают и усредняют.6. To reduce the likelihood of an error of action according to paragraphs. 2-5 repeat a number of times specified by the user (typically 3-10 times). The resulting signals are accumulated and averaged.
7. Полученный усредненный измеренный сигнал сравнивается по очереди с каждым из эталонных сигналов, хранящихся в цифровом виде в блоке хранения эталонных сигналов, представляющем собой энергонезависимую память. Процедура сравнения включает в себя расчет коэффициентов корреляции измеренного сигнала и эталонных сигналов.7. The resulting averaged measured signal is compared in turn with each of the reference signals stored digitally in the storage unit of the reference signals, which is a non-volatile memory. The comparison procedure includes the calculation of the correlation coefficients of the measured signal and the reference signals.
8. Номер N эталонного сигнала, значение коэффициента корреляции с которым составляет более 0,5 и при этом превышает все остальные на 10% и более (т.е. спектры подобны с точностью до 10%), выводится на цифровой выход устройства номер N эталона. В случае, если все коэффициенты корреляции оказались меньше 0,5 (т.е. не обнаружено совпадений ни с одним эталоном), выводится значение «ноль», соответствующее фальшивой метке. В случае, если обнаружены совпадения более чем с одним эталоном, выводится код ошибки.8. The number N of the reference signal, the value of the correlation coefficient with which is more than 0.5 and at the same time exceeds all others by 10% or more (that is, the spectra are similar to within 10%), the number N of the standard is output to the digital output of the device . In case all correlation coefficients turned out to be less than 0.5 (that is, no matches were found with any reference), the value “zero” corresponding to the false label is displayed. If matches are found with more than one standard, an error code is displayed.
9. По данным с выхода блока анализа судят о подлинности метки, о типе, к которому она принадлежит, либо о необходимости проведения повторного детектирования.9. According to the data from the output of the analysis unit, they judge the authenticity of the label, the type to which it belongs, or the need for re-detection.
Созданная технология позволяет создавать защитные метки, защитный признак которых может быть изменен заранее заданным образом, что позволяет создавать много различных вариантов меток, имеющих отличающиеся защитные признаки, а также осуществлять детектирование указанных меток с возможностью различения меток, имеющих отличающиеся защитные признаки.The created technology allows you to create security tags, the security feature of which can be changed in a predetermined way, which allows you to create many different options for tags that have different security features, as well as detect these tags with the ability to distinguish between tags that have different security features.
Хотя настоящее изобретение было подробно описано на примерах вариантов, которые представляются предпочтительными, необходимо помнить, что эти примеры осуществления изобретения приведены только в целях иллюстрации изобретения. Данное описание не должно рассматриваться как ограничивающее объем изобретения, поскольку в этапы описанных способов и устройств специалистами в области физики, оптики, электроники, обработки сигналов и др. могут быть внесены изменения, направленные на то, чтобы адаптировать их к конкретным устройствам или ситуациям, и не выходящие за рамки прилагаемой формулы изобретения. Специалисту в данной области понятно, что в пределах сферы действия изобретения, которая определяется пунктами формулы изобретения, возможны различные варианты и модификации, включая эквивалентные решения.Although the present invention has been described in detail with examples of options that appear to be preferred, it must be remembered that these examples of the invention are provided only to illustrate the invention. This description should not be construed as limiting the scope of the invention, since the steps of the described methods and devices by specialists in the fields of physics, optics, electronics, signal processing, etc. may be modified in order to adapt them to specific devices or situations, and not beyond the scope of the attached claims. Specialist in this field it is clear that within the scope of the invention, which is defined by the claims, various options and modifications are possible, including equivalent solutions.
Claims (3)
снимают зависимость формы двойного радиооптического резонанса алмазов, облученных пучком частиц высокой энергии, достаточной для создания вакансий в решетке алмаза, со значением флюенса от 1016 см-2 до 1020 см-2, отожженных и размолотых до частиц размером от 1 нм до 10 мкм, от указанного значения размера частиц,
разделяют указанную зависимость на не менее чем два непересекающихся диапазона, соответствующих указанным типам,
для каждого из указанных типов облучают исходные алмазы указанным выше пучком частиц высокой энергии, с флюенсом, попадающим в соответствующий диапазон, отжигают и размалывают до частиц, с размером, попадающим в один из указанных диапазонов.1. A method of obtaining at least two types of active substance tags to protect products from counterfeiting containing diamond microcrystals with active NV centers, differentiable in the form of double radio-optical resonance, in which:
remove the dependence of the double radio-optical resonance form of diamonds irradiated with a beam of high-energy particles, sufficient to create vacancies in the diamond lattice, with a fluence from 10 16 cm -2 to 10 20 cm -2 , annealed and ground to particles from 1 nm to 10 μm in size , from the indicated particle size value,
divide the specified dependence into at least two disjoint ranges corresponding to the specified types,
for each of these types, the initial diamonds are irradiated with the above-mentioned beam of high-energy particles, with fluence falling in the corresponding range, annealed and ground to particles with a size falling in one of the indicated ranges.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014143419/12A RU2577493C1 (en) | 2014-10-28 | 2014-10-28 | Method of obtaining protective label substance containing diamond microcrystals with active nv-centres, having mechanically modified properties, method for counterfeit protection and authentication of articles using said label |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014143419/12A RU2577493C1 (en) | 2014-10-28 | 2014-10-28 | Method of obtaining protective label substance containing diamond microcrystals with active nv-centres, having mechanically modified properties, method for counterfeit protection and authentication of articles using said label |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2577493C1 true RU2577493C1 (en) | 2016-03-20 |
Family
ID=55647854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014143419/12A RU2577493C1 (en) | 2014-10-28 | 2014-10-28 | Method of obtaining protective label substance containing diamond microcrystals with active nv-centres, having mechanically modified properties, method for counterfeit protection and authentication of articles using said label |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2577493C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2719611C1 (en) * | 2019-04-23 | 2020-04-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Микролазер" (ООО "Микролазер") | Optically permeable mark for precious stones marking |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2357866C1 (en) * | 2008-09-10 | 2009-06-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Method for protection of documents, securities or products with help of nanodiamonds with active nv centers |
| RU2408073C2 (en) * | 2009-02-09 | 2010-12-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Method of authenticating security objects using nanosized labels |
| RU2411133C1 (en) * | 2009-08-07 | 2011-02-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Substance to mark authenticity of bank notes, secured papers and documents and method of its preparation |
| RU2453443C1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-06-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Device for automated verification of authenticity of banknotes, securities and documents |
-
2014
- 2014-10-28 RU RU2014143419/12A patent/RU2577493C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2357866C1 (en) * | 2008-09-10 | 2009-06-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Method for protection of documents, securities or products with help of nanodiamonds with active nv centers |
| RU2408073C2 (en) * | 2009-02-09 | 2010-12-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Method of authenticating security objects using nanosized labels |
| RU2411133C1 (en) * | 2009-08-07 | 2011-02-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Substance to mark authenticity of bank notes, secured papers and documents and method of its preparation |
| RU2453443C1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-06-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Device for automated verification of authenticity of banknotes, securities and documents |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2719611C1 (en) * | 2019-04-23 | 2020-04-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Микролазер" (ООО "Микролазер") | Optically permeable mark for precious stones marking |
| WO2020218940A1 (en) * | 2019-04-23 | 2020-10-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Микролазер" (ООО "Микролазер") | Optically transparent mark for marking gemstones |
| CN112771595A (en) * | 2019-04-23 | 2021-05-07 | 阿尔罗萨私人有限公司 | Light-transmitting mark for marking precious stone |
| GB2590242A (en) * | 2019-04-23 | 2021-06-23 | Joint Stock Company Alrosa Public Joint Stock Company Pjsc Alrosa | Optically transparent mark for marking gemstones |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2357866C1 (en) | Method for protection of documents, securities or products with help of nanodiamonds with active nv centers | |
| Bozhevolnyi et al. | Direct observation of localized second-harmonic enhancement in random metal nanostructures | |
| Castelletto et al. | Hexagonal boron nitride: a review of the emerging material platform for single-photon sources and the spin–photon interface | |
| Baranov et al. | Silicon vacancy in SiC as a promising quantum system for single-defect and single-photon spectroscopy | |
| Park et al. | Near-unity quantum yields of biexciton emission from CdSe/CdS nanocrystals measured using single-particle spectroscopy | |
| Shames et al. | Magnetic resonance tracking of fluorescent nanodiamond fabrication | |
| RU2719611C1 (en) | Optically permeable mark for precious stones marking | |
| Nasdala et al. | Radio-colouration of diamond: a spectroscopic study | |
| Goryca et al. | Coherent precession of an individual 5/2 spin | |
| Xu et al. | Vacancy clusters on surfaces of Au nanoparticles embedded in MgO | |
| JP6096770B2 (en) | Method and apparatus for authenticating an article having a light emitting phosphor compound | |
| Siyushev et al. | Low-temperature optical characterization of a near-infrared single-photon emitter in nanodiamonds | |
| Shames et al. | Fluence-dependent evolution of paramagnetic triplet centers in e-beam irradiated microcrystalline Ib type HPHT diamond | |
| Kananen et al. | Optically stimulated luminescence (OSL) from Ag-doped Li2B4O7 crystals | |
| Sotoma et al. | Effective production of fluorescent nanodiamonds containing negatively-charged nitrogen-vacancy centers by ion irradiation | |
| RU2465377C1 (en) | Method of forming optically permeable image inside diamond, apparatus for realising said method (versions) and apparatus for detecting said image | |
| Ziniuk et al. | Real-time imaging of short-wave infrared luminescence lifetimes for anti-counterfeiting applications | |
| RU2577493C1 (en) | Method of obtaining protective label substance containing diamond microcrystals with active nv-centres, having mechanically modified properties, method for counterfeit protection and authentication of articles using said label | |
| Bryukvina et al. | Formation and properties of metallic nanoparticles in lithium and sodium fluorides with radiation-induced color centers | |
| Kuroda et al. | Final-state readout of exciton qubits by observing resonantly excited photoluminescence in quantum dots | |
| Aharonovich et al. | Producing optimized ensembles of nitrogen-vacancy color centers for quantum information applications | |
| Poklonskaya et al. | Raman scattering in a diamond crystal implanted by high-energy nickel ions | |
| RU2569791C1 (en) | Method of producing protective label substance containing diamond microcrystals with active nv-centres, having radiation-modified properties, method for protection from counterfeiting and authentication of articles using said label | |
| Dalal et al. | UV absorption of ion implanted sapphire | |
| Townsend et al. | Defect studies using advances with ion beam excited luminescence |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171029 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190826 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20211021 |