PT2414131E - Método e dispositivo para a estruturação de uma superfície de um corpo sólido com um revestimento duro com o auxílio de um laser utilizando máscara e diafragma - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

MÉTODO E DISPOSITIVO PARA A ESTRUTURAÇÃO DE UMA SUPERFÍCIE DE UM CORPO SÓLIDO COM UM REVESTIMENTO DURO COM O AUXÍLIO DE UM LASER

UTILIZANDO MÁSCARA E DIAFRAGMA A presente invenção refere-se a um método e dispositivo para a estruturação de pelo menos uma área da superfície de um corpo sólido revestido com material duro, ver reivindicações 1 e 10. A utilização de lasers de excímeros que têm durações de pulsos na gama de nanossegundos e comprimentos de onda na gama de ultravioleta para microestruturação é conhecida na técnica. A microestruturação a laser de superfícies resistentes ao desgaste de corpos sólidos é principalmente necessária para rolos de gofragem ou matrizes de gofragem quando estes rolos ou matrizes de gofragem são, por exemplo, destinados à estampagem de características de autenticação à prova de fraude ou sinais atraentes de difracção óptica particulares em película metalizada para embalagens de cigarros ou alimentos. Tais películas metalizadas de embalagem são principalmente constituídas por uma camada de papel ou de plástico dotada de uma camada depositada a vapor ou de metal pulverizado, ou são totalmente feitas de metal, principalmente alumínio, ou inteiramente de papel ou de plástico com um tratamento de superfície que produz as características e estruturas eficazes de difracção óptica. A este respeito, máscaras ou diafragmas são de preferência utilizados para formar o perfil de intensidade do feixe laser. O documento WO 2007/012215 do requerente da presente invenção descreve a criação das chamadas ondulações por meio de um laser de femtossegundos numa peça de trabalho que pode ser fornecida com uma camada de material duro que consiste em carbono amorfo superduro que tem uma fracção de mais de 50% de ligações sp3 similares ao diamante conhecidas pela designação ta-C, de carboneto de tungsténio, WC, carboneto de boro, B4C, carboneto de silício, SiC, ou materiais duros semelhantes. Como aparece em diferentes documentos disponíveis na Internet, principalmente os filmes de carbono amorfo superduro, ta-C, são muito adequados para diversas aplicações, mais particularmente para aplicações tribológicas mas também para aplicações de difracção óptica. A publicação "Surface periodic structures induced by pulsed laser irradiation of fullerite" Applied Physics Letters, AIP, Vol. 68, n° 13, páginas 1769-1771, ISSN: 0003-6951, divulga a modificação da superfície de uma camada de fullerite com pulsos de laser de nanossegundos. O documento US6008914 divulga um aparelho de maquinagem de transferência de laser que compreende uma unidade de modelagem para modelar o feixe laser de modo que o feixe laser tenha um padrão de feixe que corresponda a um padrão desejado para ser maquinado no objecto a ser maquinado e uma unidade de geração disposta separadamente da unidade de modelagem para simultaneamente gerar uma pluralidade de feixes laser cada um tendo o padrão de feixe do feixe laser formado pela unidade de modelagem. A unidade de geração é adaptada para emitir os vários feixes laser enquanto simultaneamente define uma pluralidade direcções de radiação dos vários feixes laser gerados para o objecto a ser maquinado. O aparelho de maquinagem de transferência de laser pode proporcionar uma alta eficiência de utilização de luz e reduz o tempo necessário para a maquinagem. Além disso, o aparelho de maquinagem de transferência de laser pode utilizar um laser com uma coerência espacial relativamente baixa tal como um laser de excímeros. 0 documento US2008116610 divulga um dispositivo para proporcionar um acabamento acetinado e gravar em relevo películas metalizadas de embalagem com superfície tratada, todos os três rolos de gofragem cooperando entre si e as películas metalizadas de embalagem sendo capazes de serem passadas sob pressão entre o primeiro e o segundo e entre o primeiro e o terceiro rolos de gofragem a fim de produzir um acabamento acetinado e uma estampa. 0 primeiro rolo de gofragem accionado tem um conjunto de dentes composto de dentes individuais que são dispostos numa grelha homogénea, e os outro dois rolos de gofragem, cada um tem uma estrutura de superfície que difere da do primeiro rolo de gofragem. Pelo menos um dos rolos de gofragem adicionas tem elementos estruturais que são dispostos individualmente ou em grupos mas não na mesma grelha que o primeiro rolo, o elemento estrutural sendo composto de dentes individuais e sendo disposto circularmente no rolo de gofragem. Tal disposição proporciona uma ruptura efectiva do substrato de papel da película metalizada e, desse modo, uma superfície que tem propriedades melhoradas. Tal superfície é particularmente adequada para gofragem com sombra e para autenticação em relevo e características de identificação. 0 documento US6333485 divulga um método para ruptura induzida por laser de um material com um feixe laser pulsado em que o material é caracterizado por uma relação de limite de ruptura por fluência (Fth) versus largura de pulso do feixe de laser (T) que exibe uma mudança abrupta, rápida e distinta, ou pelo menos uma mudança claramente detectável e distinta em inclinação num valor predeterminado da largura do pulso de laser. 0 método compreende gerar um feixe de pulsos de laser em que cada pulso tem uma largura de pulso igual ou inferior ao valor predeterminado da largura de pulso do laser. 0 feixe é focalizado acima da superfície de um material onde a ruptura induzida por laser é desejada. A região de menos confusão (menos desperdício de feixe ou tamanho de ponto médio) é acima da superfície do material em que a ruptura induzida por laser é desejada uma vez que a intensidade do feixe cai na direcção dianteira, de preferência a região do feixe sobre ou no interior da superfície que fica entre a região de menor confusão e suficiente para remover o material e a intensidade mínima necessária para a ruptura induzida por laser do material a ser removido, mais preferencialmente a região de intensidade mínima é disposta na superfície do material a ser removido. 0 feixe pode ser utilizado em combinação com uma máscara na trajectória do feixe. 0 feixe ou máscara pode ser deslocado nas direcções x, y e z para produzir características desejadas. A técnica pode produzir características menores do que o tamanho do ponto e intervalo de Rayleigh devido a precisão de limite de dano aumentada no regime de pulso curto.

No presente contexto, é um objectivo da invenção melhorar o método mencionado para estruturar a superfície de um corpo sólido, mais particularmente de um rolo de gofragem para a gofragem de características de autenticação à prova de fraude e/ou sinais opticamente atraentes, de tal maneira que seja possível uma produção em série de tais superfícies para a produção de elementos de autenticação com um aumento da resistência à fraude, bem como um maior alcance de desenho. Este objecto é alcançado pelo método de acordo com a reivindicação 1 e pelo dispositivo de acordo com a reivindicação 10.

Um outro objecto da invenção consiste em proporcionar um método que assegure o fabrico de máscaras e diafragmas para a criação de microestruturas de elevada precisão e longevidade. Este objecto é alcançado pelo método de acordo com a reivindicação 7.

Outro objecto da invenção é proporcionar um método para a medição e optimização do método de fabrico. Este objecto é alcançado pelo método de acordo com a reivindicação 8 e pelo dispositivo de acordo com a reivindicação 14. Outras formas de realização exemplares são definidas nas reivindicações dependentes. A invenção será explicada em mais pormenor a seguir com referência aos desenhos de formas de realização exemplares. A Fig. 1 mostra um diagrama esguemático de um dispositivo de acordo com a invenção com dois lasers, a Fig. 2 mostra a intensidade do feixe gue forma por meio de uma combinação de máscara e diafragma, a Fig. 3 mostra uma zona de microestrutura gue tem a forma de uma estrela, a Fig. 4 mostra um diagrama esguemático de uma máscara linear e dispositivo permutador de diafragma numa vista de topo, a Fig. 5 mostra o dispositivo permutador da Figura 4 de acordo com o sentido indicado pela seta V na Fig. 4, a Fig. 6 mostra o dispositivo permutador da Figura 4 de acordo com o plano de corte VI-VI na Fig. 4, a Fig. 7 mostra um diagrama esguemático de uma máscara rotativa e dispositivo permutador de diafragma numa vista de topo, a Fig. 8 mostra o dispositivo permutador da Figura 7 de acordo com o sentido indicado pela seta VIII na Fig. 7, a Fig. 9 mostra o dispositivo permutador da Figura 7 de acordo com o plano de corte IX-IX na Fig. 7, a Fig. 10 mostra um diagrama esquemático de uma outra forma de realização de uma máscara e dispositivo permutador de diafragma que tem compartimentos para máscaras e diafragmas, a Fig. 11 mostra um corte segundo a linha XI-XI na Fig. 10, a Fig. 12 mostra um corte segundo a linha XII-XII na Fig. 10, e a Fig. 13 mostra um diagrama esquemático de um difractómetro para medir e ajustar as máscaras, diafragmas, e rolos de gofragem, bem como para o controlo de qualidade na produção de estruturações num rolo de gofragem. A Fig. 1 mostra um diagrama esquemático de um dispositivo de acordo com a invenção com dois lasers para rolos de gofragem revestidos com ta-C para micro e nanoestruturação, o material duro ta-C significando materiais duros de forma representativa. O primeiro laser, por exemplo um laser de excimeros KrF com um comprimento de onda de 248 nanómetros (nm), produz microestruturas na camada ta-C de acordo com a técnica de projecção de máscara, e o segundo laser, um laser de femtossegundos com um comprimento de onda central de 775 nm, produz nanoestruturas na camada ta-C de acordo com a técnica de focalização.

As microestruturas podem, por exemplo ser estruturas de grelha em forma de trincheira com períodos de grelha de 1 a 2 pm, e as nanoestruturas podem, por exemplo ser estruturas de ondulação auto-organizadas que têm períodos de aproximadamente 500 nm, que actuam como uma grelha de difracção óptica. A este respeito, possível qualquer conjunto periódico das estruturas activas de difracção óptica é que produza uma dispersão dependente de ângulo, isto é, uma separação em cores espectrais, por difracção após irradiação com luz policromática.

Na Fig. 1, é mostrado um primeiro laser, um laser de excimeros 1, cujo feixe 2 tem aqui uma secção transversal rectangular. A intensidade deste feixe de laser pode ser ajustada e variada por um atenuador 3. Por meio do homogeneizador 3A e lente de campo 3B de acordo com a presente invenção, uma distribuição de intensidade homogénea em toda a secção transversal do feixe de laser é obtida no ponto homogéneo HS (Homogeneous Spot) . 0 perfil de intensidade em toda a secção transversal do feixe de laser que é necessário para a microestrutura a ser produzida é formado a partir desta distribuição de intensidade homogénea por meio de máscara 18 posicionada no ponto homogéneo HS. A forma geométrica da abertura no diafragma 6 disposto após a máscara, e de preferência em contacto com a mesma, produz a geometria da secção transversal ou forma do contorno do perfil de intensidade do feixe de laser formado pela máscara 18. A máscara 18 e o diafragma 6 são compreendidos num dispositivo permutador de máscara e diafragma que será descrito em mais detalhe abaixo.

Em vez de um laser de excimeros KrF, um laser de excimeros ArF com um comprimento de onda de 193 nm, um laser de flúor com um comprimento de onda de 157 nm, ou um laser de excimeros de XeCl com um comprimento de onda de 308 nm pode ser utilizado como o primeiro laser. O feixe de laser formado pela máscara 18 e diafragma 6, ver também a Fig. 2, colide com um espelho de deflexão 7, que orienta o feixe através de uma óptica de imagem apropriada 8 para este feixe de laser que forma a imagem do perfil de intensidade de laser adequado para a microestrutura sobre a superfície 9 da camada ta-C no rolo de gofragem 10 numa escala de imagem pré-determinada de por exemplo 8:1. Pelas setas de rotação 11 é indicado que o rolo de gofragem 10 pode ser girado em torno do seu eixo longitudinal por ângulos predeterminados. O rolo de gofragem 10 está disposto num dispositivo de transferência 32. A fim de ajustar, controlar e estabilizar a potência e, portanto, a intensidade do feixe de laser, uma pequena fracção do feixe laser é dirigido por meio do separador de feixe 4 para um medidor de potência 5 que fornece dados para o controlo do atenuador 3 e/ou o laser 1. Este medidor de potência 5 pode selectivamente ser trocado por um dispositivo de medição de perfil de intensidade de feixe de laser 5A, que é indicado por uma seta dupla na Fig. 1. Os dispositivos 5 e 5A são posicionados à mesma distância do separador de feixe 4 como a máscara 18 localizada no ponto homogéneo HS a fim de permitir uma medição correcta da potência e da distribuição de intensidade do feixe de laser no ponto homogéneo HS, isto é, no plano da máscara. A câmara 26 serve para observar o processo de microestruturação. Para este fim, o espelho de deflexão 7 tem um sistema de camada de interferência, que reflecte a radiação do laser de excímeros de comprimento de onda de 248 nm, mas transmite a luz visível.

Para ajustar uma posição focal determinada com precisão do feixe de laser formado em imagem por óptica de imagem 8 sobre a camada ta-C a ser estruturada sobre toda a área de superfície do rolo de gofragem 10, a posição e os desvios relacionados com a produção do rolo de gofragem da geometria ideal são medidos por meio do dispositivo 16 para a posição de levantamento do rolo de gofragem, por exemplo, por meio de métodos de medição trigonométricos. Estes dados de medição são, em seguida, utilizados para o ajuste automático do rolo de gofragem 10 por meio do dispositivo de deslocamento 32 e para o controlo de correcção do eixo z do dispositivo de deslocamento 32 durante o processo de estruturação.

Como já mencionado resumidamente na descrição da forma de realização exemplif icativa de acordo com a Fig. 1, o perfil de intensidade necessário para o processo de estruturação a laser de excimeros de acordo com a técnica de projecção de máscara é formado por meio de uma máscara e um diafragma.

Este processo será explicado em mais detalhe aqui adiante com referência à Fig. 2: A partir da distribuição de intensidade homogénea 27 do feixe de laser 29 no ponto homogéneo HS, o perfil de intensidade em toda a secção transversal do feixe de laser necessário para a microestrutura ser produzida na camada ta-C em rolos de gofragem 10 é formado por meio da máscara 18 posicionada no ponto homogéneo HS. Na presente vista esquemática, a máscara 18 tem zonas transparentes 19 dispostos numa forma de grelha e áreas de superfície 20 que são opacas em relação ao feixe de laser, e, desse modo, forma um perfil de intensidade do tipo grelha 75 com porções cubóides de perfil de intensidade. O diafragma 6, que está disposto na direcção do feixe laser depois da máscara, e de preferência em contacto com a mesma, produz a geometria da secção transversal do perfil de intensidade do feixe de laser formado pela máscara 18 pela forma geométrica da sua abertura ou área de superfície transparente. Na presente ilustração, a forma da abertura do diafragma 6T ou a área de superfície do diafragma no interior da porção opaca 6P que é transparente para o feixe de laser é na forma de um triângulo, e consequentemente, após o diafragma, o perfil de intensidade 76 do feixe de laser 29A apresenta uma geometria em corte transversal triangular.

Na Fig. 2, o período de reticulação da máscara 18 e a espessura, bem como o espaçamento das porções cubóides de perfil de intensidade de feixe de laser 76 depois da máscara está representado numa escala fortemente ampliada na direcção da coordenada x; na verdade, com uma relação de imagem do sistema de projecção de máscara de 8:1, só medem por exemplo, 8 a 16 pm a fim de produzir microestruturas em forma de trincheira opticamente eficazes que têm períodos de reticulação de 1 a 2 pm na camada ta-C no rolo de gofragem 10, por meio do feixe de laser 29A formado pela máscara. Na realidade, com tamanhos iguais das áreas de superfície do ponto homogéneo HS e da área estruturada da máscara 18 de, por exemplo, 8 mm X 8 mm = 64 mm2, a área da máscara estruturada, em contraste com a representação esquemática da Figura 2, consiste numa faixa reticulada com 1000 a 500 períodos de reticulação, e o feixe de laser formado com a mesma consiste em 1000 a 500 porções cubóides de perfil de intensidade. O tamanho, forma, espaçamento, posição e número de áreas de superfície transparentes da máscara 18, a seguir chamado por estrutura da máscara, determina o perfil de intensidade do feixe de laser para criar a microestrutura na camada ta-C com um efeito óptico pré-determinado, e o diafragma 6 determina a geometria da secção transversal do perfil de intensidade do feixe de laser e, desse modo, a forma geométrica da área de base microestruturada sobre o rolo de gofragem. O termo "área de base" é aqui utilizado para designar a superfície do rolo de gofragem ou matriz de gofragem que é estruturada pelo feixe laser formado pela máscara e o diafragma e transformado em imagem na superfície do rolo revestido com C-ta numa série de pulsos de feixe de laser (sequência de pulso) sem um movimento relativo do feixe de laser e a superfície do rolo.

Por conseguinte, por uma variação da estrutura da máscara, e particularmente pela rotação da máscara em torno do eixo óptico do feixe de laser por ângulos pré-determinados, a orientação do perfil de intensidade do feixe de laser formado pela máscara e transformado em imagem na camada ta-C do rolo de gofragem por meio de óptica de focalização 8 pode variar e, portanto, o efeito óptico da área de base microestruturada depois de irradiação com luz policromática, por exemplo, a direcção de visualização e o ângulo de visão, bem como a cor e a intensidade.

Pela rotação do diafragma 6 em torno do eixo óptico do feixe de laser por ângulos pré-determinados, a orientação da geometria do corte transversal formada pelo diafragma do feixe de laser transformada em imagem na camada ta-C no cilindro de gofragem por meio de óptica de focalização varia e, desse modo, a orientação da área de base estruturada a laser na superfície do rolo de gofragem. Este procedimento está descrito a seguir.

As áreas de base microestruturadas podem ser justapostas de acordo com um padrão particular ou, depois de girar a máscara por um ângulo predeterminado, sobrepostas pela mesma microestrutura sob este ângulo predeterminado. Além disso, se forem utilizadas máscaras diferentes, microestruturas diferentes podem ser sobrepostas numa superfície de base, desse modo criando novos efeitos de difracção óptica, após irradiação com luz policromática. Se forem justapostas, as áreas de base podem ter as mesmas ou diferentes formas e microestruturas de superfície. A Fig. 3 mostra, de forma esquemática, uma estrela de seis pontas 100 microestruturada que é composta por doze áreas de base de forma triangular em secção transversal em seis diferentes orientações e exibe duas orientações diferentes da difracção da luz, microestruturas em forma de grelha dentro das áreas de base.

Quando esta estrela é vista em luz policromática, o hexágono interior similarmente microestruturado 101 composto por seis áreas de base triangulares e os raios similarmente microestruturados 102 da estrela aparecem em diferentes cores e diferentes intensidades na mesma direcção de visualização e sob o mesmo ângulo de visão. Quando a direcção de visualização é alterada pela rotação da estrela à volta do seu eixo de simetria ortogonal ou quando o ângulo de visão é alterado pela inclinação da superfície da estrela, tanto a cor como a intensidade da luz difractada pelo hexágono interior e os raios, se alteram.

Para a microestruturização por laser de excímeros de áreas de superfície complicadas compostas por um grande número de áreas de base que podem, opcionalmente, também ter diferentes superfícies cujas formas e partes produzem diferentes efeitos ópticos sobre o rolo de gofragem revestido com ta-C, várias máscaras com diferentes estruturas de máscara e múltiplos diafragmas com diferentes geometrias de abertura de diafragma têm de ser usados, sendo a máscara 18 e o diafragma 6 girados em torno do eixo óptico do feixe de laser de forma independente um do outro por um ângulo α predeterminado. Mais especificamente, α pode assumir um valor entre Io e 180°.

Os seguintes parâmetros de maquinagem são, por exemplo, apropriados para a estruturação da camada ta-C no rolo de gofragem: frequência de repetição de pulsos do laser de excímeros 30 Hz, fluência do feixe de laser na camada 8 J/cm2, número de pulsos de laser por área de base 10. A fim de optimizar o ajuste da máscara 18 e do diafragma 6, é utilizada uma disposição de difractómetro in situ 12, ver Figs. 1 e 13, onde um feixe de laser de medição de um laser 7 9 é dirigido para a superfície do rolo e os raios 14 reflectidos e difractados pelas estruturas criadas são avaliados pelo difractómetro.

De acordo com a invenção, para a produção de microestruturas ainda mais finas, de acordo com a Fig. 1, um segundo laser 15 é adicionalmente utilizado que pode ser um laser de femtossegundos ou picossegundos. 0 feixe de laser 2F é emitido com uma distribuição de intensidade Gaussiana através da secção transversal circular do feixe, cuja intensidade é ajustável e variável, por meio do atenuador 3F. Por meio do polarizador 17, a direcção de polarização do feixe de laser varia, isto é, a direcção do vector de intensidade do campo eléctrico no plano xz ortogonal à direcção de propagação y do feixe de laser. A fim de alcançar secções transversais de foco muito pequeno na camada ta-C, a secção transversal do feixe de laser desfocado é ampliada no expansor de feixe 3FC. 0 feixe de laser polarizado linearmente e o feixe de laser expandido é desviado pelo espelho 7F e focado na camada ta-C por meio de óptica de focalização 8F que é adequada para o comprimento de onda do laser de femtossegundos montada de forma deslocável na direcção z.

Para ajustar, controlar e estabilizar a potência e, portanto, a intensidade do feixe de laser, uma pequena fracção do feixe de laser é dirigida por meio do separador de feixe 4F para um medidor de potência 5F que fornece dados para o controlo do atenuador 3F e/ou do laser 15. Uma câmara 26F serve para observar o processo de estruturação. 0 espelho de deflexão 7F é revestido de uma maneira apropriada para reflectir a radiação do laser de femtossegundos enquanto transmite luz visível. A fim de estruturar áreas de superfície predeterminadas, um movimento relativo entre o feixe de raios laser focado na camada ta-C do rolo de gofragem e a superfície do rolo tem que ser realizado através da rotação do rolo de gofragem por intervalos angulares predeterminadas e α e Φ e deslocando-o nas direcções x e y. Este movimento relativo é conseguido por um dispositivo de deslocamento 32F.

Opcionalmente, um homogeneizador 3FA que transforma a distribuição de intensidade Gaussiana pela secção transversal do feixe de laser numa distribuição de intensidade homogénea e/ou um dispositivo 23F para duplicar ou triplicar a frequência do feixe de laser pode ser inserido na trajectória do feixe do laser de femtossegundos a fim de ser capaz de realizar o processo de estruturação com uma distribuição de intensidade homogénea e também comprimentos de onda de feixe de laser mais curtos. Isto é vantajoso, por exemplo, para o fabrico de máscaras 18 e diafragmas 6 de vidro de quartzo por estruturação a laser de femtossegundos.

Se o dispositivo de duplicação de frequência 23F for utilizado, o expansor de feixe 3FC, espelho de deflexão 7F, e óptica de focalização 8F devem ser adequados para o comprimento de onda mais curto.

Alternativamente, em vez de óptica de focalização 8F, pode ser utilizado um scanner 8FS com uma objectiva adaptada, permitindo assim realizar um movimento relativo mais rápido entre o feixe de laser focalizado sobre a camada ta-C do rolo de gofragem e uma área de superfície limitada da superfície do rolo depende dos parâmetros do scanner, de modo que o tempo necessário para a estruturação desta área de superfície limitada pode ser substancialmente reduzido em comparação com o movimento relativo realizado por meio do sistema de deslocação 32F. Se o sistema de deflexão do espelho do scanner 8FS for utilizado, o sistema de deslocação 32F serve apenas para justapor múltiplas áreas de superfície limitada já estruturadas quando áreas de superfície maiores no rolo de gofragem estão a ser estruturadas.

Por meio do sistema de medição de distância 32FA, a posição focal do feixe de laser é ajustada e monitorizada antes do processo de estruturação e alternadamente com o processo de estruturação. A estruturação por laser de femtossegundos de acordo com a técnica de focalização é utilizada principalmente para a criação de estruturas de ondulação eficazes auto-organizadas por difracção óptica nas camadas ta-C no rolo de gofragem 10. Estas estruturas de ondulação podem, por exemplo ser estruturas de grelha de onda paralela que têm períodos de grelha de 500 a 800 nm e profundidades de trincheira de 300 nm, em que as ondulações paralelas, como já descrito no pedido PCT WO 2007/012215 do requerente da presente invenção, são sempre perpendiculares à direcção de polarização do feixe de laser.

Em analogia com as microestruturas sobrepostas produzidas pelo laser de excímeros numa superfície de base, uma estrutura de ondulação de laser de femtossegundos produzida por pulsos de feixe de laser de femtossegundos pode ser sobreposta com uma segunda estrutura de ondulação cuja orientação é diferente da primeira estrutura de ondulação devido a uma variação da direcção da polarização do feixe de laser. Além disso, é possível sobrepor uma microestrutura produzida numa área de base por meio do laser de excímeros com uma estrutura de ondulação produzida por meio de laser de femtossegundos, criando desse modo outros novos efeitos de difracção óptica após irradiação com luz policromática uma vez que o efeito óptico da microestrutura produzida pelo laser de excímeros é sobreposta pelo efeito de difracção óptica da estrutura de ondulação produzida pelo laser de femtossegundos.

Os seguintes parâmetros de maquinagem são, por exemplo apropriados para produzir as estruturas de ondulação em ta-C: velocidade de deslocação 15 mm/s, comprimento de onda central 775 nm, duração de pulso 150 fs, frequência de repetição de pulso 1 kHz, fluência no foco do feixe de laser 2,3 J/cm2, raio do foco Gaussiano 21 pm. O laser de picossegundos que é aplicável em alternativa para a produção de estruturas de ondulação pode ser do tipo Nd:YAG tipo com um comprimento de onda de 1064 nm, ou um laser deste tipo com duplicação de frequência e um comprimento de onda de 532 nm.

As ondulações são produzidas na camada ta-C sobre o rolo gofragem por varrimento da superfície linha-por-linha, sendo a linha de deslocamento preferencialmente escolhida de tal forma que o espaçamento de linha corresponda ao espaçamento dos pulsos individuais ao longo da linha.

Para controlar a qualidade destes nanoestruturas produzidas na camada ta-C sobre o rolo de gofragem, é utilizado o mesmo em dif ractómetro 12 in situ como acima, o qual compreende uma outra fonte de luz branca, ou um díodo laser e várias conjuntos de câmara CCD para registar as ordens de difracção criadas pelas nanoestruturas opticamente eficazes. Alternativamente, num segundo difractómetro in situ pode ser utilizado. Por causa dos menores períodos de, por exemplo, 0,5 pm de grelha da onda formada pelas ondulações, em comparação com os períodos maiores de grelha de, por exemplo 1 a 2 pm produzidos nas camadas ta-C pelo laser de excímeros, as ordens de difracção correspondentes aparecem sob ângulos menores. O princípio de operação deste difractómetro será descrito abaixo com referência à Fig. 16.

As estruturas produzidas pelo laser de excímeros de acordo com a técnica de projecção de máscara diferem das estruturas produzidas pelo laser de femtossegundos de acordo com a técnica de focalização nas suas dimensões, a profundidade das estruturas anteriores variando por exemplo, entre 250-450 nm e os períodos de grelha sendo iguais a 1,5 pm, e a profundidade da estrutura destas últimas estruturas variando entre 250-400 nm e os períodos de grelha entre 0,4 a 0,7 pm.

Pela sobreposição das estruturas de grelha produzidas por um laser de excímeros e estruturas de grelha de ondulação produzidas por um laser de femtossegundos, uma imitação torna-se muito mais difícil que com base nos padrões de difracção complicados criados na película de embalagem por gofragem, uma falsificação dos mesmos torna-se largamente impossível. Por outro lado, são criadas áreas coloridas opticamente muito eficazes.

Na presente forma de realização exemplar, os elementos ópticos com excepção da óptica de focalização são fixos, e a fim de produzir diferentes áreas estruturadas na superfície do rolo, o rolo é colocado sobre uma mesa transversal que é deslocável no plano X e Y ao mesmo tempo que pode girar sobre o seu eixo. Além disso, o rolo pode também pode ser deslocável no plano Z. No entanto, em vez de deslocar o rolo em relação ao feixe, é também possível proporcionar uma óptica de ajuste com um scanner, tal como descrito acima ou uma combinação de ambas as possibilidades.

Como mencionado na introdução, a superfície do rolo é proporcionada com uma camada ta-C, que foi por exemplo, aplicada por deposição por laser pulsado. No documento WO 2007/012215 referido na introdução, são mencionados diferentes revestimentos nos quais testes foram realizados, e foi reconhecido, entretanto, que uma tal camada de carbono superduro tetraedricamente ligado produzido por deposição por laser pulsado é muito adequada para a estruturação muito fina pretendida. Mais especificamente, a espessura da camada de aproximadamente 1 a 2 pm, mais particularmente de 1,5 pm, pode ser suficiente para os fins pretendidos. Para melhorar a adesão da camada de ta-C ao material subjacente, é vantajoso proporcionar uma camada intermédia de WC com uma espessura de 50 a 300 nm.

Tal como indicado esquematicamente na Fig. 1, pelo menos uma máscara é colocada na trajectória do feixe de laser de excimeros, a máscara ficando localizada entre o laser de excimeros e a óptica de focalização. Nas Figs. 4 a 12, combinações de máscara e diafragma em dispositivos permutadores são apresentadas e descritas em mais detalhe.

Como material de substrato para as máscaras e diafragmas, vidro de quartzo de alta qualidade óptica é utilizado de preferência. Em alternativa, no entanto, por exemplo fluoreto de cálcio, CaF, ou fluoreto de magnésio, MgF2 pode ser utilizado. Numa forma de realização exemplar preferida, a porção de máscara ou diafragma não-transparente é criada por rugosidades. O campo 26F simboliza duas câmaras, que servem para a observação do processo, isto é, para observar a superfície da peça de trabalho. Geralmente, as máscaras de quartzo são proporcionadas com uma estampa regular numa área de superfície de, por exemplo 8 x 8 mm; esta estampa pode ser uma simples trama, mas outros padrões também podem ser considerados e criados. As câmaras 26F são conectadas a um monitor 27. Em alternativa, as superfícies opacas em máscaras de difracção ou diafragmas de vidro de quartzo podem ser produzidas pelo laser de flúor de acordo com a técnica de focalização ou projecção de máscara. Além disso, uma frequência de duplicação ou triplicação pode ser vantajosa se um laser de femtossegundos for utilizado.

Em algumas aplicações simples pode ser suficiente proporcionar uma máscara de quartzo ou máscaras de quartzo num suporte para formar o feixe de laser de excimeros. No caso de padrões coloridos muito finos e complicados, no entanto, que são principalmente também sujeitos a condições estéticas e devem ser amplamente resistentes à fraude, várias máscaras com diferentes estruturas de máscara e múltiplos diafragmas com geometrias de abertura de diafragma diferentes têm que ser utilizados.

Mais especificamente, a formação simultânea do perfil de intensidade do feixe de laser para produzir as microestruturas para gerar superfícies que têm uma difracção óptica predeterminada, isto é, um efeito multicolorido, é conseguida por meio de uma máscara, e a formação da geometria da secção transversal e, consequentemente, da forma do contorno do feixe de laser para produzir as áreas de base microestruturadas predeterminadas de forma contínua, repetível, com as microestruturas com um efeito de difracção óptica predeterminado é conseguida por meio de um diafragma.

Para este efeito, as máscaras e os diafragmas podem ser alterados de uma forma controlada por programa e, em particular, independentemente um do outro, e girados por ângulos pré-determinados. A estrutura da máscara determina a direcção de visualização e o ângulo de visão para o efeito óptico da área de base microestruturada, e o diafragma determina a forma geométrica e a posição da superfície da área de base microestruturada que tem um efeito óptico predeterminado. A troca e a rotação de máscaras e diafragmas podem ser alcançadas por meio dos dispositivos permutadores e de rotação da máscara e diafragma e descritos adiante:

Nas Figs. 4 a 12, são ilustradas algumas formas de realização de dispositivos permutadores para os suportes de máscara e de diafragma; basicamente, dispositivos permutadores lineares ou rotativos, ou combinados podem ser considerados, e é importante em todos os dispositivos que tanto as máscaras como os diafragmas possam ser trocados independentemente um do outro, e rapidamente, a fim de permitir uma grande variedade de padrões. Isto permite uma produção eficiente e económica de um grande número de padrões e caracteristicas de autenticação na peça subjacente, por exemplo, um rolo de gofragem ou uma matriz de gofragem, que atender as mais altas exigências estéticas e ópticas.

Um dispositivo permutador não só permite a produção de diferentes padrões entre um rolo de gofragem e o outro, mas também a criação de um grande número de estruturas diferentes que servem tanto como elementos de autenticação como padrões esteticamente eficazes muito eficientemente e rapidamente num e no mesmo cilindro de gofragem.

Um dispositivo permutador linear 28 está representado nas Figs. 4 a 6. A Fig. 4 mostra uma vista de topo, onde o feixe de laser incidente é simbolizado pela seta 29 e o feixe laser formado pela 29A. 0 dispositivo permutador tem uma placa de montagem 30 para os suportes de máscara 31A a 31E que é montada sobre um primeiro eixo da tabela coordenada x 40A, ver a Fig. 5, as máscaras 18A a sendo inseridas nos suportes de máscara 31E a 31A. Em analogia com isto, o dispositivo permutador tem uma placa de montagem 33 para os suportes de diafragma 34A a 34E que é montada sobre um segundo eixo da tabela coordenada x 40B, ver Fig. 9, em que os suportes dos diafragmas 6A a 6E estão inseridos. O primeiro e segundo eixos da tabela de coordenadas x e 40A e 40B são montados sobre os respectivos eixos das tabelas de coordenadas y 40C e 40D.

Além disso, é visto na Fig. 4 que o feixe de laser 29 primeiro passa através de uma máscara e, depois, através de um diafragma, de modo que o feixe de laser de salda 29A é formado, ver também Fig. 2, e, em seguida, colide com a óptica de imagiologia 8, através da qual os perfis de intensidade de laser resultantes são transformados em imagem na superfície do rolo revestido com ta-C numa escala reduzida. Os suportes de máscara são movidos por uma correia dentada 36 e os suportes de diafragma por uma correia dentada 37 que cooperam com rodas dentadas correspondentes 41A a 41E em relação às 42A a 42E nos suportes, como aparece particularmente na Fig. 4.

Nesta forma de realização exemplar, todos os suportes são accionados por uma única respectiva correia dentada que é accionada por um respectivo motor de passo 38, 39. Alternativamente, é também possível girar cada suporte por um ângulo pré-determinado individualmente por meio de um motor de passo.

Desse modo, as máscaras e diafragmas individuais podem ser trocados linearmente, isto é, uma das máscaras 18A a 18E e um dos diafragmas 6A a 6E podem ser colocados na trajectória do feixe, e, além disso, tanto as máscaras individuais como os diafragmas individuais podem ser girados por um determinado ângulo.

Na Fig. 5, uma vista na direcção da seta V na Fig. 4, isto é, na direcção do feixe de laser, vê-se que os suportes de máscara 31A a 31E são proporcionados com pistas de rolamento de esferas interiores 45A a 45E, que cooperam com pistas de rolamento de esferas exteriores 46A a 46E. Os suportes de máscara estão montados na placa 30 de montagem. A Fig. 6 mostra uma secção de acordo com o plano VI-VI na Fig. 4 e na direcção do feixe de laser em que os suportes de diafragma 34A a 34E e o motor de passo 39, bem como a correia dentada 37 são visíveis e os suportes de diafragma são dispostos na placa 33 de montagem. Na Fig. 6 é ainda mais evidente que os suportes de diafragma 34A a 34E cada compreendem uma pista de rolamento de esferas interiores 43A a 43E que coopera com uma pista de rolamento de esferas interior 44A a 44E.

Em vez das unidades de correia dentada para a rotação das máscaras e diafragmas, engrenagem sem-fim e accionamentos por fuso actuados pelos respectivos eixos comuns que são accionados pelos respectivos motores de passo podem ser utilizados. Em alternativa, no entanto, a rotação de cada máscara e de cada suporte do diafragma por ângulos pré-determinados podem também ser conseguida por meio de um motor de passo separado para cada máscara e cada suporte de diafragma. 0 eixo da tabela de coordenada Y 40C, que permite uma deslocação da placa de montagem 30 em paralelo com a direcção de propagação do feixe de laser, serve para o posicionamento preciso da área estruturada da máscara 18C que se encontra em posição de maquinagem no ponto homogéneo HS do feixe de laser, e pela deslocação do eixo da tabela de coordenada y 40D que permite uma deslocação da placa 33 de montagem em paralelo com a direcção de propagação do feixe de laser, uma distância mínima predeterminada entre a máscara 18C que está em posição de maquinagem e o diafragma 6C que está em posição de maquinagem é ajustada, ou os lados da superfície estruturada da máscara 18C e diafragma 6C, isto é, a abertura do diafragma, são postos em contacto directo uns com os outros.

Nas Figs. 7 a 9, é ilustrado um arranjo rotativamente deslocável de máscaras e diafragmas onde as mesmas máscaras e diafragmas como nas Figuras 4-6 com os suportes, pistas de rolamento de esferas internas e externas, rodas dentadas, correias dentadas, e motores de passo estão rotativamente dispostos sobre uma placa circular de montagem 47 e 48, respectivamente, e não linearmente sobre uma placa de montagem rectangular, e um motor de passo 38 ou 39 acciona todos os suportes de máscara ou de diafragma, respectivamente, através de uma correia dentada, simultaneamente, ou cada suporte é accionado separadamente por um respectivo motor de passo. A Fig. 8 é uma vista na direcção da seta VIII na Fig. 7, isto é, na direcção do feixe de laser, e a Fig. 9 é uma secção de acordo com o plano IX-IX na Fig. 7. As placas de montagem são accionadas por um respectivo motor de passo 49 com um suporte 49H para a placa 47, e 50 com um suporte para a placa 50H para a placa de montagem 48, e estão dispostos num eixo da tabela de coordenada y 51 para posicionamento das máscaras 18A-18E, respectivamente num eixo da tabela de coordenada y 52 para posicionamento dos diafragmas 6a-6C na direcção y. O arranjo circular 53 permite uma concepção mais compacta do que o arranjo linear 28.

Nas Figs. 10 a 12, é ilustrado outro dispositivo permutador 54, onde as máscaras e os diafragmas com os seus suportes são dispostos nos respectivos compartimentos 57 e 58 e podem ser recuperados dos mesmos e introduzidos na trajectória do feixe de forma independente um do outro. Nesta posição, os mesmos podem ser girados em torno do seu próprio eixo.

Como aparece na Fig. 10, cada máscara 18 está instalada num dispositivo 55 e cada diafragma 6 num dispositivo 56, e os dispositivos da máscara e diafragma estão dispostos nos respectivos compartimentos 57 e 58, os dispositivos da máscara sendo dispostos num permutador de máscara 59 e num deslizador de máscara 60 e os dispositivos do diafragma analogamente num permutador de diafragma 61 e num deslizador de diafragma 62, esses dispositivos sendo simbolizados por setas.

Particularmente na Fig. 12, uma secção de acordo com o plano XII-XII na Fig. 10, vê-se que tanto a máscara como o diafragma podem ser girados. Para este fim, o dispositivo da máscara ou diafragma é colocado num suporte 63 de máscara disposto ou suporte de diafragma 67 de forma rotativa respectivamente, que pode ser girado por um ângulo predeterminado por meio de um motor de passo 64 ou 68, respectivamente, o motor de passo 64 accionando uma correia dentada 65 que está ligada a uma roda de engrenagem 66 no suporte de máscara. Do mesmo modo, o suporte do diafragma 67 é girado através de um ângulo predeterminado por um motor de passo 68, que acciona uma roda de engrenagem 7 0 no suporte do diafragma por meio de uma correia dentada 69.

Tanto o mecanismo de rotação da máscara como do diafragma são montados nas respectivas placas de montagem 71 e 72. A placa de montagem 71 do suporte da máscara e compartimento da máscara 57, bem como a placa de montagem 72 do suporte do diafragma e compartimento do diafragma 58 da montagem são dispostos em eixos de tabela de coordenada y respectivos 73, 74.

Quando se utiliza um dispositivo complexo com dois sistemas de laser e dispositivos permutadores de máscara e diafragma para a produção de estruturas eficazes de difracção óptica, é indispensável implementar um controlo eficaz das estruturas produzidas. Teoricamente seria possível estruturar um rolo de gofragem ou uma matriz de gofragem e, depois, para inspeccionar esses peças de trabalho num laboratório a fim de, subsequentemente, ajustar o dispositivo no caso de imperfeições. No entanto, isso é muito complicado e demorado para uma produção eficiente de peças maquinadas, mais particularmente rolos de gofragem.

Por conseguinte, sugere-se proporcionar um dispositivo de medição e de ajuste com um difractómetro disposto de acordo com a Fig. 13 para medir as estruturas criadas enquanto o rolo de gofragem está a ser estruturado e para permitir um ajuste da intensidade da radiação, da posição focal, em relação à posição do plano de imagiologia, etc. Aqui, várias ordens de difracção são avaliadas e comparadas, simultaneamente, tanto uma com a outra como para gravações de difracção de referência determinadas. 0 arranjo de difractómetro fortemente simplificado e esquematicamente ilustrado 12 é montado por cima do rolo de gofragem 10 e, essencialmente, compreende um arranjo semicircular de dois primeiros segmentos de retenção 78 e 81, em que são montados os laser díodos 7 9 para gerar um feixe de medição 14 que tem uma secção transversal predeterminada, e respectivamente, conjuntos de câmara CCD 80 para medir as fracções de feixe 14 difractadas nas microestruturas produzidas, bem como um arranjo semicircular de dois segundos segmentos de retenção 78F e 81F em que são montados os laser díodos 79F para gerar um feixe de medição 14F que tem uma secção transversal predeterminada e, respectivamente, conjuntos de câmara CCD 80F para medir as fracções de feixe 14F difractadas nas estruturas de ondulação produzidas. Além disso, é proporcionada uma electrónica de avaliação não representada. Os conjuntos CCD são, cada, deslocáveis ao longo de quartos de círculos, a fim de detectar diferentes ordens de difracção, ou os conjuntos são deslocáveis espacialmente de forma semelhante para um detector de raios X, a fim de gravar as diferentes ordens de difracção.

Deste modo, para cada estrutura gofrada, a posição das imagens de ordem de difracção pode ser automaticamente detectada e registada durante o primeiro varrimento espacial do conjunto, por exemplo, durante o teste dos rolos de gofragem acabados de serem estruturados. 0 rolo gofragem é suportado num dispositivo de deslocação que é rotativo e deslocável, por exemplo, por meio de pelo menos um actuador piezo 82, a fim de permitir que o alinhamento horizontal exacto da superfície do corpo sólido que está a ser estruturada ou que será estruturada sobre uma mesa rotativa 83 que, por sua vez, é disposta sobre uma mesa de elevação 84 e está ligada a uma tabela 85 de coordenadas xy.

Para o controlo de qualidade in situ de acordo com a Fig. 1, o feixe de laser monocromático do laser díodo ou o feixe da fonte de luz branca de pequena secção transversal é dirigido para a área de base que está a ser examinada. As diferentes intensidades das difracções que aparecem sob diferentes ângulos de difracção devido ao efeito óptico das micro e nanoestruturas, respectivamente, ou as distribuições de intensidade nas ordens de difracção são gravadas pelo arranjo de difractómetro 12 e comparadas umas com as outras. As intensidades e, mais particularmente, as distribuições de intensidade nas ordens de difracção são determinadas pela forma geométrica, a profundidade, e a precisão dimensional das estruturas produzidas de modo que alterações dimensionais e profundidades insuficientes de estrutura possam ser detectadas. No caso de um desvio excessivo da estrutura de referência predeterminada, o processo de estruturação é interrompido e é realizada uma adaptação dos parâmetros do feixe de laser e da posição do rolo.

Para o controlo de qualidade global por meio do difractómetro ilustrado na Fig. 13, o feixe da fonte de luz branca de pequena secção transversal é dirigido para a superfície de um rolo de gofragem estruturado acabado 10. Mais especificamente, as porções de superfície microestruturadas pelo laser de excímeros são irradiadas com uma fonte de luz branca e as porções de superfície nanoestruturadas pelo laser de femtossegundos são subsequentemente irradiadas com uma outra fonte de luz branca. 0 ângulo de incidência dos raios pode variar pelo deslocamento das fontes de luz branca nos retentores em forma de arco de circulo. As ordens de difracção criadas pelo efeito óptico das porções de superfície microestruturadas são registadas por meio de conjuntos de câmara CCD 80F, e as ordens de difracção criadas pelo efeito óptico das porções de superfície nanoestruturadas são registadas por meio de outros conjuntos de câmara CCD 80.

Para gravar com precisão as ordens de difracção que aparecem sob diferentes ângulos de difracção, os conjuntos são deslocáveis nos retentores em forma de arco de círculo.

Por conta dos maiores períodos das estruturas de difracção de por exemplo 1 a 2 pm produzidas nas camadas ta-C por microestruturação por meio de laser de excímeros, de acordo com a técnica de projecção de máscara, em comparação com os períodos de grelha menores das ondulações de, por exemplo 0,5 pm produzido por nanoestruturação por meio de laser de femtossegundos, as ordens de difracção correspondentes aparecem sob ângulos diferentes. Por conseguinte, a fim de evitar uma sobreposição das diferentes ordens de difracção, o raio do retentor em forma de arco de círculo 81 é escolhido menor do que o raio do retentor em foram de arco de círculo 81F. A partir destas medições, as seguintes propriedades podem ser quantitativamente determinadas por toda a área de superfície estruturada do rolo de gofragem:

Nitidez da imagem, contraste da imagem ou impressão de cor por meio da comparação da intensidade.

Tamanho e distribuição de porções de superfície estruturadas de forma óptima e não-óptima.

Grau de estruturação diferencial, isto é, a proporção das áreas de difracção óptima das estruturas produzidas detectadas numa pequena área de superfície predeterminada para a dimensão daquela área de superfície pequena.

Grau de estruturação integrante, isto é, a proporção da área de superfície resumida das áreas de difracção óptima para as estruturas produzidas para a área de superfície total do campo de medição.

Figuras de qualidade para as áreas de superfície micro e nanoestruturadas.

No que diz respeito à aplicação de um rolo de gofragem estruturado de acordo com o método acima, por exemplo, uma película de embalagem é passada entre um rolo de gofragem estruturado desta forma e um rolo correspondente e os locais onde um logotipo será criado de acordo com uma técnica que é conhecida per se omitindo-se dentes é microestruturado, a fim de ser subsequentemente satinizado convencionalmente por meios de um par de rolos de gofragem seguinte.

Em tal procedimento, é também possível a utilização de uma versão modificada e adaptada, correspondentemente, de uma disposição de difractómetro para a medição das estruturas criadas sobre a película de embalagem e utilizar os valores medidos para as correcções na produção das estruturas no rolo de gofragem.

Com base na descrição acima, são possíveis variações dentro do âmbito da invenção. Desse modo, é possível, em vez de fornecer máscaras e diafragmas feitas de placas de quartzo, fabricar máscaras e/ou diafragmas, por exemplo de CaF2 ou de os formar por meio de cristais electricamente variáveis nos quais podem ser criadas zonas de alta ou muito alta transparência para o feixe de laser. Os diafragmas também podem ser fabricados de películas metálicas .

Na descrição, um rolo de gofragem foi indicado como um exemplo da superfície da peça de trabalho, mas a invenção é também adequada para a estruturação de outras superfícies revestidas ou não revestidas, por exemplo, uma superfície elevada de uma matriz de gofragem ou dentes de um rolo de gofragem, ou uma superfície que difracta a luz incidente directamente, tal como uma parte de uma caixa de relógio ou uma moeda, por exemplo, uma moeda decorativa ou uma moeda de circulação ou uma peça de joalharia.

Lisboa, 15 de Julho de 2015.

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Método de estruturação de pelo menos uma área de uma superfície de corpo sólido (9) proporcionado com um revestimento de material duro por meio de um laser que tem durações de pulso na gama de nanossegundos (1) de acordo com a técnica de projecção de máscara, caracterizado por um ponto homogéneo (HS) ser formado a partir de um feixe de saída do laser, no ponto homogéneo (HS) uma máscara (18) e depois um diafragma (6) serem utilizados para formar um perfil do feixe óptico, em frente de uma óptica de imagiologia (7, 8) para formar imagem de luz laser sobre a superfície (9).
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por pelo menos uma máscara e um diafragma serem dispostos num dispositivo permutador em que qualquer máscara desejada e qualquer diafragma desejado podem ser colocados na trajectória do feixe do laser independentemente um do outro.
3. 3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a estruturação ser produzida pela sobreposição de múltiplas microestruturas, as estruturas de sobreposição formando cada uma um ângulo (a) com as estruturas sobrepostas.
4. 4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as máscaras e os diafragmas no dispositivo permutador serem rotativos à volta de si mesmos bem como deslocáveis linearmente ou rotativamente e serem dispostas em compartimentos respectivos.
5. 5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o revestimento de material duro consistir em ta-C, carbureto de tungsténio (WC), carbureto de boro (B4C), carbureto de silício (SiC), ou materiais duros similares, tendo de preferência entre uma camada de ta-C e o material subjacente, uma camada de carbureto de tungsténio com uma espessura entre 50 e 300 nm.
6. 6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a estruturação produzida pelo laser de nanossegundos de acordo com a técnica de projecção de máscara ser sobreposta com uma segunda estrutura em forma de ondulação por meio de um segundo laser com durações de pulso na gama de pico ou femtossegundos e que funciona de acordo com a técnica de focalização.
7. 7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por, para o fabrico das máscaras ou diafragmas, utilizar-se um laser de femtossegundos cuja radiação produz as superfícies que são opacas ao feixe de laser sobre o substrato, de preferência uma placa de quartzo transparente, devido a uma rugosidade aumentada.
8. 8. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 6, caracterizado por, durante a produção da estrutura sobre a superfície da peça de trabalho, estas estruturas serem medidas por meio de um difractómetro e os valores medidos serem utilizados para ajustar a intensidade do feixe e/ou a óptica de imagiologia e focalização.
9. 9. Método de utilização de um rolo de gofragem, em que o rolo de gofragem é primeiro estruturado de acordo com o método da reivindicação 6, e o rolo de gofragem estruturado é então aplicado a uma película de embalagem fazendo passar a película de embalagem entre o rolo de gofragem estruturado e um contra-rolo .
10. 10. Dispositivo para a implementação do método de acordo com a reivindicação 1, que compreende um primeiro laser (1) para produzir pulsos que têm uma duração de pulso na gama de nanossegundos, e uma óptica de imagiologia (7, 8), caracterizado por, entre o laser (1) e a sua óptica de imagiologia (8), um homogeneizador (3a) e uma lente de campo (3b) serem dispostos para formar um ponto homogéneo (HS), e depois destes pelo menos uma combinação de máscara e diafragma (18, 6) ser disposta num dispositivo permutador (28, 53, 54) e o dispositivo permutador ser adaptado para colocar uma das máscaras (18) ou um dos diafragmas (6) na trajectória do feixe (29) do laser (1) independentemente um do outro, as máscaras (18, 18A-18E, 18/1-18/9) e os diafragmas (6, 6A/6E) podendo ser deslocados linearmente ou rotativamente à volta de si mesmos em suportes (31A a 31E; 34A a 34E).
11. 11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por as máscaras (18) e os diafragmas (6) no dispositivo permutador (54) serem, cada um, colocados numa placa (55, 56) este último sendo disposto em compartimentos respectivos.
12. 12. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender um segundo laser (15) na gama de picossegundos ou femtossegundos, o dispositivo compreendendo meios (32, 32F) para primeiro colocar a superfície (9) do objecto (10) que deve ser estruturado no plano de imagem da óptica de imagiologia (8) do primeiro feixe laser (2) e depois no plano focal da óptica de focalização do segundo feixe de laser (2F).
13. 13. Dispositivo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o primeiro laser (1) ser um laser de excimeros KrF com um comprimento de onda de 248 nm, ou um laser de excimeros ArF com um comprimento de onda de 193 nm, ou laser de flúor com um comprimento de onda de 157 nm, ou um laser de excimeros XeCl com um comprimento de onda de 308 nm, e um segundo laser para produzir a estrutura de ondulação ser um laser de femtossegundos (15) com um comprimento de onda central de 775 nm, ou um laser de picossegundos do tipo Nd:YAG com um comprimento de onda de 10 64 nm ou o comprimento de onda de frequência dupla de 532 nm.
14. 14. Dispositivo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por compreender um difractómetro 812) que tem pelo menos um rede CCD (80, 80F) para medir a radiação (14, 14F) reflectida e difractada pelas estruturas dos laser de excimeros e a laser de femtossegundos, respectivamente.
15. 15. Dispositivo de acordo com a reivindicação 12, para estruturar áreas sobre um rolo de gofragem ou uma matriz de gofragem para gofrar caracteristicas de autenticação e/ou áreas eficazes em difracção óptica sobre uma película de embalagem, ou áreas sobre peças de relojoaria, moedas, ou peças de joalharia revestidas ou não revestidas para produzir caracteristicas de autenticação e/ou sinais eficazes em difracção óptica. Lisboa, 15 de Julho de 2015.