[发明专利]红外上转换材料的检测方法及装置

说明书

                      技术领域

本发明涉及一种红外上转换材料的检测方法及其实现装置，特别适用于防伪检测、商品分类及隐形信息存储探测等场合应用。

                      背景技术

用红外光来激发一种材料，产生可见光，材料吸收双光子或多光子，产生的可见光的光子能量高于激发光的光子能量，这一过程称为上转换过程(UP CONVERSION)。附图1给出了上转换过程的原理示意图。

尽管上转换现象早在1959年就曾在多晶ZnS中观察到，但由于早期的最好的上转换材料发光效率不超过1‰，并且由于发光二极管的发射峰与上转换材料的激发峰匹配不甚理想，因此并未达到实用化的水平，90年代初，由于大功率LD的出现及日益成熟，同时在室温下，在氟化物晶体成功获得了激光运转，光-光转换效率超过1％，从而使红外激光上转换材料在显示、光计算和信息处理等领域显示了广泛的实用前景。

上转换材料发光的光子的能量比所吸收的光子的能量高，发射的高能量光子是通过吸收多个低能量光子激发而产生的，由于稀土元素的4f能级有广泛的跃迁能级，因此目前国内外常用的高效上转换发光材料均为稀土化合物或稀土掺杂材料。稀土化合物是将稀土作为材料的主要组成成分(如Ba2ErCl7，BaLn2F8等)，发光效率高，成本高昂，仅用于激光输出材料；而稀土掺杂材料则以氧化物、氟化物、氯化物和硫化物为基质材料，在基质材料上进行稀土掺杂，实现上转换发光。目前，已能合成出红、绿、蓝光的上转换材料，所合成的体系有硫化物掺杂稀土元素体系和氟化物掺杂稀土元素体系。

由于用红外上转换材料配置的油墨是无色的，而激励的红外光源也是人眼看不见的，因此这种材料显然具有基本的防伪标识功能，与目前广泛使用的紫外激发发光标识材料相比，红外上转换标识材料合成成分复杂，技术要求高，难以仿造，1997年，红外防伪技术被列入中华人民共和国国家标准的10项防伪技术(GB/T17004-1997)。使用高效率上转换材料和价格比较低廉的红外激光器实现其发光过程，达到标识、防伪的目的，因其隐蔽性好，使用寿命长，材料制备技术难度高，不易被仿制，是一项技术含量极高的防伪技术，可应用于图书发行、各类名牌商标、品牌产品的包装以及证件和银行卡、信用卡甚至人民币的防伪，还可满足其它特种行业的标识防伪要求。

红外上转换材料的检测主要用半导体红外激光器(LD)，选择激光器的波长处于材料的激发灵敏区，激光的功率以及光束焦点大小将会影响到材料向可见光转换的效率。附图2给出了用半导体红外激光器对上转换材料进行激发而发出可见光的照片。

然而，目前对红外上转换材料的检测，停留在用红外激光器激发后采用肉眼观察的阶段，由于检测局限于人工判断，通常只能做出有无红外上转换材料的定性判断结果，因而，用于防伪时，局限性较大，一旦制假者掌握有红外上转换材料，即可使防伪失效；同时，这种单纯的定性判断也无法进一步扩展红外上转换材料的应用范围。

                   发明内容

本发明目的是提供一种红外上转换材料的检测方法，通过这种方法可以采用计算机对红外上转换材料进行定量检测，并能判断利用红外上转换材料形成的色彩或位置的编码组合，从而增强防伪性能，并使采用红外上转换材料的隐形信息存储成为可能；

本发明进一步的目的是，提供一种实现对红外上转换材料进行定量检测的装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种红外上转换材料的检测方法，将红外激光器发出的红外光束聚焦到红外上转换材料的表面，使反射光入射到可见光探测器上，由探测器将光信号转换成电信号，经放大后输出数字信号。

上述技术方案中，所述“红外激光器”是指发出波长范围为850nm-1550nm的红外光的激光器，通常可以采用半导体红外线激光器(LD)，该红外激光器发出的红外光应聚焦在红外上转换材料的表面，使材料受到高强度红外光激发后，将红外光部分转换成可见光，供探测器检测；所述“可见光探测器”是指在可见光区有较高的光谱响应，而在红外激发光下的探测灵敏度很低的探测器，探测器不会因反射的红外光的干扰而影响检测结果；所述“数字信号”是指表达可见光的强度的信号，既可以是一位的信号，用于表达可见光的有无，也可以是用于表达可见光强度的多位数字信号，该信号能被计算机接收并分析，这里的计算机既可以是通用的PC机，也可以是专用机(如收银机)，还可以是单片机系统，只要包括有处理器即可。