Реферат роботи «Розробка технології та організація масового виробництва голографічних елементів для захисту товарів та документів від підробки»1. Вступ Галузь промисловості – сукупність підприємств і виробництв, що об’єднані схожістю технології та продукції, що виробляється. До 2000р. галузь голографічних захисних елементів в Україні була відсутня. Потреби ринку задовольнялися за рахунок імпорту. Існувало лише декілька українських компаній та наукових лабораторій, які виконували окремі технологічні операції голографічного виробництва. В червні 1999 року Кабінет Міністрів України доручив Національній академії наук України створити вітчизняне голографічне виробництво. На виконання цього розпорядження в Україні був заснований вітчизняний виробник голографічних захисних елементів – ТОВ «Спеціалізоване підприємство «Голографія», створене на базі Міжнародного центру «Інститут прикладної оптики» НАН України, який забезпечив нове підприємство висококваліфікованими науковими кадрами. За чотири місяці був збудований потужний завод з повним циклом виробництва від запису оригіналів голограм до тиражування і маркування голографічних елементів. Вже до кінця 2000р. виробництво, обладнане за останнім словом техніки, випустило перші партії голографічних захисних елементів, що не поступалися якістю провідним світовим аналогам. Урочисте відкриття заводу відбулося 6 грудня 2000 року під керівництвом Президента Національної академії наук України, академіка Бориса Євгеновича Патона. Робота по створенню вітчизняного виробництва голографічних захисних елементів виконувалась протягом 1998-2009рр. на базі Міжнародного центру «Інститут прикладної оптики» НАН України та ТОВ «Спеціалізоване підприємство «Голографія». 2. Розробка і впровадження нових технологій голографічного захисту2.1. Створення установки запису оптичних голограм Традиційно в якості об’єкту зйомки для захисних райдужних голограм виступає зображення плоского фотошаблону – логотип, текст, малюнок тощо, котре записується в схемі на проходження та відновлюється з однієї щілини Н1. Для підвищення інформаційної ємності голограми, її естетичних та захисних властивостей було розроблено та виготовлено установку яка дозволяє одночасно використовувати 15 щілин і отримати райдужну голограму зі спектром просторових частот від 700 до 1600 ліній/мм. Це дозволяє створювати кінетичні ефектів вертикального паралаксу в оптичній голограмі, що було досі прерогативою цифрових систем. Розроблена схема компенсації аберацій та технологія і система юстування фотошаблонів дозволяє записувати багатопланові сцени з дискретизацією глибини та точністю суміщення фрагментів різних кольорів до 25 мкм. Унікальною властивістю технології є також можливість створення як прозорих, так і непрозорих зображень одного кольору в різних планах. Установка запису оптичних голограм дозволяє комбінувати райдужні голограми з фрагментами оптичних ґраток та ахроматичними елементами в одному циклі запису. З метою додаткового підвищення захисних властивостей голограми, була розроблена технологія та обладнання для послідовного комбінування оптичної голограми з «цифровими» зображеннями систем дот-матрікс та електронно-променевої літографії. Таким чином вдалось поєднати переваги та унікальність різних технологій: тривимірність зображення, ахроматичність, яскравість, кінетику, високу чіткість і роздільну здатність.^ 2.2. Спосіб одержання ахроматичних голографічних зображень Класичні рельєфні голографічні елементи, що тиражуються тисненням, мають динамічне райдужне забарвлення, що принципово відрізняє їх від поліграфії. Для підвищення захисних та естетичних властивостей голографічних елементів було запропоновано спосіб отримання ахроматичних дифракційних структур, що контрастують за своїми оптичними властивостями з райдужними елементами. Світло, що відбивається від дифузної поверхні розсіюється за певними законами в залежності від розміру та форми поверхневого мікрорельєфу та не має райдужного забарвлення. Було запропоновано використовувати запис спеклової структури лазерного випромінювання для отримання ахроматичного голографічного зображення. Для цього була використана оптична схема запису райдужних голограм. Були розроблені методи отримання ахроматичних зображень із заданими оптичними характеристиками. ^ 2.3. Модернізація схеми запису райдужних голограм для отримання кінетичних зображень на глибині. Голографічний елемент БІГРАМА 2D/3D райдужні голограми відновлюють достатньо яскраві та глибокі зображення, які являють собою виключно статичні сцени. З метою підвищення захисних властивостей такі «аналогові» голограми комбінують з «цифровими». Тобто частину дизайну (зазвичай фон) записують за допомогою 2D/3D технології, а 2D плоский передній план – технологією дот-матрікс або електронно-променевої літографії. Таким чином поєднують переваги двох технологій: тривимірність зображення, яскравість, кінетику, високу чіткість і роздільну здатність. Була розроблена технологія, яка дозволяє записувати тривимірні райдужні голограми з елементами, які містять кінетику і при цьому знаходяться на глибині. Дана технологія суттєво покращує естетичні та захисні властивості класичних райдужних голограм, оскільки голографічне зображення відрізняється оригінальними оптичними ефектами.^ 2.4. Електронно-променева літографія як метод запису голографічних зображень Використання електронно-променевої техніки дозволяє записувати дифракційні структури з роздільною здатністю до 0,1 мкм. В результаті були отримані надзвичайно чіткі та яскраві голографічні зображення. Було розроблене програмне забезпечення для розрахунку топологій довільних дифракційних елементів. Досліджено два матеріали для запису голографічних структур: полімерний органічний електронний резист ЕРП-40 і халькогенідний склоподібний напівпровідник (ХСН) системи As-S-Se. В ході виконання роботи було розроблено дві прикладні програми. Перша з них дозволяє розраховувати топології дифракційних ґраток із змінною частотою і напрямком штрихів, обробляти структури з роздільною здатністю до 120 000 dpi, формувати дифракційні структури довільної топології. Друга програма призначена для розрахунку кіноформних елементів з використанням модифікованого ітераційного алгоритму. Була досліджена залежність висоти рельєфу (фазового зсуву) від експозиції запису. Максимальна дифракційна ефективність відновленого зображення становила 40%. Такі кіноформні елементи використовуються як ключових ознак другого рівня ідентифікації захисних голографічних елементів (ГЗЕ). Ключові ознаки ГЗЕ з рівнем прихованості Р2 – ознаки візуально не спостерігаються і для виявлення яких достатньо використання звичайних технічних засобів та методів, наприклад, приховані зображення.^ 2.5. Оптимізація процесу запису майстер-голограм При масовому тиражуванні голографічних елементів дифракційний рельєф проходить декілька виробничих стадій: запис, проявлення, вакуумне напилення, гальванічне нарощування, рекомбінація, ембосування на плівці. На кожному з цих етапів відбувається технологічний вплив на голографічний мікрорельєф, що може призводити до зниження яскравості та чіткості зображення. Частина такого впливу може бути врахована і виправлена ще на етапі запису. Були проведені дослідження, що дозволили оптимізувати режими експонування та обробки майстер-голограм.^ 2.6. Неголографічні методи формування зображень захисних елементів (персоналізація) Розробка і запис індивідуального голографічного зображення – трудомісткий і дорогий процес. При тиражах, наприклад, у декілька тисяч голограм вартість розробки може становити до 95% від вартості продукції. Це значно звужує коло потенційних споживачів голографічної продукції. Для зменшення собівартості виробництва голографічних елементів при невеликих тиражах (5-20тис. шт.) можлива персоналізація стандартних голографічних зображень шляхом доповнення їх індивідуальним позначенням замовника (логотип, напис, візерунок тощо). Були розроблені способи персоналізації стандартних голографічних зображень, що виконуються на різних технологічних стадіях тиражування голограм.^ 2.7. Технології нумерації та маркування голографічних елементів Для задач обліку і контролю використання голографічних елементів досить широко використовується їх маркування та послідовна нумерація. Для цього використовується два методи нанесення маркування: чорнильний друк та лазерне гравірування. Перший – найбільш продуктивний і дешевий, але має невисоку стійкість до стирання, або підробки. Для підвищення захисних властивостей маркування був розроблений метод покриття чорнильної нумерації захисним голографічним ламінатом, який підвищує механічну стійкість маркування і робить неможливим непомітне його видалення.^ 2.8. Деметалізовані голографічні елементи Більшість голографічних елементів тиражується на полімерній плівці з металізацією. Процес селективного видалення шару металу за допомогою лазера або хімічного травлення, дає додатковий ступінь захисту. Був розроблений принципово новий процес деметалізації – голографічна деметалізація високого розділення, що має суттєві переваги. Він відрізняється тим, що форму деметалізованого зображення задає безпосередньо голографічна структура. Таки чином, деметалізація точно співпадає з голограмою. Принциповою особливістю технології є можливість проведення деметалізації в двох напрямках. Є можливість залишити металізованою ділянки з голографічним рельєфом, або навпаки видалити алюміній з ділянок, де є дифракційна структура. Радикальне збільшення роздільної здатності (до 10мкм) дозволяє створювати захисні елементи, що візуально суттєво відрізняються від звичайних металізованих голограм. Була розроблена та впроваджена промислова машина для голографічної деметалізації.^ 2.9. Голографічні захисні елементи з спектральним кодом для ідентифікації за допомогою портативного пристрою. З метою підвищення захищеності акцизних марок від підробок та спрощення процедури їх первинного контролю в 2008 р. були введені акцизні марки нового зразка із застосуванням прихованих спектральних міток. Це дає можливість за допомогою спеціального портативного приладу проводити експертизу голографічного захисного елемента безпосередньо на товарі. Основна перевага такого елементу захисту полягає у тому, що в процесі ідентифікації перевіряється як голографічне зображення так і спектральний код. Була впроваджена методика використання зчитувача спектральних міток та поставлені партії приладів у контролюючі органи.^ 2.10. Розробка технології виготовлення голографічних кліше для пам’ятних монет Тонкі голограми являють собою мікрорельєф на поверхні металу. Тому цей рельєф може бути переданий шляхом тиснення безпосередньо на поверхню виробу. Одна з перших розробок, впроваджених на підприємстві – виготовлення голографічних кліше для карбування голограм на срібних монетах. В 2001 році було виконане перше замовлення Банкнотно-монетного двору України – кліше для пам’ятної монети «10 років Незалежності України». Була розроблена технологія виготовлення голографічних кліше для карбування зображення на срібних монетах. Після вирощування нікелевих копій з голографічним зображенням, вони піддаються селективному травленню для отримання необхідної форми. Отримане кліше використовують для карбування рельєфу голограми на монетах, що підвищує їх естетичні властивості та нумізматичну вартість.^ 3. Економічний ефект для державивід впровадження голографічних захисних елементів За оцінками експертів, до 2003 року частка тіньового виробництва підакцизних товарів становила до 50 відсотків місткості ринку, а щорічні втрати бюджету тільки від ненадходження акцизних платежів сягали 1 млрд. грн. Запровадження з 1 липня 2003 року марок акцизного збору нового зразка з голографічними захисними елементами на алкогольні напої дозволило забезпечити їх цільове використання та забезпечило розширення бази оподаткування акцизним збором. За період обігу марок акцизного збору з голографічним захисним елементом “Укракциз-1” (з липня 2003 по липень 2008 р.) орієнтовна сума додаткових надходжень акцизного збору склала близько 3 млрд. грн. З 01.08. 2008 р. в Україні були запроваджені марки акцизного збору нового зразка з голографічним захисним елементом “Укракциз-2”. За оцінками Мінфіну України, введення марок нового зразку принесло додаткових надходжень акцизного збору у державний бюджет на суму більше 2 млрд. грн. Загальна сума додаткових надходжень акцизного збору за період обігу марок “Укракциз-1”, “Укракциз-2”– більше 5 млрд. грн. До 2000 року Україна мала “славу” країни, яка сприяє піратству не приймаючи активної участі в боротьбі з нелегальним копіюванням авторських продуктів. Країна підпадала під жорсткі міжнародні санкції, а збитки від обігу контрафактної продукції в Україні становили більше ніж 75 млн. доларів США щорічно. Випуск з 2001 року голографічних контрольних марок став одним з елементів ефективного захисту авторського і суміжних прав в Україні. Візуальний контроль голографічної марки дозволяє правоохоронним та контролюючим органам легко виявляти контрафактну продукцію. Згідно інформації Державного департаменту інтелектуальної власності, після введення маркування продаж легальних авторських продуктів збільшився в 7 разів. Додаткові надходження до Державного бюджету з 2003р. склали 2,35 млрд. грн. За період обігу голографічних захисних елементів «Марка акцизного збору» та «Контрольна марка» додаткові надходження до державного бюджету України склали 7,35 млрд. грн.4. Висновки В результаті роботи був створений повний цикл виробництва голографічних елементів від запису майстер-голограм до тиражування, висічки і впровадження на документи. ТОВ «Спеціалізоване підприємство «Голографія» почало діяльність в 2000 році і має єдиний в Україні повний комплект сучасного високотехнологічного обладнання для виробництва голограм. Підприємство є найбільшим в Україні і Східній Європі виробником голографічних захисних елементів і поставляє голографічну продукцію в більше 12 країн світу. Було розроблено ряд технологій по синтезу та запису оптичних дифракційних структур, проведені дослідження матеріалів для тиражування і впровадження голографічних захисних елементів. Науково-технічні розробки авторського колективу захищені 33 українськими та міжнародними патентами на винаходи та корисні моделі, та 12 свідоцтвами на авторські твори. Захисні продукти, що були створені на базі цих розробок отримали світове визнання на міжнародних конференціях та виставках. В результаті роботи, проведеної авторським колективом: створено установку запису оптичних 2D/3D голограм; розроблено спосіб одержання ахроматичних голографічних зображень; модернізовано схему запису райдужних голограм для отримання кінетичних зображень на глибині; розроблено математичну модель та реалізовано програмне забезпечення для синтезу цифрових дифракційних структур, які записуються методом електронно-променевої літографії; досліджено матеріали для запису та тиражування голографічних елементів; розроблено неголографічні методи формування зображень захисних елементів; впроваджено технології нумерації та маркування голографічних елементів; розроблено новий метод отримання деметалізованих голографічних елементів з надвисокою роздільною здатністю; розроблено метод маркування голографічних захисних елементів спектральним кодом для ідентифікації за допомогою портативного пристрою; розроблено технологію виготовлення голографічних кліше для пам’ятних монет. Науково-технічний рівень цих розробок відповідає кращім світовим аналогам та дозволяє вільно конкурувати з провідними голографічними підприємствами на міжнародному рівні. Захист голографічними елементами акцизних марок забезпечив десятки мільярдів гривень додаткових надходжень до державного бюджету України. Таким чином, впровадження голографічного захисту українських товарів та документів забезпечило: значне зменшення тіньового сектора економіки; збільшення надходження до бюджету акцизних зборів і податків; зменшення кількості недоброякісних товарів, продуктів і напоїв; дієві засоби контролю за кількістю вироблених товарів; підтримку національного виробника наукоємної і високотехнологічної продукції.^ Автори роботи: С. П. Анохов (посмертно)_________ Г. В. Бейлін ___________________ М. М. Бурикін ___________________ А. А. Івановський___________________ І. Й. Погань___________________ Ю. Г. Сидоренко___________________ В. І. Сябер___________________ І. В. Твердохліб___________________ А. М. Тимошенко ___________________