DE102009009604B4

DE102009009604B4 - Sicherheitselement mit einer Struktur zur Kennzeichnung und/oder Identifikation von Gegenständen sowie seine Verwendung zur Kennzeichnung und Identifikation eines Gegenstandes

Info

Publication number: DE102009009604B4
Application number: DE102009009604A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr. Venghaus
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2011-01-27
Anticipated expiration: 2029-02-18
Also published as: EP2398653B1; DE102009009604A1; WO2010094494A1; EP2398653A1; WO2010094494A9

Abstract

Sicherheitselement mit einer Struktur zur Kennzeichnung und/oder Identifikation von Gegenständen, wobei die Struktur unter Verwendung von Strahlung vorgegebener Wellenlänge les- oder erkennbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur von mindestens zwei Isomeren (4, 5) einer Substanz gebildet ist, wobei die spektralen Eigenschaften der mindestens zwei Isomeren sich im THz-Frequenzbereich unterscheiden und zur Erkennung der Struktur detektierbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement zur Kennzeichnung und/oder Identifikation von Gegenständen, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Zur Kennzeichnung oder Identifikation von Gegenständen ist eine Vielzahl von Vorkehrungen bekannt, beispielsweise werden Bar- oder Mustercodes oder andere Strukturen auf Etiketten oder Verpackungen, Banknoten oder dgl. aufgebracht. Der Schutz gegen Fälschungen von Banknoten, Dokumenten, Verpackungen usw. ist auf den verschiedensten Gebieten von großer Bedeutung. Mit der Wichtigkeit des zu schützenden Objekts steigt auch der Aufwand, um Fälschungen vorzubeugen und in der Regel steigen auch die Bemühungen von Fälschern mit dem erwarteten Nutzen, die Sicherheitsmaßnahmen zu unterlaufen.
Bekannte Schutzvorkehrungen sind z. B. Wasserzeichen, Hologramme, in Banknoten eingebettete Metallfäden, nur unter UV-Bestrahlung sichtbare Strukturen, zweidimensionale Bitmuster, z. B. auf Fahrkarten, um nur Einige zu nennen.
Aus der DE 10 2006 017 764 A1 ist z. B. ein Wert- und/oder Sicherheitsdokument bekannt, bei dem zumindest zwei unterschiedliche und mit verschiedenen Emissionswellenlängen emittierenden Lumineszenzstoffe an verschiedenen Orten der Oberfläche des Dokuments angeordnet sind und ein Lumineszenzstoffmuster bilden, wobei jede Emissionswellenlänge einem Zeichen und jeder Ort einer Zeichenposition zugeordnet ist, wodurch durch die Auswahl der verschiedenen Lumineszenzfarbstoffe in Verbindung mit deren Ort eine maschinenlesbare Zeichenfolge gebildet wird.
Da Fälscher permanent daran arbeiten, vorhandene Sicherheitsmaßnahmen zu überwinden, ist es notwendig, Schutzmaßnahmen ständig weiterzuentwickeln oder auch neue Konzepte zu entwickeln und in die Praxis umzusetzen. Wünschenswert ist dabei nicht nur ein zeitlicher Vorsprung vor eventuellen Fälschern, sondern auch der Einsatz von Sicherheitsmerkmalen, die möglichst schwer herzustellen, nachzumachen und zu überlisten sind, wobei eine Möglichkeit der Einsatz schwer zugänglicher Technologien ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement zur Kennzeichnung und/oder Identifikation von Gegenständen zu schaffen, das möglichst schwer nachzumachen und nur mit schwer zugänglicher Technologie zu detektieren ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
Dadurch, dass das erfindungsgemäß Sicherheitselement mindestens zwei Isomere einer Substanz enthält, deren spektrale Eigenschaften sich im THz-Frequenzbereich unterscheiden und detektierbar sind, kann das Sicherheitselement, d. h. die Isomere in Form einer Struktur unter Verwendung von Strahlung im THz-Bereich erkannt werden, während sie unter UV-Beleuchtung, im sichtbaren oder im nahen Infrarotbereich dagegen nicht zu unterscheiden sind. Für Fälscher ohne leistungsfähige Ressourcen in der chemischen Verfahrenstechnik ist es sehr schwer, das bzw. die Sicherheitselement(e) unbefugt nachzumachen. Dabei können Isomere unterschiedlicher Substanzen bzw. Molekülarten verwendet werden, wobei der Übergang von einer Substanz bzw. Molekülart zu einer anderen, der dazu genutzt werden kann, die Struktur des Sicherheitselement bei einer anderen THz-Frequenz sichtbar zu machen, ohne permanentes und aufwendiges Monitoring von Fälschern nicht zu bemerken ist. Falls ein solcher Übergang doch bemerkt wird, ist er für das Nachmachen wieder mit hohem technischem Aufwand verbunden, d. h. die Hürde für Fälschungen ist hoch und jeder Wechsel verschafft einen neuen zeitlichen Vorsprung.
Vorteilhafterweise können die Isomere zur Bildung der Struktur zwei- oder dreidimensional zueinander auf einem Träger angeordnet sein, beispielsweise kann ein Bar-Code oder ein sonstiger Muster-Code, aber auch Buchstaben oder Zahlen vorgesehen werden. Es kann somit durch Wahl der Anzahl von Isomeren und durch Anordnung derselben zueinander jede gewünschte Information generiert werden. Der Träger kann dabei Bestandteil des Sicherheitselementes sein, z. B. als Etikett, das auf den zu kennzeichnenden Gegenstand aufgebracht wird. Der Träger kann aber auch der Gegenstand selber oder Teil desselben sein.
Bevorzugt werden die Isomere ausgewählt aus Strukturisomeren, z. B. Stellungsisomere, oder Stereoisomeren wie Enantiomere oder Diastereomere.
In bevorzugter Weise sind die Isomere in ein geeignetes Host-Material bzw. Matrix eingebracht oder eingebettet, damit diese auf den gewünschten Träger aufgebracht werden können und vor Umwelteinflüssen (Feuchte, mechanische Beanspruchung und dergleichen) geschützt sind.
Entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel betrifft die Erfindung einen Gegenstand der mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement versehen ist, wobei der Gegenstand ein Sicherheits- oder Wertdokument oder ein Produkt, wie ein Medikament, ein Halbleiterbauelement oder dergleichen sein kann.
Die einzige Figur zeigt schematisch ein Sicherheits- und/oder Wertdokument mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement, wobei es sich um Banknoten, Ausweise, sonstige Dokumenten, Datenkarten, Tickets, Haftetiketten, Verpackungsbanderolen, z. B. bei Medikamenten oder dergleichen, handeln kann.
Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass zahlreiche organische Substanzen bzw. deren Moleküle mehrere isomere Verbindungen besitzen, d. h. chemische Verbindungen der gleichen Summenformel, jedoch unterschiedlicher chemischer Struktur und teilweise auch mit unterschiedlichen, physikalischen und biologischen Eigenschaften. Dabei sind die Isomere aus den gleichen funktionellen Gruppen aufgebaut, wobei die funktionellen Gruppen geometrisch unterschiedlich angeordnet sind Die erfindungsgemäßen Isomere eines Moleküls besitzen im UV-, im sichtbaren und im NIR-Bereich die gleichen spektralen Eigenschaften, beispielsweise bezüglich der Absorption und der Reflexion. Schwingungen der einzelnen funktionalen Gruppen zueinander führen zu charakteristischen Absorptions- oder Reflexionsspektren im THz-Bereich und diese Schwingungsfrequenzen sind bei den verschiedenen Isomeren unterschiedlich, d. h. verschiedene Isomere haben unterschiedliche Spektren, z. B. Absorptionsspektren im THz-Bereich. Diese Eigenschaft wird bei der Erfindung verwendet.
Das in der Figur dargestellte Sicherheits- und/oder Wertdokument 1 weist einen Träger 2 auf, der beispielsweise aus Papier, Pappe, Kunststoff, Textilien oder Mischformen aus diesen, in Form von Folien, Gewebeschichten jeglicher Art oder dergleichen besteht. Auf einen solchen Träger 2 ist ein Sicherheitselement 3 aufgebracht, das im vorliegenden Fall die Struktur eines Barcodes, d. h. in Form von nebeneinander liegenden Balken ausgebildet ist, wobei zwei nebeneinander liegende Balken jeweils ein unterschiedliches Absorptionsspektrum hat, das im THz-Bereich jeweils mindestens eine Ausprägung z. B. ein Maximum aufweist. Dazu enthalten die jeweiligen Balken der Barcodestruktur des Sicherheitselements 3 ein erstes Isomer 4 und ein zweites Isomer 5 desselben organischen Moleküls. Selbstverständlich ist die Anzahl der verwendeten Isomere nicht auf zwei begrenzt, sie kann entsprechend dem gewünschten Muster gewählt werden. Es können auch mehrere Isomere von verschiedenen Molekülen verwendet werden. Dabei sind die Isomere in eine Matrix oder mehrere als Hostmaterialien eingebracht oder eingebettet, die auf den Träger aufgebracht, z. B. aufgedruckt werden und die Isomere gegen unerwünschte Einflüsse schützen, wobei sie gleichzeitig die Erkennbarkeit der Isomere zulassen.
Zum Auslesen bzw. Überprüfen des Barcode des Sicherheitselements 3 wird eine Vorrichtung zum Erzeugen und kohärentem Detektieren von Terahertzstrahlung verwendet. Eine solche Vorrichtung weist üblicherweise eine gepulste Laserstrahlquelle auf, die über ein lichtempfindliches Element, z. B. eine Fotodiode eine Sendeantenne zum Erzeugen einer Terahertzstrahlung im empfindlichen Bereich der verwendeten Isomere aktiviert. Eine ebenfalls mit einem lichtempfindlichen Element versehene und durch die Laserstrahlung gegebenenfalls über Verzögerungselemente aktivierbare Empfangsantenne empfängt die ausgesandte und im Transmissions- bzw. Absorptionsverfahren durch das Sicherheitselement 3 hindurchgeleitete Terahertzstrahlung, wobei die erhaltene Messgröße beispielsweise zur Darstellung einer Absorptionskurve ausgewertet werden kann. Zur Erzeugung einer in einem Frequenzbereich kontinuierlichen Terahertzstrahlung können auch zwei Laserquellen verwendet werden, die gegeneinander verstimmt sind.
Die Detektion des Sicherheitselements kann mit der oben beschriebenen Vorrichtung auch im Reflexionsverfahren vorgenommen werden. Selbstverständlich können andere oder zusätzliche Techniken verwendet werden, die zu einer Verstärkung des THz-Kontrasts führen, z. B. können Heterodyn-Techniken oder andere Techniken der Frequenz-Anhebung vorgesehen werden.
Gemäß der Erfindung kommt eine Vielzahl von isomeren Verbindungen für die Erfindung in Frage. Als besonders geeignete Isomere aus der großen Menge organischer Moleküle sind solche zu wählen, die einen möglichst großen Kontrast, d. h., eine möglichst große Ausprägung im THz-Bereich bei Frequenzen aufweisen, für die die zur Zeit existierenden THz-Scanner vorgesehen sind. Weiterhin müssen die Isomere langzeitstabil sein und es muss ein geeignetes Host-Material für die Isomere zur Verfügung stehen.

Claims

Sicherheitselement mit einer Struktur zur Kennzeichnung und/oder Identifikation von Gegenständen, wobei die Struktur unter Verwendung von Strahlung vorgegebener Wellenlänge les- oder erkennbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur von mindestens zwei Isomeren (4, 5) einer Substanz gebildet ist, wobei die spektralen Eigenschaften der mindestens zwei Isomeren sich im THz-Frequenzbereich unterscheiden und zur Erkennung der Struktur detektierbar sind.
Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isomere derart ausgewählt sind, dass sie im sichtbaren oder nahen Infrarotbereich nicht unterscheidbar sind.
Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Isomere jeweils in eine Matrix eingebracht oder eingebettet sind.
Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur aus den mindestens zwei Isomeren mit Matrix auf einen Träger aufgebracht ist.
Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Isomere mit Matrix zur Bildung der Struktur auf dem Träger zwei- oder dreidimensional zueinander angeordnet sind.
Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Isomere mit Matrix derart zueinander angeordnet sind, dass sie einen Bar- oder Mustercode als Struktur bilden.
Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Isomere ausgewählt sind aus Strukturisomeren oder Stereoisomeren.
Verwendung eines Sicherheitselementes nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Kennzeichnung und Identifikation eines Gegenstandes.
Verwendung nach Anspruch 8, wobei der Gegenstand als Sicherheits- oder Wertdokument oder als Produkt ausgebildet ist.