Magnetoóptica: Cómo usarla para verificar VIN, billetes y documentos

El efecto magnetoóptico se refiere al fenómeno físico en el que las propiedades de la luz se alteran en presencia de un campo magnético. Uno de los ejemplos más conocidos es el efecto magnetoóptico Faraday.

Según el efecto Faraday, la dirección en la que vibran las ondas de luz —conocida como polarización— empieza a rotar en presencia del campo magnético. El grado de rotación depende de la intensidad del campo magnético. El efecto Faraday se aplica ampliamente en la visualización y medición de campos magnéticos, ya que puede usarse como “lentes mágicos” para observar el campo magnético.

Hoy en día, el efecto magnetoóptico encuentra aplicación en diversos campos, entre ellos:

• Almacenamiento de datos (CD-MO, DVD-MO);

• Detección de campos magnéticos (especialmente en la industria de superconductores);

• Sistemas de comunicación óptica;

• Ensayos no destructivos de estructuras metálicas;

• Investigaciones forenses (para obtener la estructura detallada del campo magnético en la superficie de los objetos examinados)

Como en Regula nos especializamos en esto último, este artículo se centrará principalmente en casos de uso de examen forense.

En la mayoría de las monedas, los billetes incorporan protección magnética que, al visualizarse, repite algunos elementos del diseño del billete o su número de serie. La protección magnética se crea usando tintas magnéticas, que contienen componentes ferromagnéticos que reaccionan al campo magnético externo.

Para crear protección magnética en billetes, se usan distintas tecnologías y tintas magnéticas que varían según su coercitividad, o la capacidad de resistir la desmagnetización cuando se exponen a campos magnéticos externos. La coercitividad en muestras de impresión magnética puede evaluarse analizando sus características de histéresis magnética, una tarea realizada de forma eficiente por dispositivos MO especializados como el Regula 7708.

El billete de 50 euros (primera serie) oculta protección magnética en tres áreas:

• El número de serie se aplica con impresión tipográfica. Tipo de componente magnético: SemiHard.

• El hilo de seguridad está incorporado en el sustrato del billete. Tipo de componente magnético: LoCo Hard.

• El fragmento de la imagen de fondo se aplica con impresión calcográfica. Tipo de componente magnético: Soft.

Los cajeros automáticos modernos están equipados con escáneres que leen etiquetas magnéticas específicas en la superficie del billete, lo que permite que la máquina identifique el valor nominal del billete. Sin embargo, ha habido casos de cajeros automáticos que no detectaron “superbilletes”, falsificaciones altamente sofisticadas.

Pasemos a un ejemplo práctico de verificación avanzada de autenticidad de billetes en laboratorio usando el escáner magnetoóptico Regula 7701M. Este dispositivo magnetoóptico está diseñado para realizar mediciones magnéticas y obtener un topograma magnetoóptico, que es una representación en escala de grises del campo magnético que contiene estimaciones numéricas de inducción magnética para cada píxel (tamaño de 15 µm).

A continuación se presenta un examen comparativo de dos billetes: uno auténtico y un billete que generó sospechas. La conclusión sobre la autenticidad se basa en la evaluación de la similitud de las distribuciones espaciales del campo magnético para los dos topogramas.

Un software especial sintetiza imágenes de billetes y determina cómo se distribuyen los patrones magnéticos en ellos. Luego, el software usa estos datos para reconocer las áreas de seguridad magnética del billete y analizar cómo difieren las intensidades y los patrones.

Como se trata de un examen comparativo, superpondremos las distribuciones magnéticas 2D (C, D) de los dos billetes y veremos cómo se comparan entre sí las magnitudes magnéticas (E, F en la ilustración siguiente).

El análisis de la relación de amplitudes de magnitud magnética (F) usa codificación por color:

• Gris: no hay impresión magnética en ninguna de las muestras.

• Rosa: no hay impresión magnética en una de las muestras.

• Rojo: los valores magnéticos son muy diferentes (3 veces o más).

• Amarillo: los valores magnéticos son algo diferentes (entre 1.5 y 2 veces).

• Verde: los valores magnéticos son bastante similares (menos de 1.5 veces).

El análisis de autenticidad nos indica que los patrones magnéticos coinciden casi perfectamente, excepto por algunas áreas pequeñas a lo largo de los bordes (de aproximadamente 1 milímetro de tamaño). Esto sugiere que este billete de $100 es genuino.

Veamos resultados de exámenes en los que los objetos estudiados resultaron ser falsificaciones.

La imagen superior es un “mapa” de un billete original; en el medio está el billete cuestionado; la imagen inferior muestra los resultados del análisis de amplitud. La distribución de la inducción magnética es significativamente diferente.

Hay mucho código de color rojo, lo que significa que la amplitud difiere más de tres veces, y las áreas rosas indican que uno de los billetes carece de tinta magnética. Ambos son indicadores significativos de falsificación.

Nuevamente, el billete original está arriba, el cuestionado debajo, y los resultados del análisis de amplitud están en la parte inferior. En ambos casos, hay patrones magnéticos presentes. Sin embargo, el carácter de la distribución es diferente y, lo más importante, el resultado del análisis de amplitud tiene una proporción significativa de relleno rojo, así como áreas rosas.

Los documentos impresos con una impresora láser o LED poseen características magnéticas debido a la presencia de partículas magnéticas en el tóner usado para la impresión. Al trabajar con este tipo de papeles impresos, hay tres casos de uso en los que la magnetoóptica cambia las reglas del juego:

• Detectar si toda la página fue impresa en otra impresora y agregada al conjunto original de documentos, por ejemplo, en un contrato de varias páginas;

• Revelar cualquier símbolo, palabra u oración que se haya agregado al documento original para alterar su contenido;

• Identificar la fuente para determinar si algunos documentos fueron impresos usando la misma impresora.

La homogeneidad magnética es un parámetro crucial para establecer la integridad de documentos impresos (para ver si no hay inserciones o adiciones de texto).

El siguiente ejemplo ilustra una muestra hecha usando tres impresoras diferentes para distintas líneas de un documento. Los parámetros del texto y la configuración de impresión son idénticos para todas las partes impresas. Visualmente, el documento de muestra parece homogéneo.

Sin embargo, el análisis magnetoóptico de parámetros magnéticos (A) muestra que pueden distinguirse tres áreas de impresión homogénea en el documento examinado:

1. Líneas del documento de la 1 a la 3 y de la 8 a la 11: marcadas en verde;

2. Líneas del documento de la 4 a la 7: marcadas en azul;

3. Líneas del documento de la 12 a la 14: marcadas en rojo.

Las estimaciones numéricas de las diferencias de impresión magnética también pueden verse claramente en los gráficos de las líneas del documento (B).

Vale la pena señalar que la detección de inserciones impresas de pequeño tamaño (análisis a nivel de palabra o carácter) aprovecha algoritmos adicionales: detección de palabras, creación de matrices de entorno para un conjunto de ubicaciones de palabras, cálculo de estimaciones paramétricas locales para las matrices de entorno, etc.

Aun así, la lógica del proceso de búsqueda de inserciones sigue siendo la misma: se realiza una evaluación de la homogeneidad magnética para detectar palabras o caracteres que difieren del resto en términos de parámetros magnéticos.

El proceso de identificar la fuente de documentos impresos se basa en examinar los patrones distintivos que dejan las impresoras. Cada impresora aplica tóner a una página de texto con espesores variables, creando “huellas dactilares” únicas y específicas de la impresora. Al comparar estos patrones de impresión, es posible establecer su identidad de grupo, lo que indica la probabilidad de que se hayan originado en la misma impresora.

El siguiente ejemplo demuestra los resultados de comparar dos muestras de impresión. Las muestras difieren en contenido, pero tienen configuraciones idénticas de texto e impresión. Como se evidencia por la similitud en las formas de los gráficos, su alta correlación (C) y el alto puntaje de similitud estadística (D), los resultados del examen son casi iguales para las muestras comparadas.

Al comparar muestras creadas por distintas impresoras, vemos otra imagen.

Estas muestras muestran características de texto uniformes, comparten configuraciones idénticas de parámetros de impresión y parecen indistinguibles visualmente. Sin embargo, tras el análisis, se hace evidente que las funciones de inducción magnética para las muestras n.º 1 y n.º 2 presentan diferencias significativas en forma y magnitud, lo que conduce a estimaciones bajas de similitud.

En cumplimiento con las regulaciones de la mayoría de los países, todos los vehículos motorizados deben tener un número único de 17 caracteres conocido como número de identificación vehicular, o VIN. Este VIN codifica información específica sobre el vehículo en particular: características distintivas, especificaciones y fabricante. Puede usarse para rastrear retiros del mercado, registros, reclamos de garantía, robos y cobertura de seguro.

Al tratar con placas VIN, pueden surgir dos escenarios comunes:

• La placa VIN está oxidada;

• O, si el auto es robado, es probable que los delincuentes hayan alterado o destruido el número original del vehículo.

Ambos escenarios son adecuados para el examen magnetoóptico. La tecnología es capaz de restaurar el VIN auténtico, incluso si no quedan rastros de los números originales, y examinar la superficie de materiales conductores eléctricos no ferromagnéticos, como el aluminio.

Se usan dispositivos magnetoópticos especiales para facilitar este proceso. Uno de ellos es Regula 7505M, una estación de trabajo portátil especializada, que puede aplicarse tanto en campo como en interiores. Describimos los detalles del proceso de restauración de VIN en otro artículo: Restauración de VINs: Ataque químico frente a imagen magneto-óptica.

La magnetoóptica desempeña un papel vital en una variedad de aplicaciones, con un enfoque principal en la recopilación de datos superficiales cruciales. Estas aplicaciones incluyen:

• Control de calidad de productos en procesos de fabricación;

• Investigación científica de propiedades de materiales en estados tensionados y deformados;

• Diagnóstico operativo y defectoscopia;

• Investigación de accidentes y destrucción mediante análisis instrumental de datos.

En todos estos exámenes, la condición de la superficie del objeto, incluida la presencia y el tipo de defectos (como áreas de tensión interna, grietas, vacíos subsuperficiales e inclusiones de material extraño), tiene una importancia principal. Los ensayos no destructivos (NDT) también son de suma importancia para estos objetivos de investigación.

Las herramientas magnetoópticas muestran una sensibilidad excepcional para detectar grietas superficiales, superando la sensibilidad de otros métodos no destructivos. La imagen siguiente muestra microgrietas en la superficie de una placa de acero y cómo se comporta la magnetoóptica en comparación con los métodos capilar y de partículas magnéticas.

Los dispositivos magnetoópticos también son útiles para examinar defectos de soldadura. La ilustración siguiente muestra un conjunto soldado hecho mediante soldadura por arco eléctrico. La fotografía de la superficie frontal no revela ningún defecto en la unión soldada; sin embargo, los resultados del análisis magnetoóptico muestran un espesor desigual de la soldadura y una cadena de inclusiones de escoria.

Otro caso de uso en el que los dispositivos magnetoópticos sobresalen es el trabajo con objetos delicados, como rarezas coleccionables, artefactos arqueológicos y obras de arte. Para estos artículos, los métodos destructivos están estrictamente prohibidos, e incluso acciones menores, como la limpieza de la superficie, pueden ser consideradas sacrílegas por los coleccionistas.

No obstante, estos objetos a menudo ocultan información valiosa que permanece invisible a la observación simple y solo puede extraerse mediante examen instrumental.

Por ejemplo, el Regula 7517 ha producido resultados intrigantes en el examen de armas coleccionables, como se demostró en el número de enero de 2022 de la revista alemana “Vizier”. Esta publicación ofreció un ejemplo convincente de cómo la magnetoóptica reveló que un Colt M1911 coleccionable, que antes se creía una reliquia de un siglo de antigüedad, era una imitación moderna basada en una pistola china de bajo costo.

La ilustración siguiente muestra otro examen de una pieza de museo de un rifle de la Primera Guerra Mundial. La corrosión severa de la superficie dejó ilegibles las marcas de este objeto. Sin embargo, gracias a la herramienta magnetoóptica, es posible visualizar con confianza los caracteres de las marcas.

Los exámenes magnetoópticos no presentan desventajas y ofrecen numerosos beneficios para varias aplicaciones. Entre los beneficios clave están:

1. Naturaleza no destructiva: usted puede realizar evaluaciones con dispositivos magnetoópticos múltiples veces, ajustando la profundidad de penetración de la señal para mejorar los resultados. La superficie examinada permanece intacta.

2. Sensibilidad: la alta sensibilidad del sensor MO, en combinación con algoritmos diferenciales de procesamiento de datos, permite mediciones magnéticas de elementos microscópicos de impresión magnética y la visualización de campos magnéticos de bajo gradiente causados por tensiones internas de superficies metálicas.

3. Seguridad: a diferencia de los exámenes químicos, que pueden dañar superficies y plantear riesgos para la salud, los exámenes magnetoópticos son seguros tanto para el examinador como para el material examinado.

4. Efectividad en superficies oxidadas: la tecnología magnetoóptica es efectiva incluso en sustratos oxidados y puede extraer información valiosa sobre el número de serie original y cambios posteriores.

5. Adaptabilidad a varias superficies: la tecnología magnetoóptica es adecuada para superficies curvas y anguladas, lo que la hace ideal para el examen de VIN y números de serie. Esto contrasta con métodos como la visualización con polvo magnético.

6. Amplia compatibilidad de materiales: puede aplicarse tanto a materiales ferromagnéticos (hierro fundido, acero) como a materiales conductores eléctricos no ferromagnéticos (aleaciones de aluminio, acero inoxidable), lo que la convierte en una herramienta versátil para varias aplicaciones.