RU2006124654A - Способ встраивания метки в алмаз, полученный методом химического осаждения - Google Patents

Claims (74)

1. Способ встраивания производственной марки или идентификационной метки в монокристаллический алмазный материал, полученный методом химического осаждения из газовой фазы (ХОГФ), в котором подготавливают алмазную подложку и исходный газ, проводят диссоциацию исходного газа, посредством чего обеспечивают процесс гомоэпитаксиального роста алмаза, и для получения производственной марки или идентификационной метки в синтетическом алмазном материале вводят в процессе синтеза контролируемым образом по меньшей мере одну допирующую добавку, которую выбирают так, чтобы производственная марка или идентификационная метка при нормальных условиях наблюдения не была легко обнаруживаемой или не влияла на воспринимаемые качества алмазного материала и была обнаруживаемой или становилась обнаруживаемой при определенных условиях наблюдения.

2. Способ по п.1, в котором производственная марка или идентификационная метка является обнаруживаемой или становится обнаруживаемой при воздействии на алмазный материал светом или излучением определенной длины волны.

3. Способ по п.1, в котором производственная марка или идентификационная метка имеет форму одного или более слоев или областей, выращенных в алмазном материале в процессе синтеза.

4. Способ по п.1, в котором по меньшей мере одну вводимую в процессе синтеза допирующую добавку добавляют в газообразном состоянии.

5. Способ по п.1, в котором допирующая добавка или одна из допирующих добавок является источником азота, который вводят внутрь алмаза и образуют производственную марку или идентификационную метку, которая при соответствующем коротковолновом возбуждении с использованием соответствующих электронно-колебательных систем дает люминесценцию с пиками на 575 нм и/или 637 нм.

6. Способ по п.5, в котором в производственной марке или идентификационной метке наблюдается линия фосфоресценции на 533 нм.

7. Способ по п.1, в котором допирующая добавка или добавки являются источником бора или азота, атомы которых внедряют в по меньшей мере одну заданную область алмаза и образуют производственную марку или идентификационную метку, в которой при соответствующем коротковолновом возбуждении возникает характерная фосфоресценция с максимумами в области от 400 до 500 нм.

8. Способ по п.7, в котором концентрация бора, внедряемого в синтетический алмазный материал, составляет менее 0,1 ч./млн.

9. Способ по п.7, в котором концентрация бора, внедряемого в синтетический алмазный материал, составляет более 0,0001 ч./млн.

10. Способ по п.7, в котором соотношение концентраций бора и азота, внедряемых в синтетический алмазный материал, находится в пределах 10.

11. Способ по п.7, в котором концентрация бора, присутствующего в синтетическом алмазном материале, выше чем концентрация азота.

12. Способ по п.1, в котором в процессе синтеза выращивают в алмазном материале комбинацию слоев или областей, излучающих под действием соответствующей возбуждающей длины оптической волны люминесценцию 575/637 нм и фосфоресценцию в области от 400 до 500 нм.

13. Способ по п.1, в котором в процессе синтеза выращивают в алмазном материале слой или область, содержащую центры, генерирующие при оптическом возбуждении излучение с длиной волны 737 нм.

14. Способ по п.13, в котором по меньшей мере одна допирующая добавка включают источник кремния.

15. Способ по п.14, в котором концентрация кремния, вводимого в синтетический алмазный материал, составляет менее 10 ч./млн.

16. Способ по п.14, в котором концентрация кремния, вводимого в синтетический алмазный материал, составляет более 0,0001 ч./млн.

17. Способ по п.1, в котором производственная марка или идентификационная метка могут быть распознаны с помощью человеческого глаза в комбинации с другими подходящими оптическими элементами, включая фильтры и линзы.

18. Способ по п.1, в котором производственную марку или идентификационную метку выполняют с возможностью генерации излучения, которое может быть распознано с помощью измерительного прибора, обеспечивающего измерение интенсивности излучения или индикацию значения выше или ниже пороговой величины.

19. Способ по п.18, в котором распознаваемым излучением является излучение на 737 нм.

20. Способ по п.1, в котором производственную марку или идентификационную метку выполняют с возможностью их распознавания посредством фиксации оптического или электронного изображения в комбинации с другими подходящими оптическими элементами, включая фильтры и линзы.

21. Способ по п.1, в котором производственную марку или идентификационную метку в алмазном материале образуют дефектными центрами, обладающими оптическими свойствами, которые не наблюдаются в натуральном алмазе.

22. Способ по п.1, в котором производственную марку или идентификационную метку в алмазном материале образуют дефектными центрами, измеряемое или наблюдаемое распределение которых имеет форму, не наблюдающуюся в натуральном алмазе.

23. Способ по п.1, в котором производственную марку или идентификационную метку в алмазном материале образуют дефектными центрами, обладающими оптическими свойствами, комбинацией оптических свойств и измеряемым или наблюдаемым распределением дефектных центров, которые не наблюдается в натуральном алмазе.

24. Способ по п.1, в котором образуемая производственная марка или идентификационная метка является средством, с помощью которого может быть проведена идентификация модификации алмаза.

25. Способ по п.24, в котором образуемая производственная марка или идентификационная метка является средством, с помощью которого может быть проведена идентификация модификации алмаза путем отжига.

26. Способ по п.1, в котором образуют производственную марку или идентификационную метку для идентификации синтетической природы материала.

27. Способ по п.1, в котором образуют производственную марку или идентификационную метку для идентификации изготовителя или процесса обработки.

28. Способ по п.1, в котором образуют производственную марку или идентификационную метку для использования в качестве товарного знака.

29. Способ по п.1, в котором подложка представляет собой алмазную подложку с поверхностью, на которой выращивают алмаз.

30. Монокристаллический алмазный материал, полученный методом ХОГФ и имеющий в своем объеме производственную марку или идентификационную метку, которая при нормальных условиях наблюдения не является легко обнаруживаемой или не оказывают влияние на воспринимаемые качества алмазного материала, но является видимой или становится видимой при определенных условиях наблюдения.

31. Монокристаллический алмазный материал по п.30, который изготовлен в виде драгоценного камня или пригоден для его изготовления.

32. Монокристаллический алмазный материал по п.30, который изготовлен в виде драгоценного камня, причем производственная марка или идентификационная метка в алмазном материале образована дефектными центрами, обладающими свойствами, которые не наблюдаются в натуральном алмазе.

33. Монокристаллический алмазный материал по п.30, который изготовлен в виде драгоценного камня, причем производственная марка или идентификационная метка в алмазном материале образована дефектными центрами, измеряемое или наблюдаемое распределение которых не наблюдается в натуральном алмазе.

34. Монокристаллический алмазный материал по п.30, который изготовлен в виде драгоценного камня, причем производственная марка или идентификационная метка в алмазном материале образована дефектными центрами, обладающими оптическими свойствами, комбинацией оптических свойств и измеряемым или наблюдаемым распределением дефектных центров, которые не наблюдаются в натуральном алмазе.

35. Монокристаллический алмазный материал по п.30, который изготовлен в виде драгоценного камня, причем производственная марка или идентификационная метка в алмазном материале образована дефектными центрами, распределение которых, наблюдаемое через площадку драгоценного камня, является характерным признаком алмазного материала.

36. Монокристаллический алмазный материал по п.35, в котором характерный признак, наблюдаемый через площадку драгоценного камня, представляет собой пространственную геометрическую фигуру или ее контур, причем точная геометрия фигуры отражает симметрию драгоценного камня относительно оси, проходящей под углом 90° через площадку драгоценного камня.

37. Монокристаллический алмазный материал по п.35, который изготовлен в виде драгоценного камня в основном круглой формы, а характерный признак, наблюдаемый через площадку камня, представляет собой пятно или окружность.

38. Монокристаллический алмазный материал по п.37, который изготовлен в виде бриллианта круглой формы.

39. Монокристаллический алмазный материал по п.35, который имеет квадратную форму, а характерный признак, наблюдаемый через площадку камня, представляет собой квадрат или контур квадрата.

40. Монокристаллический алмазный материал по п.35, в котором характерный признак, наблюдаемый через площадку драгоценного камня, образован одним или более слоями, расположенными ниже рундиста камня и лежащими в плоскости, приблизительно параллельной грани драгоценного камня.

41. Монокристаллический алмазный материал по п.30, который изготовлен для промышленного применения в виде элемента, видимого для пользователя, или многократно используемого, или нуждающегося в периодической повторной обработке.

42. Монокристаллический алмазный материал по п.41, который представляет собой режущее лезвие или его составную часть.

43. Монокристаллический алмазный материал по п.42, который представляет собой алмазное лезвие скальпеля.

44. Монокристаллический алмазный материал по п.30, в котором производственная марка или идентификационная метка образована одиночной группой или структурой, содержащей один или более маркирующих слоев, причем толщина каждого слоя составляет от 10 до 1000 мкм.

45. Монокристаллический алмазный материал по п.44, в котором толщина каждого слоя составляет от 20 до 600 мкм.

46. Монокристаллический алмазный материал по п.45, в котором толщина каждого слоя составляет от 50 до 400 мкм.

47. Монокристаллический алмазный материал по п.46, в котором толщина каждого слоя составляет от 100 до 250 мкм.

48. Монокристаллический алмазный материал по п.30, в котором производственная марка или идентификационная метка образована множественной или повторяющимися структурами, каждая из которых содержит один или более маркирующих слоев, причем толщина каждого слоя составляет от 2 до 100 мкм.

49. Монокристаллический алмазный материал по п.48, в котором толщина каждого слоя составляет от 5 до 50 мкм.

50. Монокристаллический алмазный материал по п.30, в котором при соответствующих условиях освещения наблюдается оранжевая люминесценция от 575/637 нм, относящаяся к дефектным центрам азота, и в котором при тех же или иных соответствующих условиях освещения или после выключения освещения наблюдается голубая фосфоресценция, связанная с парной донорно-акцепторной рекомбинацией.

51. Монокристаллический алмазный материал по п.30, в котором при соответствующих условиях освещения наблюдается более одного отдельного слоя, причем отношение толщин слоев соответствует заранее определенной схеме.

52. Монокристаллический алмазный материал по п.30, в котором производственная марка или идентификационная метка содержит по меньшей мере один свободный от дефектов слой, обладающий характерными свойствами и введенный в больший объем материала, который маркирован с помощью дефектов, обладающих характерными свойствами.

53. Монокристаллический алмазный материал по п.30, в котором производственную марку или идентификационную метку используют в качестве или подобии товарного знака.

54. Устройство для распознавания производственной марки или идентификационной метки в монокристаллическом алмазном материале, полученном методом ХОГФ и имеющем в своем объеме производственную марку или идентификационную метку, которое содержит корпус, предназначенный для размещения или удержания указанного алмазного материала, источник света или излучения, выполненный с возможностью направления на указанный алмазный материал света или излучения с длиной волны, позволяющей ему проникать в объем этого алмазного материала и вызывать возбуждение производственной марки или идентификационной метки с возникновением люминесценции и/или фосфоресценции, позволяющей обнаружить производственную марку или идентификационную метку, и средство распознавания обнаруженной производственной марки или идентификационной метки.

55. Устройство по п.54, в котором средство распознавания содержит средство визуального контроля люминесценции и/или фосфоресценции или средство измерения интенсивности характерной люминесценции или фосфоресценции.

56. Устройство по п.55, содержащее средство вывода измеренной интенсивности в форме аналогового или цифрового электрического сигнала или показаний на дисплее.

57. Устройство по п.54, содержащее набор оптических фильтров для наблюдения длин волн, излучаемых производственной маркой или идентификационной меткой, и средство вычитания фонового белого света или длин волн, которые могут мешать наблюдению длин волн, излучаемых меткой.

58. Устройство по п.54, дополнительно содержащее средство увеличения обнаруженной производственной марки или идентификационной метки в указанном алмазном материале.

59. Устройство по п.54, которое выполнено с возможностью избирательного возбуждения люминесценции на 575 нм и/или 637 нм.

60. Устройство по п.54, которое выполнено с возможностью избирательного возбуждения голубой полосы фосфоресценции, имеющей максимум в области от 400 до 500 нм.

61. Устройство по п.54, которое выполнено с возможностью избирательного возбуждения люминесценции на 575 нм и/или 637 нм и последующего избирательного возбуждения голубой полосы фосфоресценции, имеющей максимум в области от 400 до 500 нм.

62. Устройство по п.54, которое выполнено с возможностью избирательного возбуждения пика люминесценции на 737 нм.

63. Устройство по п.59, дополнительно содержащее по меньшей мере один оптический фильтр для улучшения распознавания линий люминесценции 575 нм и/или 637 нм.

64. Устройство по п.63, содержащее оптический фильтр, препятствующий прохождению длин волн вблизи 450 нм для улучшения наблюдения или распознавания линий люминесценции 575/637 нм.

65. Устройство по п.60, дополнительно содержащее по меньшей мере один оптический фильтр для улучшения распознавания голубой полосы фосфоресценции с максимумом в области от 400 до 500 нм.

66. Устройство по п.59, в котором в качестве источника света или излучения выбран источник, излучающий в области от 300 до 550 нм.

67. Устройство по п.66, в котором источник света или излучения представляет собой светодиод большой мощности.

68. Устройство по п.60, в котором в качестве источника света или излучения выбран источник, излучающий в области от 225 до 275 нм.

69. Устройство по п.68, в котором источник света или излучения представляет собой импульсный ксеноновый источник.

70. Устройство по п.68, в котором источник света дополнительно содержит фильтр для удаления длин волн вне области от 225 до 275 нм.

71. Устройство по п.68, содержащее в качестве защиты наблюдателя или детектора от ультрафиолетового (УФ) излучения, испускаемого источником света или излучения, окно такое, как окно из стекла или плексигласа, которое поглощает УФ-излучение в области от 225 до 275 нм.

72. Устройство по п.62, в котором используют источник света или излучения, излучающий в области от 480 до 700 нм.

73. Устройство по п.72, в котором источником света или излучения является HeNe лазер с длиной волны 633 нм.

74. Способ визуального контроля или распознавания производственной марки или идентификационной метки в монокристаллическом алмазном материале, полученным методом ХОГФ и имеющем в своем объеме производственную марку или идентификационную метку, которые невидимы при нормальных условиях наблюдения, заключающийся в том, что указанный алмазный материал облучают посредством источника света или излучения с длиной волны, позволяющей ему проникать в объем алмазного материала и вызывать возбуждение производственной марки или идентификационной метки, приводящее к возникновению люминесценции и/или фосфоресценции, позволяющей обнаружить производственную марку или идентификационную метку, и осуществляют визуальный контроль или распознают обнаруженную производственную марку или идентификационную метку.