Product authenticity and traceability tecnologies and the development of photoluminescence based surface marker technology basics

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2013
Department
Major/Subject
Epäorgaaninen kemia
Mcode
Kem-35
Degree programme
Language
fi
Pages
vi + 124
Series
Abstract
In the literature section of the research the most commonly counterfeited product types, reasons of counterfeiting and economic, health and social impacts caused by counterfeits were discussed briefly, and an extensive research of various product and material authenticity and traceability markings was carried out. Anti-counterfeit methods and methods used to reveal counterfeiting can be divided into open, encryption, laboratory technologies and tracing technologies. Different types of technologies have their own advantages in different applications, but none of them is directly applicable to all products in every situation or in every market. Few of the potential technologies are secure and applicable enough to be used as the only means of sufficient product authentication. As a result, the study evaluated the weaknesses and strengths of the different technologies as well as the possibilities of combining different technologies. The objective of this experimental work was to develop the basics of the photoluminescence surface marker technology. The study is consisted of an analysis of background luminescence and scattering caused by different types of paper and cardboard materials, testing of different luminophores and an evaluation of luminophores suitabilities for authentication and tracing applications based on the test measurements of markings made on different types of board materials. Rhodamine B and fluorescein among organic luminophores, europium and terbium chelates among lanthanide complexes and one metalloporphyrine were studied. The cardboard material study tested two commonly used types of cardboard and analysed the effect of an optical brightening substance in the readability of the security marking. Emission wavelengths of luminophores and the decay constants of long term luminescence emitted by luminophores were determined with PerkinElmer LS-50B-luminescence spectrometer. Based on the results, the opportunities of further research of different types of luminophores and the usability of security technology based on luminophores were evaluated.

Työn kirjallisuusosassa käsiteltiin lyhyesti yleisimmin väärennettyjä tuotetyyppejä, syitä väärentämiseen ja väärentämisen aiheuttamia taloudellisia, terveydellisiä ja yhteiskunnallisia vaikutuksia sekä tehtiin laaja kartoitus erilaisista tuotteiden ja materiaalien aitous- ja jäljitettävyysmerkinnöistä. Väärentämisen ehkäisevät ja sen paljastavat menetelmät voidaan jakaa avoimiin. salattuihin ja laboratoriotason määritysmenetelmän vaativiin teknologioihin sekä seuranta- ja jäljitysteknologioihin. Eri teknologiatyypeillä on omat etunsa eri sovelluksissa, mutta mikään niistä ei sovellu suoraan kaikkiin tuotteisiin eikä kaikille markkinoille. Harva teknologia on myöskään riittävän turvallinen ja helppokäyttöinen, jotta se riittäisi yksinään tuotteen suojaukseen. Tästä syystä työssä arvioitiin myös eri teknologioiden heikkouksia ja vahvuuksia sekä eri teknologioiden yhdisteltävyyttä toisiinsa. Työn kokeellisen osan tavoitteena oli fotoluminesenssiin perustuvan pintamerkkiaineteknologian perusteiden kehitys. Tutkimukseen kuului eri kartonkimateriaalien aiheuttaman taustaluminesenssin ja sironnan kartoitus, erilaisten luminoforien testaus sekä kartongille ja muille kantajamatriiseille tehtyjen merkintöjen mittaustulosten perusteella tehty arvio luminoforien soveltuvuudesta aitous- ja jäljitysmerkintäkäyttöön. Orgaanisista luminoforeista tutkittiin rodamiini B:tä ja fluoreseiinia. lantanidikelaateista sekä europium- että terbiumkelaatteja ja porfyriinikelaateista erästä metallokoproporfyriinia. Kartonkimateriaaleista tutkittiin kahta yleisesti käytettyä kartonkityyppiä ja kartoitettiin optisen kirkasteen vaikutusta merkinnän luettavuuteen. Luminoforien emissioaallonpituudet ja pitkäaikaista luminesenssia emittoivien luminoforien luminesenssin sammumisvakiot määritettiin PerkinElmer LS-50B -luminesenssispektrometrillä. Saatujen tulosten perusteella arvioitiin eri luminoforien ja koko tekniikan jatkotutkimusedellytyksiä.
Description
Supervisor
Kulmala, Sakari
Keywords
authenticity, aitous, traceability, jäljitettävyys, photoluminescence, fotoluminesenssi, marker substance, merkkiaine
Other note
Citation