传感器的询问制造技术

一种传感方法，包括向全息传感器施加该传感器对其敏感的外部物理相互作用，并观察全息图像的变化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及改变全息传感器光学特性的方法。
技术介绍
全息传感器可用于探测多种分析物。W095/26499公开了一种基于体积全息图的全息传感器。该传感器包含对分析物敏感的基质，该基质具有遍布其体积内而布置的光学转换结构。由于这种转换器的物理排列，使传感器产生的光学信号对由于与分析物的相互作用或反应而发生在对分析物敏感的基质内的体积变化或结构重排非常敏感。 W003/087899公开了一种使用全息传感器进行连续传感的方法。该方法中，含有分析物的流体流过传感器，使分析物与全息承载介质(supporting medium)发生可逆反应。
技术实现思路
本专利技术基于全息传感器感知物理相互作用——例如存在温度、磁场、电场或其他辐射场、光和/或压力——的实现。传感器，例如其中承载全息图的介质受物理相互作用影响的体积全息图，发生可观测到的变化。光学特性的上述变化优选是可逆的。 根据本专利技术，传感方法包括向全息传感器施加传感器对其敏感的外部物理影响，并观察图像的变化。该物理影响可理解为使其中承载有全息元件的介质的物理属性发生变化的远程或直接询问。 全息传感器可对物理影响——例如温度、磁力、光和/或压力——敏感。本专利技术与安全/鉴定特别相关。观察到的变化，即传感器光学特性的变化，可通过眼睛直接观测，或使用任何适宜的装置，例如分光计检测。 附图简述 附图说明图1为峰值波长(nm)随温度(°C )变化的图；并且 图2为强度(计数)随时间(mins)的变化图。 图3是根据一个实施方案的全息传感器的侧视图，该全息传感器包括在承载介质中记载的体积全息图。具体实施例方式本专利技术中使用的全息传感器通常包含全息承载介质以及遍布在介质体积内而布置的全息图。图3是根据一个实施方案的全息传感器10的侧视图，该全息传感器包括在承载介质30中记载的体积全息图20。本专利技术方法优选涉及使用其中承载介质对物理属性(例如温度)敏感的传感器。通过对传感器进行询问，其(本身的(local))物理属性会发生变化，导致承载介质的属性改变。这引起元件光学特性的改变。 该传感器可通过任何适宜的手段进行询问。作为远程询问的实例，当功率适宜的 激光照射传感器时，可导致承载介质膨胀。因此本专利技术的传感器可为光可寻址的。 其他形式的询问为非远程的，并且包括以压縮或者拉伸的方式直接施加压力，例 如手动或通过施加一个重量来施加压力。全息图可对物理作用——例如无论是升高的或降 低的温度——敏感。 发生变化的承载介质的属性可以是其电荷密度、体积、形状、密度、粘度、强度、硬 度、电荷、疏水性、溶胀性、完整性(integrity)、交联密度或任何其他物理属性。这种属性的 变化导致全息元件的光学特性——例如极化性、反射率、折射率或吸收率——改变。如果在 全息图通过入射宽频带的、非离子型电磁辐射再现时发生任何变化，光学属性将发生改变 并且可观察到例如色彩或强度的变化。 改变的属性优选是承载介质的尺寸或体积。这可通过向承载基质中引入可导致承 载介质膨胀或收縮的基团来实现。承载介质优选含有具有粘弹性的天然或改性的基质。 在一个优选的实施方案中，承载介质含有螺吡喃基团或其衍生物。螺吡喃在暴露 于UV光时，发生向部花青的可逆转变。该转变过程伴随有电荷的增多，并且可导致承载介 质膨胀。该转变可通过用可见光或热对传感器进行询问而颠倒。 为了在承载介质中获得磁转变，介质可含有铁磁聚合物，或者一种或多种"分子磁 体"。分子磁体已知并且可合成为可聚合单体。 全息传感器可包括多个全息元件，各元件对不同的属性敏感。全息元件可为阵列 形式。 全息图可为，例如透射全息图或反射全息图。在反射全息图中，条纹平行于承载介 质的表面；这导致光线在入射光线所进入的相同表面上离开。条纹的几何形状提供可对温 度的变化尤为敏感的全息图。 传感器对外部物理相互作用的敏感性可源于传感器或承载介质的本体属性(bulk properties)。或者，也可源于全息元件的化学变化或其他改性；这对更敏感的反应和/或 远程询问可能尤为合适。 如实施例2所阐述的，光敏感全息图可通过用光对传感器进行询问来制得，全息 图的属性可以使全息元件的光学特性发生变化的方式来改变。在实施例2中，使用了具体 的漂白方式，但应理解的是其他方式也是合适的。漂白方式和/或聚合物骨架的改变可用 于调节光敏性。类似地，其他物理影响可用于调节光敏性并从而调节传感器的响应。 另一种光敏全息传感器还可使用在UV询问下发生反_顺光致异构化过程的偶氮 苯部分(azobenzene moiety)来制造。这样改变承载全息图像的介质的混合自由能，并从 而导致相关全息图的光学属性改变。另一条途径涉及将三苯甲烷无色染料引入全息图中。 这样的染料在UV光的存在下光解，生成使全息基质溶胀的带电物质，从而改变全息图像。 特别地，对于激光敏化的传感器而言，介质优选为由弹性单体组成的聚合物。或 者，全息介质可含有一种聚合物，例如聚(N-异丙基丙烯酰胺)("NiPA匪")，该聚合物具有 对温度变化高度敏感的构象。当温度升高时，刚性聚合物结构瓦解，使反射波长显著移位。 本专利技术特别涉及安全性。例如，鉴定标签(authentication tag)可包括具有内置 "信息"的全息传感器。当用例如磁场对传感器进行询问时，传感器显示该"信息"。该"信 息"优选可直接通过肉眼看到。5 磁场具有用作安全特征的潜力。例如，仅通过将磁体扫过全息图，得到的磁场将改 变全息图的色彩和图像，即表明为正品。此外，它们可用于生成其上具有全息图的集成磁条 (如信用卡上的磁条)。 压力传感器可用于食品的质量监控，在食品的质量监控中，使用真空或加压的大 气使产品密封并保持其新鲜。真空度的下降或加压大气的减少将改变全息图。另外，这可 以是触压其就会改变色彩或图像以表明全息图是真品的鉴定物件(feature)。 本专利技术其他的温敏性实施方案有随着例如发酵系统的环境温度而改变颜色的设 备，或者可使用光从远程进行询问的替代、无功耗(power-free)温度计。另外的实施方案 有当其接近体温时(例如，将手指按在上面时，)改变颜色的安全设备或者用于细菌或人类 诊断监控中的一部分传感器阵列。 传感器可对分析物敏感，所述分析物为化学物质、生化物质或生物物质。本专利技术涉 及在样品中探测任何这样的分析物的方法，包括将样品与传感器接触，并探测其光学特性 的任何变化。 本专利技术还涉及包括根据本专利技术传感器的物品，其中所述物品为一个物件 (device)，例如交易卡、纸币、护照、身份证、智能卡、驾驶执照、股票、债券、支票、支票卡、 税票(tax banderole)、礼券、邮票、火车票或飞机票、电话卡、彩票卡、赛事票(event ticket)、信用卡或签帐卡、业务名片或为了区分正宗产品和假冒产品或用于识别被盗产品 而在消费者、品牌或产品保护中所使用的物品。所述物品还可为一种智能包装物品，所述智 能包装物品是一种包括容器、包装物或封装物以监控、测试或指示有关质量或影响产品质 量、贮存期限或安全性的环境条件的产品信息的系统。 一般应用包括显示时间_温度、新鲜 度、湿度、酒精、气体、物体损伤等的指示器。 物品可为工业品或手工艺品，包括选自珠宝品的装饰元件、服本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感方法，包括：向全息传感器施加外部物理影响，其中该传感器是在承载介质中记载的体积全息图，所述承载介质对外部物理影响直接敏感，其中所述体积全息图产生全息图像；以及观察所述全息图像的变化；其中所述外部物理影响是触压，以及其中所述全息图像的变化是色彩变化或图像变化，以显示所述体积全息图是真品。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：CR洛，J布莱思，AP詹姆斯，
申请(专利权)人：剑桥企业有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]