KR970003632B1 - 다이아몬드상의 표시 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
내용없음
Description
이제 본 발명은 첨부 도면을 참조하여 설명되게 된다.
제1도는 엑시머 레이저로 다이아몬드에 표시를 형성하기 위한 장치의 부분적인 개략 사시도.
제2도는 식별 마크가 있는 다이아몬드의 평면도.
제3도는 식별 마크가 있는 다이아몬드의 측면도.
제4도는 단단한 광물로 이루어진 다이 인서트에 복잡한 횡단면의 압출 개구를 발생하기 위한 장치의 부분 개략도.
제5a도 내지 제5c도는 압출 개구의 여러가지 복잡한 횡단면을 보여주는 단단한 광물의 다이 인서트의 평면도, 및 제6a도 내지 제6c도는 제5a도 내지 제5c도에 도시된 압출 개구를 형성하기 위한 마크의 평면도.
관련 출원
본원은 1990년 10월 11일자로 출원된 미합중국 특허 제07/595,861호의 CIP(contiuation-in-part) 출원이다.
발명의 배경
a. 발명의 분야
본 발명은 품질관리(QC), 소비자 브랜드 식별이나 보안 목적 또는 보석의 식별을 요하는 어떤 다른 목적을 위해 다이아몬드 상의 다른 눈에 보이는 또는 눈에 보이지 않는(그러나 검출 가능한) 표시(indicial)의 식별 마크를 형성하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 매우 단단한 물질로 이루어진 물체, 특히 다이아몬드를 여러가지 목적을 위해 엑시머(excimer) 레이저 또는 다른 자외선 레이저 에너지원으로 처리하는 것에 관한 것이다. 본 발명의 한 관점은, 예를 들어, 도선, 유리 또는 합성 섬유를 압출(extruding)하기 위한 스피너렛(spinneret) 다이 어셈불리에 사용되는 다이 인서트(die inserts)와 같이, 다이아몬드 또는 다른 유사한 단단한 물질로 만들어진 완전한 횡단면이 구비된 압출 개구(extrusion opening)를 갖는 다이 인서트의 제조에 관한 것이다.
본 발명의 다른 관점은 화학 약품으로 식각(etch)하기 어렵거나 실제적으로 불가능한 다이아몬드 또는 다른 유사한 단단한 물질 상에 초소형 회로(microcircuit) 패턴이 될 수도 있는 전기 회로 패턴을 형성하는 것에 관한 것이다.
b. 관련 기술의 설명
본 발명은 상이한 형태의 물체, 즉 보석류의 제조에 사용되는 다이아몬드 또는 다른 단단한 물질과 같은 물체와 압출 다이에 사용되는 다이아몬드 등으로 이루어진 다이 인서트의 처리를 포함하기 때문에, 이들 두가지 형태의 물체 및 레이저 공정에 관련된 기술은 개별적으로 고려되게 된다.
보석류 및 그 비슷한 소비재와 같은 사치품은 대부분 그 상품의 출처를 식별할 수 있는 식별 마크를 갖고 있다. 이것은 특히 그 품질 및 값어치가 오직 특별히 숙련된 직공(worker)에 의해 결정될 수 있는 제품의 경우에 중요하다. 이와 같은 식별 마크는 상품에 영구적인 형태로 이루어져야 한다. 한편, 표시가 상품의 값어치에 손상을 주어서는 안된다.
다이아몬드와 같은 보석의 경우에, 보석의 신원(identity)이 유일하게 결정될 수 있는 확실한 방법이 오랫동안 요구되어 왔다.
이와 같은 방법은 분실하거나 도난 당한 특정의 보석류를 찾아내거나 회수하는데 도움이 된다. 더욱이, 통상적인 경우는 아니지만 다이아몬드를 일정 기간 대여하는 경우에, 보석의 영구적인 표시는 되돌려 받는 보석이 대여된 바로 그 보석이하는 것을 보장하는 것을 용이하게 한다.
또한, 이와 같은 검출 체계 또는 표시는 보석의 품질 또는 마면 형성(faceting), 절단(cutting) 및 폴리싱(polishing)의 숙련 수준을 나타내는데 도움이 될 수 있다. 본질적으로 다이아몬드 상의 영구적인 마크 또는 검출 가능한 표시는 통상적으로, 감증 각인(hallmark) 또는 상표, 즉 출처의 확인으로서 작용할 수도 있다.
이와 같은 마크는 다이아몬드가 본질적으로 어떤 주어진 중량, 색상 및 투명도에 대해서 대체 가능하다는 일반적인 오해를 일소하는데 사용될 수도 있다. 실제적으로, 보석 원석의 품질은 선택(selection), 톱질(sawing), 거들링(girdling), 절단(cutting) 및 폴리싱(polishing) 공정에서의 보석 세공인의 숙련도 및 주의에 의해 현저하게 영향을 받는다.
그 공개 내용이 본원에 참조로서 포함되어 있는 미합중국 특허 제4,467,172호 및 제4,392,476호에 기술된 바와 같이 다이아몬드를 마킹하기 위한 다수의 공정이 고안되었다. 이들 특허 각각에서 레이저는 마킹될 다이아몬드에 레이저 에너지의 접속된(focussed) 스폿을 발생하기 위한 것으로 기술되어 있는데, 여기서 원하는 표시는 이와 같은 에너지의 집속된 스폿으로 일련의 도트(dots) 또는 도트 패턴을 발생함으로써 형성된다.
전술한 레이저 마킹 시스템은 1.06미크론 파장에서 동작하는 YAG 또는 Nd : YAG 레이저를 단독으로 또는 주파수 체배기와 함께 사용한다. 그러므로, 다이아몬드에 입사되는 공개된 레이저 방사선은 1.06 또는 0.532미크론 파장에서 이루어진다. 미합중국 특허 제4,467,172호에서 알 수 있는 바와 같이, 0.532미크론 파장의 레이저 에너지는 다이아몬드의 표면을 관통할 수 있으며, 다이아몬드 표면 및 아래의 물질의 일부를 가열하여 증발(vaporize)시킬 수 있다. 이와 같은 에너지의 관통은 바람직하지 않으며, 결정 구조의 내부 가열의 결과로서 보석을 분쇄시킬 가능성을 크게 한다. 그러므로, 종래 기술의 시스템은 마킹되는 다이아몬드에 손상을 주는 것을 방지하기 위해 전달되는 레이저 에너지의 양을 정밀하게 제어하기 위한 복잡한 장치를 포함한다.
또한, 다이아몬드는 전술한 파장에서 실질적으로 투명 또는 투과성이기 때문에, 이와 같은 종래의 다이아몬드 마킹 공정은 일반적으로 마킹될 표면에 카본 블랙(carbon black)과 같은 에너지 흡수 코팅을 인가하는 공정을 수반하며, 그래서 절차를 더 복잡하게 만든다.
더욱이, 표시는 다수의 중복된 스폿에 의해 형성되기 때문에 전술한 종래 기술의 시스템에서는 다음에 인가될 레이저 에너지이 집속된 스폿에 대해 다이아몬드를 정확하게 위치 설정하기 위한 복잡하고 값비싼 컴퓨터 구동 X-Y 테이블이 제공된다. 단일 마크를 형성하기 위해 많은 스폿을 발생해야 하는 필요성은 종래 기술의 마킹 공정을 동작시 비교적 느리게 만드는 원인이 된다.
다른 보석 및 준보석, 진주 및 다른 사치 보석류 등에 표시를 형성하는 경우에, 다이아몬드에 표시를 형성하기 위한 전술한 종래 기술의 방법이 어느 정도 성공적으로 이용될 수도 있는 것으로 알려져 있다. 그러나, Nd : YAG 레이저의 집속된 스폿에서의 에너지 세기가 마킹되는 보석, 진주 또는 다른 물질에 미세한 결함(microcrack) 등을 발생하는 원인이 되는 것으로 알려져 있다.
"안경 렌즈에 마크를 형성하는 방법"이란 제목의 미합중국 특허 제4,912,298호에는 유리 안경 렌즈에 표시나 상표를 형성하기 위한 장치가 공개되어 있는데, 이 특허의 전체적인 공개 내용은 본원에 참조로서 포함된다.
또한, 압출 다이 어셈블리에 사용되는 다이 인서트에 압출 개구를 형성하기 위해 레이저를 사용하는 것도 알려져 있다. 예를 들어, 미합중국 특허 제4,703,672호 및 제4,534,934호에는 압출 개구를 형성하기 위한 레이저의 이용이 공개되어 있다.
발명의 요약
따라서, 본 발명의 목적은 다이아몬드에 식별 마크를 형성하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 특정 목적은 값비싼 컴퓨터 구동 X-Y 테이블을 필요로 하지 않고 다이아몬드의 비교적 빠른 마킹을 할 수 있도록 허용하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 보석에 손상을 줄 위험이 현저하게 감소된 다이아몬드 마킹 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 흑백만이 아닌 가지각색의 회색 음영(shades)의 마킹을 얻기 위해 다이아몬드 마킹 공정에 사진 석판(photolithographic)기술을 적용하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 그 출처 및 세공의 질이 검사시 비교적 쉽게 결정될 수 있는 "상표가 붙은(branded)" 다이아몬드를 제공하기 위한 간단한 공정을 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 현행 공정으로 현재 기능한 것보다 월등한 라인 선명도의 식별 마크를 다이아몬드에 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 보안 목적을 위해 다이아몬드에 눈에 보이거나 또는 눈에 보이지 않는 표시를 제공하기 위한 보다 복잡한 배열을 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 마킹될 물품에 손상을 줄 위험이 현저하게 감소되는 진주나 보석 또는 준보석을 마킹하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 그 압출 개구의 횡단면이 복잡한 다이 인서트를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 마무리 공정(finishing), 폴리싱 공정, 디-버링 공정(de-burring) 등과 같이 압출 통로(passages)를 처리하는 성가신 작업이 없거나 현저하게 감소하는 다이 인서트 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 한 방법은 스펙트럼의 자외선 영역에서 펄스형 에너지원으로 다이아몬드를 마킹하는 것을 수반한다. 양호한 에너지원은 엑시머 레이저이다.
엑시머 레이저는 펄스형(pulsed) 가스-방전 레이저이다. 이들 레이저에서는, 가스 혼합물(예: 아르곤 및 플루오라인)이 활동적으로 충전되며, 충분한 충전이 이루어지면, 펄스형 레이저 에너지의 강렬한 방사를 발생하게 된다. 엑시머 레이저는 발생되는 특정의 희가스 할로겐 화합물(rare-gas-halide) 엑시머에 의존하며, 약 193나노미터(nm) 또는 0.193미크론에서부터 약 351nm까지의 범위의 파장에서 하나 또는 다수의 펄수를 발생하기 위해 통상적으로 이용된다.
아르곤 플루오라인 엑시머는 193nm의 파장에서 레이저 에너지를 발생한다. 이 파장에서의 방사선에 대해서, 순수 다이아몬드로의 관통 깊이는 매우 작다. 다이아몬드는 넓은 파장 스펙트럼에 걸쳐 높은 에너지 투과성을 갖지만, 순수 다이아몬드는 거의 결정(crystal)의 차단 주파수(cutoff frequency)에 대응하는 약 193nm에서 특히 낮은 투과율, 낮은 반사율 및 높은 흡수율을 갖는다.
이런 이유로 인해, 엑시머 레이저 에너지는 특히 얇은 표면층에서 흡수되어, 이표면층을 빠르게 고온으로 만든다. 수 용스크롬에서 수 미크론 범위의 제재(material)의 얇은 층은 이런 방식으로 각 펄스에 의해 표면으로부터 증발되거나 또는 대신으로, 엑시머 레이저의 각 펄스에 의해 부분적으로 흑연화(graphitized)될 수도 있다. 제재의 증발(vaporization)은 다이아몬드 탄소(carbon)에 대한 높은 승화(sublimation) 에너지로 인해 보석을 과열되는 것으로부터 보호하는 작용을 한다.
이 기술에 숙련한 사람은 다이아몬드가 "순수한" 결정이 되는 것은 드물다는 것을 알고 있다. 대신에, 대부분의 모든 보석에서 결정 구조에 대체되는 질소 원자의 형태로 불순물이 존재한다. 주어진 다이아몬드의 차단 주파수는 질소 불순믈 존재의 증가에 따라 증가되며, 300nm 만큼 높은 범위가 될 수도 있다. 그러므로, 바람직한 실시예에서 ArF 엑시머 레이저에 관해 설명되지만, 200nm 이하에서부터 약 300nm까지의 범위의 파장을 가진 레이저 에너지를 제공할 수 있는 다른 레이저가 적절하게 사용될 수도 있다. 이들 레이저는 자외선 범위에서, 크립톤 플루오라인 엑시머(248nm), 크세논 클로라인 엑시머(308nm) 및 크세논 플루오라인 엑시머(351nm)를 포함한다. 주어진 보석에 대한 가장 효과적인 레이저 파장은 항상 그 다이아몬드의 순도에 의존한다.
그러므로, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "약 193nm"는 어떤 주어진 보석의 차단 주파수, 즉 약 190nm에서 약 350nm까지를 포함하기에 충분한 범위를 내포하는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
진주나 보석 또는 준보석에 표시를 형성하는 방법에서, 이 기술에 숙련된 사람은 차단 주파수에 관한 전술한 논의가 직접적으로 적용되지는 않는다는 것을 알 수 있다.
높은 투과율을 가지는 차단 영역 또는 다른 영역과 같은 마크 또는 표시 형태를 포함하는 마스크를 통해 다이아몬드에 레이저 빔을 조사(irradiate)하는 것이 특히 유익하다. 이와 같은 마스크는 다이아몬드의 정면에 장착될 수 있다. 다이아몬드 표면으로부터의 마스크의 공간은 마스크의 위치가 필요적으로 중요한 축소(reduction) 광학이 사용되지 않는 한 엑시머 레이저에 의해 발생되는 평행 방사선 빔으로 인해 임계적이지는 않다. 마스크는 발생되는 회색 등급(gray scale)으로부터 선택된 구별되는 대조(contrast)의 영역으로 마크를 발생하게 되는 원하는 파장에서의 레이저 에너지에 대해 상이한 투과율을 가진 영역으로 제조될 수도 있다.
본 발명의 다른 유익한 관점은 레이저 빔이 조사될 제재에 일련의 패턴을 형성하기 위해 레이저 펄스 사이 또는 펄스 그룹 사이의 마스크 패턴을 수정 또는 변경시키기 위한 능력에 있다. 다이아몬드에 레이저 빔을 조사하는 경우에, 레이저 에너지는 각각의 펄스 또는 펄스 그룹으로 제재의 일정 두께를 증발시키기 때문에, 축방향으로 변화하는 횡단면 모양의 구멍 가진 압출 다이가 얻어질 수 있다.
예를 들어, 다이아몬드 단면을 통해 피라미드식 구멍이 형성되었다. 무제한적인 수의 상이한 모양으로 된 구멍 뿐만 아니라 나선형 구멍도 쉽게 형성될 수도 있다. 적절한 광학 소자의 이용으로, 또한 다이아몬드 결정에서 다른 매우 복잡하고 3차원적인 모양을 발생하는 것도 가능하다.
또 다른 유익한 점은 사파이어나 용융 석영(fused quartz) 또는 용융 실리카(fused silica)와 같이 자외 방사선을 통과시키는 광학 수단을 통해 다이아몬드의 표면상에 마스크 패턴의 상이 맺혀지도록 하는 것이다. 발생될 영상이 먼저 축소되면, 다이아몬드의 표면상에서 높은 에너지 세기가 얻어지고, 그러므로 요구되는 레이저의 펄스 수가 적어지거나 출력 용량이 감소된다.
본 발명의 다른 실시예의 따른 방법은 다이아몬드 표면에 여러가지 검출 가능한 물질을 주입하기 위해(infuse) 엑시머 레이저를 이용하는 것을 수반한다. 다이아몬드가 보안 목적을 위해 나온으로 볼 수 있는 표시로 마킹되는 경우에, 신원 검증을 위해 후속으로 마크의 위치를 찾아내기가 더욱 어렵다는 것은 자명하다. 엑시머 레이저 에너지는 자외선 범위에서 형광을 발하는 형광성 염료 및 다른 무기 화합물과 같은 제재를 다이아몬드 결정 구조의 표면에 주입하기 위해 이용될 수 있다. 이와 같은 염료나 제재로 먼저 코팅된 다이아몬드에 만들어지는 표시는 적절한 조명 조건하에서 형광을 발하게 되며, 그러므로, 그렇게 하지 않는 경우에 통상적으로 나안으로 볼 수 없는 마크의 위치를 찾아내는 것을 보다 용이하게 한다.
대안으로, 전도 물질 또는 자기 물질과 같은 다른 검출 가능한 물질이 후속 검출을 위해 다이아몬드에 중착될 수도 있다.
발명의 양호한 실시예의 설명
본 발명의 방법은 다이아몬드 및 다른 단단한 물질에 표시를 형성하는 것과 다이 인서트에 압출 개구를 형성하는 것에 적용하여 분리적으로 논의되게 된다.
제1도는 다이아몬드(15)에 표시를 제공하기 위한 장치(10)를 일반적으로 도시하고 있다. 통상적인 아르곤 플루오라인 엑시머 레이저(11)는 본 발명의 방법에 사용하기 위한 펄스형 레이저 에너지를 제공한다. 이와 같은 엑시머 레이저는 일반적으로 다수의 상업적 소스로부터 이용할 수 있다. 이와 같은 한 공급 회사로서는 "LPX 100"과 "LPX 200" 시리즈로 명명된 레이저를 판매하고 있는 미합중국, 메사츄세츠, 액턴에 사무소로 갖고 있는 서독 회사인 람브다 피지크사(Lambda Physik Inc.)가 있다. 다른 공급 회사로서는 "Series 2000"으로 명명된 엑시머 레이저를 판매하는 미합중국, 메사츄세츠, 빌러리카의 큐스텍사(Questek Inc.)가 있다.
아르곤 플루오라인 엑시머 레이저(11)는 그 레이저가 통사의 적절한 공진기 광학(optics)을 갖추고 있을때 평행한 빔 경로로 전파되는, 상부가 편평한 빔 프로파일(수형 횡단면에서)을 가진 193nm 파장의 레이저 출력 빔(12)이 발생된다. 출력 빔(12)은 통상적으로 장방형의 횡단면을 가진 통상적인 엑시머 빔에 반대되는 특수한 마크를 형성하도록 구성된 빔을 발생하기 위해 마스크(23)를 통해 통과되는 방향으로 지향된다. 레이저 방사선의 일부는 마스크(23)에 의해 차단되며, 오직 원하는 마크의 형태에 대응하는 지역에서만 레이저의 방사선이 마스크를 통해 통과하도록 허용된다.
마스크(23)를 통해 통과한 수에(이것은 후에 보다 상이하게 설명하게 된다), 빔은 용융 실리카 또는 사파이어로 제조된 렌즈와 같이, 193nm 파장의 레이저 에너지와 함께 사용하기 위한 10 : 1 축소 렌즈(24)를 구성하는 축소 광학계로 향한다. 예를 들어 30 : 1과 같은 어떤 다른 원하는 축소값을 가진 표면(surface) 렌즈가 적절하게 사용될 수도 있다.
축소 렌즈(24)는 다이아몬드의 모서리 또는 거들(girdle)(17)에 발생되는 마크가 보석의 값어치에 현저하게 손상을 주게 되지 않도록 충분히 작은 크기로 빔을 집속(focus)하는 작용을 한다.
본 발명에 따라 발생되는 마크는 근본적으로 나안으로 볼 수 없을 정도로 작은 것이 바람직하다. 집속된 빔은 다이아몬드(15)의 표면에 충돌하여, 원하는 마크의 형태로 소량의 제거(removel)를 수행한다. 작은 파장의 레이저 출력 에너지는 매우 높은 라인 해상도의 마크가 전술한 방식으로 만들어질 수 있도록 한다. 더욱이, 이 해상도는 마크가 보석의 밑면(culet)에도 만들어질 수 있을 정도로 미세하다. 실제적으로, 약 1미크론 해상도의 표면 상세가 실현되었다.
다이아몬드는 근본적으로 약 193nm 파장에서의 레이저 방사선에 불투명하기 때문에, 레이저 에너지는 보석의 가장 바깥쪽의 표면 부분에서만 흡수된다. 에너지의 급속한 흡수는 오직 하나의 펄스 또는 수개 또는 수십개의 펄스 정도의 비교적 적은 에너지 펄스로도 전체적인 손상이 이루어지도록 한다. 엑시머 레이저 빔의 요구되는 출력 에너지는 입방 센티미터당 수 내지 수십 밀리주울의 범위가 될 수도 있으며, 주어진 응용에 필요한 정확한 에너지 출력은 형성될 마크의 크기, 빔의 광학적 축소 정도 및 형성될 마크의 원하는 깊이(즉, 증발될 물질의 양)에 의존한다.
다이아몬드에 대한 필요한 "손상 임계치"는 보석의 표면에서 입방 센티미터당 6~16주울의 범위에 있다. 주어진 다이아몬드에 대한 상기 범위에서의 특정 손상 임게치는 반대 관계로 변화하는 보석의 질소 성분에 1차적으로 의존한다.
다이아몬드는 전체 마킹 공정 동안에 단일의 고정된 위치에서 유지될 수도 있으며, 따라서 본 발명의 실시예에서는 미합중국 특허 제4,392,476호 및 제4,467,172호에 개재된 바와 같은 복잡하고 값비싼 컴퓨터-제어 X-Y 테이블이나 또는 다른 값비싸고 복잡한 위치 설정 수단을 필요로 하지 않는다. 이들 종래 기술의 시스템은 어떤 주어진 순간에 영상의 미세한 부분만을 각각 형성하는 개별적인 펄스로 마킹될 표면을 주사(scam)해야 한다.
이미 전술한 바와 같이, 증발에 의해 다이아몬드의 표면으로부터 제재의 소량의 제거될 수도 있다. 또한, 다이아몬드 제재의 잔여 부분도 또한 "흑연화(graphitize)" 또는, 요소가 되는 탄소의 한 형태, 즉 다이아몬드로부터 다른 형태, 예를 들어 흑연으로의 동소체 변환을 하도록 충분히 가열될 수도 있다. 예를 들어, 약 900℃와 같은 충분히 높은 온도에서 다이아몬드는 흑연으로 변환되고, 전체 다이아몬드 결정 격자가 분해되게 되는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이와 같은 분해가 발생하기 전에, 다이아몬드 결정 격자 구성의 강도 및 내구성을 유지하면서 제재가 흑연으로 변환 또는 부분 변환될 수도 있다. 다이아몬드는 결정 구조 내에서 또는 그 표면에서 이와 같은 변환이 행해질 수도 있는 것으로 믿어져 왔는데, 이것은 검게 되거나 흑연화된 영역이 통상적으로 다이아몬드의 표면으로부터 흑연을 제거하게 되는 통상적인 산성 세제로 제거될 수 없는 것으로 알려져 있기 때문이다. 사실상, 다이아몬드는 본 발명의 원리에 따라 감광성 물질로써 처리된다.
표면 손상대 빔 에너지 밀도의 도면에 있어서, 다이아몬드에 대한 이 곡성은 이론상의 스텝(step) 함수이다. 저 임계치 이하에서는 손상이 발생하지 않으며, 고 임계치 이상에서도 인가되는 에너지와 관계없이 더 이상의 손상은 발생하지 않는다. 실제적으로, 예를 들어 흑연화와 같은 표면 손상이 엑시머 레이저 에너지 출력을 주의 깊고 미세하게 조정함으로써 선택적으로 제어될 수 있는 매우 좁은 전이 영역이 있는 것으로 관찰되었다. 레이저를 이와 같이 제어함으로써, 상이한 불투명 정도, 즉 "회색 등급"(gray scale)을 가진 마크가 발생될 수 있다.
다른 유익한 점은 약 193nm 파장에서의 레이저 에너지는 결정 구조로 통과되지 않는다는 사실이다. 그러므로, 레이저 에너지를 사용하는 종래 기술의 다이아몬드 마킹 계획에서 다이아몬드 분홰의 중대한 원인이 되는 결정의 내부 가열을 피할 수 있다.
적어도 하나의 종래 기술의 방법은 어떤 레이저 마킹을 수행하기 전에 다이아몬드의 표면에 카본 블랙과 같은 에너지 흡수 물질의 코팅을 인가하는 추가적인 단계를 필요로 한다. 이 종래 기술의 성공은 적어도 부분적으로는 다이아몬드 표면상의 에너지 흡수 코팅의 균일성 및 밀도에 의존했으며, 이와 같은 의존성이 본 발명에서는 전부 제거된다. 실제적으로, 단지 보석의 표면에서의 증발을 개시하기 위해 에너지 흡수 물질의 코팅을 인가하는 것이 바람직할 수도 있다. 일단 시작되면, 물질의 제거는 더 이상의 간섭 없이 계속된다.
본 발명의 전술한 실시예에 따라 다이아몬드의 표면상에 영구적인 마크가 형성되었다. 수백 미크론 넓이에 수백 미크론 높이 정도의 규격을 가진 영문자, 일문자 및 여러가지 기하학적 또는 비기하학적 디자인의 형태로 된 마크가 ArF 엑시머 레이저의 1 내지 10펄스를 인가함으로써 형성되었다. 또한 전술한 공정을 제재의 상이한 물리적 성질에도 불구하고 다른 보석 및 준보석 등에 유익하게 적용될 수도 있다는 것이 본 발명의 발명자에 의해 발견되었다. 특히, 에메랄드, 루비, 사파이어 및 진주 조차도 이와 같은 제재를 부당하게 손상시키거나 보석으로서의 그 값을 감소시키지 않고 마킹될 수 있다. 루비 및 에메랄드와 같은 제재는 적어도 한가지 중요한 면에서 다이아몬드와 다르다. Nd : YAG나 C02 레이저를 이용하여 국부적인 강렬한 가열이 제공될때, 그 열은 제재의 가열된 부분으로부터 다른 부분으로 빠르게 전도되지 않는다. 결과적으로, 마크 부근에서 보석에 미세한 결합(micro-cracks)이 형성되는 원인이 된다. 이와 같은 미세한 결함은 받아들이기 어려울 정도로 보석을 약하게 할 수도 있다.
본 발명에 따른 엑시머 레이저 마킹 공정이 루비, 에메랄드 및 다른 색상이 있는 보석과 진주 등을 마킹하기 위해 사용될때, 미세한 결함이 발생하는 빈도가 놀라울 정도로 상당히 감소되거나 없어지는 것으로 발견되었다. 다이아몬드가 마킹되는 경우처럼 제재가 제거되었지만, 이들 다른 제재에서 검게 되는 현상이 관찰되지 않았다. 약간의 파편이 역시 남아 있는 수도 있으며, 다이아몬드의 경우에서 보다 마크를 시각적으로 인지하기가 어려울 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 색상이 있는 보석 및 진주 등에 식별 표시를 제공하기 위해 매우 유익한 방법이 제공된다.
이후 상세한 설명은 일반적으로 적용 가능하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다.
제2도는 본 발명에 따라 다이아몬드에 특정 영상을 형성하기 위해 사용되는 마스크(33)를 도시한다. 마스크는 자체적인 증발없이 엑시머 레이저 에너지에 견디기에 충분히 강한 적절한 제재(31)로 구성된다. 마스크(33)는 원하는 마크의 패턴으로 된 절단 영역(32)으로 포함한다.
다른 실시예에서는 마스크는 포토레지스트나 에칭된 크롬 코팅과 같은 적절하게 불투명하고 내열성의 재질로 코팅된 용융 석영, 용융 실리카, 또는 사파이어로 된 평판을 포함한다. 불투명한 재질로 코팅되지 않거나 단지 산만하게 코팅된 영역을 갖도록 마스크를 준비할 수도 있다. 그 선택된 영역으로서 마스크 상의 코팅 밀도를 제어함으로서 상이한 투과율의 영역을 가진 마스크가 제공된다. 이와 같은 마스크는 구별되는 대조(Contrast), 즉 전술한 바와 같은 상이한 회색 음영의 예정된 영역을 가진 마크를 형성하는데 유익하게 사용될 수도 있다.
제3도는 거들(42)상의 특정 원주 위치(43)에 마킹된 다이아몬드(40)를 도시하고 있다. 거들(42)은 통상적으로 그 거들(42)의 확대도(50)에 도시된 마면(facet)과 같은 많은 작은 마면을 포함하고 있는데, 그 중 어느것은 분별적으로 위치하는 마크에 적합하다. 본 발명의 방법은 폴리싱이 이루어진 다이아몬드 표면 및 폴리싱 되지 않은, 즉 거칠게 마무리된 표면에도 동일하게 잘 적용된다는 것을 이해할 수 있다. 마크는 다이아몬드의 어느 곳에서도 형성될 수 있지만, 오직 보석의 작은 마면에만 이와 같은 마크를 형성하는 것이 미적으로 바람직하다. 본 발명의 방법은 보석(40)의 밑면(48)에 마크를 위치시키기 위해서도 유익하게 사용될 수 있다.
제3도에 도시된 바와 같이, 레이저로 형성된 표시는 문자 "H"(46) 및 소형 다이아몬드 표기(47)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 이들 마크(46,47)는 동일한 엑시머 레이저 펄스에 의해 동일한 시간에 발생될 때조차도 동일하거나 또는 상이한 깊이 및 대조로 이루어질 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 방금 전술된 바와 같이 동일한 장치 및 공정 단계가 반복되지만, 다이아몬드는 먼저 형광성이나 인광성과 같은 특수 성질을 가진 물질로 마킹될 위치에 코팅이 이루어진다. 마크, 특히 나안으로 볼 수 없을 정도로 작은 마크가 다이아몬드에 형성되면, 다음에 처음의 위치에서의 마크를 찾는 것이 종종 어려울 수도 있다. 이것은 다이아몬드를 비교적 빠르게 식별해야 하는 경우에 추가적인 보안을 위한 수단으로서 마크의 값어치에 손상을 주게 된다. 형광성 마크는 예를 들어 자외선과 같은 적절한 조명 조건이 주어지는 경우에 보다 쉽게 위치를 찾아내고 검사될 수 있으며, 그러므로 다이아몬드를 마킹하는 방법의 바람직한 특징이 된다.
엑시머 레이저 에너지가 보석의 코팅된 표면에 충돌할때, 상단한 수의 코팅 분자가 마크 영역에 남아 있게 되며, 증발되지 않고 다이아몬드의 표면으로 점착 또는 용융된다. 이와 같이 작용의 정확한 메커니즘은 이 순간에는 이해되지 않는다. 그럼에도 불구하고, 가스질 유황(sulfur) 화합물과 조합하여 아연 황화물(sulfide) 또는 디에틸 아연과 같은 물질이 본 발명에 따라 형성되는 마크의 코팅으로서 사용되거나 증착되는 경우에, 이들 물질은 미리 선택된 극히 좁은 주파수 대역에서만 마크가 형광을 발하도록 하여 승인받지 않은 검출을 방지하는데 도움이 되도록 하는 조명 조건하에서만(자외선) 위치를 찾을 수 있다.
또한, 다이아몬드의 표면에서 아사인(arsine), 포스핀, 아이언 또는 아이언 카보닐 및 니켈 또는 니켈 카보닐과 같은 금속 또는 휘발성 금속 화합물과 다이아몬드 탄소를 결합하는 합금 및/또는 증착은 자기적으로 검출 가능한 표시, 즉 표시 상의 레이저에 의해 결정화된 금속 카바이드 및/또는 확산 및 분해된 금속을 발생할 수 있다. 티타늄 카바이드나 몰리브듐 카바이드와 같은 다른 물질의 증착은 다른 전기적으로 검출 가은한 표시를 발생할 수 있다. 비슷하게, 다이보레인(diborane) 또는 어떤 다른 가스질 또는 고체의 화합물 요소는 npn 및/또는 pnp 반도체를 형성하도록 실리콘을 도핑하는 것과 비슷한 방식으로, 다량의 물질이 전기적 성질에서의 변화를 야기하는 전자 접합부를 형성하도록 야기할 수 있다. 그러므로, 광학적, 자기적 또는 전기적 성질의 범위는 확대될 수 있다.
상기 다른 실시예에 따라 일련의 정밀하게 이격된 원주상의 마크를 형성하는 것이 어떤 상황에서는 바람직할 수도 있는데, 이 경우에 전자적으로 판독 가능한 유일한 "기호"가 하나의 보석에 대해 정의될 수도 있다. 예를 들어, 보석이 예정된 속도로 회전되어, 자기 마크가 고정식 카운터 또는 그 비슷한 장치에 의해 전자적으로 검출될 수 있다. 카운터 출력은 다이아몬드의 소유자에 의한 비밀로서 유지될 수 있는 신호 패턴을 제공하게 된다. 충분히 정확한 측정 시스템이 존재하는 경우에, 자칭 도둑이 상이한 보석의 마크의 정확한 패턴을 "위조"하는 것이 특히 어렵게 된다.
이와 같은 장점이 있는 다이아몬드 마킹은 전체적으로 새로운 것이며, 이와 같은 마크에 대한 이용 범위는 단지 예시적인 것에 불과한 상기 간단한 설명으로 완전하게 다하지는 못한다.
또한, 다이아몬드가 박막 화학기상 증착(CVD) 기술에 의해 형성될 수도 있는 것으로 알려져 있다.
어떤 경우에는 추가적인 보안 목적을 위해 자연속과 다이아몬드의 표면 CVD 층 사이에 식별 마크를 삽입하는 것이 유익할 수도 있다.
전술한 설명은 본 발명의 양호한 실시예의 설명이며, 첨부된 특허 청구의 범위에서 정의된 바와 같은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 여러가지 변형 및 수정이 이루어질 수도 있는 것으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 제1도의 마스크(23)는 레이저(11)와 축소 렌즈(24) 사이에 위치된 것으로 도시되어 있으며, 비록 도시된 위치가 양호하다 할지라도, 이 마스크(23)는 렌즈(24)와 마킹될 다이아몬드(15) 사이에 위치될 수도 있다.
축소 렌즈(24)가 사용되지 않을 때에슨 마스크(23)이 위치는 작업상의 어떤 중대한 효과 없이 레이저(11)의 출력부로부터 보석(15) 부근까지의 범위가 될 수도 있다.
이 기술에 숙련된 사람에게는 잘 알려져 있는 바와 같이 마스크 앞에 빔 균질화기(homogenizer)의 이용으로 수행시 개선이 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이 어떤 다이아몬드는 KrF, XeCl 또는 XeF 레이저를 이용함으로써 본 발명에 따라 더욱 유익하게 마킹될 수도 있다.
대안으로, 적절한 파장에서 충분한 에너지를 전달할 수 있는 어떤 레이저원이면 족한 경우도 있다.
이미 나타낸 바와 같이, 엑시머 레이저는 금속도선, 유리섬유 또는 합성섬유를압출하는데 사용하기 위한 것과 같이 다이아몬드 평판 압출 다이의 제조시 특히 미세한 복잡한 패턴을 발생하기 위해서도 이용될 수 있다. 엑시머 레이저 펄스를 반복적으로 발생함으로써, 얇은 다이아몬드 평판에 축소된 마스크 형태로 구멍이 뚫릴 수도 있다.
이것은 새로운 아직까지 감상하지 못한 품질을 가진 구조를 형성할 수 있도록 한다. 예를 들어, 유일하게 높은 보풀(nap)을 가진 섬유가 형성되어, 필터, 기판 또는 절연체와 같은 응용물을 가진 새로운 제재로 조립될 수 있다.
본 발명의 특히 유익한 이용은 그 중량에 대해 큰 강도를 가진 횡단면을 가진 압출 유리 섬유와 같은 섬류를 만드는 것이다.
예를 들어, 블로우 성형(blow-molded)되거나 입체 모양으로 형성될때 그 크기 및 중량에 대해 비상한 강도 특성를 갖게 되는 고해상도 I-빔 횡단면의 섬유가 얻어질 수도 있다. 표면 모양의 극히 높은 해상도에서 압출 제재에 대해 거의 모든 어떠한 횡단면도 얻어질 수 있다.
더욱이, 다이아몬드의 강도가 가장 큰 방향으로 다이에 구멍이 뚫릴 수도 있다. 그러므로, 본 발명의 기본 원리에 따라 특히 강하고 내구성 있는 다이가 얻어질 수 있다.
물론, 다이 인서트는 전술한 바와 같이 사파이어 등과 같은 다이아몬드가 아닌 단단한 물질로 이루어질 수 있다.
제4도에는 다이 인서트를 제조하기 위한 장치가 도시되어 있다. 상기 장치는 다이아몬드의 표면에 보안 표시를 형성하기 위한 제1도에 도시된 장치의 구성과 거의 유사하며, 제4도에서의 제1도와 유사한 구성요소는 프라임 부호가 붙은 그와 동일한 부호로 명명되어 있다. 제4도에 도시된 장치(10')는 자외선 범위를 갖는 레이저를 출력하는 엑시머 레이저(11'), 상기 레이저(11')의 출력 빔(12')이 정의된 형상으로 다이 인서트(51)를 향해 조사 되도록하기 위하여 다이 인서트(51)의 압출 개구의 횡단면에 대응한 절단 영역(원하는 레이저 빔 프로파일 형상을 제공하기 위한 패턴)이 형성된 마스크(23'), 상기 마스크(23')의 절단 영역을 통과하여 원하는 빔 프로파일을 갖고 진행하는 레이저 빔을 집속시켜 상기 패턴에 대응하는 축소된 패턴의 상이 다이 인서트(51)에 비쳐져 맺히게 하기 위한 축소 렌즈(24')를 포함한다.
여기서, 상기 레이저(11')는 제1도에 도시된 엑시머 레이저(11)와 동일한 것일 수도 있으며, 그의 출력 빔(12')은 다이 인서트(51)의 압출 개구의 횡단면에 대응하는 절단 영역을 가진 마스크(23')를 통해 통과하도록 방향이 정해진다. 상기 마스크(23')의 절단 영역을 통과한 레이저 빔은 상기 다이 인서트(51)의 압출 개구(제5a,5c,5c도 참조)의 모양에 대응하는 빔 프로파일을 갖게 되며, 다음의 레이저 빔 진행 경로 상에 배치된 축소 렌즈(24')로 향하게 된다.
마스크(24')를 통해 통과한 후의 레이저 빔은 예정된 크기의 압출 개구를 확실하게 얻을 수 있도록 하는 적합한 축소 렌즈(24')를 구성하는 축소 광학계로 향한다.
이 축소 렌즈(24')는, 본원에 참조로써 병합되어 있는 미합중국 특허 제3,114,966호에 도시된 다이 인서트(5)와 비슷한 다이 인서트(51)에 원하는 빔 프로파일을 갖는 레이저 빔을 집속시키게 된다. 따라서, 마스크의 절단 영역, 패턴의 상이 상기 다이 인서트(51)상에 축소된 패턴 상으로 맺히게 되고 원하는 압출 개구의 형상을 얻을 수가 있게 된다.
다이 인서트(52)내의 압출 개구는 선택된 엑시머 레이저의 출력 에너지와 인서트 자체의 두께에 의존하는 적절한 수의 에너지 펄스로 형성된다.
제5a도 내지 제5c도는 본 발명에 따른 장치로 얻어 질 수 있는 압출 개구의 2차원 횡단면의 몇가지 예를 도시하고, 제6a도 내지 제6c도는 제5a도 내지 제5c도에 도시된 모양의 압출 개구를 얻기 위해 제4도의 장치에 사용된 마스크를 도시하고 있다.
제6a도 내지 제6c도에 도시된 마스크는 제5a도 내지 제5c도에 도시된 다이 인서트의 압출 개구의 횡단면에 대응하는 절단 영역을 갖고 있다.
비록 이와 같이 예시되었지만, 압출 개구가 오직 기하학적 모양이나 규칙적인 패턴만을 가질 필요는 없다. 대응하는 평면형 압출 개구를 형성하기 위해 마스크 상에 형성될 수도 있는 어떠한 불규칙한 모양도 이용될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따라 복잡한 3차원 압출 개구가 가능하다. 연속한 절단 또는 마스크 되지 않는 영역이 적어도 한 방향으로 더 작게 되면서, 레이저 에너지원과 워크피스(workpiece) 사이에 위치되도록 일련의 마스크를 형성함으로써, 횡단면이 압출 방향으로 변화하는 개구가 형성될 수 있다.
여러가지 제재의 실제적인 압출에 의해 얻어질 수 있는 결과는 일련의 마스크를 만드는 사람의 창작력에 의해서만 한정된다 할지라도, 이와 같은 방식으로 무한한 수의 압출 다이를 제조하기 위해 본원에서 설명된 방법을 이용한다는 것이 발명자에 의해 고찰된 것이다.
Claims (27)
- 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법에 있어서, 자외선 범위의 레이저 에너지원의 출력부와 마킹될 다이아몬드의 표면부 사이에 마스크를 배치하는 단계와; 레이저 방사선 자체가 상기 마스크에 의해 정의되는 패턴으로 마크를 형성하도록 하기 위해 레이저 에너지원으로부터 레이저 빔을 마스크를 통해 다이아몬드의 표면의 일부에 직접 조사(irradiating)하는 단계를 포함하여 이루어진 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 레이저 에너지은 엑시머 레이저 파장의 적어도 하나의 에너지 펄스를 다이아몬드에 조사하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 조사 단계는 마스크 내의 절단 영역을 통해 레이저 방사선을 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 조사 단계는 마스크 내의 상이한 투과율을 가진 영역을 통해 레이저 방사선을 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 마스크가 다이아몬드의 표면으로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 마스크가 직접 다이아몬드의 표면상에 또는 인접하여 배치된 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 마스크는, 광학적으로 축소시키기 위한 수단을 통하여, 상기 마스크의 패턴을 다이아몬드의 표면상에 축소된 패턴의 상으로 맺히게 하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제3항에 있어서, 마킹될 다이아몬드 표면의 제1부분의 한 부분집합이 되는 마킹될 다이아몬드 표면의 제2부분과 레이저 에너지원의 출력부 사이에 제2마스크를 배치하는 단계와; 방사선 자체가 제2마스크에 의해 정의되는 패턴으로 제2마크를 형성하도록 하기 위하여, 레이저 에너지원으로부터 레이저 빔을 제2마스크를 통해 다이아몬드의 표면을 제2부분에 직접 조사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 마스크는 엑시머 파장 방사선의 파장에서 실질적으로 투과성을 갖는, 용융 석영, 실리카 및 사파이어를 포함하는 제재 그룹 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 레이저 에너지원으로부터 출력된 레이저 빔 에너지는 다이아몬드의 표면으로부터 얇은 층만을 제거하도록 조정하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 표면으로부터 제거되는 상기 제거층은 수 옹스트롬에서부터 수 미크론까지 범위 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 단일의 고정된 위치에 다이아몬드를 유지하면서 전체 마크가 형성되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 다이아몬드에 레이저 빔을 조사하는 단계 이전에, 마킹될 표면에 소정의 조명 조건하에서만 검출 가능한 물질의 코팅을 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 물질은 형광성 물질이 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 물질은 인광성 물질이 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 다이아몬드에 레이저 빔을 조사하는 단계 이전에, 마킹될 표면에 광학적, 전기적 또는 자기적으로 검출 가능한 물질의 코팅을 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 물질은 몰리브듐, 카바이드, 니켈 카바이드, 티타늄 카바이드 또는 아이언 카바이드인 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제16항에 있어서, 적어도 하나의 제2마크를 형성하기 위하여 다이아몬드의 적어도 하나의 제2부분에 직접 조사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 레이저 에너지원으로부터 출력된 레이저 빔 에너지는 다이아몬드를 원소 카본의 한 형태로부터 원소 카본의 다른 형태로 부분적으로 변환시키기 위하여 조정되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 레이저 에너지원으로부터 출력된 레이저 빔 에너지는 마킹되고 있는 부분에서 다이아몬드를 부분적으로 흑연화시키기 위하여 조정되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 마크의 음영 정도가 레이저 방사선에 의해 야기되는 흑연화의 정도에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드에 마크를 형성하는 방법.
- 압출 다이용으로 사용되며 다이 압출 개구를 갖는 압출 다이용 다이 인서트를 제조하는 방법에 있어서, 하나의 출력부를 가지며, 그로부터 자외선 범위의 레이저의 빔을 출력하는 레이저 에너지원을 제공하는 단계와; 상기 레이저 에너지원으로부터 출력된 레이저의 빔 프로파일을 다이 인서트의 압출 개구의 횡단면에 대응한 형상으로 형성하기 위하여, 상기 레이저 에너지원의 출력부와 다이 인서트 사이에 마스크를 배치하는 단계; 및 다이 인서트의 압출 개구를 형성하기 위하여, 상기 마스크를 통과한 레이저 빔을 상기 다이 인서트로 진행시키는 단계를 포함해서 이루어진 압출 다이에 사용하기 위한 다이 인서트 제조 방법.
- 제22항에 있어서, 상기 마스크를 통과한 레이저 빔을 다이 인서트에 집속시키기 위하여, 상기 마스크와 다이 인서트 사이에 축소 렌즈를 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압출 다이에 사용하기 위한 다이 인서트 제조 방법.
- 제22항에 있어서, 상기 레이저 에너지원의 출력부와 다이 인서트 사잉에 다이 압출 개구의 제2횡단면에 대응하는 절단 영역을 가진 제2마스크를 배치하는 단계와; 다이 압출 개구의 횡단면이 제재를 압출시키는 방향으로 변화되는 압출 개구를 형성하기 위하여, 상기 레이저 에너지원으로부터 레이저 빔을 상기 제2마스크를 통해 상기 다이 인서트로 향하게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압출 다이에 사용하기 위한 다이 인서트 제조 방법.
- 다이아몬드로 이루어진 물체를 가공 처리하는 방법에 있어서, 하나의 출력부를 가지며, 그로부터 자외선 범위의 레이저 빔을 출력하는 레이저 에너지원을 제공하는 단계와; 상기 레이저 에너지원으로부터 출력된 레이저의 빔 프로파일의 상기 물체 상에 얻어지게 될 패턴에 대응한 형상으로 형성하기 위하여, 상기 레이저 에너지원의 출력부와 상기 물체 사이에 배치하는 단계; 상기 마스크를 통과하여 진행하는 레이저 빔을 접집속 시키기 위하여, 상기 마스크와 상기 물체 사이에 축소 렌즈를 배치하는 단계; 및 상기 물체 상의 소정 지점에 원하는 패턴을 형성시키기 위하여, 상기 레이저 에너지원으로부터 출력된 레이저 빔을 상기 마스크와 상기 축소 렌즈를 통해 상기 물체 상의 상기 지점으로 향하게 하는 단계를 포함해서 이루어진 다이아몬드로 이루어진 물체 가공 처리 방법.
- 복잡한 횡단면을 가진 섬유, 도선, 필라멘트 등을 압출하기 위한 다이에 있어서, 섬유, 도선, 필라멘트 등의 복잡한 횡단면에 대응하는 횡단면을 가진 압출 개구를 갖고 있는 다이아몬드로 이루어진 다이 인서트를 구비하고 있으며, 상기 다이 인서트는 압출 개구의 횡단면에 대응하는 절단 영역을 갖고 있으며, 엑시머 레이저와 다이 인서트 사이에 배치된 마스크를 통해 자외선 레이저 빔을 다이 인서트로 향하게 함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 섬유, 도선, 필라멘트 등의 압출 다이.
- 진주, 보석, 또는 준 보석에 마크를 형성하는 방법에 있어서, 자외선 범위의 레이저 에너지원의 출력부와 마킹될 진주, 보석 또는 준보석의 표면의 일부 사이에 마스크를 배치하는 단계와; 방사선 자체가 진주, 보석, 또는 준보석의 표면의 미세한 결함을 야기하지 않으면서, 마스크에 의해 한정되는 패턴으로 마크를 형성하도록 하기 위해 레이저 에너지원으로 마스크를 통해 진주, 보석 또는 준보석의 표면의 일부에 레이저 빔을 직접 조사하는 단계를 포함해서 이루어진 진주, 보석 또는 준보석에 마크를 형성하는 방법.
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