DE4312095A1 - Verfahren zur bleibenden Markierung eines Gegenstands mittels Laserstrahlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es sind Verfahren zur Markierung von Gegenständen und Ma­ terialien mittels Laserstrahlung bekannt. Bei den bekann­ ten Verfahren wird jedoch durch die Energieeinwirkung le­ diglich die Oberfläche des Werkstücks durch Deformation verändert. Nachteilig dabei ist generell, daß die Ober­ flächenveränderung nicht verfälschungssicher ist, da sie durch nachträgliche Bearbeitung auch mit herkömmlichen Be­ arbeitungsmethoden noch verändert oder beseitigt werden kann.

Aus der FR-PS 2 560 119 ist insbesondere ein Verfahren be­ kannt, das mittels eines sogenannten Stream-Laserkopfes arbeitet. Dabei gelangt der zu markierende Gegenstand mittels eines Transportbandes vor den Stream-Laserdruck­ kopf. Mittels einer mikroprozessorgesteuerten Vorrichtung wird der Laserkopf zur sequentiellen Erzeugung eines vor­ gegebenen Schreibmusters positioniert und geführt. Dabei werden beispielsweise eine Anzahl von Buchstaben und Zif­ fern nach ihren Koordinaten in ihrer Lage vorgegeben. Drei Photoelemente kontrollieren die Position des zu kennzeich­ nenden Gegenstandes auf dem Fließband. Wenn dieser eine vorgebene Position erreicht hat, schaltet sich der Stream- Laserdruckkopf ein und trägt die Markierungszeichen punkt­ weise auf Oberflächenmaterial auf. Eine Rastermatrix be­ steht dabei beispielsweise aus dreißig horizontalen und dreißig vertikalen Punkten. Ein nachgeschaltetes Lesegerät kontrolliert anschließend die Qualität der angebrachten Markierungszeichen.

Dem bekannten Verfahren haftet der Nachteil an, daß die Markierungszeichen nur auf vorzugsweise rechteckige Gegenstände aufgetragen werden können. Deshalb wird es auch nur für die Markierung von Verpackungen (Kästen und dergleichen) angewendet. Außerdem ist die nach dem bekann­ ten Verfahren erzeugte Markierung bei normaler Beleuchtung sichtbar und kann durch äußere Einwirkungen leicht ver­ fälscht werden.

Ein weiteres Verfahren dient zum Schutz von Geldscheinen und Wertpapieren vor Fälschungen und ist aus der FR-PS 2 560 119 bekannt. Dieses Verfahren beruht darauf, daß auf die Materialoberfläche eine fluoreszierende Substanz in einer vorbestimmten Konzentration aufgetragen wird. Hier­ bei kann es sich sowohl um einzelne Bereiche als auch um die gesamte Oberfläche des Scheins oder Papiers handeln. Bei der späteren Beleuchtung eines derart behandelten Ma­ terials mit Strahlung einer vorgegebenen Wellenlänge wird ist ein Aufleuchten der fluoreszierenden Substanz in einem charakteristischem Bereich innerhalb des sichtbaren oder ultravioletten Teils des Spektrums erzeugt.

Bei diesem Verfahren ist die Notwendigkeit einer zusätzli­ chen Bearbeitung des Materials mit speziellen Stoffen nachteilig, da diese einerseits meist gesundheitsschädlich sind und andererseits auch durch äußere Einwirkung zer­ störbar sein können.

Eine anderes Verfahren zum verschlüsselten Schutz und zur individualisierenden Identifizierung von Dokumenten, die eine Vervielfältigung auf Kopiergeräten ausschließt, ba­ siert auf der Anwendung von speziellen Farbstoffen mit ho­ hem Reflexionsvermögen in einem vorgegebenen Teil des Spektrums und ist aus der US-PS 3 852 088 bekannt. Der gewählte spektrale Bereich ist hierbei charakteristisch für einen bestimmten Typ von elektrostatischen Kopiergerä­ ten, so daß diese Farbe bei normaler Betrachtung nicht besonders in Erscheinung tritt, nach dem Kopieren mittels eines Kopiergeräts auf der Kopie aber deutlich hervor­ tritt. Dabei absorbiert der Farbstoff aber zum Teil Strah­ lung anderer Wellenlängen, die für Kopiergeräte anderen Typs charakteristisch sind, so daß hier die Schutzwirkung herabgesetzt ist. Zum anderen kann die Farbe des Dokumen­ tenpapiers so gewählt werden, daß es durch eine spezielle Markierungsfarbe maskiert ist. Alle diese Maßnahmen führen dazu, daß beim Kopieren des Dokumentes die Markierungs­ zeichen unter bestimmten Bedingungen nicht wiedergegeben werden.

Das zuletzt beschriebene Verfahren hat ebenfalls die Nach­ teile, daß einerseits eine zusätzliche Bearbeitung des Ma­ terials des zu schützenden Gegenstands mit einer speziel­ len Farbe erforderlich und daß andererseits diese zusätz­ liche Beschichtung durch äußere Einwirkung beseitigt wer­ den kann.

Bekannt ist des weiteren ein Verfahren zur Anbringung von Identifikations-Zeichen auf Wertpapieren gemäß FR-PS 2 588 509, die auf dem Effekt der Aberration von Laser­ strahlung durch spezielle Stoffe beruht, die in das Papier eingebracht wurden. Der Prozeß der Bildung der Markie­ rungszeichen erfolgt in folgender Weise: Die Laserstrah­ lung wird mit Hilfe eines Umlenkspiegels, der durch einen speziellen Prozessor reguliert wird, auf das Papier ge­ richtet, das spezielle Stoffe enthält. Diese Stoffe mußten in das Papier bereits beim Leimungsprozeß eingebracht wer­ den. Im Ergebnis führt die Absorption der Energie der Laserstrahlung durch den speziellen Stoff zu einer lokalen Erwärmung des Papiers, und damit zu einer Wölbung und Bildung einer reliefartigen Struktur. Das auf diese Art und Weise gebildete Relief kann die Form von Buchstaben, Ziffern und anderen Zeichen aufweisen.

Der Hauptnachteil dieser Methode besteht darin, daß im Ergebnis durch Einwirkungen der Laserstrahlung auf den Stoff eine Deformation seiner Struktur stattfindet. Außer­ dem ist die Markierung des Materials nur dann möglich, wenn vorher in das Papier spezielle Zusätze eingebracht werden, für den Markierungsprozeß ist unbedingt eine vorherige Bearbeitung des Materials notwendig.

Die Nachteile der vorbeschriebenen bekannten Verfahren lassen sich damit wie folgt zusammenfassen:

• 1. Es besteht die Notwendigkeit der Vorbehandlung des jeweils zu markierenden Materials mit speziellen Stoffen.
• 2. Die Struktur des zu markierenden Materials wird min­ destens teilweise zerstört.
• 3. Die Markierung ist leicht zu bemerken, so daß sie verfälscht oder nachgeahmt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Ver­ fahren der eingangs genannten Gattung unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile die Möglichkeit zu schaffen, Mar­ kierungen ohne chemische oder mechanische Vorbehandlung auf nahezu beliebigen nichtmetallischen Gegenständen un­ sichtbar und zerstörungsfrei anzubringen, ohne daß eine Vorbehandlung erforderlich wäre.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, daß allein durch physikalische Veränderung der optischen Eigenschaf­ ten des zu behandelnden Materials im nicht sichtbaren Bereich des optischen Spektrums Markierungszeichen in verschiedenen Materialien ohne Veränderung ihrer physo­ chemische Struktur Markierungszeichen hervorgerufen werden können, welche unter dem Einfluß äußerer Faktoren nicht zerstört werden können und ohne technische Hilfsmittel für das menschliche Auge nicht sichtbar sind. Das Verfahren erzeugt dabei mit herkömmlichen Mitteln nicht kopierfähige Markierungen auf Gegenständen mittels kohärenter, hochin­ tensiver, impulsförmiger Strahlung.

Dabei werden zunächst in bekannter Art und Weise die Ab­ sorptionsspektren des Materials registriert und die Para­ meter der Resonanzabsorption kohärenter Strahlung be­ stimmt. Die Parameter der Resonanzabsorption sind dabei abhängig von den physiko-chemischen Eigenschaften des jeweiligen Werkstoffs. Die Induzierung von Markierungen erfolgt dann anschließend mittels kohärenter hochenergeti­ scher Impulsstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich der Resonanzabsorption.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist insbesondere vor­ teilhaft, daß weder die Materialoberfläche des zu behan­ delnden Gegenstands noch dessen Struktur beschädigt wer­ den. Damit ist einerseits der Vorteil verbunden, daß hochwertige Gegenstände wie Kunstgegenstände nicht beschä­ digt werden und damit keinen Wertverlust erleiden. Dieser Umstand bedeutet also einen wesentlichen Vorteil im Ver­ gleich beispielsweise zu Kennzeichnungsverfahren, die mit Röntgenstrahlen arbeiten, wobei mit dem zu kennzeichnenden Gegenstand für Röntgenstrahlung undurchlässige Elemente verbunden werden müssen, die nicht ohne Beschädigung in das Material eingelassen werden können. Wegen der unver­ letzten Oberfläche ist der Ort der Kennzeichnung bei­ spielsweise auch nicht durch genauere Betrachtung der Oberflächenstruktur - wie Glanz oder Rauhigkeit - auszu­ machen.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens wird bei der Bestrahlung des zu markieren­ den Gegenstands die im Material erzeugte Wärmeenergie der­ art abgeführt bzw. der Gegenstand derart vorgekühlt, daß eine wesentliche bleibende Veränderung des Materials des zu markierenden Gegenstands durch die entstehende Prozeß­ wärme verhindert ist. Damit wird erreicht, daß außer der beabsichtigten Kennzeichnung kein sonstiger Hinweis auf das Vorhandensein der Kennzeichnung sichtbar wird, so daß diese ohne weitere Hilfsmittel nicht aufgefunden werden kann.

Insbesondere wird die Markierung mittels hochenergierei­ cher Impulsstrahlung erzeugt, wobei die Bestrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 150 bis 450 nm erfolgt. Durch Variation der Ladespannung, der Impulsfolgefrequenz, der lokalen Verweildauer bzw. Schreibgeschwindigkeit und/oder des Spotdurchmessers des Laserstrahls wird dessen Strahlungsenergie derart eingestellt, daß die lokale Be­ strahlungsmenge einen zur Erzielung einer bleibenden Kenn­ zeichnung notwendigen Schwellwert überschreitet, wobei gleichzeitig das Integral der in Wärme umgewandelten Ener­ gie derart eingestellt wird, daß unter Berücksichtigung der Wärmeabfuhr die lokale Erwärmung unterhalb einer Tem­ peratur bleibt, bei der eine wesentliche bleibende Verfor­ mung oder sonstige Veränderung des Materials des zu behan­ delnden Gegenstands eintritt.

Die erzeugte Kennzeichnung wird dann in vorteilhafter Wei­ se mittels eines Beleuchtungssystems mit der Lichtwellen­ länge nahe der Resonanzabsorptionswellenlänge des markier­ ten Materials sichtbar gemacht bzw. ausgelesen.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens wird die Kennzeichnung durch Ver­ wendung holographischer Methoden in codierter Form ange­ bracht, wobei das Auslesen der so erzeugten codierten Mar­ kierung dann ebenfalls mit kohärenter Strahlung erfolgt. Eine Auswertung der Markierung ist dann auch richtungsab­ hängig möglich, so daß für eine mögliche Chiffrierung zu­ sätzlich die Richtungsinformation zur Kodierung zur Verfü­ gung steht.

Bei einer weiteren günstigen Variante des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens weist die bleibende Markierung eines bei der Bestrahlung mit Licht von zum Auslesen geeigneter Wellen­ länge eine im Vergleich zur optischen Wirkung des unbehan­ delten benachbarten Materials heraufgesetzte oder, insbe­ sondere bei der Markierung von schwarz erscheinendem Material, verminderte Rückstrahlintensität auf bzw. ruft einen heraufgesetzten oder verminderten Helligkeitsein­ druck und damit eine Kontrastwirkung hervor. Damit eignet sich das Verfahren insbesondere auch zur Kennzeichnung von schwarzen Kunststoffgehäusen von integrierten Halbleiter­ schaltungen.

Des weiteren ist es vorteilhaft, wenn die bleibende Mar­ kierung bei der Bestrahlung mit Licht geeigneter Wellen­ länge bei der Behandlung von transparentem Material eine im Vergleich zur optischen Wirkung des unbehandelten benachbarten Materials verminderte Transparenz aufweist und damit eine Kontrastwirkung hervorruft. Auf diese Weise lassen sich durch das erfindungsgemäße Verfahren auch Gläser (hochwertige Optiken, Deckgläser von Uhren, Diaman­ ten) etc. kennzeichnen.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Aufnahme des Absorptionsspek­ trums im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermit­ teltes Absorptionsspektrum sowie

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung im Block­ schaltbild.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt zunächst eine Analyse des zu beschriftenden Werkstoffs (Probe 1 als Bei­ spiel: Papier) bezüglich des Absorptionsspektrums für die später für die Kennzeichnung zu verwendende Strahlung. Die entsprechende Anordnung ist schematisch in Fig. 1 dar­ gestellt. Mittels einer, insbesondere über den relevanten Frequenzbereich durchstimmbaren, Strahlungsquelle 2 wird die Probe 1 des Materials des zu markierenden Gegenstands mit Licht geeigneter Wellenlänge bestrahlt. Die Strah­ lungsquelle 1 wird dabei mittels eines Modulators 3 konti­ nuierlich über den in Betracht kommenden Frequenzbereich durchgestimmt.

Der von der Probe 1 zurückfallende Strahlungsanteil wird über einen halbdurchlässigen Spiegel 5 zu einem Spektro­ meter 4 umgelenkt, welches diesen Strahlungsanteil aus­ mißt. Ein Spiegel 5 dient zur Ausrichtung der Strahlung auf das Spektralgerät 4.

Ein Signal, welches proportional zu der von der Probe ab­ sorbierten Strahlung ist, wird durch Verminderung eines Bezugswertes für die emittierte Strahlung durch die re­ flektierte Strahlung (bzw. bei einer transparenten Probe transmittierten Strahlung) in Abhängigkeit von der aktuel­ len Frequenz aufgenommen und auf einem nicht dargestellten Display angezeigt bzw. ausgedruckt. Der typische Verlauf des Absorptionsspektrums für Papier als Beispiel ist in Fig. 2 wiedergegeben.

Aus der von der Probe zurückfallende Strahlung des Mate­ rials des zu behandelnden Gegenstands wird daraufhin der Bereich maximaler Absorption ermittelt. Hierbei erfolgt die Auswahl der zu verwendenden Wellenlänge der Laser­ strahlung im Bereich eines Maximums des Spektrums zwischen den Wellenlängen in einem Bereich von λ=50 bis 450 nm, d. h. zwischen den Werten λ1 und λ4 stellt der mit "m" ge­ kennzeichnete Wert das Maximum des optisch stabilen Ener­ giezustandes dar. Die Laserwellenlänge wird bei der an­ schließenden Bestrahlung so ausgewählt, daß die Strah­ lungsfrequenz dem Wert des Maximums im wesentlichen ent­ spricht.

Durch den einen Prozessor darstellenden Block 6 ist ange­ deutet, daß der betreffende Verfahrensschritt automati­ siert ausführbar ist.

Anschließend wird mit der Vorrichtung gemäß Fig. 1 durch Variation der Einflußgrößen für die Laserintensität (Am­ plitude, Impulsfrequenz, Impulsdauer) unter Berücksichti­ gung der Schreibfeldgröße und der zu erzielenden Auflö­ sung die minimal notwendige Strahlungsenergie zur Anregung eines qualitativ und quantitativen neuen und optisch sta­ bilen Energiezustandes in dem zu beschriftenden Material ermittelt.

In Abhängigkeit von den für die jeweilige Beschriftungs­ aufgabe notwendigen Kontrastbedingungen (beispielsweise maschinelles Erkennungssystem oder menschliches Auge) wird eine Energie

E_opt E_min

ausgewählt. Hierbei handelt es sich um eine kurzfristig zu überschreitende Schwelle.

Dabei muß überschüssige Energie abgeführt werden, um die Bedingung

Eopt < Ekrit

zu erfüllen. Ekrit ist dabei diejenige Energie, die zu einer Veränderung der makroskopischen Struktur, d. h. zu sichtbaren Änderungen des zu markierenden Materials bzw. zu einer Zerstörung führen würde. Dieser Wert ist unter anderem abhängig von dem zeitlichen Integral der bei einem Schreibpunkt aufgebrachten Erwärmung und kann durch ge­ eignete Maßnahmen wie Vorkühlung oder Abkühlung des Gegen­ stands während des Schreibvorgangs heraufgesetzt werden.

Die Ermittlung des sensiblen Energiebereiches

E_min E_opt < E_krit

ist diejenige Größe, die bei allen natürlichen Materia­ lien, d. h. nicht speziell für das Verfahren vorpräparier­ ten zu markierenden Materialien von Bedeutung ist, um die erfindungsgemäße UV-Markierung ohne sichtbare Veränderun­ gen des Werkstoffs dauerhaft zu erzeugen.

Um die thermische Beeinträchtigung des zu kennzeichnenden Materials möglichst gering zu halten und um die zur Kenn­ zeichnung wirksame Energie E_opt durch Vergrößerung der kritischen Energie E_krit möglichst heraufzusetzen, ist es bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß die Folgefrequenz für aufein­ anderfolgend aufzubringende räumlich benachbarte Teile­ lemente derart klein gewählt ist, daß die Prozeßwärme zwi­ schen der Erzeugung von Kennzeichnungselementen in aufein­ anderfolgenden Schritten jeweils abgeführt ist, so daß bei der Erzeugung des jeweils nachfolgenden Kennzeichnungsele­ ments die zur Erzeugung einer bleibenden Markierung not­ wendige Strahlungsenergie aufgebracht werden kann, ohne daß aufgrund dieser Strahlungsintensität eine wesentliche bleibende Veränderung des Materials des zu markierenden Gegenstands eintritt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können damit Markie­ rungen in einem weiten Größenbereich hergestellt werden, die bis hinein in den mikroskopischen Bereich verkleiner­ bar sind - andererseits aber auch als (nach Sichtbarma­ chung) unmittelbar für den menschlichen Betrachter aus­ wertbare Zeichen gestaltet werden können. Als Schriften stehen alle gewünschten Schriftzeichen und Symbole sowie deren Kombinationen (einschließlich aller Arten von scan­ baren Vorlagen) zur Verfügung.

Nachdem die Absorptionsspektren des zu beschriftenden Ma­ terials registriert und die Parameter der Resonanzabsorp­ tion für die kohärente Strahlung bestimmt wurden, die von den physiko-chemischen Eigenschaften des zu beschriftenden Materials abhängig sind, kann anschließend die Induzierung von Markierungen mittels kohärenter hochenergiereicher Im­ pulsstrahlung mit der ermittelten Wellenlänge im Bereich der Resonanzabsorption erfolgen.

Wenn, wie zuvor beschrieben, die Probe 1 des Materials mit der kohärenten Strahlung der durchstimmbaren Strah­ lungsquelle 2 bestrahlt und die Spektren mit dem Spektro­ meter 4 registriert wurden, und aus der Analyse der Ab­ sorptionsspektren die Wellenlänge der Strahlung des Lasers für die Induzierung der Markierungszeichen im gegebenen Material bestimmt wurde, kann die durchstimmbare Strah­ lungsquelle 2 gemäß Fig. 1 auf die gefundene Wellenlänge eingestellt und mittels der kohärenten, hochintensiven Impuls-Strahlung die Oberfläche eines dann an die Stelle der Probe 1 zu positionierenden Gegenstands abgetastet werden. Diese Abtastung wird dabei durch den Modulator 3 und den Prozessor 6 gesteuert.

Für einen größeren Produktionsdurchsatz kann die Markie­ rung von Gegenständen mittels eines Lasers auch im Durch­ laufverfahren mit einer Vorrichtung erfolgen, wie sie schematisch in Fig. 3 dargestellt ist.

Hierbei werden die zu markierenden Gegenstände 7, 7′ und 7′′ auf einem Transportband 8 taktweise in Richtung eines Pfeils 9 transportiert. Der Antrieb 10 des Bandes 8 wird durch eine entsprechende Ansteuervorrichtung 11 von einem zentralen Prozessorteil 12 beeinflußt. Von diesem Prozes­ sorteil 12 wird auch der übrige Teil der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kontrol­ liert. So wird der Laser 13 von einem entsprechenden Steuerteil 14 für die Laserstrahlung sowohl bezüglich sei­ ner Einwirkungsdauer D, bezüglich der Impulsfrequenz f, bezüglich der Impulsamplitude (Spannung u) und hinsicht­ lich seiner momentanen Positionierung (Koordinaten x und y) gesteuert. Über die Positionierung kann wiederum auch die Schreibgeschwindigkeit beeinflußt werden. Die betref­ fenden Größen werden von dem Prozessorteil 12 unter Be­ rücksichtigung der obigen Ausführungen eingestellt, wobei die Ansteuerung taktweise in Synchronität mit dem Band­ antrieb 10 erfolgt.

Um eine möglichst große Strahlungsenergie ohne schädliche Beeinträchtigung der zu markierenden Gegenstände zu errei­ chen, ist eine (gestrichelt dargestellte) Kühlkammer 15 vorgesehen, welche den zu markierenden Gegenstand 7′ um­ gibt. Für eine Vorkühlung der Gegenstände kann die Kühl­ kammer sich auch in größerer Ausdehnung entgegengesetzt zur Transportrichtung des Bandes 8 (Pfeil 9) erstrecken.

Falls die mit der Kühlvorrichtung erzielbare Kühlung nicht ausreichend ist, um für einen vollständigen Markierungs­ vorgang die gewünschte Energieschwelle Eopt zu erreichen, kann ein solcher Vorgang auch in mehrere Schritte der Markierung von Teilelementen der gewählten Beschriftung oder des Symbols zerlegt werden, die in einem entsprechen­ den zeitlichen Abstand ausgeführt werden, so daß eine "Pufferung" der Wärmeabfuhr unter Ausnutzung der ther­ mischen Zeitkonstanten des Materials des zu beschriftenden Gegenstands erfolgen kann. Die Steuerung der Kühlkammer 15 erfolgt durch eine entsprechende Ansteuervorrichtung 16, welche ebenfalls vom Prozessorteil 12 kontrolliert wird.

Ein Auslesen der Markierungen kann dann prinzipiell wieder mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit reduzierter Laser­ leistung erfolgen. Durch die Anregung mit Strahlung im be­ treffenden Frequenzbereich läßt sich die Markierung infol­ ge der durch sie bewirkten optischen Veränderungen der einfallenden Strahlung mit entsprechenden optisch sensiti­ ven Lesemitteln (Photosensor, optische Kamera) auslesen.

Durch elektronenmikroskopische Untersuchungen markierter Materialien konnte gezeigt werden, daß die physiko- chemische Struktur des Materials nicht zerstört wird. Die Wirkung von Säuren, Basen, Lösungsmitteln, Strahlen im op­ tischen Bereich, wie auch elektrische und magnetische Fel­ der zerstören die induzierten Markierungszeichen nicht.

Die Kodierung der Markierungszeichen kann auf der Grundla­ ge holographischer Prinzipien erfolgen, da die induzieren­ de Strahlung kohärent ist.

Mit der Erfindung ist damit eine nur mit besonderen tech­ nischen Hilfsmitteln auslesbare und damit nicht kopierfä­ hige Markierung von Gegenständen und Materialien mittels Laserstrahlung ermöglicht. Das Verfahren dient der Kenn­ zeichnung von Kulturgütern, Wertsachen, Zahlungsmitteln, Dokumenten und anderen wichtigen und wertvollen Gegenstän­ den, um sie vor Fälschung zu schützen bzw. um ihre Iden­ tität festzustellen.

Die Markierung erfolgt ohne Veränderung der physiko-che­ mischen Struktur des Materials, wobei die erzeugten Kenn­ zeichnungen durch den Einfluß äußerer Einwirkungen nicht beseitigt werden können und sie für das menschliche Auge auch nicht unmittelbar sichtbar sind.

Durch die Bestrahlung des Materials mit einem energierei­ chen Laserstrahl mit einer Wellenlänge in der Nähe der Resonanzabsorptionswellenlänge des Materials wird eine für das menschliche Auge unsichtbare Markierung aufge­ bracht. Die Markierung kann je nach den gewünschten Anfor­ derungen an die Auflösung der dargestellten Informationen mikroskopisch oder auch makroskopisch erfolgen.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei­ spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims (13)

1. Verfahren zum Versehen eines Gegenstands mit einer bleibenden Markierung mittels Laserstrahlung, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
Bestrahlung einer Probe des Materials des zu behandelnden Gegenstands mit kohärenter Strahlung über einen Frequenz­ bandbereich, welcher den zu erwartenden spektralen Absorp­ tionsbereich des zu behandelnden Materials einschließt,
Ermittlung des Bereichs maximaler spektraler Absorption des zu behandelnden Materials innerhalb des Frequenzband­ bereichs,
lokale Bestrahlung des zu markierenden Gegenstands im Be­ reich der künftigen Markierung mit kohärentem energie­ reichem Laserlicht mit einer Wellenlänge nahe der Reso­ nanzwellenlänge des Materials und derart großer Intensi­ tät, daß einerseits eine bleibende Markierung entsteht, welche bei Bestrahlung mit Licht entsprechender Wellenlän­ ge eine im Vergleich zur optischen Wirkung des unbehan­ delten benachbarten Materials veränderte optische Wirkung im Bereich sichtbaren und/oder nicht sichtbaren Lichts aufweist und andererseits eine wesentliche bleibende ther­ misch bedingte Veränderung des Materials des zu markieren­ den Gegenstands nicht eintritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei der Bestrahlung des zu markierenden Gegenstands die im Material erzeugte Wärme­ energie derart abgeführt wird und/oder der Gegenstand der­ art vorgekühlt wird, daß eine wesentliche bleibende Verän­ derung des Materials des zu markierenden Gegenstands durch die entstehende Prozeßwärme im Verlauf des Markierungsvor­ gangs verhindert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Folgefrequenz für auf­ einander folgend aufzubringende räumlich benachbarte Teil­ elemente einer Markierung derart klein gewählt ist, daß die Prozeßwärme zwischen der Erzeugung von Teilelementen in aufeinanderfolgenden Schritten jeweils im wesentlichen abgeführt ist, so daß bei der Erzeugung des jeweils nach­ folgenden Teilelements der Kennzeichnung die zur Erzeugung einer bleibenden Markierung notwendige Strahlungsenergie aufgebracht werden kann, ohne daß aufgrund dieser Strah­ lungsintensität eine wesentliche bleibende Veränderung des Materials des zu markierenden Gegenstands eintritt.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung mittels hochenergiereicher Impulsstrahlung er­ zeugt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 150 bis 450 nm erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Beleuchtungssystems mit der Lichtwellenlänge nahe der Resonanzabsorptionswellenlänge die Markierung sichtbar gemacht und ausgelesen wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verwendung holographischer Methoden eine Kodierung der Markierung erfolgt, wobei das Auslesen der so erzeugten codierten Markierung ebenfalls mit kohärenter Strahlung erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Auswertung einer in der Markierung enthaltenden Codierung richtungsabhängig er­ folgt.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bleibende Markierung eines bei der Bestrahlung mit Licht entsprechender Wellenlänge eine im Vergleich zur optischen Wirkung des unbehandelten benachbarten Materials herauf­ gesetzte oder, insbesondere bei der Markierung von schwarz erscheinendem Material, verminderte Rückstrahlintensität aufweist bzw. einen heraufgesetzten oder verminderten Helligkeitseindruck und damit eine Kontrastwirkung her­ vorruft.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bleibende Markierung bei der Bestrahlung mit Licht ent­ sprechender Wellenlänge bei der Behandlung von trans­ parentem Material eine im Vergleich zur optischen Wirkung des unbehandelten benachbarten Materials verminderte Transparenz aufweist und damit eine Kontrastwirkung her­ vorruft.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach ei­ nem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
eine Bestrahlungsvorrichtung für eine Probe des Materials des zu behandelnden Gegenstands mit kohärenter Strahlung über einen Frequenzbandbereich, welcher den zu erwartenden spektralen Absorptionsbereich des zu behandelnden Mate­ rials einschließt,
eine Vorrichtung zur Ermittlung des genauen spektralen Ab­ sorptionsbereichs des zu behandelnden Materials innerhalb des Frequenzbandbereichs,
eine Vorrichtung zur lokalen Bestrahlung des zu markieren­ den Gegenstands im Bereich der Markierung mit kohärentem energiereichem Laserlicht einer Wellenlänge nahe der Reso­ nanzwellenlänge des Materials und derart großer Intensi­ tät, wobei die Energie derart gewählt ist, daß eine blei­ bende Markierung entsteht, welche bei Bestrahlung mit Licht entsprechender Wellenlänge eine im Vergleich zur Wirkung des unbehandelten benachbarten Materials veränder­ te eine optische Wirkung zeigt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeich­ net durch eine Vorrichtung (15, 16) zur Abfuhr der bei der Bestrahlung des zu markierenden Gegenstands im Ma­ terial erzeugten Wärmeenergie und/oder zur Vorkühlung des Gegenstands derart, daß eine wesentliche bleibende Verän­ derung des Materials des zu markierenden Gegenstands durch die entstehende Prozeßwärme im Verlauf des Markierungsvor­ gangs verhindert ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Beleuch­ tungssystem vorgesehen ist, welches eine Lichtwellenlänge nahe der Resonanzabsorptionswellenlänge aufweist, mit der die Markierung sichtbar gemacht und ausgelesen wird.