Сканирующее устройство для измерения времени затухания на поточной линии

Сканирующее устройство для измерения времени затухания на поточной линии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к области техники оптических устройств для определения характеристик времени затухания люминесцентного светового излучения, излучаемого люминесцентным материалом. В частности, изобретение относится к оптическим устройствам, таким как оптические сканирующие устройства для установления подлинности предмета, маркированного люминесцентным материалом, на основании характеристик времени затухания люминесцентного светового излучения, излучаемого указанным люминесцентным материалом.

Предпосылки создания изобретения

Люминесцентные материалы обычно применяются в защитных маркировках, наносимых на документы или изделия, или на материал основы документов или изделий, в качестве признака подлинности. Люминесцентный материал обычно преобразует энергию возбуждающего излучения заданной длины волны в излучаемое световое излучение, имеющее другую длину волны. Люминесцентное излучение, применяемое для установления подлинности маркировки, может находиться в спектральном диапазоне УФ-излучения (200-400 нм), излучения в видимой части спектра (400-700 нм) или рядом с инфракрасным излучением в средней области (700-2500 нм).

Материал «преобразователя с повышением частоты» излучает излучение с более короткой длиной волны, чем у возбуждающего излучения. В отличие от этого материал «преобразователя с понижением частоты» излучает излучение с более длинной длиной волны, чем у возбуждающего излучения. Большинство люминесцентных материалов могут быть возбуждены более чем в одной длине волны, и некоторые люминесцентные материалы могут излучать одновременно более чем в одной длине волны.

Люминесценция может быть разделена на: (i) фосфоресценцию, которая относится к радиационному излучению с временной задержкой, наблюдаемому после удаления возбуждающего излучения (обычно с продолжительностью затухания от более примерно 1 мкс до примерно 100 с), и (ii) флуоресценцию, которая относится к мгновенному радиационному излучению при возбуждении (обычно с продолжительностью затухания менее 1 мкс).

Таким образом, люминесцентный материал при облучении оптическим возбуждением в пределах первого диапазона длины волн излучает люминесцентное световое излучение в пределах второго диапазона длины волн, который может отличаться от или перекрываться указанным первым диапазоном длины волн в зависимости от применяемого люминесцентного материала. Характеристика спектрального свойства люминесцентного материала, такого как его профиль распределения интенсивности светового излучения по времени, или его характеристики времени затухания после того, как возбуждение прекратилось, например, содержит сигнатуру присутствия того же материала и может таким образом быть применена в качестве признака подлинности для обнаружения подлинной или поддельной люминесцентной маркировки.

Люминесцентные материалы являются классическим компонентом типографских красок строгой отчетности или покрытий. Например, следующие патенты раскрывают люминесцентные вещества, которые могут включать смеси пигментов, имеющих свойства определенного времени затухания, и бумагу, защищенную от подделки, содержащую такие вещества: EP 0066854 B1, US 4,451,530, US 4,452,843, US 4,451,521. Способы и устройства для обнаружения люминесцентного светового излучения и подлинности маркированного изделия также являются хорошо известными: см., например, US 4,598,205 или US 4,533,244, которые раскрывают измерение поведения распада люминесцентных излучений. Зашифрованные люминесцентные символы известны из US 3,473,027 и оптическое считывающее устройство для люминесцентных кодов раскрыто в US 3.663.813. Патенты US 6,996,252 B2, US 7,213,75782 и US 7,427,030 B2 раскрывают применение двух люминесцентных материалов, имеющих определенные свойства времени затухания для установления подлинности изделия.

Обычно сканирующее устройство для обнаружения переменного по времени люминесцентного светового излучения в соответствии с известным уровнем техники содержит источник энергии или соединено с источником энергии, источник оптического излучения (соединенный с источником энергии) для облучения люминесцентного материала оптическим возбуждением, светочувствительный датчик для измерения интенсивности люминесцентного светового излучения, излучаемого люминесцентным материалом, и блок управления (процессор) для управления источником энергии, источником оптического излучения и светочувствительным датчиком для получения и хранения профиля распределения интенсивности излучаемого люминесцентного светового излучения и расчета значения времени затухания на основании этого профиля распределения интенсивности. Профиль распределения интенсивности люминесцентного излучения (или кривая интенсивность-время) содержит значения I(t₁), …, I(t_n) интенсивности излучения от люминесцентного материала, измеренные с последовательным временем t₁, …, t_n, формируя вместе кривую I(t) люминесцентного излучения.

Источник оптического излучения в таком сканирующем устройстве в зависимости от части спектра, применяемой для обнаружения люминесцентного материала, может быть лампой накаливания, обычно для длины волн между примерно 400 нм до примерно 2500 нм, применяемой с механическими или электронно-оптическими устройствами для подачи импульсного света, или импульсной лампой (например, ксеноновой импульсной лампой высокого давления), или лазером, или светодиодом (LED), излучающим в УФ-, видимой или ИК-области, обычно для длины волн от примерно 250 нм до примерно 1 мкм. Источник оптического излучения может получать питание от тока возбуждения (например, для LED) или от напряжения возбуждения (например, для разрядки лампы).

Светочувствительные датчики или фотодетекторы в таком сканирующем устройстве могут быть, например, фотодиодами (одним или матрицей), фототранзистором или фотосопротивлением цепи, линейными КМОП или ПЗС датчиками.

Сканирующее устройство, в дополнение к его конкретному силовому модулю для подачи мощности на сканирующее устройство, может также содержать модуль связи, который может быть радиомодулем для беспроводной связи (например, через Wi-Fi), дисплейный модуль, например, с жидкокристаллическим экраном LCD или дисплей кинескопа для отображения результатов измерений или параметров сканирования и интерфейс управления для ввода условий сканирования, включая ключи управления, имеющие различные назначения, и переключатель включения/выключения.

Наиболее часто зависимая от времени кривая интенсивности люминесцентного светового излучения (т.е. профиль распределения интенсивности по времени) из люминесцентного материала моделируется по экспоненциальному закону I(t)=I₀exp(-α[t-t₀]), где время t вычисляется с начального момента времени t₀, в который останавливают оптическое возбуждение облучения указанного материала. Таким образом, получение значения, соответствующего постоянной α скорости затухания, характеризуется необходимостью измерения люминесцентного материала, после того как возбуждение остановилось, при этом профиль распределения интенсивности излучения состоит из последовательных значений I(t₁), …, I(t_n) интенсивности излучения за временной интервал. Значение t времени затухания из профиля I(t) распределения интенсивности соответствует α^-1. В коммерчески доступных сканирующих устройствах пульсирующий источник оптического излучения облучает люминесцентный материал оптическим возбуждением заданной интенсивности в первом диапазоне длины волн в течение временного интервала возбуждения. После того как облучение остановилось, вероятно, с временной задержкой, светочувствительный датчик начинает измерение последовательных значений интенсивности затухающего люминесцентного светового излучения во втором диапазоне длины волн за измеряемый временной интервал и соответствующий профиль распределения интенсивности люминесценции сохраняется в памяти. Операция может быть повторена для того, чтобы получить более надежные средние значения. Обычно возможно установить временной интервал возбуждения и/или временную задержку с тем, чтобы избежать измеряемых значений интенсивности люминесценции ниже порогового значения обнаружения светочувствительного датчика или выше его порогового значения насыщения.

Однако также известны варианты осуществления. Например, патент США №6,264,107 B1 раскрывает определение времени затухания из времени, необходимого интенсивности латентной фосфоресценции для прохождения через два предопределенных порога. Этот патент раскрывает сканирующее устройство, содержащее LED с широкой диаграммой направленности (FLED) в качестве источника оптического излучения, т.е. очень интенсивного источника оптического излучения. Такой интенсивный источник оптического излучения является, в действительности, необходимым в этом случае для достаточного заряда метки, содержащей люминесцентный материал (фосфор), и предотвращения проблемы слабого ответного сигнала.

В другом подходе патент США №7,262,420 B1 раскрывает выполнение нескольких облучений оптическим возбуждением для получения единого значения времени затухания: источник оптического излучения успешно активирован (в течение того же временного интервала возбуждения) и выполняется одно измерение интенсивности люминесценции после того, как облучение люминесцентного материала источником оптического возбуждения было остановлено, но каждое последовательное измерение выполняется с различной временной задержкой, рассчитанной по времени, за которое оптическое возбуждение останавливают. Однако этот способ занимает много времени, так как для него необходимо одно облучение на измеренное значение интенсивности. Более того, чтобы получить более надежные результаты, этот способ требует повторных измерений, соответствующих той же временной задержке.

Для того чтобы получить более сильный сигнал люминесценции, некоторые сканирующие устройства позволяют настраивать временной интервал возбуждения, с тем чтобы достаточно «зарядить» люминесцентные частицы в люминесцентном материале (т.е. возбудить большее количество таких люминесцентных частиц, чтобы получить более интенсивное люминесцентное излучение). Более того, для большей точности определяемых значений времени затухания было успешно получено множество (например, примерно сто) действительных профилей распределения интенсивности, эти кривые суммируются и рассчитывается средняя кривая. Увеличенная точность получается, если результирующий сигнал измеряемой интенсивности является нормализованным и нормализованный сигнал применяется для расчета значения времени затухания. Профиль распределения интенсивности является действующим, если интенсивность значения по меньшей мере первой точки профиля распределения интенсивности больше обнаруженного порога светочувствительного датчика и ниже его порога насыщения (если указанное значение является слишком низким или слишком высоким, время возбуждения является соответственно увеличенным или уменьшенным). Однако проблема возникает в случае, когда временной интервал возбуждения является слишком коротким для возможности надежной нормализации сигнала интенсивности люминесценции, в частности для люминесцентных материалов, содержащих смесь люминесцентных частиц различных типов и значения времени затухания которых сильно отличаются (например, частицы, имеющие наиболее короткое время затухания, могут быть не определены сканирующим устройством). Другой проблемой, возникающей с применением различного времени возбуждения, является то, что люминесцентный материал не возбуждается в тех же условиях для всех профилей распределения интенсивности, и в случае материала, содержащего смесь люминесцентных пигментов, имеющего отличающиеся свойства времени затухания, это может вызвать неопределенность. Например, на фиг.1A и 1B представлен случай нормализованных профилей распределения интенсивности из маркировки с краской (люминесцентным материалом), включающей два типа люминесцентных пигментов: пигменты P1 и P2; в этом примере значение времени затухания пигментов P1 составляет примерно 100 мкс и значение времени затухания пигментов Р2 составляет примерно 500 мкс. На фиг.1A представлено возбуждение кривой (1), имеющей длинный временной интервал возбуждения в 100 мкс и соответствующий нормализованный профиль (P1+P2) распределения интенсивности люминесценции для материала люминесцентной краски, являющегося смесью 50% первых пигментов P1 (имеющих более короткое время затухания, или более высокую скорость затухания) и 50% вторых пигментов P2 (имеющих более длительное время затухания или более низкую скорость затухания).

Фиг.1B соответствует люминесцентной краске, содержащей смесь 42% первых пигментов P1 и 58% вторых пигментов P2. В этом случае время возбуждения было скорректировано до более короткого значения в 10 мкс, как представлено на кривой (2) возбуждения. Несмотря на то что концентрации пигментов в смесях пигментов P1 и P2 значительно отличаются от фиг.1A - фиг.1B, нормализованные профили (P1+P2) распределения интенсивности люминесценции очень похожи и практически неотличимы. Таким образом, не всегда возможно или может быть трудно определить разницу между двумя смесями на основании профилей распределения интенсивности люминесценции, получаемых посредством изменения времени возбуждения. Также вышеописанный пример относится к пигментам, имеющим обычные значения времени затухания около нескольких сотен микросекунд, похожий вывод остается для пигментов, имеющих намного более длительные значения времени затухания (несколько мс или более).

Другой проблемой, возникающей с указанным известным временем затухания сканирующих устройств, является то, что они не позволяют получение профиля распределения интенсивности люминесценции и, таким образом, определение соответствующего значения времени затухания или значений времени затухания и также концентраций, в случае смеси различных типов пигментов, в случае, если люминесцентный материал движется мимо сканирующего устройства; в частности, в случае, если люминесцентный материал движется мимо сканирующего устройства по технологической/распределительной линии. Например, в случае изделий, маркированных люминесцентным материалом и перемещаемых конвейерной лентой распределительной линии, движущейся с обычной скоростью примерно от 200 до примерно 400 м/мин (т.е. примерно 3-6 м/с), очевидно, что невозможно получить профиль I(t) распределения интенсивности люминесценции, даже если люминесцентный материал содержит достаточно большое значение времени затухания в несколько мс или более. Таким образом, идентификация/установление подлинности указанной движущейся маркировки является невозможным на поточной линии: например, установление подлинности люминесцентной маркировки, такой как штрихкод или матрица данных, на изделии, перемещаемом конвейерной лентой. Следовательно, операции безопасной работы конвейерной ленты и обнаружения на поточной линии, основанные на таком определении профиля распределения интенсивности люминесценции на поточной линии, являются невозможными, несмотря на то, что очень желательны.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение направлено на предоставление сканирующего устройства и способа для определения профиля распределения интенсивности люминесцентного светового излучения люминесцентного материала и времени затухания указанного люминесцентного материала, которые преодолевают вышеописанные недостатки уровня техники.

Изобретение также относится к системе на поточной линии для идентификации/установления подлинности изделия, маркированного люминесцентным материалом и перемещаемого по технологической/распределительной линии, возможно, с большой скоростью на основании характеристики времени затухания этого материала с применением определенного сканирующего устройства и способа обнаружения времени затухания в соответствии с изобретением.

Таким образом, изобретение позволяет на поточной линии операции идентификации/установления подлинности изделия, маркированного люминесцентным материалом, основанным на определении из измеряемого профиля распределения интенсивности значения времени затухания указанного материала или в случае материала, содержащего смесь люминесцентных частиц, имеющих различные характеристики времени затухания, значения времени затухания и концентрации, соответствующих каждому типу частиц в смеси.

В соответствии с одним аспектом изобретения предложено сканирующее устройство для определения профиля распределения интенсивности люминесцентного светового излучения люминесцентного материала, движущегося мимо указанного сканирующего устройства вдоль пути в первом направлении, при этом указанный люминесцентный материал, излучающий указанное люминесцентное световое излучение в пределах второго диапазона длины волн при облучении оптическим возбуждением в пределах первого диапазона длины волн, содержит:

источник энергии;

источник оптического излучения, соединенный с источником энергии и выполненный с возможностью облучения указанным оптическим возбуждением люминесцентного материала в пределах области облучения, когда он снабжается источником энергии;

светочувствительный датчик, выполненный с возможностью измерения интенсивности указанного люминесцентного светового излучения, полученного от люминесцентного материала, находящегося в пределах зоны обнаружения указанного сканирующего устройства, и передачи соответствующего сигнала интенсивности люминесценции; и

блок управления, соединенный со светочувствительным датчиком и выполненный с возможностью определения профиля распределения интенсивности указанного полученного люминесцентного светового излучения из сигналов интенсивности люминесценции, переданных светочувствительным датчиком,

где:

указанная область облучения находится в первом положении вдоль указанного пути;

указанная зона обнаружения находится в последующем втором положении вдоль указанного пути в первом направлении и проходит вдоль части указанного пути;

указанный светочувствительный датчик, выполненный с возможностью сбора люминесцентного светового излучения из люминесцентного материала во время его движения вдоль пути в первом направлении через зону обнаружения и измерения интенсивности указанного собранного люминесцентного светового излучения в пределах указанного второго диапазона длины волн и передачи соответствующего сигнала интенсивности люминесценции; и

указанный блок управления выполнен с возможностью управления указанным источником энергии, источником оптического излучения и светочувствительным датчиком и определения указанного профиля распределения интенсивности из сигнала интенсивности люминесценции, переданного указанным светочувствительным датчиком при приеме люминесцентного светового излучения, излученного указанным люминесцентным материалом, движущимся через указанную зону обнаружения в первом направлении, в ответ на облучение с указанным оптическим возбуждением в пределах указанной области облучения.

Источник оптического излучения может быть оборудован оптическим фильтром для передачи оптического возбуждения в пределах выбранного первого диапазона длины волн. Также светочувствительный датчик может быть оборудован оптическим фильтром, выполненным с возможностью приема только люминесцентного светового излучения, которое находится в пределах второго диапазона длины волн. Соответствующие первое и второе положения зоны облучения и зоны обнаружения могут быть разнесены или могут перекрываться. Это последнее компактное расположение является более удобным в случае люминесцентного материала, имеющего короткое значение времени затухания и/или медленную скорость движения указанного материала мимо сканирующего устройства.

Вышеупомянутая конкретная зона обнаружения проходит вдоль пути в направлении движения (т.е. вдоль траектории) люминесцентного материала вместе со светочувствительным датчиком, специально выполненным с возможностью сбора люминесцентного излучения, излучаемого во время, когда люминесцентный материал пересекает эту удлиненную зону обнаружения, в действительности, позволяя сканирующему устройству «следовать за» указанным излучающим материалом на протяжении более длительного периода по сравнению со сканирующим устройством уровня техники, даже если люминесцентный материал движется достаточно быстро мимо сканирующего устройства. В действительности, обычная длина L зоны обнаружения вдоль направления движения с заданной обычной скоростью V (например, средняя скорость) люминесцентного материала, проходящего через указанную зону обнаружения, может быть определена таким образом, что соответствующий измеряемый временной интервал Δt излучаемой люминесцентной интенсивности является значительным для получения профиля I(t) распределения интенсивности люминесценции, например, с L≥V Δt.

Вышеописанное сканирующее устройство в соответствии с изобретением может дополнительно содержать свой светочувствительный датчик, выполненный с возможностью таким образом, что чувствительность (т.е. отношение, генерируемое фотонапряжением или выходным током для падающей оптической мощности) в пределах второго диапазона длины волн (т.е. учитывается диапазон люминесцентного излучения люминесцентного материала) указанного светочувствительного датчика является по существу однородным в пределах зоны обнаружения. По существу однородным означает, что чувствительность светочувствительного датчика к люминесцентному излучению, полученному от части зоны обнаружения, является постоянной или только колеблется около среднего значения, например, не более чем на 10% и, предпочтительно не более чем на 5% в функции расположения этой части в пределах зоны обнаружения. Эта существенная однородность чувствительности светочувствительного датчика в пределах зоны обнаружения позволяет исключить из измеряемого профиля I(t) распределения интенсивности факторы, соответствующие ухудшению квантового выхода светочувствительного датчика для обнаружения фотонов, полученных из определенной области зоны обнаружения по отношению к фотонам, полученным из другой области зоны обнаружения. Как следствие, полученный профиль распределения интенсивности показывает изменение интенсивности с течением времени, которое происходит практически только из-за радиоактивного девозбуждения люминесцентных частиц со временем в люминесцентном материале. Надежность определенного профиля распределения интенсивности является таким образом увеличенной. Следовательно, также возможно получить более надежное значение времени затухания из такого профиля распределения интенсивности. В идеальном варианте чувствительность должна быть близка к наибольшему возможному значению для рассматриваемого диапазона длины волн люминесценции, но все еще в линейном отклике диапазона светочувствительного датчика, для того чтобы содержать высокое значение отношения сигнал-шум и высокую чувствительность для измерений. Пространственная однородность чувствительности светочувствительного датчика в пределах зоны обнаружения содержит дополнительное преимущество возможности очень высоких надежных частот дискретизации для определения профиля распределения интенсивности таким образом, что полученный профиль I(t) лучше подходит к «непрерывной» кривой. Такая лучшая кривая профиля распределения интенсивности позволяет более надежную интерполяцию, например, с учетом точных операций вывода или ввода, основанных на этой кривой: это, в частности, полезно в случае сложных люминесцентных сигнатур из смеси из различных типов люминесцентных частиц для извлечения точных значений концентраций и значений времени затухания компонентов люминесцентного материала.

Блок управления сканирующего устройства может быть дополнительно выполнен с возможностью управления тем, что чувствительность светочувствительного датчика в действительности по существу однородна в пределах зоны обнаружения, т.е. находится между установленными пределами около установленного среднего значения.

Светочувствительный датчик сканирующего устройства в соответствии с изобретением может содержать различные конфигурации, соответствующие вышеупомянутой удлиненной зоне обнаружения и/или по существу однородной чувствительности в пределах указанной зоны обнаружения.

Вышеупомянутое сканирующее устройство в соответствии с изобретением может таким образом содержать:

указанный светочувствительный датчик, содержащий множество фотодетекторов, расположенных последовательно вдоль указанного первого направления, при этом каждый фотодетектор выполнен с возможностью измерения интенсивности люминесцентного светового излучения, полученного из соответствующей области обнаружения в пределах зоны обнаружения, в пределах второго диапазона длины волн, и передачи соответствующему фотодетектору сигнала интенсивности люминесценции, установки соответствующих областей обнаружения, покрывающих указанную зону обнаружения; и

указанный блок управления, выполненный с возможностью определения указанного профиля распределения сигналов интенсивности люминесценции, переданного указанными фотодетекторами при приеме люминесцентного светового излучения, излучаемого указанным люминесцентным материалом, движущимся через указанную область обнаружения вдоль указанного пути в первом направлении.

В отличие от возможного случая «моноблока» светочувствительный датчик содержит, например, моноблок матрицы ПЗС для обнаружения собранных фотонов, вышеупомянутая конфигурация светочувствительного датчика соответствует отдельным фотодетекторам, размещенным с тем, чтобы собирать люминесценцию фотонов из зоны обнаружения, подключенным к схеме таким образом, чтобы светочувствительный датчик мог измерять интенсивность излучения люминесцентного материала, движущегося через всю зону обнаружения. Эти фотодетекторы могут быть, например, фотодиодами, соединенными параллельно. Более того, любые два последовательных фотодетектора указанного множества фотодетекторов могут быть расположены так, чтобы иметь соответствующие области обнаружения, частично перекрываемые таким образом, чтобы чувствительность светочувствительного датчика в пределах указанного второго диапазона длины волн являлась по существу однородной в пределах указанной зоны обнаружения.

В другой конфигурации вышеупомянутого сканирующего устройства в соответствии с изобретением светочувствительный датчик может содержать множество волноводов оптического диапазона, при этом каждый волновод содержит вход с возможностью сбора люминесцентного светового излучения в пределах указанного второго диапазона длины волн из соответствующей области обнаружения в пределах указанной зоны обнаружения, при этом множество входов волновода расположены последовательно вдоль указанного первого направления, и при этом набор соответствующих областей обнаружения покрывает указанную зону обнаружения. Например, указанные волноводы оптического диапазона могут быть оптическими волокнами. Более того, указанные волноводы оптического диапазона могут быть расположены так, чтобы их соответствующие области обнаружения частично перекрывались таким образом, чтобы чувствительность светочувствительного датчика в пределах указанного второго диапазона длины волн являлась по существу однородной в пределах указанной зоны обнаружения. Эта конфигурация может соответствовать, например, светочувствительному датчику, содержащему компактную матрицу ПЗС датчиков для захвата фотонов в отличие от светочувствительного датчика, содержащего моноблок матрицы ПЗС датчиков, проходящий, например, в пределах всей длины зоны обнаружения с тем, чтобы непосредственно собирать излучение из него. Например, в случае волноводов оптического диапазона, выполненных как оптические волокна для сбора люминесцентного светового излучения из изделий, маркированных люминесцентным материалом, который перемещается конвейерной лентой, при этом входы этих оптических волокон расположены (между ними вдоль направления движения и на расстоянии над люминесцентной маркировкой) таким образом, что их входные угловые апертуры (или числовые апертуры) разграничивают указанные частично перекрывающиеся области в пределах зоны обнаружения.

Светочувствительный датчик может дополнительно содержать устройство для фокусировки с возможностью фокусировки люминесцентного светового излучения, полученного из зоны обнаружения. Это может, например, помочь уменьшить ограничение на входные угловые апертуры входов волноводов. Также источник оптического излучения может содержать средства для фокусировки с возможностью фокусировки оптического возбуждения на указанной области облучения. В частности, указанные средства для фокусировки могут фокусировать оптическое возбуждение, произведенное множеством LED, создавая оптическое возбуждение в пределах первого диапазона длины волн. Эта конфигурация источника оптического излучения позволяет обеспечить высокую интенсивность оптического возбуждения люминесцентного материала для лучшей его «зарядки» и является также удобной для импульсных источников оптического излучения.

В соответствии с изобретением любое из вышеупомянутых сканирующих устройств может дополнительно содержать:

пусковое устройство с возможностью обнаружения того, что люминесцентный материал находится в пределах области облучения источника оптического излучения и передает соответствующий пусковой сигнал; и

блок управления дополнительно выполнен с возможностью управления источником оптического излучения для передачи частоты импульса оптического возбуждения люминесцентному материалу в пределах области облучения при приеме указанного пускового сигнала из пускового устройства и управления светочувствительным датчиком для получения профиля распределения интенсивности после того, как облучение остановилось.

Эта конфигурация позволяет точно синхронизировать движение люминесцентного материала через область облучения источника оптического излучения и зону обнаружения с профилем распределения интенсивности люминесценции режимов вхождения в синхронизм, т.е. облучения источником оптического излучения, только пока люминесцентный материал находится в пределах области облучения, за которым следует измерение интенсивности люминесценции светочувствительным датчиком после того, как облучение остановилось, пока люминесцентный материал пересекает зону обнаружения сканирующего устройства.

Сканирующее устройство, содержащее его светочувствительный датчик, содержащий множество фотодетекторов, как описано выше, может дополнительно быть выполнен с возможностью синхронизации движения люминесцентного материала через зону обнаружения с операциями измерения интенсивности люминесценции таким образом, что значения I(t₁), …, I(t_n) интенсивности получаются только, пока люминесцентный материал находится в определенных положениях в пределах зоны обнаружения, например, когда люминесцентный материал расположен по отношению к фотодетектору таким образом, что интенсивность облучения этого фотодетектора является максимальной. Следовательно, последовательные значения I(t₁) полученного профиля распределения интенсивности соответствуют последовательностям позиций люминесцентного материала, в котором ответ от соответствующего фотодетектора обусловлен тем, что указанный максимум интенсивности облучения является наиболее надежным. Более того, блок управления может дополнительно выбирать ответ этого самого фотодетектора, обусловленного максимальной интенсивностью облучения как составляющей интенсивности сигнала, измеряемого светочувствительным датчиком, когда люминесцентный материал находится в соответствующем положении в зоне обнаружения.

Таким образом, изобретение также относится к сканирующему устройству, содержащему его светочувствительный датчик, содержащий множество фотодетекторов, как описано выше, где

сканирующее устройство дополнительно содержит датчик положения с возможностью определения позиции люминесцентного материала в пределах указанной зоны обнаружения и передачи соответствующего позиционного сигнала;

блок управления дополнительно выполнен с возможностью получения позиционного сигнала из указанных датчиков положения и определения указанного профиля распределения интенсивности только из последовательных сигналов интенсивности люминесценции, соответствующих последовательным позициям люминесцентного материала в пределах каждой из последовательных областей обнаружения, в которых интенсивность облучения светочувствительного датчика является максимальной.

В соответствии с изобретением для лучшего обнаружения разницы между профилями распределения интенсивности люминесцентных материалов, содержащих смеси различных типов люминесцентных частиц (т.е. содержащих различные характеристики времени затухания), любые из вышеупомянутых сканирующих устройств могут дополнительно содержать его источник энергии с возможностью передачи переменного тока возбуждения или напряжения возбуждения на источник оптического излучения с тем, чтобы получить более надежные сигналы интенсивности люминесценции. Таким образом, в соответствии с изобретением установка интенсивности оптического возбуждения посредством интенсивности тока возбуждения или значения напряжения возбуждения (в зависимости от источника питания, приспособленного к источнику оптического излучения), таким образом, что обнаруженный сигнал люминесценции является приемлемым (т.е. находится в пределах диапазона надежной работы светочувствительного датчика), позволяет и получение более надежной интенсивности люминесценции, и получение аналогичного времени возбуждения для каждого профиля распределения интенсивности люминесценции. Значение интенсивности люминесценции может считаться приемлемым блоком управления, если он находится в пределах заданного диапазона значений интенсивности люминесценции.

Например, в вышеупомянутом случае двух отдельных смесей люминесцентных пигментов P1 и P2 изменение потока оптического возбуждения для аналогичного времени возбуждения (т.е. изменение только соответствующих интенсивностей облучения в t₀ для кривой P1 затухания и для кривой P2 затухания) позволяет видеть различия или лучше видеть различия между различными концентрациями непосредственно на нормализованных профилях для этих смесей. Это представлено на фиг.2A и 2B. На фиг.2A представлен профиль распределения интенсивности люминесценции для вышеупомянутой смеси 50% пигментов P1 и 50% пигментов P2 для постоянного временного интервала возбуждения в 100 мкс. Фиг.2A в действительности идентична фиг.1A.

На фиг.2B представлен профиль распределения интенсивности люминесценции для вышеупомянутой смеси 42% пигментов P1 и 58% пигментов P2 для аналогичного постоянного временного интервала возбуждения в 100 мкс, но интенсивность облучения оптического возбуждения изменилась по сравнению со случаем по фиг.2A. Разница между нормализованными кривыми затухания на фиг.2A и фиг.2B теперь четко видна: например, точка пересечения между нормализованным профилем (P1+P2) распределения интенсивности и горизонтальной линией, соответствующей значению 0,2 ординаты, содержит значение абсциссы примерно 280 мкс на фиг.2B и только примерно 250 мкс на фиг.2A. Таким образом, изменяющееся оптическое возбуждение интенсивности, очевидно, позволяет видеть различия смеси люминесцентных частиц, даже если эти частицы имеют весьма различные времена затухания. Соответственно, изобретение относится к сканирующему устройству, где:

указанный источник энергии дополнительно выполнен с возможностью передачи переменного тока возбужд