RU109877U1 - DEVICE FOR CREATING AN OPTICALLY PERMEABLE IMAGE INSIDE A DIAMOND (OPTIONS) AND DEVICE FOR DETECTING THE INDICATED IMAGE - Google Patents

DEVICE FOR CREATING AN OPTICALLY PERMEABLE IMAGE INSIDE A DIAMOND (OPTIONS) AND DEVICE FOR DETECTING THE INDICATED IMAGE Download PDF

Info

Publication number
RU109877U1
RU109877U1 RU2011127325/28U RU2011127325U RU109877U1 RU 109877 U1 RU109877 U1 RU 109877U1 RU 2011127325/28 U RU2011127325/28 U RU 2011127325/28U RU 2011127325 U RU2011127325 U RU 2011127325U RU 109877 U1 RU109877 U1 RU 109877U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
diamond
centers
source
image
Prior art date
Application number
RU2011127325/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Валентинович Васильев
Владимир Леонидович Величанский
Сергей Александрович Зибров
Андрей Алексеевич Ионин
Сергей Иванович Кудряшов
Алексей Олегович Левченко
Леонид Владимирович Селезнев
Дмитрий Васильевич Синицын
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии"
Priority to RU2011127325/28U priority Critical patent/RU109877U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU109877U1 publication Critical patent/RU109877U1/en

Links

Abstract

1. Устройство создания оптически проницаемого изображения внутри алмаза, содержащее источник рабочего оптического излучения, обеспечивающего создание вакансий в алмазе, устройство для отжига, обеспечивающего дрейф вакансий и создание внутри алмаза N-V-центров, флюоресцирующих под действием возбуждающего излучения, отличающееся тем, что приспособлено для создания изображения, состоящего из заданной совокупности оптически проницаемых элементов микронного или субмикронного размера, представляющих собой кластеры N-V-центров, в алмазе, имеющем одну предварительно выполненную на поверхности алмаза оптически проницаемую полированную площадку, и содержит: ! средство (1) для закрепления алмаза (2) и его координированного перемещения в пространстве; ! источник (3) рабочего оптического излучения (4), приспособленный для формирования пучка излучения ультракоротких импульсов, обеспечивающего создание вакансий в алмазе (2), сгруппированных в кластер, и выполненный с возможностью регулирования количества и энергии указанных импульсов; ! источник (5) оптического излучения, приспособленный для формирования пучка непрерывного излучения (6), обеспечивающего отжиг алмаза (2), достаточный для дрейфа вакансий в области расположения создаваемого элемента изображения с образованием N-V-центров, сгруппированных в кластер, и обеспечивающего оптическое возбуждение создаваемых N-V-центров; ! систему (7) подачи указанных излучений (4, 6) от источников (3, 5) через упомянутую оптически проницаемую площадку (2а), обеспечивающую формирование фокальной перетяжки пучков указанных излучений (4, 6) в области предполагаемого размещения элемента и� 1. A device for creating an optically permeable image inside a diamond, containing a source of working optical radiation, which provides vacancies in diamond, an annealing device, which ensures the drift of vacancies and the creation of NV centers inside diamond that fluoresce under the action of exciting radiation, characterized in that it is adapted to create image, consisting of a given set of optically permeable elements of micron or submicron size, representing clusters of NV centers, in diamond, they yuschem one pre-formed on the surface of the diamond polished optically permeable area, and includes: means (1) for fixing diamond (2) and its coordinated movement in space; ! a source (3) of working optical radiation (4), adapted to form a beam of ultrashort pulse radiation, ensuring the creation of vacancies in diamond (2), grouped into a cluster, and configured to control the quantity and energy of these pulses; ! an optical radiation source (5) adapted to form a continuous radiation beam (6), which provides diamond annealing (2), sufficient for the vacancy drift in the region of the created image element to form NV centers grouped in a cluster, and providing optical excitation of the generated NV -centers; ! a system (7) for supplying said radiation (4, 6) from sources (3, 5) through said optically permeable area (2a), which provides the formation of a focal constriction of beams of said radiation (4, 6) in the region of the intended placement of the element

Description

Область техникиTechnical field

Настоящая полезная модель относится к устройствам для записи в алмазы информации, более точно, - к устройствам создания внутри алмазов изображений, несущих информацию различного назначения, например, известную только ограниченному кругу лиц, например, коды идентифицикации, метки, идентифицирующие алмазы, в частности, к устройствам создания внутри алмаза оптически проницаемого изображения, невидимого невооруженным глазом, с помощью увеличительных стекол, и микроскопов различных типов, внутри ограненных и не ограненных природных алмазов или синтетических алмазов без влияния на их характеристики поглощения, приводящего к нанесению ущерба качеству алмазов.This utility model relates to devices for recording information in diamonds, more precisely, to devices for creating images inside diamonds that carry information for various purposes, for example, known only to a limited circle of people, for example, identification codes, labels identifying diamonds, in particular, devices for creating inside a diamond an optically permeable image invisible to the naked eye using magnifying glasses, and microscopes of various types, inside faceted and not faceted natural diamonds or synthetic diamonds without affecting their absorption characteristics, resulting in damage to the diamond quality.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Проблема создания в объемах алмазов изображений, например, для маркировки алмазов в целях их идентификации и отслеживания, без нанесения ущерба их качеству и, соответственно, стоимости, хорошо известна, так как некоторые свойства алмазов делают создание таких изображений весьма затруднительным.The problem of creating images in diamond volumes, for example, for marking diamonds for their identification and tracking, without prejudice to their quality and, consequently, cost, is well known, since some properties of diamonds make creating such images very difficult.

Известно, что алмазы оптически прозрачны для длин волн в видимой области спектра в диапазоне 400-700 нм, что алмаз представляет собой материал очень высокой твердости, подверженный раскалыванию при резком механическом напряжении или чрезмерном локальном нагреве, а изображения меток, предпочтительно, имеющих вид читаемых кодов, проб, заводских номеров, последовательности буквенно-цифровых знаков, во избежание несанкционированного обнаружения или удаления должны иметь очень маленькие размеры и недоступное для механических и химических воздействий расположение и не изменять внешний вид и коммерческую стоимость алмаза.It is known that diamonds are optically transparent for wavelengths in the visible spectral range in the range 400-700 nm, that diamond is a material of very high hardness, prone to cracking under severe mechanical stress or excessive local heating, and image labels, preferably in the form of readable codes , samples, serial numbers, sequences of alphanumeric characters, in order to prevent unauthorized detection or removal, must be very small and inaccessible to mechanical and chemical Action location and do not change the appearance and commercial value of the diamond.

Известны различные способы нанесения изображений на поверхность ограненного алмаза. Однако фасеты поверхности ограненного алмаза ориентированы в разных направлениях, имеют весьма малые размеры и могут быть недоступны для мечения и детектирования, если драгоценный камень вставлен в оправу. Кроме того, исходные поверхностные метки могут быть уничтожены с помощью механической и химической обработки, например, полированием, травлением. Поэтому предпочтительным, особенно для дорогостоящих алмазов, является создание изображений метки под поверхностным слоем алмаза без изменения наружной поверхности.Various methods are known for applying images to a faceted diamond surface. However, facets of the faceted diamond surface are oriented in different directions, have very small sizes and may not be accessible for tagging and detection if the gemstone is inserted into the frame. In addition, the original surface marks can be destroyed by mechanical and chemical treatment, for example, polishing, etching. Therefore, it is preferable, especially for expensive diamonds, to create mark images under the surface layer of diamond without changing the outer surface.

Создание двух и трехмерных изображений в объеме алмаза является многообещающей технологией как для целей хранения информации, так и для применения в оптической технике.The creation of two and three-dimensional images in the volume of a diamond is a promising technology both for the purpose of storing information and for use in optical technology.

Известны способы создания изображений в самородных алмазах в виде меток, являющихся непрозрачными для оптического излучения, за счет развития объема нарушенных микроструктур алмаза, окружающих естественные примеси, например, самые разные невидимые невооруженным глазом структурные дефекты и примеси, большинство из которых является атомами азота, водорода и бора, или за счет внедрения в структуру алмаза примесных ионов, например, фосфора, создающих детектируемые дефектные области.Known methods for creating images in native diamonds in the form of labels that are opaque to optical radiation due to the development of the volume of disturbed diamond microstructures surrounding natural impurities, for example, a variety of structural defects and impurities invisible to the naked eye, most of which are nitrogen, hydrogen and boron, or due to the introduction of impurity ions, for example, phosphorus, into the diamond structure, creating detectable defective regions.

Известен способ и система для лазерного мечения алмазов (RU, 2357870, С1; WO 2006/092035; US, 7284396, B1), в которых предложено гравирование кодов аутентификации в виде меток в объеме алмаза, создаваемых путем воздействия на локализованные внутренние дефекты в объеме алмаза (атомы азота, водорода, серы, фосфора, никеля, бора и другие) управляемой последовательностью лазерных импульсов в фемтосекундном диапазоне (от нескольких фемтосекунд до 200 пикосекунд) с энергией, переносимой каждым лазерным импульсом, выше пороговой энергии, требуемой, чтобы вызвать постоянные структурные изменения (повреждения) в кристалле алмаза при выбранной длине волны лазера и характеристиках фокусирования. При этом излучение производят импульсами, сфокусированными ниже поверхности и приводящими к формированию в местах случайного распределения указанных дефектов растущих дефектных микроструктур, непрозрачных для оптического излучения. Знаки состоят из неалмазных форм углерода и сформированы из нескольких микроскопических точечных меток размером несколько микрометров (2-5 мкм) при расстоянии между соседними точечными метками около 50 мкм, а массив точечных меток имеет площадь 250×250 мкм, и требуют для детектирования использования специального считывающего устройства. Однако при этом:A known method and system for laser marking of diamonds (RU, 2357870, C1; WO 2006/092035; US, 7284396, B1), in which the engraving of authentication codes in the form of labels in the diamond volume is created by acting on localized internal defects in the diamond volume (atoms of nitrogen, hydrogen, sulfur, phosphorus, nickel, boron and others) by a controlled sequence of laser pulses in the femtosecond range (from several femtoseconds to 200 picoseconds) with the energy carried by each laser pulse above the threshold energy required to cause a post The apparent structural changes (damage) in the diamond crystal at the selected laser wavelength and focusing characteristics. In this case, the radiation is produced by pulses focused below the surface and leading to the formation in the places of random distribution of these defects of growing defective microstructures that are opaque to optical radiation. The signs consist of non-diamond forms of carbon and are formed from several microscopic point marks with a size of several micrometers (2-5 μm) with a distance between adjacent point marks of about 50 μm, and the array of point marks has an area of 250 × 250 μm, and require the use of a special readout for detection devices. However, at the same time:

- созданные точечные метки являются более крупными, чем природные дефекты в алмазе, что снижает качество и коммерческую стоимость алмазов;- created point marks are larger than natural defects in diamond, which reduces the quality and commercial value of diamonds;

- взаимное расположение точек в метке может определить лишь некую их геометрическую совокупность, например, вершин виртуального треугольника на основе трех точек, но не изображение самого треугольника;- the relative position of the points in the label can be determined only by some geometric combination of them, for example, the vertices of a virtual triangle based on three points, but not the image of the triangle itself;

- аутентификация камня по взаимному пространственному расположению в нем точечных меток, созданных в необработанном алмазе, не может быть надежной после его огранки, когда положение части точечных меток относительно граней и между собой может быть изменено;- stone authentication based on the mutual spatial arrangement of the point marks created in the rough diamond in it cannot be reliable after it is cut, when the position of the part of the point marks relative to the faces and between them can be changed;

- в связи со стохастическим расположением природных дефектов в алмазе создание изображений, имеющих изобразительную и смысловую нагрузку, невозможно.- due to the stochastic arrangement of natural defects in diamond, the creation of images having a visual and semantic load is impossible.

Известен способ получения изображения в прозрачных материалах (SU, 329899, А), в котором скрытое изображение создавали в прозрачных алмазных пластинках размером 50×50 мм и толщиной 300 мкм, вырезанных из естественных алмазных октаэдров. На поверхность такого образца накладывали металлическую маску толщиной 50 мкм, в которой фотолитографическим путем было вытравлено требуемое изображение, после чего образец подвергали бомбардировке ионами фосфора. При этом помимо цветного поверхностного изображения появлялось и внутреннее изображение, а пластинки подвергались последующему термическому отжигу, в результате которого цветное изображение пропадало. Сформированное изображение было термически устойчиво до 1200°С, не разрушалось под действием света, электрических и магнитных полей. Однако из-за высокой твердости решетки глубина проникновения ионов фосфора внутрь алмаза и глубина размещения внутреннего изображения не может быть большой, поэтому тонкий поверхностный слой, содержащий метку, может быть удален полировкой или травлением, а увеличение количества примесей фосфора в алмазе и наличие визуально различимого изображения влияет на его коммерческую стоимость.A known method of obtaining images in transparent materials (SU, 329899, A), in which a latent image was created in transparent diamond plates measuring 50 × 50 mm and a thickness of 300 μm, cut from natural diamond octahedra. A 50-μm-thick metal mask was applied to the surface of such a sample, in which the desired image was etched by photolithography, after which the sample was bombarded with phosphorus ions. In addition to the color surface image, an internal image appeared, and the plates were subjected to subsequent thermal annealing, as a result of which the color image disappeared. The formed image was thermally stable up to 1200 ° C, not destroyed by the action of light, electric and magnetic fields. However, due to the high lattice hardness, the depth of penetration of phosphorus ions into the diamond and the depth of the internal image cannot be large, therefore, a thin surface layer containing a mark can be removed by polishing or etching, and an increase in the amount of phosphorus impurities in the diamond and the presence of a visually distinguishable image affects its commercial value.

Известен способ встраивания в монокристаллический алмаз, полученный методом химического осаждения из газовой (паровой) фазы на алмазной подложке, у которой поверхность, где происходит рост алмаза, в основном свободна от кристаллических дефектов, производственной марки или идентификационной метки (RU, 2382122, C1), в котором в процессе синтеза в слой синтетического алмазного материала вводят, по меньшей мере, одну допирующую добавку химического элемента из группы, включающей азот, бор и кремний, в форме дефектных центров, испускающих при возбуждении излучение с характерной длиной волны. При этом азот может быть введен в синтетическую плазму в разных формах, обычно это N2, NH3, воздух, N2H4, и образует производственную марку или идентификационную метку в форме слоя, в котором при соответствующем оптическом возбуждении возникает флюоресценция с пиками 575 нм и/или 637 нм. Эта флюоресценция гасится, по существу, мгновенно при удалении источника возбуждения. В этом слое, содержащем допирующий азот, может также наблюдаться линия фотолюминесценции на 533 нм. Предпочтительно, производственная марка или идентификационная метка имеют форму одного или более слоев или областей, введенных в алмазный материал в процессе синтеза: например, форма производственной марки или идентификационной метки, такой, как товарный знак, может представлять собой одну или более совокупностей характерных слоев, периодически распределенных в алмазном слое, предмете или синтетическом драгоценном камне. Распознавание (детектирование) производственной марки или идентификационной метки может проводиться, например, визуально или с помощью специальных оптических приборов. В общем случае предпочтительным является распознавание непосредственно невооруженным глазом наблюдателя, поскольку этот метод позволяет получить пространственную информацию, в частности бинокулярную или глубинную информацию.A known method of incorporation into a single-crystal diamond obtained by chemical vapor deposition from a gas (vapor) phase on a diamond substrate, on which the surface where the diamond grows, is mainly free from crystal defects, a manufacturing mark or identification mark (RU, 2382122, C1), in which at least one dopant of a chemical element from the group comprising nitrogen, boron and silicon is introduced into the layer of synthetic diamond material in the form of defect centers emitting during excitation during synthesis enii radiation of characteristic wavelength. In this case, nitrogen can be introduced into synthetic plasma in various forms, usually N 2 , NH 3 , air, N 2 H 4 , and forms a production mark or identification mark in the form of a layer in which fluorescence with peaks 575 occurs with the corresponding optical excitation nm and / or 637 nm. This fluorescence is quenched, essentially instantly when the excitation source is removed. In this layer containing doping nitrogen, a photoluminescence line at 533 nm can also be observed. Preferably, the manufacturing mark or identification mark is in the form of one or more layers or regions introduced into the diamond material during the synthesis: for example, the shape of the manufacturing mark or identification mark, such as a trademark, may be one or more sets of distinctive layers, periodically distributed in a diamond layer, object or synthetic gem. Recognition (detection) of a manufacturing brand or identification mark can be carried out, for example, visually or using special optical devices. In general, it is preferable to recognize the observer directly with the naked eye, since this method allows one to obtain spatial information, in particular binocular or in-depth information.

Кроме того, хорошо известно, что захват примесей изменяется в зависимости от сектора роста, участвующего в этом процессе, например сектор роста {111} часто захватывает более высокую концентрацию примесей, чем сектор роста {100}.In addition, it is well known that the capture of impurities varies depending on the growth sector involved in this process, for example, the growth sector {111} often captures a higher concentration of impurities than the growth sector {100}.

Однако в этом способе мечения синтетических выращенных алмазов в алмаз вводят заведомо известный дефект, что не улучшает качества алмаза, а из-за хаотичности размещения таких дефектов в алмазе при его синтезе совокупность таких введенных дефектов не может составить какого-либо изображения, содержащего заданные элементы.However, in this method of labeling synthetic grown diamonds, a known defect is introduced into the diamond, which does not improve the quality of the diamond, and due to the randomness of the placement of such defects in the diamond during its synthesis, the totality of such introduced defects cannot form any image containing the specified elements.

Кроме того, этот способ является способом выращивания алмаза с заданной меткой, и не может применяться для маркировки природных алмазов, или выращенных по иным технологиям искусственных алмазов.In addition, this method is a method of growing diamond with a given label, and cannot be used for marking natural diamonds, or artificial diamonds grown using other technologies.

Авторы пришли к заключению, что наиболее перспективным направлением создания различных скрытых изображений в объеме природных и синтетических алмазов, например, меток, является использование оптически прозрачных дефектов, в частности, связанных с наличием в алмазе примесей азота, являющихся оптически проницаемыми для длин волн видимого диапазона спектра и позволяющих после специальной обработки получать невидимые невооруженным глазом, с помощью увеличительных стекол и микроскопов различных типов, но флюоресцирующие при облучении возбуждающим излучением элементы, которые в совокупности могут сформировать заданное изображение внутри алмаза.The authors concluded that the most promising direction for creating various latent images in the volume of natural and synthetic diamonds, for example, labels, is the use of optically transparent defects, in particular, due to the presence of nitrogen impurities in the diamond, which are optically permeable to visible wavelengths of the spectrum and allowing after special processing to receive invisible to the naked eye, using magnifying glasses and microscopes of various types, but fluorescent when irradiated in zbuzhdayuschim radiation elements, which together can form a predetermined image within the diamond.

Известно, что основными дефектами в алмазах, связанными с примесью азота, являются:It is known that the main defects in diamonds associated with an admixture of nitrogen are:

Дефект А - аналогичен двухатомной дипольной молекуле NS-NS, то есть паре атомов азота в соседних узлах кристаллической решетки;Defect A - is similar to a diatomic dipole molecule N S -N S , that is, a pair of nitrogen atoms in neighboring nodes of the crystal lattice;

Дефект В1 - четыре атома азота в первой координационной сфере вакансии;Defect B1 - four nitrogen atoms in the first coordination sphere of a vacancy;

Дефект В2 - пластинчатая сегрегация в плоскости {100}, принадлежит к наиболее легко обнаруживаемым дефектам и может непосредственно наблюдаться в электронном микроскопе. Этот дефект содержится только в природных кристаллах и только в сочетании с дефектами А и B1.Defect B2 - plate segregation in the {100} plane, belongs to the most easily detectable defects and can be directly observed in an electron microscope. This defect is found only in natural crystals and only in combination with defects A and B1.

Дефект С - простейший азотный дефект кристаллической структуры алмаза, представляющий собой одиночный изолированный атом азота в позиции замещения. Концентрация азота в виде дефектов С в природных алмазах обычно не превышает 1016см-3, в некоторых разновидностях кристаллов она достигает 1018 см-3 и более. В синтетических алмазах, как правило, содержится ~1019 см-3 азота.Defect C is the simplest nitrogen defect in the crystal structure of diamond, which is a single isolated nitrogen atom in the substitution position. The concentration of nitrogen in the form of C defects in natural diamonds usually does not exceed 10 16 cm -3 , in some types of crystals it reaches 10 18 cm -3 or more. Synthetic diamonds typically contain ~ 10 19 cm -3 of nitrogen.

Также известна физическая классификация типов алмазов в зависимости от содержания дефектов, связанных с примесями азота в кристалле алмаза (Г.Б.Бокий, Г.Н.Безруков, Ю.А.Клюев и др., «Природные и синтетические алмазы», Москва, Изд-во "Наука", 1986 г. 221 стр.; Ю.А.Клюев, «Алмаз природный. Светопропускание в диапазоне длин волн 0,2-25 мкм» Таблицы ССД ГССД 36-82, Москва, 1983 г. Изд-во Стандартов):The physical classification of types of diamonds is also known depending on the content of defects associated with nitrogen impurities in a diamond crystal (G. B. Bokiy, G. N. Bezrukov, Yu. A. Klyuyev et al., “Natural and synthetic diamonds”, Moscow, Publishing House "Science", 1986, 221 pp .; Yu.A. Klyuyev, "Natural diamond. Light transmission in the wavelength range of 0.2-25 μm" Tables SSD GSSD 36-82, Moscow, 1983 Publishing Standards):

- Тип Ia - наиболее распространенный (до 98%) тип природных алмазов, содержащих до 0,3 ат.% азота. В зависимости от формы вхождения примесного азота в типе Iа выделены несколько подтипов:- Type Ia - the most common (up to 98%) type of natural diamonds containing up to 0.3 at.% Nitrogen. Depending on the form of occurrence of impurity nitrogen in type Ia, several subtypes are distinguished:

- IaA (Чистый тип А) - в природе встречается крайне редко, основная форма вхождения примесного азота в виде А дефектов. Может быть получен термообработкой алмаза типа Ib при температурах свыше 1400С°;- IaA (Pure Type A) - extremely rare in nature, the main form of impurity nitrogen occurring in the form of A defects. It can be obtained by heat treatment of type Ib diamond at temperatures above 1400 ° C;

- IаВ1 (Чистый тип B1) - в природе встречается крайне редко, основная форма вхождения азота в виде B1 дефектов;- IaB1 (Pure type B1) - is extremely rare in nature, the main form of nitrogen entering in the form of B1 defects;

- IаВ(Смешанный тип) - алмазы, содержащие помимо А - дефектов и В1 - дефектов и дефекты В2 (плейтелитсы). Этот тип дополнительно подразделяется на «регулярные» с постоянным соотношением В1/В2 и «нерегулярные», где это соотношение произвольно;- IaB (Mixed type) - diamonds containing, in addition to A - defects and B1 - defects and B2 defects (pleitelits). This type is further subdivided into “regular” with a constant ratio B1 / B2 and “irregular”, where this ratio is arbitrary;

- Тип 1b - алмазы, наиболее редко (0,1%) встречающиеся в природе. Алмазы этого типа содержат одиночные атомы азота (дефект С) как примесь замещения в количестве до 1020 см-3 и имеют желтый цвет, обусловленный спектром поглощения дефекта С. Большинство синтетических алмазов, выращенных из графита при низких температурах или за короткое время, относятся к этому типу. В алмазах, претерпевших более длительный цикл выращивания (как правило, более крупных) либо синтезированных или отожженных при температурах свыше 1400С° дефекты С начинают трансформироваться в дефекты А, образуя искусственный тип алмаза Ib+IaA;- Type 1b - the most rare diamonds (0.1%) found in nature. Diamonds of this type contain single nitrogen atoms (defect C) as an admixture of substitution in an amount of up to 10 20 cm -3 and have a yellow color due to the absorption spectrum of defect C. Most synthetic diamonds grown from graphite at low temperatures or in a short time belong to to this type. In diamonds that have undergone a longer growing cycle (usually larger ones) or synthesized or annealed at temperatures above 1400 ° C, defects C begin to transform into defects A, forming an artificial type of diamond Ib + IaA;

- Тип IIа - малоазотистые алмазы. Их основные классификационные признаки: отсутствие поглощения в ИК-диапазоне 1500-1000 см-1, ярко выраженный край фундаментального поглощения в УФ диапазоне вблизи 225 нм. Алмазы этого типа достаточно редки. В некоторых месторождениях доля алмазов типа IIа не превышает 1-2%. Концентрационная граница, определяющая принадлежность алмазов к типу IIа, весьма неопределенна. Иногда такие алмазы называют "безазотными", "беспримесными", хотя концентрация азота в некоторых из них может достигать ~1017 см-3;- Type IIa - low nitrogen diamonds. Their main classification features: the absence of absorption in the IR range of 1500-1000 cm -1 , the pronounced edge of the fundamental absorption in the UV range near 225 nm. Diamonds of this type are quite rare. In some deposits, the proportion of type IIa diamonds does not exceed 1-2%. The concentration boundary determining the affiliation of diamonds to type IIa is very uncertain. Sometimes such diamonds are called "nitrogen-free", "pure", although the nitrogen concentration in some of them can reach ~ 10 17 cm -3 ;

- Тип IIb - голубые полупроводниковые алмазы. Содержат еще меньше азота, чем алмазы IIа, около 1015 см-3. Голубая окраска и полупроводниковые свойства обусловлены примесью бора (В-дефект) с содержанием приблизительно до 1016 см-3.- Type IIb - blue semiconductor diamonds. They contain even less nitrogen than diamonds IIa, about 10 15 cm -3 . The blue color and semiconductor properties are due to an admixture of boron (B-defect) with a content of up to approximately 10 16 cm -3 .

Учитывая изложенное выше, можно утверждать, что даже в алмазах с самым низким содержанием азота в виде дефектов С около 1015 см-3, в объеме 1 мкм3 (или 10-12 см3) будет находиться около 1000 дефектов С - атомов азота в позиции замещения.Considering the above, it can be argued that even in diamonds with the lowest nitrogen content in the form of C defects of about 10 15 cm -3 , in the volume of 1 μm 3 (or 10 -12 cm 3 ) there will be about 1000 defects of C - nitrogen atoms in replacement position.

Кроме того, известно, что в природных алмазах типа 1а дефекты А и В1 способны к трансформации в дефекты С.In addition, it is known that in natural diamonds of type 1a, defects A and B1 are capable of transformation into defects C.

Например, известен способ обработки природного алмаза типа 1a (RU, 2237113, С2) при температуре более 2150°С при давлении 6,0-7,0 Gpa и последующего облучения алмазов, содержащих дефекты А, потоком электронов с дозой 5.1015-5.1018 см-2 при 2-4 МэВ, а алмазов, содержащих более 800 ppm примесей азота в виде дефектов А или В1 - потоком электронов с дозой облучения более 1019 см-2, приводящего к формированию в кристаллической решетке этих алмазов изолированных атомов азота в позиции замещения - дефектов С.For example, a method is known for processing natural diamond of type 1a (RU, 2237113, C2) at a temperature of more than 2150 ° C at a pressure of 6.0-7.0 Gpa and subsequent irradiation of diamonds containing defects A with an electron stream with a dose of 5.10 15 -5.10 18 cm-2 at 2-4 MeV, and for diamonds containing more than 800 ppm nitrogen impurities in the form of defects A or B1, by an electron flux with an irradiation dose of more than 10 19 cm -2 , which leads to the formation of isolated nitrogen atoms in the crystal lattice of these diamonds substitution - defects C.

При этом известно, что содержащиеся в алмазах атомы азота в позиции замещения - дефекты С - способны связываться с вакансией, если таковая имеется и алмаз находится при температуре, достаточной для дрейфа вакансии внутри кристалла, образуя новый устойчивый дефект - N-V центр (N - азот, V - вакансия), обладающий уникальными среди всех твердых тел радиооптическими свойствами и поглощающий в диапазоне длин волн 400-840 нм с максимальным сечением поглощения на уровне 10-16 см2 (T.L.Wee, Y.K.Tzeng, C.C.Han, H.C.Chang, W.Fann, J.H.Hsu, K.M.Chen and Y.C.Yu, J. Phys. Chem. A 111 (2007), p.9379; N.B.Manson, J.P.Harrison and M.J.Sellars, “The nitrogen-vacancy center in diamond re-visited”, arXiv:concl-mat/0601360ν2 (5 June 2006); F. Jelezko and J. Wrachtrup, “Single defect centres in diamond: A review”, phys. stat. sol. (a) 203, No. 13, 3207-3225 (2006) / DOI 10.1002/pssa.200671403; I N Kupriyanov, V A Gusev, Yu N Pal'yanov and Yu M Borzdov, “Photochromic effect in irradiated and annealed nearly IIа type synthetic diamond”, J. Phys.: Condens. Matter 12 (2000) 7843-7856. Printed in the UK, 00_Photochr effect iJ1 of Ph Cond M.pdf).Moreover, it is known that the nitrogen atoms contained in diamonds in the substitutional position — defects C — are able to bind to a vacancy, if one exists and the diamond is at a temperature sufficient to drift the vacancy inside the crystal, forming a new stable defect - the NV center (N - nitrogen, V - vacancy) having unique among all solids radiooptical properties and absorbs in the wavelength range 400-840 nm with maximum absorption cross section at 10 -16 cm 2 (TLWee, YKTzeng, CCHan, HCChang , W.Fann, JHHsu, KMChen and YCYu, J. Phys. Chem. A 111 (2007), p. 9379; NBManson, JP Harrison and MJSellars, “The nitrogen-vacancy center in diamond re-visited ”, a rXiv: concl-mat / 0601360ν2 (June 5, 2006); F. Jelezko and J. Wrachtrup,“ Single defect centers in diamond: A review ”, phys. stat. sol. (a) 203, No. 13, 3207-3225 (2006) / DOI 10.1002 / pssa.200671403; IN Kupriyanov, VA Gusev, Yu N Pal'yanov and Yu M Borzdov, “Photochromic effect in irradiated and annealed nearly IIa type synthetic diamond ”, J. Phys .: Condens. Matter 12 (2000) 7843-7856. Printed in the UK, 00_Photochr effect iJ1 of Ph Cond M.pdf).

Создание вакансий в алмазе может быть обеспечено, например, под воздействием электронного или ионного пучка или ультракоротких лазерных импульсов.The creation of vacancies in diamond can be provided, for example, under the influence of an electron or ion beam or ultrashort laser pulses.

Создание N-V центров в алмазе, содержащем созданные ранее вакансии, может быть обеспечено отжигом алмазов при температуре, достаточной для дрейфа вакансий до места нахождения дефектов С, например, при отжиге алмазов, содержащих дефекты С, при температуре не менее 1100°С в печи в вакууме, приводящем к образованию указанных N-V-центров (RU, 2237113, С2).The creation of NV centers in diamond containing previously created vacancies can be ensured by annealing diamonds at a temperature sufficient to drift vacancies to the location of defects C, for example, by annealing diamonds containing defects C at a temperature of at least 1100 ° C in a furnace in a vacuum leading to the formation of these NV centers (RU, 2237113, C2).

При отжиге в печи на поверхностях (полированных гранях) алмаза может образовываться тонкий слой графита, что нежелательно для драгоценных (ювелирных) алмазов (бриллиантов), однако указанный слой может быть легко удален мягкой полировкой.During annealing in a furnace, a thin layer of graphite can form on the surfaces (polished faces) of the diamond, which is undesirable for precious (jewelry) diamonds (diamonds), however, this layer can be easily removed by soft polishing.

При возбуждении интенсивным оптическим излучением N-V-центр флюоресцирует, проявляя красную или желтую окраску, эта флюоресценция может быть детектирована и по ее наличию и характерному спектру флюоресценции можно сделать вывод о наличии в алмазе N-V центров.When excited by intense optical radiation, the N-V center fluoresces, showing a red or yellow color, this fluorescence can be detected and its presence and the characteristic fluorescence spectrum suggest that there are N-V centers in the diamond.

При наличии в алмазе донорных примесей, каковые, как правило, присутствуют в большинстве природных и искусственных алмазов, N-V центр может захватить электрон, приобретая отрицательный заряд, и начать проявлять известный эффект двойного радиооптического резонанса (ДРОР), который присущ только N-V центрам в алмазе и по наличию которого можно сделать вывод о том, что данный кристалл является именно алмазом, и что он содержит именно N-V центры (N.B.Manson, J.P.Harrison and M.J.Sellars, “The nitrogen-vacancy center in diamond re-visited”, arXiv:cond-mat/0601360ν2 (5 June 2006); F. Jelezko and J. Wrachtrup, “Single defect centres in diamond: A review”, phys. stat. sol. (a) 203, No. 13, 3207-3225 (2006) / DOI 10.1002/pssa.200671403; I N Kupriyanov, V A Gusev, Yu N Pal'yanov and Yu M Borzdov, “Photochromic effect in irradiated and annealed nearly IIa type synthetic diamond”, J. Phys.: Condens. Matter 12 (2000) 7843-7856. Printed in the UK.).In the presence of donor impurities in the diamond, which are usually present in most natural and artificial diamonds, the NV center can capture an electron, acquiring a negative charge, and begin to exhibit the known effect of double radio-optical resonance (DROR), which is inherent only to NV centers in diamond and by the presence of which it can be concluded that this crystal is just a diamond, and that it contains precisely NV centers (NBManson, JP Harrison and MJSellars, “The nitrogen-vacancy center in diamond re-visited”, a rXiv: cond-mat / 0601 3602 (June 5, 2006); F. Jelezko and J. Wrachtrup , “Single defect centers in diamond: A review ”, phys. stat. sol. (a) 203, No. 13, 3207-3225 (2006) / DOI 10.1002 / pssa.200671403; IN Kupriyanov, VA Gusev, Yu N Pal'yanov and Yu M Borzdov, “Photochromic effect in irradiated and annealed nearly IIa type synthetic diamond”, J. Phys .: Condens. Matter 12 (2000) 7843-7856. Printed in the UK.).

В настоящее время способность N-V-центров к флюоресценции используют для выявления (детектирования) алмазов, в которых такие центры образованы во всем объеме алмаза без формирования каких-либо изображений, или выявления (детектирования) изделий, содержащих такие алмазы.Currently, the ability of N-V centers to fluorescence is used to detect (detect) diamonds in which such centers are formed in the entire diamond volume without forming any images, or to identify (detect) products containing such diamonds.

Известен способ встраивания в монокристаллический алмаз, полученный методом химического осаждения, производственной марки или идентификационной метки (RU, 2382122, С1), в котором в процессе синтеза в слой синтетического алмазного материала вводят слой, в котором основной активной допирующей добавкой является молекулярный азот, гидриды бора или окислы кремния. Например, на первой стадии выращивания алмаза синтез проводили с использованием 200/250/4500 ccм3/c (стандартный кубический сантиметр в секунду) CH4/Ar/H2 при давлении 200×102 Па, при температуре 850°С в отсутствие допирующих добавок, вторую стадию роста проводили при тех же условиях, что и первую, но с добавлением 0,8 ссм3/с 20 част./млн. В2Н6 в водороде (0,003 част./млн.) и с добавлением 25 ссм3/с 100 част./млн. N2 в водороде (0,5 част./млн.), а третью стадию роста проводили при тех же условиях, что и первую, но с добавлением 10 ссм3/с N2; в водороде (0,2 част./млн.). В результате получали кристалл алмаза ел слоями, содержащими азот в форме центров NV° и NV- в которых при соответствующем более коротковолновом возбуждении возникает люминесценция на длинах волн 575 нм и 637 нм, сопровождающаяся электронно-колебательными полосами.A known method of incorporation into a single-crystal diamond obtained by chemical deposition, a manufacturing mark or an identification mark (RU, 2382122, C1), in which, during synthesis, a layer is introduced into the layer of synthetic diamond material, in which the main active dopant is molecular nitrogen, boron hydrides or silicon oxides. For example, in the first stage of growing diamond, the synthesis was carried out using 200/250/4500 cm 3 / s (standard cubic centimeter per second) CH 4 / Ar / H 2 at a pressure of 200 × 10 2 Pa, at a temperature of 850 ° C in the absence of dopants additives, the second stage of growth was carried out under the same conditions as the first, but with the addition of 0.8 ccm 3 / s 20 ppm. In 2 H 6 in hydrogen (0.003 ppm) and with the addition of 25 cm 3 / s 100 ppm. N 2 in hydrogen (0.5 ppm), and the third stage of growth was carried out under the same conditions as the first, but with the addition of 10 cc 3 / s N 2 ; in hydrogen (0.2 ppm). As a result, a diamond crystal was eaten with layers containing nitrogen in the form of the centers NV ° and NV - in which, with the corresponding shorter wavelength excitation, luminescence occurs at wavelengths of 575 nm and 637 nm, accompanied by electron-vibrational bands.

Комбинация этих излучений выглядит оранжевой/красной и эта люминесценция прекращается, по существу, мгновенно при удалении источника возбуждения. Центры такого типа при нормальных условиях наблюдения не вносят значительных изменений в воспринимаемый цвет драгоценного камня, так как при этом поглощение происходит только дефектами в маркирующих слоях. Этот слой хорошо виден при специальных искусственных условиях наблюдения, и наблюдатель может видеть, например, путем наблюдения через площадку камня, значительную площадь слоя, которая излучает свет внутри объема алмаза. Однако при этом производственная марка или идентификационная метка представляют собой только слой определенного цвета или комбинацию слоев различных цветов, но изображение, несущее более конкретную информацию, не может быть создано описанным способом.The combination of these radiations appears orange / red and this luminescence ceases, essentially instantly, when the excitation source is removed. Centers of this type under normal observation conditions do not significantly change the perceived color of the gemstone, since in this case absorption occurs only by defects in the marking layers. This layer is clearly visible under special artificial observation conditions, and the observer can see, for example, by observing through a stone area, a significant area of the layer that emits light inside the volume of the diamond. However, the production mark or identification mark is only a layer of a certain color or a combination of layers of different colors, but an image carrying more specific information cannot be created in the described way.

Кроме того, этот способ является способом выращивания алмаза с заданной меткой, и не может применяться для маркировки природных алмазов или искусственных алмазов, выращенных по иным технологиям.In addition, this method is a method of growing a diamond with a given label, and cannot be used for marking natural diamonds or artificial diamonds grown by other technologies.

Известны используемые в способах защиты изделий метки, содержащие нанокристаллы алмаза с активными центрами, флюоресцирующими под действием внешнего излучения: N-V центрами (RU, 2357866, С1) или N-E8 центрами (RU, 2386542, С1), полученными путем воздействия на нанокристаллы алмаза электронным или ионным пучком с последующим отжигом при высокой температуре, что приводит к образованию N-V центров или N-E8 центров, расположенных во всем объеме нанокристалла произвольно россыпью. Затем нанокристаллы, содержащие указанные оптически активные центры, вводят в изделие, и по наличию в изделии эффекта флюоресценции нанокристаллов при возбуждающем оптическом облучении судят о подлинности изделия.Labels containing diamond nanocrystals with active centers fluorescent under external radiation are known to be used in product protection methods: NV centers (RU, 2357866, C1) or N-E8 centers (RU, 2386542, C1) obtained by electronically affecting diamond nanocrystals or an ion beam, followed by annealing at high temperature, which leads to the formation of NV centers or N-E8 centers located randomly in bulk in the entire volume of the nanocrystal. Then, the nanocrystals containing these optically active centers are introduced into the product, and the authenticity of the product is judged by the presence of the fluorescence effect of the nanocrystals in the product upon exciting optical irradiation.

При этом известно, что детектирование таких излучений флюоресценции N-V центров (RU, 2357866, С1) может быть проведено в устройстве, содержащем источник оптического возбуждения с длиной волны в диапазоне 500-550 нм, например, излучением второй гармоники лазера на иттрий-алюминиевом гранате (532 нм), которое активизирует N-V центры и вызывает их флюоресценцию, и фотоприемное устройство, настроенное на длины волн в диапазоне 630-800 нм, которое анализирует спектральные и временные характеристики принимаемого сигнала флюоресценции.It is known that the detection of such fluorescence radiation from NV centers (RU, 2357866, C1) can be carried out in a device containing an optical excitation source with a wavelength in the range of 500-550 nm, for example, by radiation from the second harmonic of a yttrium-aluminum garnet laser ( 532 nm), which activates the NV centers and causes their fluorescence, and a photodetector tuned to wavelengths in the range of 630-800 nm, which analyzes the spectral and temporal characteristics of the received fluorescence signal.

При этом заключение о наличии такой метки в изделии делают на основе спектральных характеристик флуоресценции, соответствующих известным спектральным характеристикам флюоресценции N-V центра, и различия сигнала флюоресценции при одновременном возбуждении резонансным СВЧ полем и без него, что свидетельствует о наличии в изделии алмаза, в котором присутствуют N-V центры.The conclusion about the presence of such a label in the product is made on the basis of the spectral characteristics of fluorescence corresponding to the known spectral characteristics of the fluorescence of the NV center, and the difference in the fluorescence signal when excited by and without a resonant microwave field, which indicates the presence of a diamond in which the NV is present centers.

Однако наличие таких нанокристаллов алмаза в изделии может быть детектировано только как некое флюоресцирующее пятно в области, содержащей указанные нанокристаллы.However, the presence of such diamond nanocrystals in the product can only be detected as a certain fluorescent spot in the region containing these nanocrystals.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

При создании настоящей полезной модели была поставлена задача разработки устройства создания внутри природного, синтетического, ограненного или не ограненного алмаза оптически проницаемого изображения, невидимого невооруженным глазом или с помощью увеличительных стекол и микроскопов различных типов, и состоящего из взаимно расположенных между собой оптически проницаемых элементов, оказывающих пренебрежимо малое влияние на характеристики поглощения алмаза, и при этом детектируемых по характерной флюоресценции при облучении возбуждающим излучением.When creating this useful model, the task was to develop a device for creating inside a natural, synthetic, faceted or not faceted diamond an optically permeable image invisible to the naked eye or with the help of magnifying glasses and microscopes of various types, and consisting of mutually spaced optically permeable elements that render negligibly small effect on the absorption characteristics of diamond, while being detected by characteristic fluorescence upon irradiation, giving radiation.

Поставленная задача была решена созданием первого варианта устройства для осуществления способа создания оптически проницаемого изображения внутри алмаза, содержащее источник рабочего оптического излучения, обеспечивающего создание вакансий в алмазе, устройство для отжига, обеспечивающего дрейф вакансий и создание внутри алмаза N-V центров, флюоресцирующих под действием возбуждающего излучения, отличающееся тем, что приспособлено для создания изображения, состоящего из заданной совокупности оптически проницаемых элементов микронного или субмикронного размера, представляющих собой кластеры N-V центров, в алмазе, имеющем одну предварительно выполненную на поверхности алмаза оптически проницаемую полированную площадку, и содержит:The problem was solved by creating the first embodiment of a device for implementing a method for creating an optically permeable image inside a diamond, containing a source of working optical radiation providing vacancies in a diamond, an annealing device for drifting vacancies and creating NV centers inside a diamond that fluoresce under the action of exciting radiation, characterized in that it is adapted to create an image consisting of a given set of optically permeable micron elements th or submicron size, which are clusters of N-V centers in diamond having a pre-formed on the diamond surface polished optically permeable area, and comprises:

- средство (1) для закрепления алмаза (2) и его координированного перемещения в пространстве;- means (1) for fixing diamond (2) and its coordinated movement in space;

- источник (3) рабочего оптического излучения (4), приспособленный для формирования пучка излучения ультракоротких импульсов, обеспечивающего создание вакансий в алмазе (2), сгруппированных в кластер, и выполненный с возможностью регулирования количества и энергии указанных импульсов;- a source (3) of working optical radiation (4), adapted to form a beam of ultrashort pulse radiation, ensuring the creation of vacancies in diamond (2), grouped into a cluster, and configured to control the quantity and energy of these pulses;

- источник (5) оптического излучения, приспособленный для формирования пучка непрерывного излучения (6), обеспечивающего отжиг алмаза (2), достаточный для дрейфа вакансий в области расположения создаваемого элемента изображения с образованием N-V-центров, сгруппированных в кластер, и обеспечивающего оптическое возбуждение создаваемых N-V-центров;- an optical radiation source (5) adapted to form a continuous radiation beam (6) that provides diamond annealing (2), sufficient for the drift of vacancies in the region of the created image element with the formation of NV centers grouped in a cluster, and providing optical excitation of the generated NV centers;

- систему (7) подачи указанных излучений (4, 6) от источников (3, 5) через упомянутую оптически проницаемую площадку (2а), обеспечивающую формирование фокальной перетяжки пучков указанных излучений (4, 6) в области предполагаемого размещения элемента изображения внутри алмаза (2);- a system (7) for supplying said radiation (4, 6) from sources (3, 5) through said optically permeable area (2a), which provides the formation of a focal constriction of beams of said radiation (4, 6) in the area of the proposed placement of the image element inside the diamond ( 2);

- систему (17) управления устройством, обеспечивающую подачу команд на средство (1) для закрепления алмаза (2), источники (3, 5) излучений (4, 6), на систему (7) подачи излучений.- a device control system (17) that provides commands to the means (1) for fixing the diamond (2), radiation sources (3, 5) (4, 6), to the radiation supply system (7).

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы устройство в качестве источника (3) рабочего оптического излучения (4) содержало источник, обеспечивающий излучение ультракоротких лазерных импульсов с длительностью порядка 100 фс с центральной длиной волны 1058±2 нм.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the device as a source (3) of working optical radiation (4) contain a source that provides ultra-short laser pulses with a duration of the order of 100 fs and a central wavelength of 1058 ± 2 nm.

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы устройство в качестве источника (3) рабочего оптического излучения (4) содержало источник излучения ультракоротких лазерных импульсов с возможностью коррекции энергии каждого импульса и их количества, позволяющий обеспечить в области указанной фокальной перетяжки (18) суммарный интегральный флюенс воздействия в диапазоне от 10-3 до 0,4 Дж/см2.In this case, according to the utility model, it is advisable that the device as a source (3) of working optical radiation (4) contain a radiation source of ultrashort laser pulses with the possibility of correcting the energy of each pulse and their quantity, which allows providing a total in the region of the specified focal waist (18) integral exposure fluence in the range from 10 -3 to 0.4 J / cm 2 .

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы устройство в качестве источника (5) оптического излучения содержало лазер, обеспечивающий излучение с длиной волны 532 нм и снабженный ослабителем, с максимальной средней мощностью 7 Вт.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the device as a source of optical radiation (5) contain a laser providing radiation with a wavelength of 532 nm and equipped with a attenuator with a maximum average power of 7 watts.

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы устройство дополнительно содержало дихроичное зеркало (11), пропускающее излучения указанных источников (3, 5) излучения, и отражающее излучение флюоресценции N-V центров, а также содержит систему (12) регистрации флюоресценции созданных элементов изображения через указанную предварительно выполненную на поверхности алмаза (2) оптически проницаемую полированную площадку (2а) и обеспечивающую измерение интенсивности флюоресценции создаваемых N-V центров.In this case, according to the utility model, it is advisable that the device additionally contains a dichroic mirror (11) transmitting radiation from the indicated radiation sources (3, 5), and reflecting the fluorescence radiation of the NV centers, and also contains a system (12) for recording the fluorescence of the created image elements through the previously indicated optically permeable polished pad (2a) on the surface of the diamond (2) and providing a measurement of the fluorescence intensity of the generated NV centers.

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы система (17) управления устройством также обеспечивала подачу команд на систему (12) регистрации и прием цифровой информации от системы (12) регистрации, ее обработку, формирование цифровой и/или объемной модели созданного изображения, сравнение созданного изображения с заданным эталоном.In this case, according to the utility model, it is advisable that the device control system (17) also provides commands to the registration system (12) and reception of digital information from the registration system (12), its processing, generation of a digital and / or three-dimensional model of the created image, comparison of the created image with a given reference.

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы система (7) подачи излучений (4, 6) включала в себя дихроичное зеркало (8), пропускающее изучение (6) отжига и возбуждения и отражающее рабочее излучение (4), адаптивное зеркало (9), обеспечивающее коррекцию волнового фронта рабочего излучения (4), и параболическое зеркало (10) внеосевое, приспособленное для фокусировки рабочего излучения (4) и излучения (6) отжига и возбуждения в области предполагаемого размещения элемента изображения внутри алмаза перпендикулярно указанной площадке (2а).Moreover, according to the utility model, it is advisable that the radiation supply system (7) (4, 6) include a dichroic mirror (8), skipping the study of (6) annealing and excitation and reflecting the working radiation (4), an adaptive mirror (9 ), providing correction of the wavefront of the working radiation (4), and the off-axis parabolic mirror (10), adapted to focus the working radiation (4) and the annealing and excitation radiation (6) in the area of the proposed image element inside the diamond perpendicular to the indicated area (2a) .

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы устройство система (7) подачи излучений обеспечивала возможность фокусировки излучений (4, 6) в фокальной области (18), имеющей размеры в диапазоне от 0,5 до 20,0 мкм на глубине более 100 мкм.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the device of the radiation supply system (7) provides the possibility of focusing the radiation (4, 6) in the focal region (18), having dimensions in the range from 0.5 to 20.0 μm at a depth of more than 100 microns.

Кроме того, поставленная задача была решена созданием второго варианта устройства для осуществления способа создания оптически проницаемого изображения внутри алмаза, содержащее источник рабочего оптического излучения, обеспечивающего создание вакансий в алмазе, устройство для отжига, обеспечивающего дрейф вакансий и создание внутри алмаза N-V центров, флюоресцирующих под действием возбуждающего излучения, отличающееся тем, что приспособлено для создания изображения, состоящего из заданной совокупности оптически проницаемых элементов микронного или субмикронного размера, представляющих собой кластеры N-V центров, в алмазе, имеющем две предварительно выполненные на поверхности алмаза оптически проницаемые полированные площадки, и содержит:In addition, the task was solved by creating a second embodiment of a device for implementing a method for creating an optically permeable image inside a diamond, containing a source of working optical radiation providing vacancies in the diamond, an annealing device for drifting vacancies and creating NV centers inside the diamond that fluoresce under the action exciting radiation, characterized in that it is adapted to create an image consisting of a given set of optically permeable elements comrade micron or submicron size, which are clusters of N-V centers in diamond having the two previously formed on the diamond surface is optically polished permeable areas, and comprises:

- средство (1) для закрепления алмаза (2) и его координированного перемещения в пространстве;- means (1) for fixing diamond (2) and its coordinated movement in space;

- источник (3) рабочего оптического излучения (4), приспособленный для формирования пучка излучения ультракоротких импульсов, обеспечивающего создание вакансий в алмазе (2), сгруппированных в кластер, и выполненный с возможностью регулирования количества и энергии указанных импульсов;- a source (3) of working optical radiation (4), adapted to form a beam of ultrashort pulse radiation, ensuring the creation of vacancies in diamond (2), grouped into a cluster, and configured to control the quantity and energy of these pulses;

- источник (5) оптического излучения, приспособленный для формирования пучка непрерывного излучения (6), обеспечивающего отжиг алмаза (2), достаточный для дрейфа вакансий в области расположения создаваемого элемента изображения с образованием N-V-центров, сгруппированных в кластер, и обеспечивающего оптическое возбуждение создаваемых N-V-центров;- an optical radiation source (5) adapted to form a continuous radiation beam (6) that provides diamond annealing (2), sufficient for the drift of vacancies in the region of the created image element with the formation of NV centers grouped in a cluster, and providing optical excitation of the generated NV centers;

- систему (7) подачи указанных излучений (4, 6) от источников (3, 5) в алмаз (2) через одну из упомянутых оптически проницаемых площадок (2а), обеспечивающую формирование фокальной перетяжки пучков указанных излучений (4, 6) в области предполагаемого размещения элемента изображения внутри алмаза (2);- a system (7) for supplying said radiation (4, 6) from sources (3, 5) into diamond (2) through one of the aforementioned optically permeable sites (2a), which provides the formation of a focal waist of the beams of said radiation (4, 6) in the region the intended placement of the image element inside the diamond (2);

- систему (17) управления устройством, обеспечивающую подачу команд на средство (1) для закрепления алмаза (2), источники (3, 5) излучений (4, 6), систему (7) подачи излучений.- a device control system (17) that provides commands to the means (1) for fixing the diamond (2), radiation sources (3, 5) (4, 6), and a radiation supply system (7).

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы устройство в качестве источника (3) рабочего оптического излучения (4) содержало источник, обеспечивающий излучение ультракоротких лазерных импульсов с длительностью порядка 100 фс с центральной длиной волны 1058±2 нм.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the device as a source (3) of working optical radiation (4) contain a source that provides ultra-short laser pulses with a duration of the order of 100 fs and a central wavelength of 1058 ± 2 nm.

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы устройство в качестве источника (3) рабочего излучения (4) содержало источник излучения ультракоротких лазерных импульсов с возможностью коррекции энергии каждого импульса и их количества, позволяющий обеспечить в области указанной фокальной перетяжки (18) суммарный интегральный флюенс воздействия в диапазоне от 10-3 до 0,4 Дж/см2.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the device as a source (3) of working radiation (4) contain a source of ultrashort laser pulses with the possibility of correcting the energy of each pulse and their quantity, which allows providing a total integral in the region of the specified focal constriction (18) exposure fluence in the range from 10 -3 to 0.4 J / cm 2 .

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы устройство в качестве источника (5) оптического излучения содержало лазер, обеспечивающий излучение с длиной волны 532 нм и-снабженный ослабителем, с максимальной средней мощностью 7 Вт.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the device as a source (5) of optical radiation contain a laser that provides radiation with a wavelength of 532 nm and is equipped with a attenuator, with a maximum average power of 7 watts.

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы устройство дополнительно содержало систему (12) регистрации, обеспечивающую регистрацию флюоресценции созданных элементов изображения через другую оптически проницаемую площадку (2б) из указанных площадок (2а, 2б), и обеспечивающую измерение интенсивности флюоресценции создаваемых N-V центров.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the device additionally contains a registration system (12) that provides fluorescence registration of the created image elements through another optically permeable area (2b) from the indicated areas (2a, 2b), and provides a measure of the fluorescence intensity of the created NV centers .

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы система (17) управления устройством также обеспечивала подачу команд систему (12) регистрации и прием цифровой информации от системы (12) регистрации, ее обработку, формирование цифровой и/или объемной модели созданного изображения.At the same time, according to the utility model, it is advisable that the device control system (17) also provides for issuing commands to the registration system (12) and receiving digital information from the registration system (12), processing it, and generating a digital and / or three-dimensional model of the created image.

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы система (7) подачи излучений (4, 6) включала в себя дихроичное зеркало (8), пропускающее изучение (6) отжига и возбуждения и отражающее рабочее излучение (4), адаптивное зеркало (9), обеспечивающее коррекцию волнового фронта рабочего излучения (4) и параболическое зеркало (10) внеосевое, приспособленное для фокусировки рабочего излучения (4) и излучения (6) отжига и возбуждения в заданной области предполагаемого размещения элемента изображения внутри алмаза перпендикулярно указанной площадке (2а).Moreover, according to the utility model, it is advisable that the radiation supply system (7) (4, 6) include a dichroic mirror (8), skipping the study of (6) annealing and excitation and reflecting the working radiation (4), an adaptive mirror (9 ), which provides correction of the wavefront of the working radiation (4) and the off-axis parabolic mirror (10), adapted to focus the working radiation (4) and the annealing and excitation radiation (6) in a given region of the proposed placement of the image element inside the diamond perpendicular to the indicated area ( 2a).

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы система (7) подачи излучений обеспечивала возможность фокусировки излучений (4, 6) в фокальной области (18), имеющей размеры в диапазоне от 0,5 до 20,0 мкм на глубине более 100 мкм.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the radiation supply system (7) provides the ability to focus the radiation (4, 6) in the focal region (18), having dimensions in the range from 0.5 to 20.0 μm at a depth of more than 100 μm .

Поставленная задача была также решена созданием третьего варианта устройства для осуществления способа создания оптически проницаемого изображения внутри алмаза, и содержащее источник рабочего оптического излучения, обеспечивающего создание вакансий в алмазе, устройство для отжига, обеспечивающего дрейф вакансий и создание внутри алмаза N-V-центров, флюоресцирующих под действием возбуждающего излучения, отличающееся тем, что приспособлено для создания изображения, состоящего из заданной совокупности оптически проницаемых элементов микронного или субмикронного размера, представляющих собой кластеры N-V центров, в алмазе, имеющем одну предварительно выполненную на поверхности алмаза оптически проницаемую полированную площадку, и содержит:The problem was also solved by creating a third embodiment of a device for implementing a method for creating an optically permeable image inside a diamond, and containing a source of working optical radiation providing vacancies in a diamond, an annealing device for drifting vacancies and creating NV centers inside a diamond that fluoresce under the action exciting radiation, characterized in that it is adapted to create an image consisting of a given set of optically permeable elements in micron or submicron size, representing clusters of N-V centers, in diamond, having one optically permeable polished area previously made on the surface of a diamond, and contains:

- источник (3) рабочего оптического излучения (4), приспособленный для формирования пучка излучения ультракоротких импульсов, обеспечивающего создание вакансий в алмазе (2), сгруппированных в кластер, и выполненный с возможностью регулирования количества и энергии указанных импульсов;- a source (3) of working optical radiation (4), adapted to form a beam of ultrashort pulse radiation, ensuring the creation of vacancies in diamond (2), grouped into a cluster, and configured to control the quantity and energy of these pulses;

- печь (19), выполненную с возможностью создания внутри инертной к алмазу атмосферы или вакуума, обеспечивающую отжиг алмаза (2), достаточный для дрейфа вакансий в области расположения создаваемого элемента изображения с образованием N-V центров, сгруппированных в кластер, имеющую одно оптически прозрачное окно (19а) и приспособленную для закрепления в ней алмаза (2) в позиции, обеспечивающей параллельность указанной полированной грани (2а) плоскости указанного окна (19а);- a furnace (19), configured to create an atmosphere or vacuum inert to the diamond, annealing the diamond (2), sufficient for the drift of vacancies in the area of the created image element with the formation of NV centers grouped in a cluster having one optically transparent window ( 19a) and adapted for fixing diamond therein (2) in a position ensuring parallelism of said polished face (2a) of the plane of said window (19a);

- средство (1а) для закрепления печи (19) и ее координированного перемещения в пространстве;- means (1a) for fixing the furnace (19) and its coordinated movement in space;

- систему (7) подачи излучения (4) от указанного источника (3) излучения через указанную оптически проницаемую площадку (2а), и обеспечивающую формирование фокальной перетяжки пучка указанного излучения (4) в области предполагаемого размещения элемента изображения внутри алмаза (2).- a system (7) for supplying radiation (4) from the specified radiation source (3) through the indicated optically permeable area (2a), and providing the formation of a focal constriction of the beam of the specified radiation (4) in the region of the proposed placement of the image element inside the diamond (2).

- систему (17а) управления устройством, обеспечивающую подачу команд на источник (3) излучения (4) и на систему (7) подачи излучений.- a device control system (17a) that provides commands to a radiation source (3) (4) and to a radiation supply system (7).

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы устройство в качестве источника (3) рабочего излучения (4) содержало лазер, обеспечивающий излучение ультракоротких импульсов с длительностью около 100 фс с центральной длиной волны 1058±2 нм.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the device as a source (3) of working radiation (4) contain a laser providing ultra-short pulses with a duration of about 100 fs with a central wavelength of 1058 ± 2 nm.

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы устройство в качестве источника (3) рабочего излучения (4) содержало лазер, обеспечивающий излучение ультракоротких импульсов с возможностью коррекции энергии каждого импульса и их количества, позволяющей обеспечить в указанной фокальной области (18) суммарный интегральный флюенс воздействия в диапазоне от 10-3 до 0,4 Дж/см2.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the device as a source (3) of working radiation (4) contain a laser that provides ultrashort pulses with the possibility of correcting the energy of each pulse and their quantity, which allows providing a total integral in the specified focal region (18) exposure fluence in the range from 10 -3 to 0.4 J / cm 2 .

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы устройство дополнительно содержало источник (5а) оптического излучения, приспособленный для формирования пучка непрерывного излучения (6а), обеспечивающего оптическое возбуждение создаваемых N-V центров, обеспечивающий излучение с длиной волны 532 нм.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the device further comprises an optical radiation source (5a) adapted to form a continuous radiation beam (6a), which provides optical excitation of the created N-V centers, providing radiation with a wavelength of 532 nm.

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы устройство в качестве источника (5а) возбуждения содержало лазер, снабженный ослабителем, со средней мощностью 7 Вт.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the device as a source (5a) of excitation contain a laser equipped with a attenuator with an average power of 7 watts.

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы устройство в качестве указанной печи (19) содержало печь, обеспечивающую температурный режим в диапазоне 700-1200°С, заполненную аргоном.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the device as the specified furnace (19) contain a furnace providing a temperature in the range of 700-1200 ° C filled with argon.

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы устройство дополнительно содержало дихроичное зеркало (11), пропускающее рабочее и возбуждающее излучения (4, 6а) указанных источников (3, 5а), и отражающее излучение флюоресценции N-V центров, а также дополнительно содержит систему (12) регистрации флюоресценции созданных элементов изображения через указанную предварительно выполненную на поверхности алмаза оптически проницаемую полированную площадку (2а) и обеспечивающую измерение интенсивности флюоресценции создаваемых N-V центров.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the device additionally contains a dichroic mirror (11), which transmits the working and exciting radiation (4, 6a) of the indicated sources (3, 5a), and reflects the fluorescence radiation of the NV centers, and additionally contains a system ( 12) registration of the fluorescence of the created image elements through the indicated optically permeable polished area (2a) previously made on the diamond surface and providing a measurement of the fluorescence intensity of the created NV centers.

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы система (7) подачи излучения (4) от указанного источника (3) также обеспечивала подачу излучения (6а) от указанного источника (5а) излучения через указанную оптически проницаемую площадку (2а), обеспечивая формирование фокальной перетяжки пучков указанных излучений (4, 6а) в области предполагаемого размещения элемента изображения внутри алмаза (2).Moreover, according to the utility model, it is advisable that the system (7) for supplying radiation (4) from the specified source (3) also provides the supply of radiation (6a) from the specified source (5a) of radiation through the specified optically permeable area (2a), providing the formation focal waist of the beams of the indicated radiation (4, 6a) in the region of the proposed placement of the image element inside the diamond (2).

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы система (17а) управления устройством дополнительно обеспечивала подачу команд на источник (5а) излучений (6а), а также прием цифровой информации от системы (12) регистрации, ее обработку, формирование цифровой и/или объемной модели созданного изображения.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the device control system (17a) additionally provides commands to the radiation source (5a) (6a), as well as receiving digital information from the registration system (12), processing it, generating digital and / or three-dimensional model of the created image.

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы система (7) подачи рабочего и возбуждающего излучений (4, 6а) от источников (3 5а) включала в себя дихроичное зеркало (8), пропускающее изучение (6) отжига и возбуждения и отражающее рабочее излучение (4), адаптивное зеркало (9), обеспечивающее коррекцию волнового фронта рабочего излучения (4), и параболическое зеркало (10) внеосевое, приспособленное для фокусировки рабочего излучения (4) и излучения (6а) возбуждения в заданной области предполагаемого размещения элемента изображения внутри алмаза (2) перпендикулярно указанной площадке (2а).In this case, according to the utility model, it is advisable that the system (7) for supplying the working and exciting radiation (4, 6a) from sources (3 5a) include a dichroic mirror (8) that skips the study (6) of annealing and excitation and reflects the working radiation (4), an adaptive mirror (9), providing correction of the wavefront of the working radiation (4), and a parabolic mirror (10) off-axis, adapted to focus the working radiation (4) and radiation (6a) of excitation in a given region of the proposed placement of the image element inside diamond (2) perpendicular to said platform (2a).

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы система (7) подачи излучений обеспечивала возможность фокусировки излучений (4, 6а) в области указанной фокальной перетяжки (18), имеющей размеры в диапазоне от 0,5 до 20,0 мкм на глубине более 100 мкм.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the radiation supply system (7) provides the possibility of focusing the radiation (4, 6a) in the region of the specified focal waist (18), which has dimensions in the range from 0.5 to 20.0 μm at a depth of more 100 microns.

Поставленная задача была также решена созданием устройства для детектирования оптически проницаемого изображения внутри алмаза путем возбуждения дефектов алмаза, флюоресцирующих в состоянии возбуждения, и регистрации их излучения флюоресценции, отличающееся тем, что приспособлено для детектирования внутри кристалла, оптически проницаемого изображения, состоящего из совокупности оптически проницаемых элементов микронного или субмикронного размера, представляющих собой кластеры N-V центров, через по меньшей мере одну оптически прозрачную полированную площадку на поверхности кристалла (2а) и содержащее:The problem was also solved by creating a device for detecting an optically permeable image inside a diamond by exciting diamond defects that fluoresce in an excited state, and registering their fluorescence radiation, characterized in that it is adapted to detect an optically permeable image inside a crystal, consisting of a set of optically permeable elements micron or submicron size, representing clusters of NV centers, through at least one optically a polished treatment area on the surface of the crystal (2a) and containing:

- источник (20) излучения возбуждения, приспособленный для формирования пучка непрерывного оптического излучения (21), обеспечивающего оптическое возбуждение имеющихся в алмазе (2) N-V центров и их флюоресценцию;- a source of excitation radiation (20), adapted to form a beam of continuous optical radiation (21), which provides optical excitation of the N-V centers present in diamond (2) and their fluorescence;

- дихроичное зеркало (23), пропускающее возбуждающее излучение (21) указанного источника (20) и отражающее излучение флюоресценции N-V центров;- a dichroic mirror (23) that transmits exciting radiation (21) of the indicated source (20) and reflects the fluorescence radiation of N-V centers;

- систему (22) формирования пучка возбуждающего излучения, обеспечивающую равномерное освещение всего алмаза (2) возбуждающим излучением (21) через указанную одну оптически проницаемую площадку (2а) на поверхности алмаза (2), с интенсивностью, достаточной для возбуждения N-V центров в указанном алмазе (2);- a system (22) for generating a beam of exciting radiation providing uniform illumination of the whole diamond (2) with exciting radiation (21) through the indicated one optically permeable area (2a) on the surface of diamond (2), with an intensity sufficient to excite NV centers in the said diamond (2);

- средство (1) для закрепления алмаза (2) в положении, соответствующем расположению его указанной полированной площадки (2а) перпендикулярно потоку возбуждающего излучения (21);- means (1) for fixing the diamond (2) in a position corresponding to the location of its specified polished area (2A) perpendicular to the flow of exciting radiation (21);

- систему (24) регистрации, обеспечивающую регистрацию излучения флюоресценции через указанную одну оптически прозрачную полированную площадку (2а) на поверхности алмаза и взаимного расположения излучающих элементов;- a registration system (24) that provides registration of fluorescence radiation through the indicated one optically transparent polished area (2a) on the diamond surface and the relative position of the radiating elements;

- спектрометр (29), обеспечивающий выделение спектра флюоресценции N-V центров на фоне рассеянного в кристалле излучения (21) возбуждения и его регистрацию;- a spectrometer (29), which ensures the isolation of the fluorescence spectrum of N-V centers against the background of excitation scattered in the crystal of radiation (21) and its registration;

- систему (30) цифровой обработки полученных данных от системы (24) регистрации;- a system (30) for digital processing of received data from a registration system (24);

- генератор (32) СВЧ излучения и подключенная к нему и согласованная с ним полосковая СВЧ линия (33), подводящая СВЧ мощность к кристаллу (2);- a microwave radiation generator (32) and a strip microwave line (33) connected to it and matched with it, supplying microwave power to the crystal (2);

- систему (31) управления, обеспечивающую подачу команд на включение/выключение источника (20) возбуждающего излучения (21), на средство (1) для закрепления алмаза (2), на генератор (32) СВЧ излучения, прием цифровой информации от системы (24) регистрации и от системы (30) цифровой обработки, идентификацию спектра флюоресценции как спектра кластеров N-V центров, формирование цифровой и/или объемной модели обнаруженного изображения.- a control system (31) that provides commands for turning on / off the source (20) of exciting radiation (21), to means (1) for fixing diamond (2), to a generator (32) of microwave radiation, receiving digital information from the system ( 24) registration to and from the digital processing system (30), identification of the fluorescence spectrum as a spectrum of clusters of NV centers, the formation of a digital and / or three-dimensional model of the detected image.

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы система (24) регистрации содержала полосовой фильтр (25), позволяющий выделить спектр флюоресценции элементов изображения на фоне рассеянного излучения (21) возбуждения, полупрозрачное зеркало (26), пропускающее рассеянное излучение возбуждения, ослабленное внутри алмаза (2) и отражающее часть излучения флюоресценции N-V центров на спектрометр (29), систему (27) фокусирования излучения флюоресценции, обеспечивающую формирование на чувствительной площадке камеры изображения флюоресцирующих кластеров N-V центров с достаточным увеличением, и камеру (28), обеспечивающую регистрацию указанного изображения и его передачу в систему (30) цифровой обработки и в систему (31) управления.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the registration system (24) contain a band-pass filter (25), which allows one to distinguish the fluorescence spectrum of image elements against the background of scattered radiation (21) of excitation, a translucent mirror (26), which transmits scattered radiation of excitation, attenuated inside diamond (2) and the reflecting part of the fluorescence radiation of the NV centers on the spectrometer (29), the focusing system of the fluorescence radiation (27), which ensures the formation of fluorescent images on the sensitive area of the camera x clusters of N-V centers with a sufficient increase, and a camera (28) that provides registration of the specified image and its transmission to the digital processing system (30) and to the control system (31).

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы устройство в качестве источника (20) излучения (21) возбуждения содержало источник оптического излучения, обеспечивающий излучение с длиной волны 532 нм.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the device as the source (20) of radiation (21) of the excitation contains an optical radiation source that provides radiation with a wavelength of 532 nm.

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы устройство в качестве источника (20) возбуждения содержало лазер, снабженный ослабителем, со средней мощностью 7 Вт.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the device as a source (20) of excitation contain a laser equipped with a attenuator with an average power of 7 watts.

При этом, согласно полезной модели, целесообразно, чтобы генератор (32) СВЧ излучения генерировал СВЧ волну с частотой 2,87±0,03 ГГц и мощностью 3 Вт.Moreover, according to the utility model, it is advisable that the microwave generator (32) generate a microwave wave with a frequency of 2.87 ± 0.03 GHz and a power of 3 watts.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

В дальнейшем полезная модель поясняется описанием примеров осуществления устройства создания оптически проницаемого изображения внутри алмаза согласно полезной модели прилагаемыми чертежами, на которых:In the future, the utility model is illustrated by the description of examples of the implementation of the device for creating an optically permeable image inside the diamond according to the utility model with the attached drawings, on which

Фиг.1 - схема устройства для осуществления способа создания оптически проницаемого изображения согласно полезной модели, вариант выполнения с облучением алмаза и регистрацией элементов изображения через одну площадку на поверхности алмаза и отжигом лазерным излучением;Figure 1 - diagram of a device for implementing a method of creating an optically permeable image according to a utility model, an embodiment with irradiation of diamond and registration of image elements through one area on the surface of the diamond and annealing with laser radiation;

Фиг.1a - схема устройства для осуществления способа создания оптически проницаемого изображения согласно полезной модели, вариант выполнения с облучением алмаза и регистрацией элементов изображения через две площадки на поверхности алмаза и отжигом лазерным излучением;Figa - diagram of a device for implementing the method of creating an optically permeable image according to a utility model, an embodiment with irradiation of diamond and registration of image elements through two sites on the surface of the diamond and annealing with laser radiation;

Фиг.2 - схема устройства для осуществления способа создания оптически проницаемого изображения согласно полезной модели, вариант выполнения с облучением алмаза и регистрацией элементов изображения через одну площадку на поверхности алмаза и отжигом в печи;Figure 2 - diagram of a device for implementing a method of creating an optically permeable image according to a utility model, an embodiment with irradiation of diamond and registration of image elements through one area on the surface of the diamond and annealing in the furnace;

Фиг.3 - схема устройства детектирования изображения, созданного способом согласно полезной модели, вариант выполнения с облучением алмаза и регистрацией излучения флюоресценции через одну площадку на поверхности алмаза.Figure 3 is a diagram of a device for detecting an image created by a method according to a utility model, an embodiment with irradiation of diamond and registration of fluorescence radiation through one area on the surface of the diamond.

При этом приведенные примеры и чертежи не ограничивают возможностей осуществления полезной модели, не выходящих за рамки формулы полезной модели.Moreover, the above examples and drawings do not limit the possibilities of implementing a utility model that do not go beyond the scope of the utility model formula.

Наилучший вариант осуществления полезной моделиThe best embodiment of the utility model.

Устройство создания оптически проницаемого изображения согласно полезной модели может быть применено для создания изображения в ограненных и не ограненных природных и синтезированных алмазах. При этом изображение, полученное с применением устройства согласно полезной модели, может быть выполнено плоским или объемным, содержать различные плоские или объемные элементы, например, в виде линий, фигур, букв, цифр, символов, состоящих из оптически проницаемых элементов микронного или субмикронного размера, расположенных в алмазе в определенной заданной области и представляющих собой кластеры N-V центров, флюоресцирующие при воздействии излучения определенных длин волн.The device for creating an optically permeable image according to a utility model can be used to create an image in faceted and not faceted natural and synthesized diamonds. Moreover, the image obtained using the device according to the utility model can be made flat or three-dimensional, contain various flat or three-dimensional elements, for example, in the form of lines, shapes, letters, numbers, symbols consisting of optically permeable elements of micron or submicron size, located in diamond in a certain predetermined region and representing clusters of NV centers, fluorescent when exposed to radiation of certain wavelengths.

В зависимости от выбранного варианта осуществления устройства, облучение области предполагаемого расположения элемента изображения рабочим излучением и возбуждающим излучением, сфокусированными в области предполагаемого расположения элемента изображения, и регистрация полученных элементов изображения может быть произведены через по меньшей мере одну предварительно выполненную оптически проницаемую полированную площадку на поверхности алмаза.Depending on the selected embodiment of the device, irradiating the area of the intended location of the image element with working radiation and exciting radiation focused in the region of the intended location of the image element, and registering the obtained image elements can be performed through at least one pre-made optically permeable polished area on the diamond surface .

Настоящая полезная модель может быть осуществлена с помощью устройств, схемы которых представлены на Фиг.1 и Фиг.1а, в которых обеспечивают облучение алмаза сфокусированными в области предполагаемого размещения элемента изображения, подлежащего созданию, рабочим оптическим излучением ультракороткого импульса, воздействием которого осуществляют создание кластера вакансий в этой области, и постоянным излучением, воздействием которого осуществляют отжиг, приводящий к созданию кластера N-V центров. Кроме того, производят облучение указанной области предполагаемого размещения элемента изображения возбуждающим оптическим излучением, при воздействии которого осуществляют регистрацию созданных кластеров N-V-центров, если таковые созданы в процессе указанного выше облучения алмаза, и регистрируют их создание путем регистрации излучения флюоресценции N-V-центров, являющегося контрольным параметром для подтверждения факта создания в области предполагаемого размещения кластера N-V центров с количеством флюоресцирующих N-V центров в указанном кластере, достаточном для желаемой интенсивности флюоресценции, обеспечивающей возможность детектирования и идентификации создаваемого изображения.The present utility model can be implemented using devices, the schemes of which are presented in FIG. 1 and FIG. 1a, in which the radiation of diamond focused in the region of the intended location of the image element to be created is applied by working optical radiation of an ultrashort pulse, the action of which creates a vacancy cluster in this area, and by constant radiation, the effect of which is annealing, leading to the creation of a cluster of NV centers. In addition, irradiation of the indicated area of the proposed image element with exciting optical radiation is performed, under the influence of which the created clusters of NV centers, if created during the above diamond irradiation, are registered and their creation is recorded by recording the fluorescence radiation of the NV centers, which is the control parameter to confirm the fact that in the area of the proposed cluster of NV centers the number of fluorescent NV centers in the This cluster is sufficient for the desired fluorescence intensity, which makes it possible to detect and identify the created image.

Устройства согласно полезной модели, представленные на Фиг.1 и Фиг.1а, в двух вариантах выполнения, позволяют при проведении всех операций способа осуществлять облучение области предполагаемого размещения элемента изображения рабочим оптическим излучением и оптическим излучением отжига через одну площадку 2а на поверхности алмаза 2 (Фиг.1 и 1а), перпендикулярно ей, а регистрацию полученных элементов изображения производить через ту же площадку 2а (Фиг.1) или через другую площадку 2б на поверхности алмаза (Фиг.1а).The devices according to the utility model shown in Fig. 1 and Fig. 1a, in two embodiments, allow, during all the operations of the method, to irradiate the area of the intended location of the image element with working optical radiation and optical annealing radiation through one area 2a on the surface of diamond 2 (Fig. .1 and 1a), perpendicular to it, and the registration of the obtained image elements through the same area 2a (Figure 1) or through another area 2b on the surface of the diamond (Figure 1a).

При этом устройство, показанное на Фиг.1, содержит:In this case, the device shown in FIG. 1 contains:

- средство 1, приспособленное для закрепления в различных позициях алмаза 2, имеющего на поверхности, по меньшей мере, одну оптически проницаемую полированную площадку, например площадку 2а, и координированного перемещения закрепленного алмаза 2 в пространстве, при этом упомянутое средство 1 может представлять собой моторизированный оптический столик 1, обеспечиващий перемещение закрепленного алмаза 2 с шагом 0,5 мкм. Специалисту очевидно, что упомянутый шаг перемещения может быть любым, исходя из требований, предъявляемых к упомянутому средству 1, а упомянутое значение указывает лишь на один из предпочтительных вариантов осуществления.- means 1, adapted for fixing in different positions of diamond 2 having on the surface at least one optically permeable polished area, for example, area 2a, and coordinated movement of the fixed diamond 2 in space, while said means 1 can be a motorized optical table 1, providing movement of the fixed diamond 2 in increments of 0.5 μm. It will be apparent to those skilled in the art that said move step may be any based on the requirements of said means 1, and said value indicates only one of the preferred embodiments.

- источник 3 рабочего оптического излучения, приспособленный для формирования пучка излучения 4 ультракоротких импульсов, обеспечивающего создание кластеров вакансий в алмазе 2, и выполненный с возможностью регулирования энергии указанных импульсов;- source 3 of working optical radiation, adapted to form a beam of radiation 4 ultrashort pulses, providing the creation of clusters of vacancies in diamond 2, and made with the possibility of regulating the energy of these pulses;

- источник 5 оптического излучения 6, приспособленный для формирования пучка непрерывного излучения, обеспечивающего отжиг алмаза 2, достаточный для дрейфа вакансий в области расположения создаваемого кластера вакансий, образования N-V-центров, и обеспечивающего возбуждение создаваемых N-V-центров и их флюоресценцию;- source 5 of optical radiation 6, adapted to form a beam of continuous radiation, annealing diamond 2, sufficient for the drift of vacancies in the location of the created cluster of vacancies, the formation of N-V centers, and providing excitation of the created N-V centers and their fluorescence;

- систему 7 подачи излучений 4 и 6 в область предполагаемого размещения элемента изображения внутри алмаза 2 с формированием фокальной перетяжки пучков указанных излучений 4 и 6 в фокальной области 18, включающую дихроичное зеркало 8, адаптивное зеркало 9 и внеосевое параболическое зеркало 10;- a system 7 for supplying radiations 4 and 6 to the region of the intended placement of the image element inside diamond 2 with the formation of a focal waist of the beams of the radiations 4 and 6 in the focal region 18, including a dichroic mirror 8, an adaptive mirror 9 and an off-axis parabolic mirror 10;

- дихроичное зеркало 11, пропускающее излучения источников 3 и 5, и отражающее излучение флюоресценции N-V центров;- dichroic mirror 11, transmitting radiation from sources 3 and 5, and reflecting the fluorescence radiation of N-V centers;

- систему 12 регистрации элементов изображения, включающую фильтр 13, фокусирующую систему 14, фотоприемник 15, систему 16 цифровой обработки полученных данных; и- a system 12 for registering image elements, including a filter 13, a focusing system 14, a photodetector 15, a system 16 for digital processing of received data; and

- систему 17 управления устройством, обеспечивающую подачу команд на источники 3, 5 излучений, систему 7 подачи излучений на моторизированный оптический столик 1, и прием цифровой информации от системы 12 регистрации.- a device control system 17 that provides commands to radiation sources 3, 5, a radiation system 7 to a motorized optical table 1, and digital information reception from the registration system 12.

Устройство, показанное на Фиг.1а, в отличие от устройства, показанного на Фиг.1, не требует использования дихроичного зеркала 11.The device shown in FIG. 1a, unlike the device shown in FIG. 1, does not require the use of a dichroic mirror 11.

При этом специалисту должно быть понятно, что регистрацию флюоресценции кластеров N-V центров, созданных в определенном объеме алмаза в совокупности, определяющей плоское изображение, можно производить с одной площадки алмаза, а регистрацию созданного объемного изображения целесообразно производить с нескольких площадок алмаза, каждый раз меняя его положение, поворачивая его, и используя аналогичные системы 12 регистрации.In this case, the specialist should understand that the registration of fluorescence of clusters of NV centers created in a certain volume of diamond in the aggregate that defines a flat image can be performed from one diamond site, and it is advisable to register the created volumetric image from several diamond sites, each time changing its position by turning it, and using similar registration systems 12.

Согласно полезной модели, возможно создание кластеров вакансий осуществлять отжигом алмаза в печи в вакууме или инертной атмосфере при температуре 700-1200°С с одновременным облучением возбуждающим излучением и с одновременной регистрацией излучения флюоресценции полученных кластеров N-V центров.According to the utility model, it is possible to create vacancy clusters by annealing the diamond in a furnace in a vacuum or inert atmosphere at a temperature of 700-1200 ° С with simultaneous irradiation with exciting radiation and with simultaneous registration of fluorescence radiation of the obtained clusters of N-V centers.

При этом используют устройство в другом варианте выполнения, показанное на Фиг.2, содержащее:In this case, a device is used in another embodiment, shown in FIG. 2, comprising:

- источник 3 рабочего оптического излучения, приспособленный для формирования пучка излучения 4 ультракоротких импульсов, обеспечивающего создание кластеров вакансий в алмазе 2, и выполненный с возможностью регулирования количества и энергии указанных импульсов;- a source 3 of working optical radiation, adapted to form a beam of radiation 4 ultrashort pulses, providing the creation of clusters of vacancies in diamond 2, and made with the possibility of controlling the quantity and energy of these pulses;

- печь 19 с возможностью создания внутри инертной к алмазу атмосферы или вакуума, заполненную инертной к алмазу средой, например, аргоном, имеющую, по меньшей мере, одно оптически проницаемое окно 19а и приспособленную для закрепления в ней в различных позициях алмаза 2,- a furnace 19 with the possibility of creating inside an atmosphere inert to diamond or vacuum, filled with a medium inert to diamond, for example argon, having at least one optically permeable window 19a and adapted for fixing it in different positions of diamond 2,

- средство 1а, приспособленное для закрепления на нем печи 19 и координированного перемещения печи 19 с закрепленным в ней алмазом 2 в пространстве;- means 1a, adapted to fix the furnace 19 on it and coordinate the movement of the furnace 19 with diamond 2 fixed in it in space;

- источник 5а оптического излучения 6а, приспособленный для формирования пучка непрерывного излучения, обеспечивающего возбуждение создаваемых N-V-центров и их флюоресценцию, в качестве которого может быть использован источник 5 устройства, показанного на Фиг.1;- the source of optical radiation 6a 6a, adapted to form a beam of continuous radiation, providing excitation of the created N-V centers and their fluorescence, which can be used as a source 5 of the device shown in Fig.1;

- систему 7 подачи излучений 4 и 6а в область предполагаемого размещения элемента изображения внутри алмаза 2 с формированием фокальной перетяжки пучков указанных излучений 4 и 6а в фокальной области 18, включающую дихроичное зеркало 8, адаптивное зеркало 9 и параболическое зеркало 10 внеосевое;- a system 7 for supplying radiations 4 and 6a to the area of the intended placement of the image element inside diamond 2 with the formation of a focal waist of the beams of said radiations 4 and 6a in the focal region 18, including a dichroic mirror 8, an adaptive mirror 9, and an off-axis parabolic mirror 10;

- дихроичное зеркало 11, пропускающее излучения источников 3 и 5а, и отражающее излучение флюоресценции N-V центров.- dichroic mirror 11, transmitting radiation from sources 3 and 5a, and reflecting the fluorescence radiation of N-V centers.

- систему 12 регистрации элементов изображения, включающую фильтр 13, фокусирующую систему 14, фотоприемник 15, систему 16 цифровой обработки полученных данных;- a system 12 for registering image elements, including a filter 13, a focusing system 14, a photodetector 15, a system 16 for digital processing of received data;

- систему 17а управления устройством, обеспечивающую подачу команд на источники 3, 5а излучений, на систему 7 подачи излучений на средство 1а, прием цифровой информации от системы 12 регистрации, ее обработку и формирование цифровой и/или объемной модели созданного изображения.- a device control system 17 a providing commands to radiation sources 3, 5 a to a radiation system 7 to means 1 a, receiving digital information from a recording system 12, processing it, and generating a digital and / or three-dimensional model of the generated image.

При этом в вариантах устройства, показанных на Фиг.1, Фиг.1а и Фиг.2, в качестве средства 1 или 1а может быть использован моторизованный оптический столик 6-Axis NanoMax NanoPositioner фирмы «Thorlabs» (www.thorlabs.de/NewGroupPage9.cfm?ObjectGroup_ID=1100).Moreover, in the variants of the device shown in Fig. 1, Fig. 1a and Fig. 2, a motorized optical table 6-Axis NanoMax NanoPositioner from Thorlabs (www.thorlabs.de/NewGroupPage9 can be used as a means 1 or 1a. cfm? ObjectGroup_ID = 1100).

При этом в качестве источника 3 рабочего оптического излучения 4 (Фиг.1, 1а и 2) может быть использован лазерный генератор ультракоротких импульсов, снабженный генератором гармоник, затвором и ослабителем. В настоящее время существует много коммерчески доступных лазеров ультракоротких импульсов, например итербиевые, титан-сапфировые, хром-форстеритовые, волоконные эрбиевые системы, содержащие ослабитель, которые генерируют импульсы длительностью от 20 фс до 5 пс на длинах волн видимого и ближнего ИК диапазона. Указанные лазеры и системы могут быть дополнены коммерчески доступными генераторами гармоник, что расширяет диапазон длин волн до УФ диапазона.Moreover, as a source 3 of working optical radiation 4 (Fig.1, 1A and 2) can be used a laser generator of ultrashort pulses, equipped with a harmonic generator, a gate and a attenuator. Currently, there are many commercially available ultrashort pulsed lasers, for example, iterbium, titanium-sapphire, chromium forsterite, erbium fiber systems containing a attenuator, which generate pulses with a duration of 20 fs to 5 ps at wavelengths of the visible and near infrared ranges. These lasers and systems can be supplemented with commercially available harmonic generators, which extends the wavelength range to the UV range.

В исследованиях в качестве источника 3 был использован иттербиевый твердотельный фемтосекундный лазер ТеМа-1058 фирмы «Авеста-проект», имеющий длительность импульса около 100 фс на длине волны 1058±2 нм и максимальную энергию в импульсе >22 нДж, с регулируемым ослабителем и затвором на выходе, которые позволяют открывать и закрывать выходную апертуру лазера в заданные моменты времени, а также ослаблять энергию импульсов до заданного значения.In the studies, the Avesta-project firm TeMa-1058 ytterbium-based solid-state femtosecond laser, having a pulse duration of about 100 fs at a wavelength of 1058 ± 2 nm and a maximum pulse energy of> 22 nJ, with an adjustable attenuator and a shutter at output, which allows you to open and close the output aperture of the laser at specified times, as well as weaken the energy of the pulses to a predetermined value.

В качестве источника 5 оптического излучения 6 для отжига, обеспечивающего дрейф созданных вакансий и возбуждение созданных N-V центров (Фиг.1 и 1а), и в качестве источника 5а оптического излучения 6а, обеспечивающего только возбуждение созданных N-V центров (Фиг.2), может быть использован, например лазер Verdi G2 фирмы Coherent средней мощностью 7 Вт с длиной волны 532 нм, оборудованный ослабителем.As the source 5 of optical radiation 6 for annealing, which ensures the drift of the created vacancies and the excitation of the created NV centers (Figs. 1 and 1a), and as the source 5a of optical radiation 6a, which provides only the excitation of the created NV centers (Fig. 2), there can be used, for example, a Coherent Verdi G2 laser with an average power of 7 W with a wavelength of 532 nm, equipped with an attenuator.

Система 7 подачи излучений 4 и 6 (Фиг.1 и 1а), как и система 7а подачи излучений 4 и 6а (Фиг.2), содержит дихроичное зеркало 8, отражающее излучение 4 и пропускающее излучение 6 (Фиг.1 и 1а) или 6а (Фиг.2), адаптивное зеркало 9, обеспечивающее коррекцию волнового фронта излучений 4 и 6 (Фиг.1 и 1а) или 4 и 6а (Фиг.2), и параболическое зеркало 10 внеосевое, приспособленное для фокусировки излучений 4 и 6 (Фиг.1 и 1а) или 4 и 6а (Фиг.2) в заданной области предполагаемого размещения элемента изображения внутри алмаза 2 с формированием фокальной перетяжки пучков указанных излучений 4 и 6 в фокальной области 18, при этом совокупное действие зеркал 9 и 10 должно обеспечивать фокусировку излучения 4 и 6 (Фиг.1 и 1а) или 4 и 6а (Фиг.2) в фокальную область, имеющую размеры в диапазоне 0,5-20,0 мкм, например, в область 18 размером 3 мкм, и подавать излучение 4 и 6 (Фиг.1 и 1а) или 4 и 6а (Фиг.2) перпендикулярно площадке 2а алмаза 2.The radiation supply system 7 4 and 6 (FIGS. 1 and 1a), like the radiation supply system 7a 4 and 6a (FIG. 2), contains a dichroic mirror 8 reflecting radiation 4 and transmitting radiation 6 (FIGS. 1 and 1a) or 6a (FIG. 2), an adaptive mirror 9, which provides the correction of the wavefront of radiations 4 and 6 (Figs. 1 and 1a) or 4 and 6a (Fig. 2), and the parabolic mirror 10 is off-axis, adapted for focusing radiations 4 and 6 ( Figures 1 and 1a) or 4 and 6a (Figure 2) in a predetermined area of the intended placement of the image element inside diamond 2 with the formation of a focal constriction of the beams of the above 4 and 6 in the focal region 18, while the combined effect of the mirrors 9 and 10 should ensure that the radiation 4 and 6 (Figs. 1 and 1a) or 4 and 6a (Fig. 2) are focused in the focal region having dimensions in the range 0, 5-20.0 μm, for example, in the region 18 with a size of 3 μm, and apply radiation 4 and 6 (Figs. 1 and 1a) or 4 and 6a (Fig. 2) perpendicular to the area 2a of diamond 2.

Система 12 регистрации (Фиг.1, 1a и 2) элементов изображения состоит из устройств, позволяющих детектировать флюоресценцию созданных элементов изображения, измерять ее интенсивность, и сравнивать ее с эталоном элементов изображения, и содержит фильтр 13, фокусирующую систему 14, фотоприемник 15, систему 16 цифровой обработки полученных данных.The system 12 for recording (Figs. 1, 1a and 2) of image elements consists of devices that can detect the fluorescence of the created image elements, measure its intensity, and compare it with the standard of image elements, and contains a filter 13, a focusing system 14, a photodetector 15, a system 16 digital processing of the received data.

При этом в качестве фотоприемника 15 может быть использован, например, фотоприемник SM05PD1A (FDS100) фирмы «Thorlabs» (www.thorlabs.de/thorProduct.cfm?partNumber=FDS100).Moreover, as the photodetector 15, for example, the photodetector SM05PD1A (FDS100) of the company Thorlabs (www.thorlabs.de/thorProduct.cfm?partNumber=FDS100) can be used.

При этом фильтр 13 должен иметь полосу пропускания, соответствующую полосе люминесценции N-V центров, и препятствовать прохождению рассеянного излучения источников 3 и 5 (Фиг.1 и 1а) или 3 и 5а (Фиг.2), а фокусирующая система 14 должна обеспечивать фокусировку излучения флюоресценции из фокальной области 18 на чувствительной площадке детектора фотоприемника 15.In this case, the filter 13 should have a passband corresponding to the luminescence band of the NV centers and prevent the scattered radiation from passing through sources 3 and 5 (Figs. 1 and 1a) or 3 and 5a (Fig. 2), and the focusing system 14 should provide focusing of the fluorescence radiation from the focal region 18 on the sensitive area of the detector of the photodetector 15.

Система 17 управления (Фиг.1 и 1а) и система 17а управления (Фиг.2), обеспечивающие подачу команд на источники 3 и 5 излучений (Фиг.1 и 1а) или 3 и 5а излучений (Фиг.2), на систему 7 подачи излучений, на средство 1 (Фиг.1 и 1а) или 1а (Фиг.2) и сбор и обработку данных от системы 12 регистрации (Фиг.1, 1а и 2) с формированием цифровой и/или объемной модели созданного изображения, могут быть выполнены в виде персонального компьютера, оборудованного дополнительными коммерчески доступными цифро-аналоговыми и аналого-цифровыми преобразователями и программным обеспечением, позволяющими осуществлять управление указанными устройствами и сбор данных с них. Системы 17 и 17а управления должны быть снабжены также программным обеспечением, позволяющим предварительно вводить цифровую модель (цифровой шаблон) изображения, подлежащего созданию, и геометрические размеры кристалла алмаза или его изображения в нескольких проекциях, и обеспечивающим подачу команд перемещения средства 1 с алмазом 2 в соответствии с указанной цифровой моделью изображения. Системы 17 и 17а управления, снабженные указанным программным обеспечением, рассчитывают и контролируют интегральный флюенс рабочего излучения 4 в фокальной области 18, и обеспечивают значение указанного интегрального флюенса рабочего излучения 4 и излучения отжига и возбуждения 6 или излучения 6а возбуждения, не превышающие заданное заранее пороговое значение, при котором происходит превращение алмаза в графит или иную неалмазную форму углерода.The control system 17 (FIGS. 1 and 1a) and the control system 17a (FIG. 2), providing commands to radiation sources 3 and 5 (FIGS. 1 and 1a) or 3 and 5a of radiation (FIG. 2), to the system 7 supplying radiation to the means 1 (Fig. 1 and 1a) or 1a (Fig. 2) and collecting and processing data from the registration system 12 (Fig. 1, 1a and 2) with the formation of a digital and / or three-dimensional model of the created image, can be made in the form of a personal computer equipped with additional commercially available digital-to-analog and analog-to-digital converters and software with the help of which it is possible to control these devices and collect data from them. The control systems 17 and 17a must also be equipped with software that allows you to pre-enter a digital model (digital template) of the image to be created, and the geometric dimensions of the diamond crystal or its image in several projections, and provide the commands for moving the tool 1 with diamond 2 in accordance with the specified digital image model. The control systems 17 and 17a provided with the specified software calculate and control the integrated fluence of the working radiation 4 in the focal region 18 and provide the value of the specified integrated fluence of the working radiation 4 and the annealing and excitation radiation 6 or the excitation radiation 6a not exceeding a predetermined threshold value in which the transformation of diamond into graphite or another non-diamond form of carbon occurs.

Согласно полезной модели, создание оптически проницаемого изображения возможно как в ограненном, так и в не ограненном алмазе, имеющем на поверхности, по меньшей мере, одну предварительно образованную полированную оптически проницаемую площадку. При этом, согласно полезной модели, изображение целесообразно создавать в области алмаза, свободной от посторонних оптически неоднородностей (включений, трещин, вкраплений и т.п.).According to a utility model, the creation of an optically permeable image is possible in both faceted and non-faceted diamond having at least one preformed polished optically permeable surface on the surface. In this case, according to the utility model, it is advisable to create an image in the diamond region, free from extraneous optical inhomogeneities (inclusions, cracks, inclusions, etc.).

Создание оптически проницаемого изображения в объеме алмаза далее описано при осуществлении его с помощью устройства согласно полезной модели, показанного на Фиг.1. Однако способ может быть аналогично осуществлен и в устройствах, показанных на Фиг.1а и Фиг.2.The creation of an optically permeable image in a diamond volume is further described when implementing it using a device according to the utility model shown in FIG. 1. However, the method can be similarly implemented in the devices shown in Figa and Fig.2.

При этом авторы отметили, что для алмазов массой менее 100 мкг способ создания оптически проницаемого изображения предпочтительнее осуществлять с отжигом алмаза с помощью облучения области предполагаемого расположения кластера N-V центров сфокусированным в ней непрерывным оптическим излучением до образования флюоресцирующего кластера N-V центров.At the same time, the authors noted that for diamonds weighing less than 100 μg, the method of creating an optically permeable image is preferable to annealing the diamond by irradiating the region of the assumed location of the cluster of N-V centers with focused continuous optical radiation until a fluorescent cluster of N-V centers is formed.

При этом системы 17 или 17а управления могут обеспечивать проведение операции облучения областей предполагаемого расположения кластеров N-V центров рабочим ультракоротким импульсным излучением одновременно с операцией отжига. Или могут обеспечивать проведение операции облучения областей предполагаемого расположения кластеров N-V центров рабочим ультракоротким импульсным излучением одновременно с операцией отжига и с операцией облучения возбуждающим излучением.At the same time, control systems 17 or 17a can provide an irradiation operation for the regions of the proposed arrangement of clusters of N-V centers by working ultrashort pulsed radiation simultaneously with the annealing operation. Or they can provide for the operation of irradiation of the areas of the proposed arrangement of clusters of N-V centers with ultrashort working pulsed radiation simultaneously with the operation of annealing and the operation of irradiation with exciting radiation.

Кроме того, системы 17 или 17а управления могут обеспечивать проведение операции облучения областей предполагаемого расположения кластеров N-V центров рабочим ультракоротким импульсным излучением одновременно с операцией отжига, с операцией облучения возбуждающим излучением, и с операцией регистрации излучения флюоресценции.In addition, control systems 17 or 17a can provide an irradiation operation for areas of the proposed arrangement of clusters of N-V centers with ultra-short pulsed working radiation simultaneously with the annealing operation, with the excitation radiation operation, and with the operation of detecting fluorescence radiation.

В проведенных авторами исследованиях по осуществлению способа создания изображений согласно полезной модели был выбран вариант выполнения способа с одновременным выполнением операций облучения рабочим излучением, облучения излучением отжига и возбуждения и операции регистрации излучения флюоресценции кластеров N-V центров.In the studies conducted by the authors on the implementation of the method for creating images according to the utility model, an embodiment of the method was selected with simultaneous operations of irradiation with working radiation, irradiation with annealing and excitation radiation, and the operation of detecting fluorescence radiation of clusters of N-V centers.

При этом в качестве рабочего излучения 4 использовали излучение ультракоротких лазерных импульсов с длительностью около 100 фс с центральной длиной волны 1058±2 нм с энергией в каждом импульсе, обеспечивающей в указанной области суммарный интегральный флюенс воздействия от 10-3 до 0,4 Дж/см2. Излучение 3 фокусировали в фокальной области 18, имеющей размеры в диапазоне от 0,5 до 20,0 мкм, а именно - 5 мкм на глубине 100 мкм. В качестве оптического излучения 6 отжига и возбуждения использовали оптическое излучение лазера с длиной волны 532 нм и мощностью от 0,5 до 100 вт. При этом ожидали создания изображения, состоящего из флюоресцирующих элементов изображения, имеющих поперечные относительно оптической оси лазерных пучков размеры 5 мкм на глубине 100 мкм.In this case, as the working radiation 4, we used the radiation of ultrashort laser pulses with a duration of about 100 fs with a central wavelength of 1058 ± 2 nm with energy in each pulse, providing in this region a total integrated exposure fluence from 10 -3 to 0.4 J / cm 2 . Radiation 3 was focused in the focal region 18, having sizes in the range from 0.5 to 20.0 μm, namely 5 μm at a depth of 100 μm. As optical radiation 6, annealing and excitation used optical laser radiation with a wavelength of 532 nm and a power of 0.5 to 100 watts. At the same time, the creation of an image consisting of fluorescent image elements having transverse dimensions of 5 μm relative to the optical axis of the laser beams at a depth of 100 μm was expected.

При этом для достижения желаемой интенсивности флюоресценции созданного кластера N-V центров проводили корректировку концентрации N-V центров в каждом созданном кластере N-V центров с помощью коррекции суммарного интегрального флюенса рабочих ультракоротких лазерных импульсов в области расположения каждого указанного кластера путем увеличения количества импульсов. Однако специалисту в области лазерной техники должно быть понятно, что коррекция суммарного интегрального флюенса может быть также произведена и за счет увеличения энергии последующих импульсов.At the same time, to achieve the desired fluorescence intensity of the created cluster of N-V centers, the concentration of N-V centers in each created cluster of N-V centers was adjusted using the correction of the total integrated fluence of working ultrashort laser pulses in the location of each specified cluster by increasing the number of pulses. However, the specialist in the field of laser technology should be clear that the correction of the total integral fluence can also be made by increasing the energy of subsequent pulses.

Создание оптически проницаемых изображений было осуществлено на примере создания плоского изображения штрих-кода в ограненном природном алмазе типа 1а массой 98 мкг формы, близкой к кубической, имеющем полированную грань 2а и не содержащем посторонних оптически непроницаемых неоднородностей (включений, трещин, вкраплений и т.п.). При этом облучение алмаза указанными рабочим излучением 4, излучением 6 отжига и возбуждения и регистрацию излучения созданных флюоресцирующих элементов изображения осуществляли через одну оптически проницаемую площадку-грань 2а, алмаз размещали в потоке рабочего излучения 4 таким образом, чтобы указанная площадка 2а была перпендикулярна направлению указанного рабочего излучения 4.The creation of optically permeable images was carried out by the example of creating a flat barcode image in faceted type 1a natural diamond weighing 98 μg in shape, close to cubic, having a polished face 2a and not containing extraneous optically impermeable inhomogeneities (inclusions, cracks, inclusions, etc. .). In this case, the diamond was irradiated with the indicated working radiation 4, annealing and excitation radiation 6, and the radiation of the created fluorescent image elements was recorded through one optically permeable area-face 2a, the diamond was placed in the working radiation stream 4 so that the specified area 2a was perpendicular to the direction of the specified working radiation 4.

Способ осуществляли следующим образом.The method was carried out as follows.

Алмаз 2, в котором на поверхности предварительно была выполнена полированная оптически прозрачная площадка 2а, размещали на площадке средства 1 полированной площадкой 2а перпендикулярно оси луча от параболического зеркала 10.Diamond 2, in which a polished optically transparent area 2a was previously made on the surface, was placed on the site of the medium 1 with a polished area 2a perpendicular to the axis of the beam from the parabolic mirror 10.

По команде системы 17 управления источник 5 подавал излучение 6, например, постоянное излучение лазера Verdi G2 фирмы Coherent средней мощностью 1 Вт с длиной волны 532 нм, в систему 7 фокусировки.At the command of the control system 17, the source 5 supplied radiation 6, for example, a constant emission of a Coherent Verdi G2 laser of average power 1 W with a wavelength of 532 nm, to the focusing system 7.

При этом по команде системы 17 управления источник 3 излучения подавал в систему 7 подачи излучений лазерный ультракороткий импульс излучения 4 с энергией 0,2 нДж, имеющий длительность около 100 фс на длине волны 1058±2 нм, что соответствует флюенсу около 10-3 Дж/см2, что намного ниже флюенса 0.4 Дж/см2, при котором происходит превращение алмаза в графит или иную неалмазную форму углерода.At the same time, on the command of the control system 17, the radiation source 3 supplied an ultra-short laser pulse 4 with an energy of 0.2 nJ to the radiation supply system 7, having a duration of about 100 fs at a wavelength of 1058 ± 2 nm, which corresponds to a fluence of about 10 -3 J / cm 2 , which is much lower than the fluence of 0.4 J / cm 2 , at which the transformation of diamond into graphite or other non-diamond form of carbon occurs.

В системе 7 подачи излучений 4 и 6 излучение 4 отражалось от дихроичного зеркала 8, от адаптивного зеркала 9, управляемого системой 17 управления, которое обеспечивало коррекцию волнового фронта излучения 4, и фокусировалось параболическим зеркалом 10 в области 18 предполагаемого размещения элемента изображения в алмазе 2, закрепленном на средстве 1 таким образом, чтобы излучение 4 было направлено перпендикулярно площадке 2а алмаза 2, с формированием фокальной перетяжки пучков указанных излучений 4 и 6 в фокальной области 18.In the supply system 7 of radiation 4 and 6, radiation 4 was reflected from a dichroic mirror 8, from an adaptive mirror 9 controlled by a control system 17, which provided correction of the radiation wavefront 4, and was focused by a parabolic mirror 10 in the region 18 of the proposed placement of the image element in diamond 2, mounted on the tool 1 so that the radiation 4 was directed perpendicular to the area 2A of diamond 2, with the formation of a focal constriction of the beams of the specified radiation 4 and 6 in the focal region 18.

Совместное действие зеркал 9 и 10 обеспечивало фокусировку излучения 4 источника 3 рабочего оптического излучения в фокальное пятно 18 диаметром 5 мкм на глубине 100 мкм под поверхностью алмаза. Излучение 6 отжига и возбуждения источника 5, например, с длиной волны 532 нм и средней мощностью 1 Вт, проходило через дихроичное зеркало 8, отражалось от зеркал 9 и 10, фокусировалось в той же области 18 внутри алмаза, что и излучение 4 источника 3 рабочего оптического излучения. При фокусировке ультракороткого лазерного импульса (импульсов) в фокальной области 18 достигается очень высокая интенсивность лазерного излучения, интенсивность которого при этом меньше интенсивности ~0.4 J/cm2, при которой происходит фазовой переход алмаза в графит. При этом макроскопического повреждения кристалла не происходит, но происходит образование электронно-дырочной плазмы, ее нагрев, частичное нарушение межатомных связей в кристалле, и, как следствие, появляются дефекты кристаллической решетки - вакансии.The combined action of the mirrors 9 and 10 provided focusing of the radiation 4 of the source 3 of the working optical radiation into the focal spot 18 with a diameter of 5 μm at a depth of 100 μm under the surface of the diamond. The radiation 6 of annealing and excitation of source 5, for example, with a wavelength of 532 nm and an average power of 1 W, passed through a dichroic mirror 8, reflected from mirrors 9 and 10, focused in the same region 18 inside the diamond as radiation 4 of source 3 of working optical radiation. When focusing an ultrashort laser pulse (s) in the focal region 18, a very high intensity of laser radiation is achieved, the intensity of which is lower than the intensity of ~ 0.4 J / cm 2 at which the phase transition of diamond to graphite occurs. In this case, macroscopic damage to the crystal does not occur, but the formation of an electron-hole plasma, its heating, partial violation of interatomic bonds in the crystal, and, as a result, defects in the crystal lattice - vacancies appear.

Воздействие оптического излучения источника 5 (или 5а) с длиной волны 532 нм и мощностью от 0,5 до 100 Вт в случае использования устройств, показанных на Фиг.1 и 2 или отжиг алмаза в печи при температуре 700-1200°С в случае использования устройства, показанного на Фиг.1а, приводит к нагреву области 18 фокуса, к ускорению процесса наработки вакансий, к дрейфу уже образовавшихся вакансий, а также к последующему возбуждению созданных N-V центров, сгруппированных в кластеры, при использовании устройств, показанных на Фиг.1, 1а и 2.The impact of the optical radiation of source 5 (or 5a) with a wavelength of 532 nm and a power of 0.5 to 100 W when using the devices shown in Figs. 1 and 2 or annealing the diamond in a furnace at a temperature of 700-1200 ° C in case of use the device shown in Fig. 1a, leads to the heating of the focus region 18, to accelerate the process of generating vacancies, to drift already formed vacancies, as well as to the subsequent excitation of the created NV centers grouped in clusters, using the devices shown in Fig. 1, 1a and 2.

Продолжали облучение алмаза указанным выше излучением 6 в течение около 20 секунд до появления в области 18 предполагаемого размещения элемента изображения излучения флюоресценции, регистрируемого с помощью системы 12 регистрации, что свидетельствовало о положительном результате отжига с образованием вакансий, о создании N-V центров, и об оптическом возбуждении N-V центров, сгруппированных в указанной области в кластеры N-V центров.Diamond irradiation with the above radiation 6 was continued for about 20 seconds until the alleged placement of the image element of the fluorescence emission image recorded using the registration system 12 appeared in region 18, which indicated a positive result of annealing with the formation of vacancies, the creation of NV centers, and optical excitation NV centers grouped in the indicated area into clusters of NV centers.

При этом в течение указанного времени с помощью фотоприемника 15 системы 12 регистрации элементов изображения, сигнал с которого анализируется системой 17 управления, контролировали уровень излучения флюоресценции кластеров N-V центров из области 18, в которую сфокусировано излучение 6 источника 5. Центр полосы флюоресценции N-V центров ожидали на длине волны ~680 нм.Moreover, during the indicated time, using the photodetector 15 of the image element recording system 12, the signal from which is analyzed by the control system 17, the fluorescence emission level of the clusters of NV centers from the region 18, into which the radiation 6 of the source 5 is focused, was monitored. wavelength ~ 680 nm.

В случаях, когда в течение указанных 20 секунд излучение N-V центров не было зарегистрировано, или уровень интенсивности его был меньше заданного пользователем, то процесс облучения указанной области предполагаемого размещения элемента изображения повторяли необходимое число раз, постепенно увеличивая энергию каждого следующего ультракороткого импульса в 1,1 раза, изменяя пропускание ослабителя, которым оборудован источник 3 рабочего оптического излучения, пока не получали желаемой интенсивности флюоресценции N-V центров в фокальной области 18. При этом интегральный флюенс импульсов рабочего оптического излучения 4 в фокальной области 18, подсчитываемый системой 17 управления на основании известной энергии импульсов и размера фокального пятна, был не более значения 0,4 Дж/см2, при котором происходит превращение алмаза в графит или иную неалмазную форму углерода. При достижении желаемой интенсивности флюоресценции в этой фокальной области 18 процесс прекращали. Таким образом получали кластер N-V центров с поперечным размером около 5 мкм.In cases where within the specified 20 seconds the radiation of the NV centers was not detected, or its intensity level was less than the one set by the user, the process of irradiating the indicated area of the proposed placement of the image element was repeated as many times as necessary, gradually increasing the energy of each subsequent ultrashort pulse by 1.1 times, changing the transmittance of the attenuator with which the source 3 of the working optical radiation is equipped, until the desired fluorescence intensity of the NV centers in the focal region was obtained 18. In this case, the integral fluence of pulses of the working optical radiation 4 in the focal region 18, calculated by the control system 17 on the basis of the known pulse energy and the size of the focal spot, was no more than 0.4 J / cm 2 , at which the diamond is converted into graphite or another non-diamond form of carbon. When the desired fluorescence intensity was reached in this focal region 18, the process was stopped. Thus, a cluster of NV centers with a transverse size of about 5 μm was obtained.

После того, как в заданной точке внутри алмаза был сформирован кластер N-V центров, система 17 управления подавала команду на средство 1 на перемещение в плоскости, параллельной грани 2а алмаза, в соответствии с введенной пользователем цифровой моделью изображения. Так фокальную плоскость 18 перемещали в новое место внутри кристалла алмаза, после чего повторяли вышеуказанные операции.After a cluster of N-V centers was formed at a given point inside the diamond, the control system 17 gave a command to the means 1 to move in a plane parallel to the diamond face 2a, in accordance with the digital image model entered by the user. So the focal plane 18 was moved to a new location inside the diamond crystal, after which the above operations were repeated.

Описанную выше последовательность операций повторяли заданное число раз, в результате чего внутри кристалла было сформировано заданное изображение штрих-кода, состоящее из кластеров N-V центров эллипсоидальной формы с поперечным размером около 5 мкм и продольным размером около 20 мкм, взаимно расположенных между собой на расстояниях 5 мкм вдоль 5 параллельных отрезков длиной 50 мкм, отстоящих друг от друга на расстояниях 20, 30, 40 и 50 мкм.The above described sequence of operations was repeated a predetermined number of times, as a result of which a predetermined barcode image was formed inside the crystal, consisting of clusters of NV centers of ellipsoidal shape with a transverse size of about 5 μm and a longitudinal size of about 20 μm, mutually spaced at a distance of 5 μm along 5 parallel sections 50 microns long, spaced from each other at distances of 20, 30, 40 and 50 microns.

Согласно полезной модели, создание оптически проницаемого изображения было также осуществлено в алмазах массой 10 мг в устройстве, показанном на Фиг.2, в котором производили отжиг алмаза, содержащего уже созданные вакансии, не с помощью излучения лазера, а в печке в вакууме или инертной атмосфере в течение 20 с. При отжиге в печке производили нагрев всего кристалла до температуры 700-1200°С, что приводило к дрейфу вакансий на расстояния, меньшие размера кластера, и к образованию N-V центров. При этом режимы источников 3 рабочего излучения и источника 5а возбуждающего излучения, и работа систем 7а, 12, 17а и последовательность операций были аналогичны описанным выше режимам источников 3 и 5 излучений и систем 7, 12 и 17 устройства, показанного на Фиг.1.According to a utility model, the creation of an optically permeable image was also carried out in 10 mg diamonds in the device shown in FIG. 2, in which the diamond containing already created vacancies was annealed, not using laser radiation, but in a furnace in a vacuum or inert atmosphere within 20 s. During annealing in the oven, the entire crystal was heated to a temperature of 700-1200 ° С, which led to the drift of vacancies at distances shorter than the cluster size and to the formation of N-V centers. In this case, the modes of the working radiation sources 3 and the exciting radiation source 5a, and the operation of the systems 7a, 12, 17a and the sequence of operations were similar to the above described modes of the radiation sources 3 and 5 and systems 7, 12 and 17 of the device shown in FIG. 1.

Детектирование созданного изображения производили по эффекту флюоресценции изображения, ранее созданного внутри кристалла алмаза из кластеров N-V центров, под воздействием возбуждающего излучения, которым освещали кристалл алмаза 2. При этом устройство для детектирования согласно полезной модели, схема которого показана на Фиг.3, позволяет считывать информацию из кристалла алмаза.Detection of the created image was performed by the fluorescence effect of the image previously created inside the diamond crystal from clusters of NV centers, under the influence of the excitation radiation, which illuminated the diamond 2. In this case, the detection device according to the utility model, the scheme of which is shown in FIG. 3, allows reading information from a diamond crystal.

Записанная ранее информация может содержать аналоговую или цифровую информацию, например, уникальный цифровой код, используемый для идентификации драгоценного алмаза (уникальная цифровая подпись алмаза), или любую другую информацию.The previously recorded information may contain analog or digital information, for example, a unique digital code used to identify a precious diamond (unique digital signature of a diamond), or any other information.

Устройство детектирования, схема которого показана на Фиг.3, содержит средство 1, приспособленный для закрепления кристалла 2, источник 20 возбуждающего излучения 21 (с затвором и ослабителем), систему 22 фокусировки излучения 21.The detection device, the circuit of which is shown in FIG. 3, comprises means 1 adapted for fixing the crystal 2, a source 20 of exciting radiation 21 (with a shutter and attenuator), a radiation focusing system 22.

При этом облучение алмаза 2 возбуждающим излучением 21 и регистрация флюоресценции может осуществляться по оптической оси, расположенной по той же самой оси возбуждающего излучения 21, например, через одну полированную площадку 2а на поверхности алмаза 2 (Фиг.3). В этом случае используется полупрозрачное дихроичное зеркало 23 (Фиг.3), пропускающее излучение 21 возбуждения и отражающее излучение флюоресценции N-V центров. Однако регистрация флюоресценции может быть произведена и под углом к оси возбуждающего излучения 21, например, через другую полированную площадку на поверхности алмаза 2. При этом дихроичное зеркало не используется.In this case, irradiation of diamond 2 with exciting radiation 21 and registration of fluorescence can be carried out along the optical axis located along the same axis of exciting radiation 21, for example, through one polished area 2a on the surface of diamond 2 (Figure 3). In this case, a translucent dichroic mirror 23 is used (FIG. 3), which transmits excitation radiation 21 and reflects the fluorescence radiation of N-V centers. However, fluorescence can also be recorded at an angle to the axis of the exciting radiation 21, for example, through another polished area on the surface of diamond 2. In this case, a dichroic mirror is not used.

В качестве источника 20 излучения 21 может быть использован лазер, светодиод, лампа, или иной источник оптического излучения, обеспечивающего возбуждение N-V центров, имеющихся в алмазе, приводящее к флюоресценции этих центров. Излучение 21 возбуждения может быть как импульсным, так и непрерывным. Например, при исследованиях в качестве возбуждающего излучения 21 использовали оптическое излучение лазера Verdi G2 фирмы Coherent, оборудованного ослабителем, с длиной волны 532 нм и с максимальной средней мощностью 7 Вт.As the source 20 of the radiation 21 can be used a laser, LED, lamp, or other source of optical radiation, providing excitation of N-V centers present in diamond, leading to fluorescence of these centers. The radiation 21 of the excitation can be both pulsed and continuous. For example, in studies, the optical radiation of a Coherent Verdi G2 laser equipped with a attenuator with a wavelength of 532 nm and a maximum average power of 7 W was used as the exciting radiation 21.

Устройство детектирования, показанное на Фиг.3, также содержит систему 24 регистрации, содержащую полосовой фильтр 25, полупрозрачное зеркало 26, систему 27 фокусирования излучения флюоресценции, камеру 28, а также содержит спектрометр 29, систему 30 цифровой обработки полученных данных и систему 31 управления.The detection device shown in FIG. 3 also includes a recording system 24 comprising a band-pass filter 25, a translucent mirror 26, a fluorescence emission focusing system 27, a camera 28, and also includes a spectrometer 29, a digital data processing system 30, and a control system 31.

Система 24 регистрации позволяет регистрировать флюоресценцию элементов изображения и их взаимное расположение, при этом полосовой фильтр 25 и/или спектрометр 29 позволяют идентифицировать спектр N-V центров и выделить его на фоне рассеянного излучения 21 возбуждения. В качестве спектрометра 29 может быть использован спектрометр CCS175 фирмы «Thorlabs», подключенный к системе 31 управления.The registration system 24 allows you to register the fluorescence of the image elements and their relative positions, while the band-pass filter 25 and / or spectrometer 29 allow you to identify the spectrum of N-V centers and distinguish it against the background of scattered radiation 21 of the excitation. As a spectrometer 29, a Thorlabs CCS175 spectrometer connected to a control system 31 can be used.

Источник 20 возбуждающего излучения 21, например лазер (его затвор) и средство 1 управляются системой 31 управления.The source 20 of exciting radiation 21, for example a laser (its shutter) and means 1 are controlled by a control system 31.

Кроме того, устройство для детектирования (Фиг.3) содержит СВЧ генератор 32, генерирующий СВЧ волну с частотой 2,87±0,03 ГГц, и мощностью 3 Вт, управляемый системой 31 управления. При этом к СВЧ генератору 32 подключена согласованная с ним полосковая СВЧ линия 33, подводящая СВЧ мощность к кристаллу алмаза 2.In addition, the detection device (Figure 3) contains a microwave generator 32, generating a microwave wave with a frequency of 2.87 ± 0.03 GHz, and a power of 3 W, controlled by the control system 31. At the same time, a microwave strip line 33 matched with it is connected to the microwave generator 32, supplying microwave power to the diamond crystal 2.

При использовании устройства, показанного на Фиг.3, геометрические размеры исследуемого кристалла алмаза 2 и его изображения в различных проекциях заранее могут быть заранее введены пользователем в компьютер системы 31 управления. Первоначальное положение кристалла алмаза 2 относительно оси возбуждающего излучения 21 и линзы системы 22 фокусировки излучения 21 устанавливается пользователем и также вводится в компьютер системы 31 управления (способ установки с разумной точностью очевиден для специалиста). Однако может быть выполнена и задача детектирования изображения, не известного ранее операторам.When using the device shown in FIG. 3, the geometric dimensions of the studied diamond crystal 2 and its images in various projections can be previously entered by the user into the computer of the control system 31 in advance. The initial position of the diamond crystal 2 relative to the axis of the exciting radiation 21 and the lens of the radiation focusing system 22 is set by the user and also entered into the computer of the control system 31 (the installation method with reasonable accuracy is obvious to a person skilled in the art). However, the task of detecting an image not previously known to the operators can also be performed.

Если в области кристалла 2, через которую проходит возбуждающее излучение 21, присутствуют включения, в том числе N-V центры, флюоресцирующие под действием указанного излучения 21, то при использовании устройства, показанного на Фиг.3, излучение флюоресценции проходит через полосовой фильтр 25, который не пропускает рассеянное излучение 21, через полупрозрачное зеркало 26, и затем попадает в систему 27 фокусирования излучения флюоресценции, которая строит на светочувствительной площадке (на CCD-матрице) камеры 28 увеличенное изображение излучающей области, регистрируемое системой 31 управления.If inclusions are present in the region of the crystal 2 through which the exciting radiation 21 passes, including NV centers that fluoresce under the influence of the indicated radiation 21, then when using the device shown in FIG. 3, the fluorescence radiation passes through a band-pass filter 25, which does not passes the scattered radiation 21 through a translucent mirror 26, and then enters the fluorescence radiation focusing system 27, which builds an enlarged image emittingly on the photosensitive area (on the CCD matrix) of the camera 28 field recording system control 31.

В устройстве, показанном на Фиг.3, спектрометр 29 регистрирует спектр флюоресценции, излучаемый кристаллом алмаза 2 под действием излучения возбуждения 21, затем полученный спектр флюоресценции анализируется компьютером систем 31 управления и сравнивается с известным эталонным спектром N-V центров, имеющимся в системе 31 управления. На основании этого сравнения в системе 31 делается вывод о наличии кластеров N-V центров в исследуемом кристалле.In the device shown in FIG. 3, the spectrometer 29 records the fluorescence spectrum emitted by the diamond crystal 2 under the action of excitation radiation 21, then the obtained fluorescence spectrum is analyzed by a computer of the control systems 31 and compared with the known reference spectrum of N-V centers available in the control system 31. Based on this comparison, the system 31 concludes that there are clusters of N-V centers in the crystal under study.

При этом в устройстве, показанном на Фиг.3, изображение флюоресцирующих кластеров N-V центров может быть обработано в системе 30 цифровой обработки (Фиг.3), и цифровые данные могут быть проанализированы в системе 31 управления для определения соответствия их взаимного расположения заданному цифровому эталону изображения.At the same time, in the device shown in Fig. 3, the image of the fluorescent clusters of NV centers can be processed in the digital processing system 30 (Fig. 3), and the digital data can be analyzed in the control system 31 to determine whether their relative position corresponds to a given digital image standard .

В устройстве, показанном на Фиг.3, в случае, если размер исследуемого кристалла алмаза 2 больше диаметра пучка излучения 21 возбуждения источника 20, фокусируемого системой 22 фокусировки, система 31 управления подает команды на последовательные перемещения средство 1 на расстояния, равные диаметру пучка лазера, в направлении, перпендикулярном пучку излучения 21 источника 20, и таким образом осуществляется сканирование плоской области внутри кристалла алмаза 2.In the device shown in FIG. 3, in case the size of the diamond 2 being studied is larger than the diameter of the radiation beam 21 of the excitation source 20 focused by the focusing system 22, the control system 31 gives commands for successive movements of the tool 1 at distances equal to the diameter of the laser beam, in the direction perpendicular to the radiation beam 21 of the source 20, and thus a flat area is scanned inside the diamond crystal 2.

В случае если исследуемый кристалл алмаза 2 имеет сложную огранку, компьютер системы 31 управления подает команду на поворот средства 1 так, чтобы пучок излучения 21 всегда пересекал поверхность кристалла 2 под прямым углом. При каждом положении кристалла алмаза 2 камера 28 регистрирует изображение флюоресцирующих внутри кристалла кластеров N-V центров, которое запоминается системой 31 управления. Таким образом, после серии последовательных перемещений в указанном направлении, системой 31 управления формируется цифровое изображение флюоресцирующих кластеров N-V центров в одном плоском сечении кристалла. Аналогично получают изображение любого другого сечения.If the studied diamond crystal 2 has a complex cut, the computer of the control system 31 issues a command to rotate the means 1 so that the radiation beam 21 always intersects the surface of the crystal 2 at right angles. At each position of the diamond crystal 2, the chamber 28 registers an image of clusters of N-V centers fluorescent inside the crystal, which is stored by the control system 31. Thus, after a series of successive movements in the indicated direction, the control system 31 forms a digital image of the fluorescent clusters of N-V centers in one flat section of the crystal. Similarly, an image of any other section is obtained.

В случае, если пользователю необходимо получить трехмерное изображение, имеющегося в кристалле изображения, например, метки в виде объемного объекта, система 31 управления выполняет повороты средства 1 и регистрирует изображения метки в различных перпендикулярных друг другу проекциях, а затем на их основании строит трехмерное цифровое изображение (цифровую модель) метки.In case the user needs to obtain a three-dimensional image of an image in the crystal, for example, a label in the form of a three-dimensional object, the control system 31 rotates the means 1 and registers the image of the label in various projections perpendicular to each other, and then builds a three-dimensional digital image on their basis (digital model) tags.

Также отображение флюоресцирующих кластеров N-V центров может с камеры 28 быть выведено на дисплей системы 31 управления и может быть проанализировано экспертом, который также может подавать команды на перемещения и повороты средства 1.Also, the display of fluorescent clusters of N-V centers can be displayed on the control system 31 from the camera 28 and can be analyzed by an expert, who can also give commands for moving and turning means 1.

Полученная трех- или двухмерная цифровая модель расположения созданных кластеров N-V центров внутри кристалла может затем быть проанализирована различными математическими методами и/или экспертом, и подвергнута сравнению с эталонной цифровой моделью метки.The obtained three- or two-dimensional digital model of the arrangement of the created clusters of N-V centers inside the crystal can then be analyzed by various mathematical methods and / or an expert, and compared with the reference digital model of the label.

Обнаруженные дефекты в созданном изображении, связанные с неточностью координирования фокальной области в кристалле алмаза, могут быть сохранены пользователем и могут в дальнейшем служить отличительными особенностями, уникальными для этого кристалла, что позволяет идентифицировать также лицо, выполнившее ранее эту меткуDefects found in the created image due to inaccurate coordination of the focal region in the diamond crystal can be saved by the user and can serve as distinctive features unique to this crystal, which also allows identifying the person who previously performed this mark

Кроме того, может быть проанализирована природа кристалла 2, в котором наблюдается флюоресцирующее излучение. Для этого используют облучение кристалла СВЧ излучением.In addition, the nature of crystal 2 in which fluorescent radiation is observed can be analyzed. To do this, use irradiation of the crystal with microwave radiation.

При этом система 31 управления подает команды на последовательные включения и выключения СВЧ генератора 32 с периодом 0,1 с - модулирует его мощность. В случае появления эффекта двойного радиооптического резонанса, присущего только N-V центрам в алмазе: под действием СВЧ поля изменяется интенсивность флюоресценции N-V центров внутри кристалла алмаза, изменение интенсивности флюоресценции регистрируется камерой 28 и спектрометром 29, затем анализируется компьютером системы 31 управления. При изменениях уровня флюоресценции, синхронных с модуляцией мощности СВЧ поля, следует, что данный кристалл является именно алмазом, и вывод о наличии N-V центров в данном алмазе.In this case, the control system 31 submits commands for sequential switching on and off of the microwave generator 32 with a period of 0.1 s - modulates its power. In the case of the appearance of the double radio-optical resonance characteristic of only N-V centers in diamond: under the influence of a microwave field, the fluorescence intensity of the N-V centers inside the diamond crystal changes, the fluorescence intensity is recorded by the camera 28 and spectrometer 29, and then analyzed by the control system computer 31. With changes in the fluorescence level synchronous with the modulation of the microwave field power, it follows that this crystal is just a diamond, and the conclusion is that there are N-V centers in this diamond.

Выполнение перечисленных операций позволяет:Performing these operations allows you to:

1. Определить, присутствуют ли в исследуемом кристалле флюоресцирующие под действием накачки включения.1. Determine whether fluids that are fluorescent under the influence of pumping are present in the crystal under study.

2. Определить, являются ли данные включения кластерами N-V центров и является ли данный кристалл алмазом.2. Determine whether the inclusion data are clusters of N-V centers and whether a given crystal is a diamond.

3. Определить, сформировано ли из кластеров N-V центров изображение.3. Determine whether an image is formed from clusters of N-V centers.

4. Для кристаллов с двумя и более полированными гранями, позволяющими получить проекции изображения, по меньшей мере, в двух непараллельных плоскостях, определить, находится ли это изображение внутри кристалла, а не на поверхности кристалла.4. For crystals with two or more polished faces, allowing to obtain image projections in at least two non-parallel planes, determine whether this image is inside the crystal, and not on the surface of the crystal.

5. Для кристаллов с двумя и более полированными гранями, позволяющими получить проекции изображения, по меньшей мере, в двух непараллельных плоскостях, построить цифровую трехмерную, а для прочих кристаллов - двумерную модель этого изображения и записать изображение.5. For crystals with two or more polished faces, allowing to obtain image projections in at least two non-parallel planes, construct a digital three-dimensional, and for other crystals, a two-dimensional model of this image and record the image.

6. Анализировать указанное изображение и извлекать из него информацию.6. Analyze the specified image and extract information from it.

При исследованиях авторы осуществляли детектирование изображений в кристаллах с помощью описанного выше устройства для детектирования, показанного на Фиг.3, в природных ограненных кристаллах массой в диапазоне 90-98 мкг в количестве 15, свободных от оптически непроницаемых неоднородностей (включений, трещин, вкраплений и т.п.) внутри которых, предположительно, в одной неизвестной группе из них, предварительно способом согласно полезной модели было создано оптически проницаемое изображение, имеющее глубину размещения, форму и размеры, не известные операторам.In the studies, the authors carried out the detection of images in crystals using the detection device described above, shown in Figure 3, in natural faceted crystals with a mass in the range of 90-98 μg in an amount of 15 free from optically impermeable inhomogeneities (inclusions, cracks, inclusions, etc. .p.) inside of which, presumably, in one unknown group of them, an optically permeable image having a placement depth, shape and size, not from known to operators.

Детектирование изображения в кристаллах осуществляли следующим образом.The image detection in crystals was carried out as follows.

Детектируемый кристалл закрепляли на средстве 1 так, чтобы грань 2а была перпендикулярна потоку излучения 21 возбуждения, в качестве которого использовали постоянное лазерное излучение с длиной волны 532 нм и средней мощностью 7 Вт. Система 31 управления подавала команду включения источника 20 и включения системы 30 цифровой обработки и спектрометра 29. Система 27 формировала пучок излучения 21, равномерно освещавший весь кристалл. При этом в 10 кристаллах из общего количества 15 исследуемых кристаллов были обнаружены включения, флюоресцирующие под действием указанного излучения 21. Излучение их флюоресценции поступало через фильтр 25, который не пропускал рассеянное излучение 21, и через полупрозрачное зеркало 26, которое отражало часть излучения на спектрометр 29, поступало затем в систему 27 фокусирования излучения флюоресценции, которая строила на светочувствительной площадке (на CCD-матрице) камеры 28 увеличенное изображение плоскости, находящейся на известной глубине внутри кристалла, регистрируемое камерой 28 и системой 31 управления.The detected crystal was fixed on the means 1 so that face 2a was perpendicular to the radiation flux 21 of the excitation, which was used as a constant laser radiation with a wavelength of 532 nm and an average power of 7 watts. The control system 31 gave the command to turn on the source 20 and turn on the digital processing system 30 and the spectrometer 29. System 27 formed a beam of radiation 21, uniformly illuminating the entire crystal. Moreover, inclusions fluorescent under the influence of the indicated radiation 21 were detected in 10 crystals from a total of 15 crystals under study 21. Their fluorescence radiation was transmitted through a filter 25, which did not pass the scattered radiation 21, and through a translucent mirror 26, which reflected part of the radiation to the spectrometer 29 , then it entered the fluorescence radiation focusing system 27, which built an enlarged image of a plane at a known depth on the photosensitive area (on the CCD matrix) of the camera 28 e inside the chip recorded by the camera 28 and the control system 31.

Спектрометр 29 регистрировал спектр флюоресценции в области внутри кристалла под действием излучения возбуждения. Затем полученный спектр флюоресценции и цифровые изображения флюоресцирующих элементов анализировали в компьютерах системы 31 управления. Сравнение с известным эталонным спектром N-V центров позволило сделать вывод о наличии флюоресцирующих кластеров N-V центров в 10 исследуемых кристаллах. На основании цифровых изображений были построены модели обнаруженных флюоресцирующих областей. Таким образом, в 5 алмазах были получены двухмерные цифровые изображения флюоресцирующих областей в виде штрихов, состоящих из кластеров N-V центров с поперечным размером в данной проекции около 5 мкм, расположенных между собой на расстояниях 5 мкм вдоль 5 взаимно параллельных отрезков длиной 50 мкм, отстоящих друг от друга на расстояниях 20, 30, 40 и 50 мкм, расположенное на глубине 100 мкм. В других 5 алмазах было получено двумерное цифровое изображение флюоресцирующих областей в виде буквы Х из расположенных между собой на расстоянии 5 мкм кластеров N-V центров в отрезках длиной 50 мкм на глубине 200 мкм. В остальных 5 алмазах флюоресценции не наблюдали, что свидетельствовало об отсутствии в них N-V центров.Spectrometer 29 recorded the fluorescence spectrum in the region inside the crystal under the influence of excitation radiation. Then, the obtained fluorescence spectrum and digital images of the fluorescent elements were analyzed in computers of the control system 31. Comparison with the known reference spectrum of N-V centers allowed us to conclude that there are fluorescent clusters of N-V centers in 10 crystals under study. Based on digital images, models of the detected fluorescent regions were built. Thus, in 5 diamonds, two-dimensional digital images of fluorescent regions were obtained in the form of strokes, consisting of clusters of NV centers with a transverse size in this projection of about 5 μm, located at a distance of 5 μm along 5 mutually parallel segments 50 μm long, spaced apart from each other at distances of 20, 30, 40 and 50 microns, located at a depth of 100 microns. In the other 5 diamonds, a two-dimensional digital image of the fluorescent regions was obtained in the form of the letter X from clusters of N-V centers located at a distance of 5 μm in segments of 50 μm length at a depth of 200 μm. No fluorescence was observed in the other 5 diamonds, which indicated the absence of N-V centers in them.

Система 31 управления подавала команду последовательного включения и выключения СВЧ генератора 32 с периодом 0,1 с - модулировала его мощность. Камерой 28 и спектрометром 29 в 10 алмазах, в которых было обнаружено флюоресцирующее излучение, было зарегистрировано изменение интенсивности флюоресценции, которое затем было проанализировано компьютером системы 31 управления. Появление эффекта двойного радиооптического резонанса, присущего только N-V центрам в алмазе, с изменениями уровня флюоресценции, синхронными с модуляцией мощности СВЧ поля, позволило сделать заключение, что указанные 10 кристаллов являются именно алмазами. В других 5 алмазах какое-либо излучение отсутствовало.The control system 31 issued a command for sequentially turning the microwave generator 32 on and off with a period of 0.1 s — modulating its power. Camera 28 and spectrometer 29 in 10 diamonds in which fluorescent radiation was detected, a change in the fluorescence intensity was recorded, which was then analyzed by a computer of the control system 31. The appearance of the effect of double radio-optical resonance, which is inherent only in N-V centers in diamond, with changes in the fluorescence level synchronous with the modulation of the microwave field power, made it possible to conclude that these 10 crystals are precisely diamonds. In the other 5 diamonds, no radiation was present.

Созданные в кристаллах алмазов описанным выше способом из кластеров N-V центров указанные выше изображения невидимы невооруженным глазом, в увеличительные стекла, а также в любые оптические и электронные микроскопы, так как концентрация N-V центров в кластерах относительно мала, мал размер самого кластера и мало сечение поглощения N-V центров (~10-16 см2). При этом изображение, созданное из кластеров N-V центров, находится в глубине кристалла, поэтому не может быть удалено полировкой. Способов уничтожения N-V центров в кристалле алмаза без разрушения или порчи самого кристалла авторам не известно. Таким образом, изображение, состоящее из кластера (кластеров) N-V центров, является надежной подписью алмаза и надежной записью информации.The above images created in diamond crystals from the clusters of NV centers as described above are invisible to the naked eye, into magnifying glasses, and also to any optical and electron microscopes, since the concentration of NV centers in the clusters is relatively small, the size of the cluster itself and the absorption cross section NV are small centers (~ 10 -16 cm 2 ). In this case, the image created from clusters of NV centers is located deep in the crystal, and therefore cannot be removed by polishing. The authors do not know how to destroy NV centers in a diamond crystal without destroying or damaging the crystal itself. Thus, an image consisting of a cluster (s) of NV centers is a reliable signature of diamond and a reliable record of information.

Специалистам в области информационных технологий, лазерной физики, технологий кодирования и шифрования должно быть понятно, что в устройства для создания и детектирования оптически проницаемых изображений могут быть внесены улучшения и модификации, не выходящие за рамки формулы полезной модели, например изменения, повышающие качество изображений, для усовершенствования параметров и режимов работы устройств, в том числе, связанные с особенностями создаваемых изображений.Specialists in the field of information technology, laser physics, coding and encryption technologies should understand that improvements and modifications can be made to devices for creating and detecting optically permeable images that do not go beyond the scope of the utility model, for example, changes that improve the quality of images for Improving the parameters and operating modes of devices, including those related to the features of the created images.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Устройство создания оптически проницаемых изображений внутри алмаза может быть применено для создания перманентной маркировки алмазов, в том числе секретной, в целях их последующей идентификации и отслеживания, без изменения их внешнего вида и без уменьшения их коммерческой стоимости, а также для записи и хранения информации внутри кристаллов алмаза. Устройства для создания оптически проницаемых изображений согласно полезной модели выполнены с применением известных конструктивных элементов и аппаратуры. Созданные изображения могут быть детектированы с помощью устройства для детектирования согласно полезной модели.A device for creating optically permeable images inside a diamond can be used to create permanent marking of diamonds, including secret ones, for their subsequent identification and tracking, without changing their appearance and without reducing their commercial value, as well as for recording and storing information inside crystals diamond. Devices for creating optically permeable images according to a utility model are made using known structural elements and apparatus. Created images can be detected using a detection device according to a utility model.

Claims (33)

1. Устройство создания оптически проницаемого изображения внутри алмаза, содержащее источник рабочего оптического излучения, обеспечивающего создание вакансий в алмазе, устройство для отжига, обеспечивающего дрейф вакансий и создание внутри алмаза N-V-центров, флюоресцирующих под действием возбуждающего излучения, отличающееся тем, что приспособлено для создания изображения, состоящего из заданной совокупности оптически проницаемых элементов микронного или субмикронного размера, представляющих собой кластеры N-V-центров, в алмазе, имеющем одну предварительно выполненную на поверхности алмаза оптически проницаемую полированную площадку, и содержит:1. A device for creating an optically permeable image inside a diamond, containing a source of working optical radiation, which provides vacancies in diamond, an annealing device, which ensures the drift of vacancies and the creation of NV centers inside diamond that fluoresce under the action of exciting radiation, characterized in that it is adapted to create image, consisting of a given set of optically permeable elements of micron or submicron size, representing clusters of NV centers, in diamond, they yuschem one pre-formed on the diamond surface polished optically permeable area, and comprises: средство (1) для закрепления алмаза (2) и его координированного перемещения в пространстве;means (1) for fixing diamond (2) and its coordinated movement in space; источник (3) рабочего оптического излучения (4), приспособленный для формирования пучка излучения ультракоротких импульсов, обеспечивающего создание вакансий в алмазе (2), сгруппированных в кластер, и выполненный с возможностью регулирования количества и энергии указанных импульсов;a source (3) of working optical radiation (4), adapted to form a beam of ultrashort pulse radiation, ensuring the creation of vacancies in diamond (2), grouped into a cluster, and configured to control the quantity and energy of these pulses; источник (5) оптического излучения, приспособленный для формирования пучка непрерывного излучения (6), обеспечивающего отжиг алмаза (2), достаточный для дрейфа вакансий в области расположения создаваемого элемента изображения с образованием N-V-центров, сгруппированных в кластер, и обеспечивающего оптическое возбуждение создаваемых N-V-центров;an optical radiation source (5) adapted to form a continuous radiation beam (6), which provides diamond annealing (2), sufficient for the vacancy drift in the region of the created image element to form NV centers grouped in a cluster, and providing optical excitation of the generated NV -centers; систему (7) подачи указанных излучений (4, 6) от источников (3, 5) через упомянутую оптически проницаемую площадку (2а), обеспечивающую формирование фокальной перетяжки пучков указанных излучений (4, 6) в области предполагаемого размещения элемента изображения внутри алмаза (2);a system (7) for supplying said radiation (4, 6) from sources (3, 5) through said optically permeable area (2a), which provides the formation of a focal constriction of beams of said radiation (4, 6) in the region of the proposed image element inside diamond (2 ); систему (17) управления устройством, обеспечивающую подачу команд на средство (1) для закрепления алмаза (2), источники (3, 5) излучений (4, 6), на систему (7) подачи излучений.a device control system (17) providing commands to the means (1) for fixing the diamond (2), radiation sources (3, 5) (4, 6), to the radiation supply system (7). 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве источника (3) рабочего оптического излучения (4) содержит источник, обеспечивающий излучение ультракоротких лазерных импульсов с длительностью порядка 100 фс с центральной длиной волны 1058±2 нм.2. The device according to claim 1, characterized in that the source (3) of the working optical radiation (4) contains a source that emits ultrashort laser pulses with a duration of about 100 fs with a central wavelength of 1058 ± 2 nm. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве источника (3) рабочего оптического излучения (4) содержит источник излучения ультракоротких лазерных импульсов с возможностью коррекции энергии каждого импульса и их количества, позволяющий обеспечить в области указанной фокальной перетяжки (18) суммарный интегральный флюенс воздействия в диапазоне от 10-3 до 0,4 Дж/см2.3. The device according to claim 2, characterized in that the source (3) of the working optical radiation (4) contains a radiation source of ultrashort laser pulses with the possibility of correcting the energy of each pulse and their quantity, which allows providing in the region of the specified focal waist (18) total integral fluence of exposure in the range from 10 -3 to 0.4 J / cm 2 . 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве источника (5) оптического излучения содержит лазер, обеспечивающий излучение с длиной волны 532 нм и снабженный ослабителем, с максимальной средней мощностью 7 Вт.4. The device according to claim 1, characterized in that the source (5) of optical radiation contains a laser that provides radiation with a wavelength of 532 nm and is equipped with a attenuator, with a maximum average power of 7 watts. 5. Устройство по пп.1-4, отличающееся тем, что дополнительно содержит дихроичное зеркало (11), пропускающее излучения указанных источников (3, 5) излучения, и отражающее излучение флюоресценции N-V-центров, а также содержит систему (12) регистрации флюоресценции созданных элементов изображения через указанную предварительно выполненную на поверхности алмаза (2) оптически проницаемую полированную площадку (2а) и обеспечивающую измерение интенсивности флюоресценции создаваемых N-V-центров.5. The device according to claims 1 to 4, characterized in that it further comprises a dichroic mirror (11) transmitting radiation from the indicated radiation sources (3, 5), and reflecting the fluorescence radiation of NV centers, and also contains a system (12) for recording fluorescence created image elements through the indicated optically permeable polished area (2a) previously made on the surface of the diamond (2) and providing a measurement of the fluorescence intensity of the created NV centers. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что система (17) управления устройством также обеспечивает подачу команд на систему (12) регистрации и прием цифровой информации от системы (12) регистрации, ее обработку, формирование цифровой и/или объемной модели созданного изображения, сравнение созданного изображения с заданным эталоном.6. The device according to claim 5, characterized in that the control system (17) of the device also provides commands to the registration system (12) and reception of digital information from the registration system (12), its processing, the formation of a digital and / or three-dimensional model of the created image, comparing the created image with a given reference. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система (7) подачи излучений (4, 6) включает в себя дихроичное зеркало (8), пропускающее изучение (6) отжига и возбуждения и отражающее рабочее излучение (4), адаптивное зеркало (9), обеспечивающее коррекцию волнового фронта рабочего излучения (4), и параболическое зеркало (10) внеосевое, приспособленное для фокусировки рабочего излучения (4) и излучения (6) отжига и возбуждения в области предполагаемого размещения элемента изображения внутри алмаза перпендикулярно указанной площадке (2а).7. The device according to claim 1, characterized in that the radiation supply system (7) (4, 6) includes a dichroic mirror (8) that skips the study (6) of annealing and excitation and reflects the working radiation (4), an adaptive mirror (9), providing correction of the wavefront of the working radiation (4), and the off-axis parabolic mirror (10), adapted to focus the working radiation (4) and annealing and excitation radiation (6) in the area of the proposed image element inside the diamond perpendicular to the indicated area ( 2a). 8. Устройство по п.1 или 7, отличающееся тем, что система (7) подачи излучений обеспечивает возможность фокусировки излучений (4, 6) в фокальной области (18), имеющей размеры в диапазоне от 0,5 до 20,0 мкм на глубине более 100 мкм.8. The device according to claim 1 or 7, characterized in that the radiation supply system (7) makes it possible to focus the radiation (4, 6) in the focal region (18), having dimensions in the range from 0.5 to 20.0 μm per depth of more than 100 microns. 9. Устройство создания оптически проницаемого изображения внутри алмаза, содержащее источник рабочего оптического излучения, обеспечивающего создание вакансий в алмазе, устройство для отжига, обеспечивающего дрейф вакансий и создание внутри алмаза N-V-центров, флюоресцирующих под действием возбуждающего излучения, отличающееся тем, что приспособлено для создания изображения, состоящего из заданной совокупности оптически проницаемых элементов микронного или субмикронного размера, представляющих собой кластеры N-V-центров, в алмазе, имеющем две предварительно выполненные на поверхности алмаза оптически проницаемые полированные площадки, и содержит:9. A device for creating an optically permeable image inside a diamond, containing a source of working optical radiation providing vacancies in the diamond, an annealing device for drifting vacancies and creating NV centers inside the diamond that fluoresce under the action of exciting radiation, characterized in that it is adapted to create image, consisting of a given set of optically permeable elements of micron or submicron size, representing clusters of NV centers, in diamond, they yuschem two previously formed on the diamond surface is optically polished permeable areas, and comprises: средство (1) для закрепления алмаза (2) и его координированного перемещения в пространстве;means (1) for fixing diamond (2) and its coordinated movement in space; источник (3) рабочего оптического излучения (4), приспособленный для формирования пучка излучения ультракоротких импульсов, обеспечивающего создание вакансий в алмазе (2), сгруппированных в кластер, и выполненный с возможностью регулирования количества и энергии указанных импульсов;a source (3) of working optical radiation (4), adapted to form a beam of ultrashort pulse radiation, ensuring the creation of vacancies in diamond (2), grouped into a cluster, and configured to control the quantity and energy of these pulses; источник (5) оптического излучения, приспособленный для формирования пучка непрерывного излучения (6), обеспечивающего отжиг алмаза (2), достаточный для дрейфа вакансий в области расположения создаваемого элемента изображения с образованием N-V-центров, сгруппированных в кластер, и обеспечивающего оптическое возбуждение создаваемых N-V-центров;an optical radiation source (5) adapted to form a continuous radiation beam (6), which provides diamond annealing (2), sufficient for the vacancy drift in the region of the created image element to form NV centers grouped in a cluster, and providing optical excitation of the generated NV -centers; систему (7) подачи указанных излучений (4, 6) от источников (3, 5) в алмаз (2) через одну из упомянутых оптически проницаемых площадок (2а), обеспечивающую формирование фокальной перетяжки пучков указанных излучений (4, 6) в области предполагаемого размещения элемента изображения внутри алмаза (2);a system (7) for supplying said radiation (4, 6) from sources (3, 5) to diamond (2) through one of the aforementioned optically permeable sites (2a), which provides the formation of a focal waist of the beams of said radiation (4, 6) in the region of placing the image element inside the diamond (2); систему (17) управления устройством, обеспечивающую подачу команд на средство (1) для закрепления алмаза (2), источники (3, 5) излучений (4, 6), систему (7) подачи излучений.a system (17) for controlling the device providing commands to the means (1) for fixing the diamond (2), radiation sources (3, 5) (4, 6), and a radiation supply system (7). 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что в качестве источника (3) рабочего оптического излучения (4) содержит источник, обеспечивающий излучение ультракоротких лазерных импульсов с длительностью порядка 100 фс с центральной длиной волны 1058±2 нм.10. The device according to claim 9, characterized in that the source (3) of the working optical radiation (4) contains a source that provides ultra-short laser pulses with a duration of about 100 fs with a central wavelength of 1058 ± 2 nm. 11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что в качестве источника (3) рабочего излучения (4) содержит источник излучения ультракоротких лазерных импульсов с возможностью коррекции энергии каждого импульса и их количества, позволяющий обеспечить в области указанной фокальной перетяжки (18) суммарный интегральный флюенс воздействия в диапазоне от 10-3 до 0,4 Дж/см2.11. The device according to claim 9, characterized in that the source of radiation (3) of the working radiation (4) contains a radiation source of ultrashort laser pulses with the possibility of correcting the energy of each pulse and their quantity, which allows to provide the total focal waist (18) integral exposure fluence in the range from 10 -3 to 0.4 J / cm 2 . 12. Устройство по п.9, отличающееся тем, что в качестве источника (5) оптического излучения содержит лазер, обеспечивающий излучение с длиной волны 532 нм и снабженный ослабителем, с максимальной средней мощностью 7 Вт.12. The device according to claim 9, characterized in that the source (5) of optical radiation contains a laser that provides radiation with a wavelength of 532 nm and is equipped with a attenuator, with a maximum average power of 7 watts. 13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что дополнительно содержит систему (12) регистрации, обеспечивающую регистрацию флюоресценции созданных элементов изображения через другую оптически проницаемую площадку (2б) из указанных площадок (2а, 2б), и обеспечивающую измерение интенсивности флюоресценции создаваемых N-V-центров.13. The device according to claim 9, characterized in that it further comprises a registration system (12) that provides registration of the fluorescence of the created image elements through another optically permeable area (2b) from these areas (2a, 2b), and provides a measure of the fluorescence intensity of the generated NV centers. 14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что система (17) управления устройством также обеспечивает подачу команд в систему (12) регистрации и прием цифровой информации от системы (12) регистрации, ее обработку, формирование цифровой и/или объемной модели созданного изображения.14. The device according to claim 13, characterized in that the device control system (17) also provides for sending commands to the registration system (12) and receiving digital information from the registration system (12), processing it, generating a digital and / or three-dimensional model of the created Images. 15. Устройство по п.9, отличающееся тем, что система (7) подачи излучений (4, 6) включает в себя дихроичное зеркало (8), пропускающее изучение (6) отжига и возбуждения и отражающее рабочее излучение (4), адаптивное зеркало (9), обеспечивающее коррекцию волнового фронта рабочего излучения (4) и параболическое зеркало (10) внеосевое, приспособленное для фокусировки рабочего излучения (4) и излучения (6) отжига и возбуждения в заданной области предполагаемого размещения элемента изображения внутри алмаза перпендикулярно указанной площадке (2а).15. The device according to claim 9, characterized in that the radiation supply system (7) (4, 6) includes a dichroic mirror (8) that skips the study (6) of annealing and excitation and reflects the working radiation (4), an adaptive mirror (9), providing correction of the wavefront of the working radiation (4) and the parabolic mirror (10) off-axis, adapted to focus the working radiation (4) and radiation (6) of annealing and excitation in a given region of the proposed placement of the image element inside the diamond perpendicular to the indicated area ( 2a). 16. Устройство по п.9 или 15, отличающееся тем, что система (7) подачи излучений обеспечивает возможность фокусировки излучений (4, 6) в фокальной области (18), имеющей размеры в диапазоне от 0,5 до 20,0 мкм на глубине более 100 мкм.16. The device according to claim 9 or 15, characterized in that the radiation supply system (7) makes it possible to focus the radiation (4, 6) in the focal region (18), having dimensions in the range from 0.5 to 20.0 μm per depth of more than 100 microns. 17. Устройство создания оптически проницаемого изображения внутри алмаза, содержащее источник рабочего оптического излучения, обеспечивающего создание вакансий в алмазе, устройство для отжига, обеспечивающего дрейф вакансий и создание внутри алмаза N-V-центров, флюоресцирующих под действием возбуждающего излучения, отличающееся тем, что приспособлено для создания изображения, состоящего из заданной совокупности оптически проницаемых элементов микронного или субмикронного размера, представляющих собой кластеры N-V-центров, в алмазе, имеющем одну предварительно выполненную на поверхности алмаза оптически проницаемую полированную площадку, и содержит:17. A device for creating an optically permeable image inside a diamond, containing a source of working optical radiation providing vacancies in the diamond, an annealing device for drifting vacancies and creating NV centers inside the diamond that fluoresce under the action of exciting radiation, characterized in that it is adapted to create image, consisting of a given set of optically permeable elements of micron or submicron size, representing clusters of NV centers, in diamond, they It contains one optically permeable polished area previously made on the surface of a diamond and contains: источник (3) рабочего оптического излучения (4), приспособленный для формирования пучка излучения ультракоротких импульсов, обеспечивающего создание вакансий в алмазе (2), сгруппированных в кластер, и выполненный с возможностью регулирования количества и энергии указанных импульсов;a source (3) of working optical radiation (4), adapted to form a beam of ultrashort pulse radiation, ensuring the creation of vacancies in diamond (2), grouped into a cluster, and configured to control the quantity and energy of these pulses; печь (19), выполненную с возможностью создания внутри инертной к алмазу атмосферы или вакуума, обеспечивающую отжиг алмаза (2), достаточный для дрейфа вакансий в области расположения создаваемого элемента изображения с образованием N-V-центров, сгруппированных в кластер, имеющую одно оптически прозрачное окно (19а) и приспособленную для закрепления в ней алмаза (2) в позиции, обеспечивающей параллельность указанной полированной грани (2а) плоскости указанного окна (19а);an oven (19), configured to create an atmosphere or vacuum inert to the diamond, annealing the diamond (2), sufficient to drift vacancies in the area of the created image element with the formation of NV centers grouped in a cluster having one optically transparent window ( 19a) and adapted for fixing diamond therein (2) in a position ensuring parallelism of said polished face (2a) of the plane of said window (19a); средство (1а) для закрепления печи (19) и ее координированного перемещения в пространстве;means (1a) for fixing the furnace (19) and its coordinated movement in space; систему (7) подачи излучения (4) от указанного источника (3) излучения через указанную оптически проницаемую площадку (2а), и обеспечивающую формирование фокальной перетяжки пучка указанного излучения (4) в области предполагаемого размещения элемента изображения внутри алмаза (2).a system (7) for supplying radiation (4) from the specified radiation source (3) through the specified optically permeable area (2a), and providing the formation of a focal waist of the beam of the specified radiation (4) in the region of the proposed image element inside the diamond (2). систему (17а) управления устройством, обеспечивающую подачу команд на источник (3) излучения (4) и на систему (7) подачи излучений.a device control system (17a) that provides commands to a radiation source (3) (4) and to a radiation supply system (7). 18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что в качестве источника (3) рабочего излучения (4) содержит лазер, обеспечивающий излучение ультракоротких импульсов с длительностью около 100 фс с центральной длиной волны 1058±2 нм.18. The device according to 17, characterized in that the source (3) of the working radiation (4) contains a laser that provides ultra-short pulses with a duration of about 100 fs with a central wavelength of 1058 ± 2 nm. 19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что в качестве источника (3) рабочего излучения (4) содержит лазер, обеспечивающий излучение ультракоротких импульсов с возможностью коррекции энергии каждого импульса и их количества, позволяющей обеспечить в указанной фокальной области (18) суммарный интегральный флюенс воздействия в диапазоне от 10-3 до 0,4 Дж/см2.19. The device according to p. 18, characterized in that the source (3) of the working radiation (4) contains a laser that emits ultrashort pulses with the possibility of correcting the energy of each pulse and their quantity, which allows to provide a total integral exposure fluence in the range from 10 -3 to 0.4 J / cm 2 . 20. Устройство по п.17, отличающееся тем, что дополнительно содержит источник (5а) оптического излучения, приспособленный для формирования пучка непрерывного излучения (6а), обеспечивающего оптическое возбуждение создаваемых N-V-центров, обеспечивающий излучение с длиной волны 532 нм.20. The device according to 17, characterized in that it further comprises an optical radiation source (5a) adapted to form a continuous beam of radiation (6a), providing optical excitation of the created N-V centers, providing radiation with a wavelength of 532 nm. 21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что в качестве источника (5а) возбуждения содержит лазер, снабженный ослабителем, со средней мощностью 7 Вт.21. The device according to claim 20, characterized in that the source of excitation (5a) contains a laser equipped with a attenuator with an average power of 7 watts. 22. Устройство по п.17, отличающееся тем, что в качестве указанной печи (19) содержит печь, обеспечивающую температурный режим в диапазоне 700-1200°С, заполненную аргоном.22. The device according to 17, characterized in that as the specified furnace (19) contains a furnace providing a temperature in the range of 700-1200 ° C, filled with argon. 23. Устройство по п.20 или 21, отличающееся тем, что дополнительно содержит дихроичное зеркало (11), пропускающее рабочее и возбуждающее излучения (4, 6а) указанных источников (3, 5а) и отражающее излучение флюоресценции N-V-центров, а также дополнительно содержит систему (12) регистрации флюоресценции созданных элементов изображения через указанную предварительно выполненную на поверхности алмаза оптически проницаемую полированную площадку (2а) и обеспечивающую измерение интенсивности флюоресценции создаваемых N-V-ентров.23. The device according to claim 20 or 21, characterized in that it further comprises a dichroic mirror (11) that transmits the working and exciting radiation (4, 6a) of these sources (3, 5a) and reflects the fluorescence radiation of NV centers, as well as additionally contains a system (12) for registering the fluorescence of the created image elements through the specified optically permeable polished area (2a) previously made on the diamond surface and providing a measurement of the fluorescence intensity of the created NV centers. 24. Устройство по п.20 или 21, отличающееся тем, что систему (7) подачи излучения (4) от указанного источника (3) также обеспечивает подачу излучения (6а) от указанных источников (5а) излучения через указанную оптически проницаемую площадку (2а), обеспечивая формирование фокальной перетяжки пучков указанных излучений (4, 6) в области предполагаемого размещения элемента изображения внутри алмаза (2).24. The device according to claim 20 or 21, characterized in that the radiation supply system (7) (4) from said source (3) also provides radiation (6a) from said radiation sources (5a) through said optically permeable area (2a) ), providing the formation of a focal constriction of the beams of the indicated radiation (4, 6) in the region of the proposed placement of the image element inside the diamond (2). 25. Устройство по п.20 или 21, отличающееся тем, что система (17а) управления устройством дополнительно обеспечивает подачу команд на источник (5а) излучений (6а).25. The device according to claim 20 or 21, characterized in that the system (17a) for controlling the device additionally provides commands to the radiation source (5a) (6a). 26. Устройство по п.23, отличающееся тем, что система (17а) управления устройством дополнительно обеспечивает прием цифровой информации от системы (12) регистрации, ее обработку, формирование цифровой и/или объемной модели созданного изображения.26. The device according to item 23, wherein the device control system (17a) additionally provides the reception of digital information from the registration system (12), its processing, the formation of a digital and / or three-dimensional model of the created image. 27. Устройство по п.24, отличающееся тем, что система (7) подачи рабочего и возбуждающего излучений (4, 6а) от источников (3 5а) включает в себя дихроичное зеркало (8), пропускающее изучение (6) отжига и возбуждения и отражающее рабочее излучение (4), адаптивное зеркало (9), обеспечивающее коррекцию волнового фронта рабочего излучения (4), и параболическое зеркало (10) внеосевое, приспособленное для фокусировки рабочего излучения (4) и излучения (6а) возбуждения в заданной области предполагаемого размещения элемента изображения внутри алмаза (2) перпендикулярно указанной площадке (2а).27. The device according to p. 24, characterized in that the system (7) for supplying working and exciting radiation (4, 6a) from sources (3 5a) includes a dichroic mirror (8) that skips the study (6) of annealing and excitation and reflecting working radiation (4), an adaptive mirror (9) that provides correction of the wavefront of working radiation (4), and a parabolic mirror (10) off-axis, adapted to focus working radiation (4) and radiation (6a) of excitation in a given region of the proposed location image element inside diamond (2) perpendicular Jarno said platform (2a). 28. Устройство по п.20, 24 или 27, отличающееся тем, что система (7) подачи излучений обеспечивает возможность фокусировки излучений (4, 6а) в области указанной фокальной перетяжки (18), имеющей размеры в диапазоне от 0,5 до 20,0 мкм на глубине более 100 мкм.28. The device according to claim 20, 24 or 27, characterized in that the radiation supply system (7) provides the ability to focus radiation (4, 6a) in the region of the specified focal constriction (18), having sizes in the range from 0.5 to 20 , 0 μm at a depth of more than 100 μm. 29. Устройство для детектирования оптически проницаемого изображения внутри алмаза путем возбуждения дефектов алмаза, флюоресцирующих в состоянии возбуждения, и регистрации их излучения флюоресценции, отличающееся тем, что приспособлено для детектирования внутри кристалла, оптически проницаемого изображения, состоящего из совокупности оптически проницаемых элементов микронного или субмикронного размера, представляющих собой кластеры N-V-центров, через по меньшей мере одну оптически прозрачную полированную площадку на поверхности кристалла (2а) и содержащее:29. Device for detecting an optically permeable image inside a diamond by exciting diamond defects that fluoresce in an excited state and detecting their fluorescence radiation, characterized in that it is adapted to detect inside a crystal an optically permeable image consisting of a combination of optically permeable micron or submicron sized elements representing clusters of NV centers through at least one optically transparent polished pad on the surface istalla (2a) and comprising: источник (20) излучения возбуждения, приспособленный для формирования пучка непрерывного оптического излучения (21), обеспечивающего оптическое возбуждение имеющихся в алмазе (2) N-V-центров и их флюоресценцию;a source of excitation radiation (20) adapted to form a beam of continuous optical radiation (21), which provides optical excitation of the N-V centers present in diamond (2) and their fluorescence; дихроичное зеркало (23), пропускающее возбуждающее излучение (21) указанного источника (20) и отражающее излучение флюоресценции N-V-центров;a dichroic mirror (23), which transmits exciting radiation (21) of the indicated source (20) and reflects the fluorescence radiation of N-V centers; систему (22) формирования пучка возбуждающего излучения, обеспечивающую равномерное освещение всего алмаза (2) возбуждающим излучением (21) через указанную одну оптически проницаемую площадку (2а) на поверхности алмаза (2), с интенсивностью, достаточной для возбуждения N-V-центров в указанном алмазе (2);a system (22) for generating a beam of exciting radiation providing uniform illumination of the entire diamond (2) with exciting radiation (21) through the indicated single optically permeable area (2a) on the surface of diamond (2), with an intensity sufficient to excite NV centers in the said diamond (2); средство (1) для закрепления алмаза (2) в положении, соответствующем расположению его указанной полированной площадки (2а) перпендикулярно потоку возбуждающего излучения (21);means (1) for fixing the diamond (2) in a position corresponding to the location of its specified polished area (2A) perpendicular to the flow of exciting radiation (21); систему (24) регистрации, обеспечивающую регистрацию излучения флюоресценции через указанную одну оптически прозрачную полированную площадку (2а) на поверхности алмаза и взаимного расположения излучающих элементов;a registration system (24) providing registration of fluorescence radiation through the indicated one optically transparent polished area (2a) on the diamond surface and the relative position of the radiating elements; спектрометр (29), обеспечивающий выделение спектра флюоресценции N-V-центров на фоне рассеянного в кристалле излучения (21) возбуждения и его регистрацию;a spectrometer (29), which ensures the isolation of the fluorescence spectrum of N-V centers against the background of excitation scattered in the crystal of radiation (21) and its registration; систему (30) цифровой обработки полученных данных от системы (24) регистрации;a system (30) for digitally processing received data from a registration system (24); генератор (32) СВЧ излучения и подключенная к нему и согласованная с ним полосковая СВЧ линия (33), подводящая СВЧ мощность к кристаллу (2);a microwave radiation generator (32) and a strip microwave line (33) connected to it and matched with it, supplying microwave power to the crystal (2); систему (31) управления, обеспечивающую подачу команд на включение/выключение источника (20) возбуждающего излучения (21), на средство (1) для закрепления алмаза (2), на генератор (32) СВЧ излучения, прием цифровой информации от системы (24) регистрации и от системы (30) цифровой обработки, идентификацию спектра флюоресценции как спектра кластеров N-V-центров, формирование цифровой и/или объемной модели обнаруженного изображения.a control system (31) that provides commands to turn on / off the source (20) of exciting radiation (21), to a tool (1) for fixing diamond (2), to a generator (32) of microwave radiation, receiving digital information from the system (24 ) registration and from the system (30) of digital processing, identification of the fluorescence spectrum as a spectrum of clusters of NV centers, the formation of a digital and / or three-dimensional model of the detected image. 30. Устройство по п.29, отличающееся тем, что система (24) регистрации содержит полосовой фильтр (25), позволяющий выделить спектр флюоресценции элементов изображения на фоне рассеянного излучения (21) возбуждения, полупрозрачное зеркало (26), пропускающее рассеянное излучение возбуждения, ослабленное внутри алмаза (2) и отражающее часть излучения флюоресценции N-V-центров на спектрометр (29), систему (27) фокусирования излучения флюоресценции, обеспечивающую формирование на чувствительной площадке камеры изображения флюоресцирующих кластеров N-V-центров с достаточным увеличением, и камеру (28), обеспечивающую регистрацию указанного изображения и его передачу в систему (30) цифровой обработки и в систему (31) управления.30. The device according to clause 29, wherein the registration system (24) contains a band-pass filter (25), which allows you to select the fluorescence spectrum of the image elements against the background of scattered radiation (21) of excitation, a translucent mirror (26) that transmits scattered radiation of excitation, attenuated inside the diamond (2) and reflecting part of the fluorescence radiation of the NV centers to the spectrometer (29), the focusing system of the fluorescence radiation (27), which ensures the formation of images of the fluorescent clusters NV-c on the sensitive area of the camera ntrov with sufficient magnification, and the chamber (28) which provides registration of said image and its transfer to the system (30) and a digital processing system (31) control. 31. Устройство по п.29, отличающееся тем, что в качестве источника (20) излучения (21) возбуждения содержит источник оптического излучения, обеспечивающий излучение с длиной волны 532 нм.31. The device according to clause 29, characterized in that as the source (20) of radiation (21) of the excitation contains a source of optical radiation, providing radiation with a wavelength of 532 nm. 32. Устройство по п.29 или 31, отличающееся тем, что в качестве источника (20) возбуждения содержит лазер, снабженный ослабителем, со средней мощностью 7 Вт.32. The device according to clause 29 or 31, characterized in that the source of excitation (20) contains a laser equipped with a attenuator with an average power of 7 watts. 33. Устройство по п.29, отличающееся тем, что генератор (32) СВЧ излучения генерирует СВЧ волну с частотой 2,87±0,03 ГГц и мощностью 3 Вт.
Figure 00000001
33. The device according to clause 29, wherein the generator (32) of microwave radiation generates a microwave wave with a frequency of 2.87 ± 0.03 GHz and a power of 3 watts.
Figure 00000001
RU2011127325/28U 2011-07-04 2011-07-04 DEVICE FOR CREATING AN OPTICALLY PERMEABLE IMAGE INSIDE A DIAMOND (OPTIONS) AND DEVICE FOR DETECTING THE INDICATED IMAGE RU109877U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011127325/28U RU109877U1 (en) 2011-07-04 2011-07-04 DEVICE FOR CREATING AN OPTICALLY PERMEABLE IMAGE INSIDE A DIAMOND (OPTIONS) AND DEVICE FOR DETECTING THE INDICATED IMAGE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011127325/28U RU109877U1 (en) 2011-07-04 2011-07-04 DEVICE FOR CREATING AN OPTICALLY PERMEABLE IMAGE INSIDE A DIAMOND (OPTIONS) AND DEVICE FOR DETECTING THE INDICATED IMAGE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU109877U1 true RU109877U1 (en) 2011-10-27

Family

ID=44998493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011127325/28U RU109877U1 (en) 2011-07-04 2011-07-04 DEVICE FOR CREATING AN OPTICALLY PERMEABLE IMAGE INSIDE A DIAMOND (OPTIONS) AND DEVICE FOR DETECTING THE INDICATED IMAGE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU109877U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2719611C1 (en) * 2019-04-23 2020-04-21 Общество с ограниченной ответственностью "Микролазер" (ООО "Микролазер") Optically permeable mark for precious stones marking
CN114258341A (en) * 2019-07-02 2022-03-29 动力专家有限公司 Method of marking solid material, mark formed by the method and solid material marked according to the method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2719611C1 (en) * 2019-04-23 2020-04-21 Общество с ограниченной ответственностью "Микролазер" (ООО "Микролазер") Optically permeable mark for precious stones marking
CN114258341A (en) * 2019-07-02 2022-03-29 动力专家有限公司 Method of marking solid material, mark formed by the method and solid material marked according to the method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2719611C1 (en) Optically permeable mark for precious stones marking
RU2720100C1 (en) Method of creating and detecting optically permeable image inside diamond and detection system (embodiments)
RU2465377C1 (en) Method of forming optically permeable image inside diamond, apparatus for realising said method (versions) and apparatus for detecting said image
JP4885151B2 (en) Method and system for laser marking in the volume of gemstones such as diamond
RU2750068C1 (en) Method for information recording inside diamond crystal
KR20060127012A (en) Method of incorporating a mark in cvd diamond
CA2548449C (en) Method of incorporating a mark in cvd diamond
RU2611232C2 (en) Method for applying mark onto surface of diamond or cut diamond to determine its authenticity
Nasdala et al. Radio-colouration of diamond: a spectroscopic study
RU109877U1 (en) DEVICE FOR CREATING AN OPTICALLY PERMEABLE IMAGE INSIDE A DIAMOND (OPTIONS) AND DEVICE FOR DETECTING THE INDICATED IMAGE
Tsai et al. Rapid gemstone screening and identification using fluorescence spectroscopy
Chekalin et al. Influence of induced colour centres on the frequency–angular spectrum of a light bullet of mid-IR radiation in lithium fluoride
RU2357870C1 (en) Method and system for laser marking precious stones, such as diamonds
Kaz et al. Bright cathodoluminescent thin films for scanning nano-optical excitation and imaging
US8134133B1 (en) Method and system for authenticating archeological artifacts
Kompanets et al. Goos–Hänchen shift of a mid-infrared femtosecond filament visualized by the laser coloration method
Bauer et al. Raman spectroscopy of laser‐induced oxidation of titanomagnetites
Martynovich et al. Highly sensitive nonlinear luminescent ceramics for volumetric and multilayer data carriers
CN112296511B (en) Method and device for processing, reading and detecting miniature marks of precious stones
Lin et al. Synthesis of silicon nanocrystals in silicon-rich SiO2 by rapid CO2 laser annealing
Fourmaux et al. Laser induced damage threshold and incubation effects of high-power laser system optics
RU2006124654A (en) METHOD FOR INTEGRATING LABELS IN A DIAMOND OBTAINED BY CHEMICAL DEPOSITION METHOD
RU2463583C1 (en) Method of detecting artificial colouring of diamonds
Alrrshedan Photoluminescence from bulk GaN substrates
JP2004115752A (en) Method for discriminating crystallized portion of locally crystallized glass

Legal Events

Date Code Title Description
QB1K Licence on use of utility model

Free format text: LICENCE

Effective date: 20140304

MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20150705

NF9K Utility model reinstated

Effective date: 20180315

PD9K Change of name of utility model owner
PC91 Official registration of the transfer of exclusive right (utility model)

Effective date: 20190218

PC91 Official registration of the transfer of exclusive right (utility model)

Effective date: 20200323