Künstlicher Schmuckstein Es ist bekannt, durch Aufbringen einer Vielzahl von sehr dünnen Schichten auf Unterlagen, beispiels weise auf Glasperlen, verschiedenartigste Färbungen durch Lichtinterferenzen hervorzurufen. Es werden hierfür häufig alternierende metallische und nicht metallische Schichten verwendet, um brillierende Effekte zu erzielen. Die Verfahren, welche für das Aufbringen einer Vielzahl von Schichten erforderlich sind, ergeben aber ein teures Produkt.
Ausserdem ist es schwierig, die für eine ganz bestimmte Imitation erforderlichen Farbtöne durch Interferenzschichten zuverlässig zu erreichen, denn die Zahl der Varia tionsmöglichkeiten in bezug auf die Schichtdicken und Materialien ist bei Vielschichtanordnungen sehr gross. Die für eine bestimmte Imitation erforderliche Anordnung der Schichten lässt sich in der Praxis nur durch Probieren zufällig finden und kaum vor ausberechnen.
Die auf dem Markte erhältlichen Schmucksteine mit Interferenzschichten stellen daher meist nicht eine Imitation vorgegebener natürlicher Schmucksteine dar, sondern weisen Farbeffekte eige nen Gepräges auf, wobei eine bei der Herstellung zustande kommende zufällige oder absichtliche gering fügige Änderung der Schichtdicke auch nur einer einzelnen Teilschicht unter Umständen eine völlige Änderung des Farbcharakters hervorbringen kann. Es ist daher bei Interferenzschichtanordnungen sehr schwer, den Farbcharakter stets gleichmässig zu repro duzieren.
Vorliegende Erfindung zeigt eine viel einfachere Schichtanordnung, welche auf entsprechende Unter lagen aufgebracht, eine hervorragende Imitation eines ganz bestimmten Schmucksteines, nämlich Topas, liefert.
Es wurde gefunden, dass es zur Erzielung eines topasähnlichen Aussehens genügt, auf Flächen des geschliffenen oder gepressten Schmucksteines, z. B. aus Glas, Bergkristall u. dgl., eine dünne Schicht aus Silizium-Monoxyd aufzubringen, deren optisch wirk same Dicke grösser als 2,/4 der mittleren Wellenlänge @ = 550 m,y des sichtbaren Lichtes ist.
Man kann hiebei die dem Betrachter zugewandten Begrenzungs flächen des geschliffenen oder gepressten Steines mit den genannten dünnen Schichten belegen; man kann aber auch einfach die Rückseite des Steines mit einer Silizium-Monoxydschicht belegen, und lässt dann ge gebenenfalls auf diese Schicht eine metallisch reflek tierende Schicht - wie bei den bekannten Similisie- rungen - folgen.
Eine solche mehr oder weniger metallisch reflektierende Schicht auf der Rückseite kann auch bei Steinen, welche S10-Schichten nur auf ihrer Vorderseite tragen, von Interesse sein, weil durch eine solche reflektierende Schicht das in die Steine einfallende Licht veranlasst wird, die Si0- Schicht zweimal zu durchsetzen, so dass mit geringe ren Schichtdicken trotzdem eine intensive topas- ähnliche Färbung des Steines möglich wird. Anderer seits erscheinen - was ebenfalls -von Interesse sein kann - die auf der Unterseite nicht mit einer metal lisch reflektierenden lichtdurchlässigen oder undurch sichtigen Schicht versehenen Steine .dunkler.
Wie in der Schmucksteintechnik bekannt, können durch Anschleifen total reflektierender Flächen an die Unterseite der Steine, die Similisierungen manchmal ersetzt und trotzdem funkelnde Effekte erzielt werden.
Da das verwendete Schichtmaterial SiO sehr harte und widerstandsfähige Schichten ergibt, wirken diese zugleich noch als Schutzschichten -für die belegten Oberflächen.
Die Aufbringung der dünnen Schichten erfolgt am zweckmässigsten durch die bekannten Techniken des Vakuumbedampfens oder Kathodenzerstäubens, wo bei beim Aufbringen der Schichten die an sich be kannten Massnahmen einer vorhergehenden sorg- fältigen Reinigung der zu behandelnden Flächen, gegebenenfalls unter Benutzung einer besonderen Glimmvorentladung, zu beachten Sind. Nicht völlig saubere Oberflächen bringen die Gefahr eines späte ren Abblätterns der Schicht mit sieh.
Zur Erhöhung der Haftfestigkeit können zwischen der Si0-Schicht und der Unterlage Haftschichten ein gefügt werden, die so dünn sein können, dass sie ihrer seits die Tönung des Schmucksteines weder stören noch beeinflussen. Obwohl im allgemeinen die Dicken der aufgebrachten Si0-Schichten so gross gewählt werden, dass keine intensive Interferenzfarben mehr auftreten, kann - wenn erwünscht - eine durch entsprechende Wahl der zustande kom mende blasse Interferenzfärbung eine Beeinflussung der feineren Farbnuancen bewirken.
Solche blasse Interferenzfarben erhält man bei dünnen Schichten bekanntlich immer dann, wenn man bei der Her stellung über den Dickenbereich, bei dem sieh inten sive Interferenzfarben ergeben, hinaus zu noch grösse ren Schichtdicken übergeht.
Es hat sich erwiesen, dass es im Rahmen der bei der Schmucksteinfertigung zugelassenen Toleranzen nicht notwendig ist, bei der Herstellung der Schmuck steine nach der Erfindung genaue optische Messgeräte zu verwenden. Es genügt eine Beurteilung der in der Aufdampf- oder Kathodenzerstäubungsanlage befind lichen Steine mit freiem Auge durch ,das Schauglas, um feststellen zu können, wann -die Schichtdicke gerade richtig ist.
Man kann auch einfach eine für eine bestimmte Menge von Schmucksteinen einmal empirisch ermit telte, abgewogene Menge von Schichtsubstanz auf dampfen, ohne irgendwelche Schichtdickenmessung. Auch dieses Verfahren arbeitet genügend genau reproduzierbar. Daher sind erfindungsgemässe Schmucksteine mit wesentlich geringeren Kasten her zustellen als solche mit Vielschichtsystemen auf Inter- ferenzbasis, bei .deren Herstellung sehr präzise Mes sung und Einhaltung der vorgeschrieJbenen Dicke einer Vielzahl von Schichten erforderlich ist.
Das für Schmucksteine nach der Erfindung ver wendete Material SiO lässt sich bekanntlich sehr gut aufdampfen oder durch Kathodenzerstäubung auf bringen. Es ergibt harte und haftfeste Schichten, welche :es ohne weiteres vertragen, dass sie etwa mit den Fingern berührt oder mit den üblichen Mitteln gereinigt werden. Dies ist als besonderer Vorteil gegenüber vielen Steinen mit Mehrfachschichten her vorzuheben. Diese Interferenzschichtsysteme benö tigen nämlich u. a. hochbrechende Substanzen, die sich nicht leicht verdampfen lassen und oft weiche und unbeständige Schichten liefern.
Alle diese Schwierigkeiten können - wenn es sich um die Herstellung von Topasimitationen handelt - nach der Erfindung vermieden werden. Darüber hinaus erfordert die Herstellung erfindungsgemässer Steine wenig Aufwand an Verdampfungsmaterial und Zeit.
Artificial gemstone It is known that by applying a large number of very thin layers on substrates, for example on glass beads, a wide variety of colors can be caused by light interference. For this purpose, alternating metallic and non-metallic layers are often used in order to achieve brilliant effects. However, the processes required for applying a plurality of layers result in an expensive product.
In addition, it is difficult to reliably achieve the color tones required for a very specific imitation through interference layers, because the number of possible variations in terms of layer thicknesses and materials is very large in multilayer arrangements. The arrangement of the layers required for a specific imitation can only be found by chance in practice and can hardly be calculated in advance.
The gemstones with interference layers available on the market are therefore usually not an imitation of given natural gemstones, but have color effects of their own, whereby an accidental or deliberate slight change in the layer thickness of just a single partial layer that occurs during manufacture may occur can produce a complete change in color character. It is therefore very difficult in the case of interference layer arrangements to always reproduce the color character evenly.
The present invention shows a much simpler layer arrangement which, when applied to appropriate substrates, provides an excellent imitation of a very specific gemstone, namely topaz.
It has been found that it is sufficient to achieve a topaz-like appearance, on surfaces of the cut or pressed gemstone, e.g. B. made of glass, rock crystal and. Like. To apply a thin layer of silicon monoxide, the optically effective same thickness is greater than 2, / 4 of the mean wavelength @ = 550 m, y of visible light.
The boundary surfaces of the ground or pressed stone facing the viewer can be covered with the thin layers mentioned; But you can also simply cover the back of the stone with a silicon monoxide layer and then, if necessary, add a metallically reflective layer to this layer - as with the known similizations.
Such a more or less metallically reflective layer on the rear side can also be of interest in stones which only have S10 layers on their front side, because such a reflective layer causes the light falling into the stones to double the Si0 layer to enforce, so that an intense topaz-like coloration of the stone is still possible with thinner layers. On the other hand - which may also be of interest - the stones that are not provided with a metallically reflective, translucent or opaque layer on the underside appear darker.
As is known in gemstone technology, by grinding totally reflective surfaces on the underside of the stones, the similizations can sometimes be replaced and sparkling effects can still be achieved.
Since the SiO layer material used results in very hard and resistant layers, these also act as protective layers for the covered surfaces.
The application of the thin layers is most expedient by the known techniques of vacuum vapor deposition or cathode sputtering, where when applying the layers the known measures of a previous careful cleaning of the surfaces to be treated, if necessary using a special glow pre-discharge, must be observed . Surfaces that are not completely clean bring the risk of later peeling off of the layer.
To increase the adhesive strength, adhesive layers can be added between the SiO layer and the base, which can be so thin that they neither interfere with nor influence the tint of the gemstone. Although the thicknesses of the SiO layers applied are generally chosen to be so large that intense interference colors no longer occur, if desired, a pale interference coloration resulting from a suitable choice of the resulting pale interference coloration can influence the finer color nuances.
It is well known that such pale interference colors are always obtained with thin layers if, during manufacture, one goes beyond the thickness range in which see intense interference colors result, to even greater layer thicknesses.
It has been found that within the tolerances permitted in the manufacture of gemstones it is not necessary to use precise optical measuring devices in the manufacture of the gemstones according to the invention. It is sufficient to assess the stones in the vapor deposition or cathode sputtering system with the naked eye through the sight glass to be able to determine when the layer thickness is just right.
You can also simply vaporize a weighed amount of layer substance, once empirically determined for a certain amount of gemstones, without any layer thickness measurement. This process is also reproducible with sufficient accuracy. Therefore, gemstones according to the invention are to be produced with significantly smaller boxes than those with multilayer systems based on interference, for whose production very precise measurement and compliance with the prescribed thickness of a large number of layers is required.
The SiO material used for gemstones according to the invention is known to be very well vapor-deposited or applied by cathode sputtering. It results in hard and adhesive layers which: can easily tolerate being touched with the fingers or cleaned with the usual means. This is to be emphasized as a particular advantage over many stones with multiple layers. These interference layer systems require namely u. a. highly refractive substances that cannot be easily evaporated and often produce soft and unstable layers.
All these difficulties can be avoided according to the invention when it comes to the production of topaz imitations. In addition, the production of stones according to the invention requires little expenditure of evaporation material and time.