專利名稱：一種利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及物理領域，尤其涉及光譜測量技術，特別是一種利用紫外激光拉曼 熒光聯合光譜的防偽方法和系統。
背景技術：
防偽技術是用于識別真偽并防止假冒、仿造行為的技術手段，廣泛應用于各個 領域，尤其是在文物、珠寶、鐘表、化妝品以及箱包等奢侈品領域，另外在食品、音像 制品、軟件電腦芯片和藥品出現造假、侵權較多的領域，也正日益廣泛地采用防偽技術 防止被假冒侵權。商品防偽一般有三種方式第一種方式是包裝防偽，例如一次性使用的包裝紙 或包裝膜，可以具有防偽特征的防偽紙或防偽膜；如果是瓶裝，例如可以用激光燒一個 防偽封口標記，也可以采用防偽包裝結構等。第二種方式是在商品或包裝上加貼防偽標 志，有激光全息、印刷防偽、核微孔防偽、標記分布防偽、數碼防偽等等；一般使用多 重綜合防偽，并可用電話、手機等方式，把商品上代表其惟一身份的號碼輸進去，即可 從返回信息中得知真偽。第三種方式是內涵防偽，即在商品中或商品包裝上采用材料特 征，利用材料不可轉移復制，使用材料特征量的記錄和檢驗，以達到使用的惟一性。例 如在酒或藥品中放入可食用的無毒的DNA，以備查驗真偽。現有技術中，防偽技術都是在包裝上應用，這樣不僅使不法分子可以仿造包 裝，甚至少數經國家有關部門核準的防偽生產企業，受經濟利益所驅使，知假助假、惡 意而為。通過這種途徑流入市場的防偽標識產品，確屬真防偽標識，但真防偽標識用于 假貨上，無異于給假貨穿上了 “合法外衣”，這種危害與損失更無法估量。
發明內容
本發明的目的在于提供一種利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽方法，所述 的這種利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽方法要解決現有技術中防偽技術不理想的 技術問題。本發明的這種利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽方法包括一個測量樣品材 料的拉曼光譜和熒光光譜的步驟，其中，在所述的測量樣品材料的拉曼光譜和熒光光譜 的步驟中，利用紫外激光照射樣品同時利用光譜儀探測樣品的熒光激發光譜和拉曼光 譜，在測量樣品材料的拉曼光譜和熒光光譜的步驟完成之后，將取得的樣品材料的拉曼 光譜和熒光光譜與一個產品材料紫外激光誘導拉曼和熒光光譜聯合網絡數據庫進行比 對，最終判斷被測材料的真偽。進一步的，所述的產品材料紫外激光誘導拉曼和熒光光譜聯合網絡數據庫按一 定的結構和規則組織起來的產品材料紫外激光拉曼和熒光聯合光譜數據的集合。是綜合 各產品材料光譜數據形成的數據集合，是存放光譜數據的倉庫。網絡數據庫技術目前是 計算機處理與存儲數據的最有效、最成功的技術。把其應用到光譜數據庫建立上來，使數據庫具有數據量大、增長迅速、更新速度快、使用便捷、數據標準、規范、多元等特 點ο進一步的，所述的比對是采用特征比對法、特征接合法、幾何構圖法、重疊比 對和綜合比對的方法。進一步的，在測量樣品材料的拉曼光譜和熒光光譜的步驟完成之后，利用智能 手機或者計算機采集上述光譜數據，然后通過網絡傳輸到一個中心服務器，在所述的在 所述的中心服務器中將上述光譜與所述的產品材料紫外激光誘導拉曼和熒光聯合光譜網 絡數據庫中同一類別產品材料相應光譜進行比對，然后將比對結果通過網絡回傳給智能 手機或者計算機。進一步的，在測量樣品材料的拉曼光譜和熒光光譜的步驟中，所述的紫外激光 的波長在200 300nm之間，峰值功率大于1KW。進一步的，在測量樣品材料的拉曼光譜和熒光光譜的步驟之前，對樣品材料的 表面進行激光清洗。本發明還提供了一種實現上述的防偽方法的系統，所述這種利用紫外激光拉曼 熒光聯合光譜的防偽系統由激光器、光學聚焦透鏡、樣品室、光學準直采集透鏡、紫外 濾光片、可見光濾光片、光纖耦合聚焦透鏡、光纖、光譜儀、智能手機或計算機、中心 服務器和標準樣品紫外激光誘導拉曼和熒光聯合光譜網絡數據庫構成，其中，所述的光 學聚焦透鏡和樣品室均設置在所述的激光器的激光出射光路中，所述的光學聚焦透鏡設 置在激光器與樣品室之間，所述的光學準直采集透鏡和光纖耦合聚焦透鏡設置在與樣品 室的激發光路相交的位置上，光學準直采集透鏡和光纖耦合聚焦透鏡相互平行和對中， 所述的紫外濾光片固定設置在光學準直采集透鏡和光纖耦合聚焦透鏡之間，紫外濾光片 與光學準直采集透鏡和光纖耦合聚焦透鏡相互平行和對中，所述的可見光濾光片設置在 紫外濾光片和光纖耦合聚焦透鏡之間的一個運動位置上，所述的光纖的一端設置在光纖 耦合聚焦透鏡的焦點處，光纖的另一端設置在所述的光譜儀的輸入端，光譜儀的輸出端 與所述的智能手機或計算機連接，智能手機或計算機通過網絡與所述的中心服務器連 接，中心服務器與所述的標準樣品紫外激光誘導拉曼和熒光聯合光譜網絡數據庫連接。進一步的，所述的激光器和光譜儀均與一個充電式鋰電池連接。進一步的，所述的激光器和光譜儀的控制接口均與智能手機或計算機連接。進一步的，所述的激光器是微片激光器，所述的微片激光器中設置有激光諧波 變換系統。進一步的，所述的紫外濾光片由直徑10mm、厚度3mm的石英片上鍍介質膜構 成，對波長小于265nm的光輻射透過率小于1%，對波長大于265nm的光輻射透過率大 于 90%。進一步的，所述的可見光濾光片由直徑10mm、厚度3mm的石英片上鍍介質膜 構成，對波長小于400nm的光輻射透過率大于90%，對波長在400_700nm的光輻射透過 率小于1%。本發明的工作原理是將被測樣品放置到樣品室內，對于大件固體材料檢測， 可使大件固體材料表面直接置于激勵激光通過光學聚焦系統后的聚焦點處。利用紫外激 光(波長200-300nm，峰值功率大于1KW)照射樣品，因為激光拉曼和熒光光譜圖譜間可以相互補充信息，同時進行拉曼光譜和熒光光譜分析，可以給出有關材料結構和組分的 完整圖像，這樣對復雜材料有更準確的特性識別。聯合光譜數據通過智能手機或者計算 機采集編輯，然后通過網絡傳輸到中心服務器。中心服務器對這些光譜數據進行處理， 首先從產品材料紫外激光誘導拉曼和熒光光譜聯合網絡數據庫中調用原來同一類別產品 材料使用同樣紫外激光誘導拉曼熒光聯合光譜測試終端測試的圖譜光譜數據，然后采用 比對方法具體包括特征比對法、特征接合法、幾何構圖法、重疊比對和綜合比對對獲得 的被測材料光譜圖譜進行解讀，利用產品材料激光拉曼熒光聯合光譜圖譜具有唯一性的 特征，最終判斷被測材料真偽。并實時通過網絡傳回給智能手機或者計算機，將檢測結 果告知用戶。中心服務器對這些光譜數據進行解讀時，不需要嚴格確定產品材料的成分 和含量等特征，只是與原來同類產品材料使用同樣紫外激光誘導拉曼熒光聯合光譜測試 終端測試的圖譜進行比對，從而判讀材料真偽。這樣不僅無需專業人員對圖譜的科學分 析，也無需準備用于定量測試的標準樣品。從理論上講找出激光誘導拉曼和熒光圖譜信 息完全相同的假冒材料幾乎是不可能的。利用材料激光誘導拉曼熒光聯合光譜作為材料 唯一性判斷，是能夠系統完整地解決產品真偽判斷問題。另外，本發明采用紫外激光(波長200-300nm，峰值功率大于1KW)激勵材料樣 品時，所產生的拉曼光信號主要在紫外區，從而避免了可見光區域的同時產生的熒光干 擾。由于紫外激光(波長200-300nm，峰值功率大于1KW)波長短，峰值功率高，由它 激勵所產生的拉曼散射比常規使用532nm或近紅外激光激發材料產生的拉曼散射顯著增 強，可使測量靈敏度大幅度提高。這樣可以在同一光譜測試終端完成激光拉曼和熒光光 譜測量。并且，采用紫外激光(波長200-300nm，峰值功率大于1KW)激勵產品材料時， 可以先進行激光清洗.激光清洗能夠清除各種材料表面的各種類型的污染物，達到常規清 洗無法達到的清潔度。而且還可以在不損傷材料表面的情況下有選擇性地清洗材料表面 的污染物；脈沖激光清洗的過程依賴于激光器所產生的光脈沖的特性，基于由高強度的 光束、短脈沖激光及污染層之間的相互作用所導致的光物理反應。其物理原理可概括如 下激光器發射的光束被需處理表面上的污染層所吸收，大能量的吸收形成急劇膨脹， 產生沖擊波，沖擊波使污染物變成碎片并被剔除。光脈沖寬度必須足夠短，以避免使 被處理表面遭到破壞的熱積累。每個激光脈沖去除一定厚度的污染層。如果污染層比 較厚，則需要多個脈沖進行清洗，將表面清洗干凈所需要的脈沖數量取決于表面污染程 度。通過激光清洗待測樣品表面，可以消除污染物對激光拉曼和熒光光譜測量的干擾。本發明和已有技術相比較，其效果是積極和明顯的。本發明利用網絡與高功率 紫外激光誘導拉曼和熒光聯合光譜在線連接，利用材料紫外激光誘導拉曼和熒光聯合光 譜的唯一性，進行材料真偽鑒定。能夠系統完整地解決商品真偽判斷問題。紫外激光 拉曼熒光聯合光譜的防偽方法能廣泛應用于食品、醫藥衛生、材料、商品檢驗、國防科 技、考古、珠寶、文物鑒定等領域。將現代激光光譜分析技術全面運用于商品防偽領 域，必將對造假行為嚴厲遏制。另外也可將該技術全面運用于質量管理，對產品復雜特 性做出精確科學的表達。對于成品質量、工藝操作、原料材料的質量控制具有重大意義
圖1是本發明中的利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽方法的原理圖。圖2是本發明中的利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽系統的實施例的示意圖。
具體實施例方式實施例1 如圖1所示，本發明一種利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽方法，包括一 個測量樣品材料的拉曼光譜和熒光光譜的步驟，其中，在所述的測量樣品材料的拉曼光 譜和熒光光譜的步驟中，利用紫外激光照射樣品同時利用光譜儀探測樣品的熒光激發光 譜和拉曼光譜，在測量樣品材料的拉曼光譜和熒光光譜的步驟完成之后，將取得的樣品 材料的拉曼光譜和熒光光譜與一個產品材料紫外激光誘導拉曼和熒光光譜聯合網絡數據 庫中同一類別產品材料光譜進行比對，最終判斷被測材料的真偽。進一步的，所述的產品材料紫外激光誘導拉曼和熒光光譜聯合網絡數據庫按一 定的結構和規則組織起來的產品材料紫外激光拉曼和熒光聯合光譜數據的集合。是綜合 各產品材料光譜數據形成的數據集合，是存放光譜數據的倉庫。網絡數據庫技術目前是 計算機處理與存儲數據的最有效、最成功的技術。把其應用到光譜數據庫建立上來，使 數據庫具有數據量大、增長迅速、更新速度快、使用便捷、數據標準、規范、多元等特 點ο進一步的，所述的比對是采用特征比對法、特征接合法、幾何構圖法、重疊比 對和綜合比對的方法。進一步的，在測量樣品材料的拉曼光譜和熒光光譜的步驟完成之后，利用智能 手機或者計算機采集上述光譜數據，然后通過網絡傳輸到一個中心服務器，在所述的中 心服務器中將上述光譜與所述的產品材料紫外激光誘導拉曼和熒光聯合光譜網絡數據庫 中同一類別產品材料相應光譜進行比對，然后將比對結果通過網絡回傳給智能手機或者 計算機。進一步的，在測量樣品材料的拉曼光譜和熒光光譜的步驟中，所述的紫外激光 的波長在200 300nm之間，峰值功率大于1KW。進一步的，在測量樣品材料的拉曼光譜和熒光光譜的步驟之前，對樣品材料的 表面進行激光清洗。如圖2所示，本發明還提供了一種實現上述防偽方法的系統，所述這種利用紫 外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽系統由由激光器1、光學聚焦透鏡3、樣品室4、光學準 直采集透鏡6、紫外濾光片7、可見光濾光片8、光纖耦合聚焦透鏡9、光纖10和光譜儀 11以及PC機12、中心服務器14和標準樣品紫外激光誘導拉曼和熒光聯合光譜網絡數據 庫15構成，其中，所述的光學聚焦透鏡3和樣品室4均設置在激光器1的激光出射光路 2中，光學聚焦透鏡3設置在激光器1與樣品室4之間，所述的光學準直采集透鏡6和光 纖耦合聚焦透鏡9設置與樣品室4的激發光路成一角度可以垂直的位置上，并相互平行和 對中，激光在樣品上產生的拉曼散射光和熒光5通過光學準直采集透鏡6和光纖耦合聚焦 透鏡9耦合到光纖10中，所述的紫外濾光片7固定設置在光學準直采集透鏡6和光纖耦 合聚焦透鏡9之間，并與它們相互平行和對中，所述的可見光濾光片8設置在紫外濾光片7和光纖耦合聚焦透鏡9之間，并與它們相互平行和對中，所述的可見光濾光片8可以運 動，當測量拉曼光譜時，它位于紫外濾光片7和光纖耦合聚焦透鏡9之間不動，當測量熒 光光譜時，它將運動離開，不在位于紫外濾光片7和光纖耦合聚焦透鏡9之間，所述的光 纖10 —端設置在光纖耦合聚焦透鏡9的焦點處，另一端設置在光譜儀11的輸入端，光譜 儀11的輸出端與所述的PC機12連接，PC機12通過網絡13與所述的中心服務器14連 接，中心服務器14通過所述的數據交換系統與所述的激光誘導多種光譜聯合指紋網絡數 據庫15連接，進一步的，所述的激光器1和光譜儀11均與一個充電式鋰電池16連接。進一步的，所述的激光器1和光譜儀11均與PC機12連接。由PC機12控制 激光器1和光譜儀11 ；進一步的，所述的激光器1采用微片激光器，并利用激光諧波變換系統產生亞 納秒脈沖激光，脈沖寬度小于1ns，波長263nm;進一步的，所述的紫外濾光片7采用直徑IOmm厚度3mm的石英片上鍍介質 膜，對波長小于265nm的光輻射透過率小于1%，對波長大于265nm的光輻射透過率大 于90%。紫外濾光片7的作用是消除紫外激光激勵源本身的散射對拉曼和熒光光譜測量 的影響。進一步的，所述的可見光濾光片8也采用直徑IOmm厚度3mm的石英片上鍍介 質膜，對波長小于400nm的光輻射透過率大于90%，對波長在400_700nm的光輻射透過 率小于1%。可見光濾光片8的作用是消除拉曼光譜測量時熒光對測量的影響。進一步的，所述的光譜儀11采用光纖10作為信號耦合器件，將光纖耦合聚焦透 鏡9的焦點處的被測光5耦合到光譜儀11中。
權利要求
1.一種利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽方法，包括一個測量樣品材料的拉曼 光譜和熒光光譜的步驟，其特征在于在所述的測量樣品材料的拉曼光譜和熒光光譜的 步驟中，利用紫外激光照射樣品同時利用光譜儀探測樣品的熒光激發光譜和拉曼光譜， 在測量樣品材料的拉曼光譜和熒光光譜的步驟完成之后，將取得的樣品材料的拉曼光譜 和熒光光譜與一個產品材料紫外激光誘導拉曼和熒光光譜聯合網絡數據庫中的同一類別 產品材料圖譜進行比對，最終判斷被測材料的真偽。
2.如權利要求1所述的利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽方法，其特征在于 所述的產品材料紫外激光誘導拉曼和熒光光譜聯合網絡數據庫是產品材料紫外激光拉曼 和熒光聯合光譜數據的集合，是綜合各類產品材料光譜數據形成的數據集合，是存放光 譜數據的倉庫。
3.如權利要求1所述的利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽方法，其特征在于 所述的比對是采用特征比對法、特征接合法、幾何構圖法、重疊比對和綜合比對的方法。
4.如權利要求1所述的利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽方法，其特征在于 在測量樣品材料的拉曼光譜和熒光光譜的步驟完成之后，利用智能手機或者計算機采集 上述光譜數據，然后通過網絡傳輸到一個中心服務器，在所述的中心服務器中將上述光 譜與所述的產品材料紫外激光誘導拉曼和熒光聯合光譜網絡數據庫中同一類別產品材料 相應光譜進行比對，然后將比對結果通過網絡回傳給智能手機或者計算機。
5.如權利要求1所述的利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽方法，其特征在于 在測量樣品材料的拉曼光譜和熒光光譜的步驟中，所述的紫外激光的波長在200 300nm 之間，峰值功率大于1KW。
6.如權利要求1所述的利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽方法，其特征在于 在測量樣品材料的拉曼光譜和熒光光譜的步驟之前，對樣品材料的表面進行激光清洗。
7.一種實現如權利要求1所述的利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽方法的系統， 由激光器、光學聚焦透鏡、樣品室、光學準直采集透鏡、紫外濾光片、可見光濾光片、 光纖耦合聚焦透鏡、光纖、光譜儀、智能手機或計算機、中心服務器和產品材料紫外激 光誘導拉曼和熒光聯合光譜網絡數據庫構成，其特征在于所述的光學聚焦透鏡和樣品 室均設置在所述的激光器的激光出射光路中，所述的光學聚焦透鏡設置在激光器與樣品 室之間，所述的光學準直采集透鏡和光纖耦合聚焦透鏡設置在與樣品室的激發光路相交 的位置上，光學準直采集透鏡和光纖耦合聚焦透鏡相互平行和對中，所述的紫外濾光片 固定設置在光學準直采集透鏡和光纖耦合聚焦透鏡之間，紫外濾光片與光學準直采集透 鏡和光纖耦合聚焦透鏡相互平行和對中，所述的可見光濾光片設置在紫外濾光片和光纖 耦合聚焦透鏡之間的一個運動位置上，所述的光纖的一端設置在光纖耦合聚焦透鏡的焦 點處，光纖的另一端設置在所述的光譜儀的輸入端，光譜儀的輸出端與所述的智能手機 或計算機連接，智能手機或計算機通過網絡與所述的中心服務器連接，中心服務器與所 述的產品材料紫外激光誘導拉曼和熒光聯合光譜網絡數據庫連接。
8.如權利要求6所述的利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽系統，其特征在于 所述的激光器和光譜儀均與一個充電式鋰電池連接。
9.如權利要求6所述的利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽系統，其特征在于所述的激光器和光譜儀的控制接口均與智能手機或計算機連接。
10.如權利要求6所述的利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽系統，其特征在于 所述的激光器是微片激光器，所述的微片激光器中設置有激光諧波變換系統。
11.如權利要求6所述的利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽系統，其特征在于 利用所述的紫外濾光片濾去紫外激光本身激光波長，消除它對拉曼和熒光光譜測量的影 響。
12.如權利要求6所述的利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽系統，其特征在于 利用所述的可見光濾光片濾去在測量紫外激光拉曼光譜時所產生的熒光干擾。
全文摘要
一種利用紫外激光拉曼熒光聯合光譜的防偽方法，包括一個同時測量樣品材料的拉曼光譜和熒光光譜的步驟，其中，利用紫外激光照射樣品同時利用光譜儀探測樣品的熒光激發光譜和拉曼光譜，在該步驟完成之后，將取得的樣品材料的拉曼光譜和熒光光譜與一個產品材料紫外激光誘導拉曼和熒光光譜聯合網絡數據庫中同一類別產品材料光譜進行比對，最終判斷被測材料的真偽。利用計算機采集上述光譜數據，然后通過網絡傳輸到一個中心服務器，在中心服務器中將上述光譜與產品材料紫外激光誘導拉曼和熒光光譜聯合網絡數據庫中同一類別產品材料光譜進行比對。本發明利用材料紫外激光誘導拉曼和熒光聯合光譜的唯一性，能夠系統完整地解決商品真偽判斷問題。
文檔編號G01N21/64GK102012371SQ20091019528
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月7日 優先權日2009年9月7日
發明者丁雪梅, 袁永恒, 龔輝 申請人:上海鐳立激光科技有限公司