超能防伪——重离子微孔防伪印刷技术

        重离子微孔防伪是近年新兴起的高能粒子类防伪高新技术，也称超能防伪技术。它是目前中国拥有独立知识产权高能粒子类防伪技术中的重要一种(另一种为双卡核径迹技术)。此技术的研究和推广应用，使其走出了具神秘色彩的原子能实验室，进入大众生活领域。它是和平利用原子能技术的一项重要成果。

    1.重离子微孔防伪原理

    重离子微孔防伪有其独特优点，它不仅防伪性能优越，其材料和技术为国家专控，仿冒者无法得到(它需采用高能粒子专控设备制版)，且其识别方法简便，适用于一线、二线及三线防伪。

    我们知道，物质由原子组成，原子由原子核和绕核运转的电子组成，原子中的电子被剥离后变成离子，具有一定能量的重离子能穿透塑料膜，在塑料膜上造成损伤，留下痕迹，若将这些痕迹进行化学腐蚀，则可扩大形成直径为微米量级、一致性很好的重离子微孔。这些重离子微孔的直径和密度都可控制。将具有重离子微孔的薄膜用于过滤，就是很好的材料。若在薄膜上由大量重离子微孔组成一个图案，则在可见光线下，由于重离子微孔的衍射和折射，人眼观察时将会得到视觉效果为白色的图案，非图案区则保持透明状态。重离子微孔可透气透水，若用有颜色的液体（如水笔）涂抹，图案区将被着色，留下彩色图案。以达到防伪目的。

    2.重离子微孔技术及其防伪特性

    具备一定能量的重离子可穿透塑料薄膜，那么如何使重离子具备足够功能呢？核物理学的研究告诉我们，重离子加速器可使原子核加速具备足够能量；核反应堆中裂变的碎片也具穿透薄膜的能量。这就是说要生产出带有重离子微孔图案的防伪薄膜，其前提是必须使用重离子加速器或核反应堆。这些核设施都处于国家有关部门的严格监管下，要建造拥有这些设备，仅仅具有资金，没有国家主管核设施部门批准是不行的。

    离子击穿薄膜留下的痕迹可与薄膜表面成某一固定角度。研究发现，用不同方法可使这些痕迹形成形状不一的重离子微孔，如图锥形、圆柱形、双圆锥形的通孔或不通孔。也可把这些不同形状的孔按照需要组合一起。不同的孔有不同的光学效果。研究者用各种特定工艺，研制出显形和隐形的重离子微孔防伪标识。

    重离子微孔防伪技术是以透明薄膜为原料，用重离子发生器产生的重离子辐射能源，辐射到塑料薄膜上，将塑料薄膜击穿，形成由微孔组成的透气透水的防伪标识图案，分为上色透印型、滴水消失型、隐形微孔型及综合型，通过显微镜观察微孔的孔径、孔密度和孔型，与特设参数对比而辨真伪。

    如果能让普通消费者用最简单的办法识别，证明图案是由重离子微孔组成的，就能使这种防伪标识推广应用成为可能。用一种带色的液体，例如用水彩笔涂抹图案，从衬底上揭掉重离子微孔防伪膜，衬底上留下透印的彩色图案，就证明图案是由重离子微孔组成的。但防伪膜是用黏合剂黏在衬底上的，黏合剂很容易将重离子微孔堵死，使带色液体无法通过。因此使用的黏合剂必须具备既不会堵塞重离子微孔，又要使着色黏度恰当，揭开时不黏在防伪膜上。要达到这些要求，并非易事，必须用高科技才能解决。现在重离子微孔防伪标识实现了这一要求，做到二者兼备。同时它所具备的孔密度、孔形等参数为实现多重防伪和专家识别开辟了用武之地。重离子微孔防伪技术的最大特点是识别方法极其容易，只要把标识上面一层保护膜揭下来，再涂上有色的涂料，使涂料渗漏到微孔图案中，再把上面多余的涂料擦去，防伪图案即显现出来，真假一目了然。

    3.重离子微孔技术在防伪印刷领域中的应用

    清华大学经多年研究，应用原子能科学与技术，结合其他学科应用技术，研究开发出上述重离子微孔防伪技术产品──重离子微孔防伪标识。这种产品的新颖之处在于：其防伪标识的图案由非常小的、孔径均一的大量重离子微孔组成。这种重离子微孔采用机械和激光方法等均无法仿制。

    重离子微孔防伪标识是在两种高新技术研究成果的基础上发展起来的，一种是核重离子微孔膜技术，另一种是重离子平版印刷术。它的制造方法包括三个步骤：首先利用加速器重离子或反应堆中子诱发的铀裂变碎片作为「炮弹」，轰击塑料薄膜，在塑料薄膜表面和内部造成电离损伤，形成核径迹基膜；然后把防伪标识母版图案复制成过渡膜版，印刷到基膜上形成平版掩模；最后通过化学蚀刻工艺，在基膜上生产出由重离子微孔组成的、与原始母版相同的图案。重离子微孔标识利用非直接辐照成像方法制造，它是重离子平版印刷术在防伪领域中的发展和应用。重离子微孔标识的孔密度可达每立方厘米几百万个重离子微孔。微孔直径很小，在微米或亚微米范围内，仅为一根头发直径的百分之一左右，肉眼看不到。但由重离子微孔的光衍射和折射作用，由大量微孔群落组成的防伪图案在视觉上呈现白色，很容易用肉眼识别，成为大众宏观鉴别商品真伪的依据，而重离子微孔的微观结构和特性则可用光学显微镜观测。

    重离子微孔防伪标识具有「微观设密宏观显示」的特点，实现了专家识别和大众识别相结合的防伪目标。一方面，重离子微孔具有非常严格的微观科学参数，如孔密度、孔直径、重孔机率等。这些参数通过辐照和蚀刻工艺控制，可形成严格的密码信号，永久贮存在识内部，成为专家鉴别和法律鉴定的科学依据。另一方面，在防伪标识中，采用每一标识图案由几百万个重离子微孔组成的设计方案，使不可见的几百万个像素集合「放大」，成为可见的宏观图案，再利用重离子微孔的光学和渗透性能，使图案消失或造印，不借助任何仪器设备，只凭眼睛就能判真伪；微观设密宏观显示是重离子微孔防伪技术的真谛和生命力。

    目前，重离子防伪技术主要应用于激光全息膜、各种纸张、塑料薄膜等材料上，可用于各种票证、单据、高级产品的包装等方面，是一种技术先进、防伪性能优越的新一代防伪技术。