基于紅外光譜和能譜的真幣和貨幣鑒別研究

基于紅外光譜和能譜的真幣和貨幣鑒別研究

幣陰陽(yáng)互補(bǔ)對(duì)印圖案通常采用一種閱讀、觸摸、聽(tīng)、看的方法。換句話(huà)說(shuō)，通過(guò)肉眼觀察，識(shí)別反向射燈、墨水、安全線、微縮書(shū)寫(xiě)、隱形數(shù)字和古代銀幣的陰陽(yáng)對(duì)應(yīng)圖案，并體驗(yàn)清晰的圖像和盲文中的凹面，振動(dòng)紙幣，識(shí)別聲音，然后通過(guò)驗(yàn)貨機(jī)直接識(shí)別。不同的錢(qián)和不同的顏色的銀幣可以直接識(shí)別。本文通過(guò)現(xiàn)代儀器測(cè)試分析方法,如紅外光譜、拉曼光譜以及電子探針/能譜等儀器分析方法,分別對(duì)1990版的佰元真假紙幣對(duì)應(yīng)的多個(gè)部位進(jìn)行測(cè)試,并對(duì)兩種紙幣的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較和分析,找出兩者的差異,從光譜和能譜的分析角度對(duì)假幣進(jìn)行鑒別。1試驗(yàn)儀器與比較紙樣品1.1紅外光譜測(cè)試WJDXD2111信達(dá)智能防偽點(diǎn)鈔機(jī)(沈陽(yáng)信達(dá)儀器儀表制造有限公司);VECTOR33傅立葉變換紅外光譜儀(德國(guó)布魯克公司);LabRAMAramis顯微拉曼光譜儀(法國(guó)H.J.Y公司);EPMA-1600電子探針(日本島津公司)/Genesis能譜儀(美國(guó)EDAX公司)。1.2古幣編碼及分析取一張編號(hào)為“YS86948838”(1990年版)的佰元面值人民幣,通過(guò)肉眼仔細(xì)觀察,該幣安全線中未呈現(xiàn)真幣所具有的微縮字符,正面左下角處應(yīng)含變色油墨的變色效果不明顯,透光觀察古幣符號(hào)未呈完全對(duì)稱(chēng),表觀分析該幣為一假幣。經(jīng)智能防偽點(diǎn)鈔機(jī)鑒別,機(jī)器提示為假幣。另取一張編號(hào)為“JY81328458”(1990年版)的佰元面值人民幣,觀察其與真幣的表觀特征相符。經(jīng)智能防偽點(diǎn)鈔機(jī)鑒別,機(jī)器驗(yàn)證通過(guò)。2檢測(cè)和分析儀器通過(guò)儀器分析方法分別對(duì)上述假幣與真幣對(duì)照檢測(cè)分析。2.1紅外光譜分析紅外光譜衰減全反射(ATR)法,是通過(guò)衰減全反射附件對(duì)樣品表面進(jìn)行紅外光譜測(cè)試,測(cè)試結(jié)果反映所測(cè)材料表面的紅外光譜特征,通過(guò)這些紅外光譜特征能有效地分析材料表面的結(jié)構(gòu)和成分。通過(guò)ATR法對(duì)上述真幣和假幣的白色部位(即紙材)進(jìn)行紅外光譜測(cè)試(測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖1)。譜圖顯示,兩者的紅外光譜略有不同,主要表現(xiàn)在假幣光譜在896cm-1處有一尖銳吸收峰,而真幣此處吸收不明顯,說(shuō)明真幣和假幣兩者所選用的紙材不完全相同。通過(guò)ATR法對(duì)真幣和假幣正面紅色國(guó)徽部位分別進(jìn)行紅外光譜測(cè)試(測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖2)。譜圖顯示,真幣和假幣在800～900cm-1分別都有兩個(gè)吸收峰,不同的是真幣的兩個(gè)尖銳吸收峰位于853cm-1和871cm-1,而假幣的兩個(gè)尖銳吸收峰位于899cm-1和873cm-1,除在872cm-1附近均有吸收峰(該處的吸收與1450cm-1附近的寬吸收峰同屬于碳酸鹽的紅外吸收特征),假幣在899cm-1處的尖銳吸收峰,反映的是假幣紙材的光譜特征,而真幣853cm-1處的尖銳吸收峰,應(yīng)是該處油墨引起的紅外吸收,也是該處與假幣紅外譜圖比較最明顯的區(qū)別。兩者在此處不同的紅外光譜特征說(shuō)明在紙幣正面紅色國(guó)徽部位真幣和假幣所用的油墨材料是有差別的。真幣正面左下角“100”處采用變色油墨作為防偽標(biāo)志,假幣在此處的變色效果不明顯。通過(guò)ATR法分別對(duì)真幣和假幣此部位進(jìn)行紅外光譜測(cè)試(測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖3),兩者譜圖比較,真幣的最強(qiáng)吸收在1032cm-1處(表現(xiàn)為紙材的光譜特征),而假幣的最強(qiáng)吸收在982cm-1處,兩者的譜帶吸收范圍明顯不同,表明真幣和假幣在該表面處成份的明顯差異。2.2拉曼光譜特征對(duì)比通過(guò)LabRAMAramis拉曼光譜儀(激發(fā)波長(zhǎng)632.8nm)對(duì)真幣和假幣的正面左下角黑色字符分別進(jìn)行測(cè)試(測(cè)試譜圖見(jiàn)圖4),結(jié)果顯示兩者的拉曼譜線特征不同,真幣僅在1336cm-1和1585cm-1處有明顯的拉曼特征峰(為石墨結(jié)構(gòu)碳的拉曼特征峰),而假幣除此之外還在680cm-1、748cm-1、1143cm-1、1449cm-1和1525cm-1等處不同程度出現(xiàn)拉曼特征峰。不同的拉曼光譜特征說(shuō)明兩者所使用的黑色油墨材料是不同的。通過(guò)拉曼光譜法,對(duì)真幣和假幣的正面右邊藍(lán)色字符處分別進(jìn)行測(cè)試(測(cè)試譜圖見(jiàn)圖5),結(jié)果顯示兩者的拉曼譜線特征很相似,經(jīng)譜圖檢索,均與某種藍(lán)色顏料的拉曼標(biāo)準(zhǔn)譜圖相符,說(shuō)明兩者采用相同的藍(lán)色顏料。2.3填料成型結(jié)構(gòu)通過(guò)電子探針能譜方法對(duì)真幣和假幣紅色國(guó)徽部位、正面左下角“100”處以及正面左下角黑色字符分別進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果顯示真幣和假幣在這幾處部位的元素分布均有所不同(見(jiàn)表1)。除都含有較多的C、O元素(主要為有機(jī)化合物或石墨結(jié)構(gòu)碳所含的元素),其它元素相對(duì)含量的不同分布情況,更能反映出真幣和假幣所含油墨中填料成份的差別。在紅色國(guó)徽部位,真幣在該處所含較多的Ni,另外含Ca,而假幣在該處所含較少的Ni,另外含Na(見(jiàn)圖6,7)。對(duì)正面左下角“100”處測(cè)試結(jié)果比較,真幣在該處含有較明顯的F,而假幣含有明顯的Si、Al和Ti(見(jiàn)圖8、圖9)。對(duì)正面左下角黑色字符測(cè)試結(jié)果比較,兩者的元素也有明顯差別,真幣在該處含有較多的Fe,而假幣中的Ti較明顯(見(jiàn)圖10、圖11)。3光譜和能譜分析分別對(duì)真幣和假幣幾個(gè)不同顏色部位(包括白、紅、藍(lán)、黑色和變色部位)進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明,光譜(無(wú)論是紅外光譜或是拉曼光譜)和電子探針能譜檢測(cè)方法,都能夠反映出真幣和假幣在光譜或能譜特征上的差異。兩者除藍(lán)色字符處出現(xiàn)相同拉曼光譜特征,在白色紙張?zhí)幍募t外光譜略有不同,在紅色、黑色和變色油墨處,真幣和假幣的光譜和能譜都有較明顯的差別,根據(jù)這些差別可以說(shuō)明真幣和假幣所采用材料的差異(包括所采用紙張的差異)。光譜和能譜測(cè)試結(jié)果精確地反