RU2427041C2

RU2427041C2 - Method of making identification mark for marking valuable articles and valuable article with said mark

Info

Publication number: RU2427041C2
Application number: RU2009117433/05A
Authority: RU
Inventors: Юрий Константинович Низиенко (RU); Юрий Константинович Низиенко
Original assignee: Юрий Константинович Низиенко
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2011-08-20
Also published as: RU2009117433A; WO2010128891A1

Abstract

FIELD: information technology.

SUBSTANCE: marked surface of the mark is polished and a processing layer (PL) is deposited, through which an image of the mark (M) is created on the surface in form of a diffraction structure (DS) which is optically visible in reflected light at diffraction angle. The DS is of the reflective phase grating type and is formed through ion etching of the surface together with the PL. Before formation of M on the surface, the DS is formed in the PL in form of a regular microrelief of a sinusoidal profile through ablation of the material of this layer using a pulse of interfering beams of coherent laser radiation. As a result, a DS is formed in the PL with holographic accuracy. The DS is formed through partial removal of material of the PL within its thickness. The image M in form of DS on the marked surface is also formed with holographic accuracy, which is provided through interfering coherent laser beams. The DS formed in the PLS is exposed to an ion beam. The process cycle for forming the M is carried out using a template mask together with the DS which forms the final image of the mark on the surface of the article.

EFFECT: high contrast of the mark with maximum definition.

7 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к ценным изделиям, преимущественно драгоценным камням (в частности, ограненным алмазам - бриллиантам), средствам и способам их маркировки, которая является необходимой для целей обеспечения возможности осуществления последующей идентификации маркированных изделий.The invention relates to valuable products, mainly precious stones (in particular, faceted diamonds - diamonds), means and methods for marking them, which is necessary for the purpose of ensuring the possibility of subsequent identification of marked products.

Из уровня техники известны способ формирования идентификационной метки для маркировки ценных изделий и ценное изделие (драгоценный камень - ограненный алмаз) с ее использованием, согласно которым маркируемую поверхность изделия предварительно полируют и наносят на нее удаляемый после формирования метки вспомогательный технологический слой. Через упомянутый технологический слой на маркируемой полированной поверхности создают оптически визуализируемое в отраженном свете под углом дифракции изображение метки в виде дифракционной структуры. В частности, в виде микроштрихов синусоидального профиля, в совокупности образующих дифракционное растровое изображение метки. Упомянутую дифракционную структуру организуют преимущественно по типу отражательной фазовой дифракционной решетки и формируют посредством ионного травления полированной поверхности изделия совместно со структурой упомянутого технологического слоя. Причем время экспонирования, тип и энергию ионов выбирают из условия обеспечения формирования на маркируемой поверхности таких микроструктур упомянутой дифракционной структуры (функционально образующей изображение метки), размеры которых не превышают допустимую величину микронеровностей в общепринятой технологии полировки драгоценных камней, преимущественно алмазов (RU, 221565902, 2003 г.).The prior art method of forming an identification tag for marking valuable products and a valuable product (gemstone - faceted diamond) with its use, according to which the marked surface of the product is pre-polished and applied to it is removed after the formation of the tag auxiliary technological layer. Through the mentioned technological layer on the marked polished surface an image of the mark in the form of a diffractive structure is optically visualized in reflected light at an angle of diffraction. In particular, in the form of microstrikes of a sinusoidal profile, which together form a diffraction raster image of the label. Said diffraction structure is organized predominantly by the type of reflective phase diffraction grating and is formed by ion etching of the polished surface of the article together with the structure of said technological layer. Moreover, the exposure time, type and energy of ions are selected from the condition of ensuring the formation of such microstructures of the mentioned diffraction structure (functionally forming the image of the mark) on the marked surface, the dimensions of which do not exceed the allowable microroughness in the conventional technology of polishing precious stones, mainly diamonds (RU, 221565902, 2003 g.).

Таким образом, на полированной поверхности образуют оптически видимое (с помощью специальных оптических средств при обязательном увеличении изображения метки) в отраженном под углом дифракции свете изображение метки. Изображение образуют путем сканирования по заданной программе маркируемой области полированного слоя изделия сфокусированным ионным пучком с энергией ионов больше 10 кэВ, преимущественно 30-50 кэВ. В результате этого изменяют геометрическую структуру полированного слоя изделия с обеспечением изменения оптических свойств структурированной области по отношению к ее исходным свойствам, соответствующим оптическим свойствам необработанных участков полированной поверхности.Thus, on a polished surface they form an optically visible (with the help of special optical means with mandatory enlargement of the mark image) in the light reflected at the diffraction angle of the mark image of the mark. The image is formed by scanning according to a given program the marked area of the polished product layer with a focused ion beam with an ion energy of more than 10 keV, mainly 30-50 keV. As a result of this, the geometric structure of the polished layer of the product is changed to ensure that the optical properties of the structured region change with respect to its initial properties corresponding to the optical properties of the unprocessed portions of the polished surface.

Предварительно на полированную поверхность алмаза наносят тонкий вспомогательный технологический слой проводящего материала (например, золота) для снятия заряда, образующегося на его поверхности от воздействия ионного пучка. Изображение метки формируют посредством непрерывного сканирования структурируемой области сфокусированным ионным пучком по заданной программе, посредством которого (т.е. ионного пучка) разрушают связи между соседними атомами кристаллических решеток, с последующим химическим травлением этой области сильным окислителем, например нитридом натрия, и частичным удалением материала поверхностного слоя изделия.Previously, a thin auxiliary technological layer of a conductive material (for example, gold) is applied to the polished surface of the diamond to remove the charge formed on its surface from the action of the ion beam. The image of the mark is formed by continuous scanning of the structured region with a focused ion beam according to a predetermined program, by which (i.e., an ion beam) the bonds between adjacent atoms of the crystal lattices are destroyed, followed by chemical etching of this region with a strong oxidizing agent, such as sodium nitride, and partial removal of the material surface layer of the product.

К недостаткам данных известных из уровня техники способа формирования идентификационной метки и ценного изделия с ее использованием целесообразно отнести следующее.The disadvantages of the known from the prior art method of forming an identification tag and a valuable product using it, it is advisable to include the following.

В связи с тем, что структурирование полированной поверхности изделия осуществляют путем непрерывного сканирования по заданной программе формирующей изображение метки области поверхностного слоя изделия сфокусированным ионным пучком, невозможно получить высокую точность формируемого изображения на. То есть, точность в части взаимного расположения микроструктур в дифракционной структуре и тем более правильной, идентичной для всех микроструктур, штрихов с синусоидальной формой их профиля. Объясняется это тем, что сканирование осуществляется длительный отрезок времени, в течение которого могут изменяться внешние условия (появление вибрации, изменение и/или появление внешних электромагнитных и электростатических полей и т.п.), негативно влияющие на стабильность реализуемых точностных параметров при осуществлении рассматриваемого технологического процесса ионного травления. В результате низкой технологической точности резко снижается контрастность изображения метки при ее визуализации в отраженном под углом дифракции свете, вследствие проявления дифракции второго и более высоких порядков. Следовательно, для получения необходимой контрастности при визуализации метки необходимо увеличивать глубину микроструктур (микроштрихов) в дифракционной структуре, формирующей изображение, что нежелательно как в связи со значительным ухудшением исходных эстетических свойств, так и в связи со снижением рыночной стоимости изделия. В этом случае приходится уменьшать размеры метки таким образом, чтобы без увеличения она не была видна.Due to the fact that structuring of the polished surface of the product is carried out by continuous scanning according to a given program forming the image of the label of the region of the surface layer of the product with a focused ion beam, it is impossible to obtain high accuracy of the generated image on. That is, the accuracy in terms of the relative position of the microstructures in the diffraction structure and, moreover, the correct one, identical for all microstructures, of strokes with a sinusoidal shape of their profile. This is explained by the fact that scanning is carried out for a long period of time during which external conditions (appearance of vibration, change and / or appearance of external electromagnetic and electrostatic fields, etc.) that negatively affect the stability of the implemented accuracy parameters during the implementation of the technological ion etching process. As a result of low technological accuracy, the contrast of the image of the mark decreases sharply when it is visualized in light reflected at an angle of diffraction, due to the manifestation of diffraction of the second and higher orders. Therefore, in order to obtain the necessary contrast when marking, it is necessary to increase the depth of microstructures (microstrikes) in the diffraction structure that forms the image, which is undesirable both in connection with a significant deterioration in the initial aesthetic properties and in connection with a decrease in the market value of the product. In this case, it is necessary to reduce the size of the mark so that without an increase it was not visible.

Кроме того, по мере испарения вспомогательного технологического проводящего слоя ухудшается эффективность отвода статического заряда, в результате чего происходит частичная расфокусировка и некоторое смещение ионного пучка от заданной траектории сканирования. Следствием этого является снижение точностных показателей вышеописанного технологического процесса.In addition, as the auxiliary technological conducting layer evaporates, the efficiency of removal of the static charge deteriorates, resulting in partial defocusing and some shift of the ion beam from a given scanning path. The consequence of this is a decrease in accuracy indicators of the above process.

Косвенным недостатком известной из уровня техники метки и способа ее реализации являются и соответствующие сложности технологического процесса структурирования. Объясняется это тем, что сфокусированный ионный пучок с необходимой для травления на указанную глубину энергией ионов можно получать и использовать лишь в высоком вакууме (менее 10^-6 Тор). Кроме того, в способе необходимо использовать трудоемкий и нежелательный с экологической точки зрения процесс травления, в котором сначала кислотой удаляют слой золота, а затем используется нитрид натрия при температуре 380-550 градусов Цельсия в течение часа для удаления материала с частично разрушенными межатомными связями.An indirect disadvantage of the label known from the prior art and the method for its implementation are the corresponding complexity of the structuring process. This is explained by the fact that a focused ion beam with the ion energy necessary for etching to a specified depth can be obtained and used only in high vacuum (less than 10 ^-6 Torr). In addition, it is necessary to use a laborious and environmentally undesirable etching process in which the gold layer is first removed with acid and then sodium nitride is used at a temperature of 380-550 degrees Celsius for an hour to remove material with partially broken interatomic bonds.

Кроме того, минимизация геометрических размеров формируемой метки (до размеров невидимых невооруженным глазом без дополнительного увеличения специальными оптическими средствами) влечет за собой снижение до минимума дифракционной эффективности метки вследствие недостаточного количества дифракционных структур, которые возможно разместить в пределах ее площади. Так, например, невидимая (без увеличения) невооруженным глазом метка (реализуемая посредством рассматриваемого технического решения) должна иметь линейные размеры порядка 3-10 мкм. Известно, что характерный период штрихов в дифракционной решетке, обеспечивающей качественный дифракционный эффект, составляет 0,5-2 мкм. Причем количественный порядок штрихов должен составлять десятки сотен штук. Простой математический расчет показывает, что в пределах площади известной из уровня техники метки в предельном случае можно разместить не более двадцати микроштрихов с шагом 0,5 мкм, что явно недостаточно для обеспечения необходимого для визуализации метки под углом дифракции в отраженном свете дифракционного (и тем более на уровне голографического) эффекта. В этом случае для увеличения эффективности дифракционного эффекта приходится увеличивать глубину штрихов.In addition, minimization of the geometrical dimensions of the formed mark (to the sizes invisible to the naked eye without additional increase by special optical means) entails a reduction in the minimum diffraction efficiency of the mark due to the insufficient number of diffraction structures that can be placed within its area. So, for example, an invisible (without magnification) with the naked eye mark (realized by the considered technical solution) should have linear dimensions of the order of 3-10 microns. It is known that the characteristic period of strokes in the diffraction grating, which provides a high-quality diffraction effect, is 0.5–2 μm. Moreover, the quantitative order of strokes should be tens of hundreds of pieces. A simple mathematical calculation shows that within the area of the mark known from the prior art, in the limiting case, no more than twenty microstrikes with a pitch of 0.5 μm can be placed, which is clearly not enough to provide the mark necessary for visualizing at a diffraction angle in diffracted light (and even more so at the level of the holographic) effect. In this case, to increase the efficiency of the diffraction effect, it is necessary to increase the depth of the strokes.

Таким образом, вышеперечисленные недостатки ограничивают область использования известных из уровня техники способа реализации идентификационной метки и ценного изделия с ее использованием.Thus, the above disadvantages limit the scope of use of the method known from the prior art for implementing an identification tag and a valuable product using it.

В основу заявленного изобретения была положена задача расширения области использования способа формирования идентификационной метки для маркировки ценных изделий путем создания на маркируемой поверхности долговечной, цветной, оптически видимой в отраженном под углом дифракции свете метки с высокой контрастностью при минимизации ухудшения качества полировки маркируемой поверхности. То есть, минимизации глубины микроштрихов, необходимой для проявления качественного дифракционного эффекта визуализации метки невооруженным глазом, голографической точности формы дифракционных структур (микроштрихов) и абсолютной точности и идентичности их синусоидального профиля, в совокупности обеспечивающих устранения высших порядков дифракции.The basis of the claimed invention was the task of expanding the field of use of the method of forming an identification mark for marking valuable products by creating on the marked surface a durable, high-contrast, optically visible, high-contrast mark on the marked light at the diffraction angle while minimizing the deterioration in the quality of polishing of the marked surface. That is, minimizing the depth of microstrikes necessary for the manifestation of a high-quality diffraction effect of label visualization with the naked eye, the holographic accuracy of the shape of diffraction structures (microstrikes) and the absolute accuracy and identity of their sinusoidal profile, which together ensure the elimination of higher diffraction orders.

Техническим результатом заявленных технических решений является повышение контрастности метки вследствие обеспечения возможности формирования микроструктур дифракционной структуры (образующей изображение метки) с максимально высокой степенью точности. То есть, с голографической точностью, обеспечиваемой интерферирующими когерентными лазерными пучками, используемыми в технологическом процессе изготовления метки, как в отношении геометрии этих микроструктур, так и в отношении их взаимного пространственного расположения. При этом абсолютно исключено влияние внешних факторов (например, вибрации, внешних электромагнитных и электростатических полей и т.п.) на точность формирования упомянутых дифракционных микроструктур, т.к. время воздействия лазерных лучей на материал вспомогательного технологического слоя составляет несколько наносекунд (приблизительно 2 нсек). Следствием повышения точности является обеспечение возможности минимизации глубины микроструктур дифракционной структуры без ухудшения контрастности изображения метки при ее визуализации под углом дифракции в отраженном свете. При этом обеспечивается невидимость метки при наблюдении ее с десятикратным увеличением под углами, отличными от дифракционных, не за счет малых геометрических размеров метки, как в прототипе, а за счет малой глубины (10 нм и менее) и правильности (гладкости) синусоидальных микроструктур, которые имеют только первый порядок дифракции. Сравнительно большие геометрические размеры метки, в заявляемом случае, голографически точных дифракционных структур увеличивают дифракционную эффективность за счет большего числа сфазированных микроштрихов. Это позволяет существенно уменьшить глубину отдельного микроштриха и тем самым сделать метку невидимой во всех углах наблюдения, кроме дифракционных.The technical result of the claimed technical solutions is to increase the contrast of the mark due to the possibility of forming microstructures of the diffraction structure (forming the image of the mark) with the highest possible degree of accuracy. That is, with the holographic accuracy provided by the interfering coherent laser beams used in the manufacturing process of the mark, both in relation to the geometry of these microstructures and to their relative spatial arrangement. In this case, the influence of external factors (for example, vibration, external electromagnetic and electrostatic fields, etc.) on the accuracy of the formation of the mentioned diffraction microstructures is absolutely excluded. the exposure time of laser beams to the material of the auxiliary technological layer is several nanoseconds (approximately 2 nsec). The consequence of increasing the accuracy is to ensure that the depth of the microstructures of the diffraction structure can be minimized without compromising the contrast of the image of the mark when it is visualized at the diffraction angle in reflected light. This ensures the invisibility of the mark when observing it with a tenfold increase at angles other than diffraction, not due to the small geometric dimensions of the mark, as in the prototype, but due to the shallow depth (10 nm or less) and the correctness (smoothness) of sinusoidal microstructures, which have only the first diffraction order. The relatively large geometric dimensions of the label, in the present case, of holographically accurate diffraction structures increase diffraction efficiency due to a larger number of phased microstrikes. This allows you to significantly reduce the depth of an individual microstroke and thereby make the mark invisible in all observation angles, except for diffraction ones.

Углы наблюдения изображения такой метки, соответствующие углам дифракции падающего света на образованной дифракционной структуре, могут существенно отличаться от направления зеркального отражения падающего излучения (излучения подсветки). В результате этого возможен режим наблюдения метки с повышенным контрастом изображения, т.е. наблюдение подсвеченной метки на темном фоне остальной части поверхности.The viewing angles of the image of such a mark, corresponding to the diffraction angles of the incident light on the formed diffraction structure, can differ significantly from the direction of specular reflection of the incident radiation (backlight radiation). As a result of this, a mark observation mode with increased image contrast, i.e. observing a highlighted mark on a dark background of the rest of the surface.

В качестве дополнительного технического результата можно отметить улучшение дисперсионных свойств изделия (в частности, драгоценного камня) при наличии на его маркируемой поверхности заявленной метки. Особенно наглядно этот эффект проявляется при выполнении метки на всей площади маркируемой поверхности (например, грани бриллианта - ограненного природного алмаза).As an additional technical result, we can note the improvement of the dispersion properties of the product (in particular, gemstone) in the presence of the declared mark on its marked surface. This effect is especially evident when marking on the entire area of the marked surface (for example, a diamond facet - a faceted natural diamond).

Поставленная задача в отношении объекта «способ» по п.п.1-6 формулы изобретения решается посредством того, что в способе формирования идентификационной метки для маркировки ценных изделий, согласно которому: маркируемую поверхность предварительно полируют и наносят на нее удаляемый после формирования метки вспомогательный технологический слой, через который на маркируемой полированной поверхности создают оптически визуализируемое в отраженном свете под углом дифракции изображение метки в виде дифракционной структуры, в частности микроштрихов синусоидального профиля, в совокупности образующих дифракционное растровое изображение метки; упомянутую дифракционную структуру организуют преимущественно по типу отражательной фазовой дифракционной решетки и формируют посредством ионного травления полированной поверхности изделия совместно со структурой упомянутого технологического слоя; причем время экспонирования, тип и энергию ионов выбирают из условия обеспечения формирования на маркируемой поверхности таких микроструктур упомянутой дифракционной структуры, функционально образующей изображение метки, размеры которых не превышают допустимую величину микронеровностей в общепринятой технологии полировки драгоценных камней, преимущественно алмазов, согласно изобретению перед образованием на маркируемой поверхности оптически визуализируемого изображения метки во вспомогательном технологическом слое формируют пространственную дифракционную структуру в виде регулярного микрорельефа синусоидального профиля путем обеспечения абляции (испарения) материала этого слоя посредством, по меньшей мере, одного импульса интерферирующих пучков когерентного лазерного излучения; в результате этого в технологическом слое образуют дифракционную пространственную структуру с голографической точностью, преимущественно организованную по типу отражательной фазовой дифракционной решетки; упомянутую пространственную структуру формируют путем частичного удаления материала технологического слоя в пределах его толщины; оптически визуализируемое изображение метки в виде дифракционной структуры на маркируемой поверхности также образуют с голографической точностью, обеспечиваемой посредством упомянутых интерферирующих когерентных лазерных пучков; для этого осуществляют экспонирование широким ионным пучком сформированной в технологическом слое пространственной дифракционной структуры.The problem with the object "method" according to claims 1 to 6 of the claims is solved by the fact that in the method of forming an identification tag for marking valuable products, according to which: the surface to be marked is pre-polished and an auxiliary technological component removed after the formation of the mark is applied a layer through which an image of a mark in the form of a diffractive structure, in particular, m, is optically visualized in reflected light at an angle of diffraction on a marked polished surface kroshtrihov sinusoidal profile, in aggregate forming the diffraction bitmap tags; said diffraction structure is organized predominantly as a reflective phase diffraction grating and is formed by ion etching of the polished surface of the article together with the structure of said technological layer; moreover, the exposure time, type and energy of the ions are selected from the condition of ensuring the formation of such microstructures of the said diffraction structure on the marked surface, functionally forming an image of the mark, the dimensions of which do not exceed the allowable microroughness in the conventional technology of polishing precious stones, mainly diamonds, according to the invention before forming on the marked the surface of the optically visualized image of the label in the auxiliary technological layer form spatial diffraction structure in the form of a regular microrelief of a sinusoidal profile by providing ablation (evaporation) of the material of this layer by means of at least one pulse of interfering beams of coherent laser radiation; as a result of this, a diffractive spatial structure is formed in the technological layer with holographic accuracy, mainly organized by the type of a reflective phase diffraction grating; said spatial structure is formed by partial removal of the material of the technological layer within its thickness; an optically visualized image of the mark in the form of a diffraction structure on the marked surface is also formed with holographic accuracy provided by said interfering coherent laser beams; For this, exposure is carried out by a wide ion beam of a spatial diffraction structure formed in the technological layer.

Целесообразно в технологическом цикле формирования метки использовать маску-трафарет с изображением метки, а ограниченную маской-трафаретом часть сформированной в технологическом слое пространственной дифракционной структуры использовать в качестве маскирующего слоя при экспонировании.It is advisable to use a stencil mask with the image of the mark in the technological cycle of marking, and use the part of the spatial diffraction structure formed in the technological layer as the masking layer during exposure when it is limited by the mask mask.

Маску-трафарет с изображением метки можно использовать:The mask mask with the image of the label can be used:

- на этапе формирования технологического слоя, посредством чего образуют технологический слой в виде сплошного изображения метки;- at the stage of formation of the technological layer, whereby form the technological layer in the form of a continuous image of the label;

- на этапе формирования пространственной дифракционной структуры синусоидального профиля в сплошном технологическом слое, посредством чего упомянутую пространственную структуру формируют исключительно на площади изображения метки;- at the stage of formation of the spatial diffraction structure of the sinusoidal profile in the continuous technological layer, whereby said spatial structure is formed exclusively on the area of the image of the label;

- на этапе экспонирования широким ионным пучком сформированной в технологическом слое пространственной дифракционной структуры синусоидального профиля, посредством чего на маркируемой поверхности изделия формируют изображение метки в виде дифракционной структуры с голографической точностью.- at the stage of exposure with a wide ion beam of a sinusoidal profile formed in the technological layer of the spatial diffraction structure, whereby a mark image is formed on the marked surface of the product in the form of a diffraction structure with holographic accuracy.

Оптимально расчетную толщину технологического слоя выбирают с учетом упомянутой допустимой величины микронеровностей, регламентируемой общепринятой технологией полировки драгоценных камней.Optimally, the estimated thickness of the technological layer is selected taking into account the mentioned allowable size of microroughness, regulated by the generally accepted technology of polishing precious stones.

Поставленная задача в отношении объекта «устройство» по п.7 формулы изобретения решается посредством того, что в ценном изделии, преимущественно драгоценном камне, имеющем полированную поверхность с маркировкой, выполненной в виде идентификационной метки, изображение которой организовано по типу дифракционной структуры, согласно изобретению идентификационная метка конструктивно-геометрически организована в соответствии со способом по любому из п.п.1-6 формулы изобретения.The problem in relation to the object "device" according to claim 7 of the claims is solved by the fact that in a valuable product, mainly precious stone, having a polished surface with markings made in the form of an identification mark, the image of which is organized by the type of diffraction structure, according to the invention, identification the label is structurally geometrically organized in accordance with the method according to any one of claims 1 to 6 of the claims.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками и связями между ними, идентичными всем существенным признакам заявленных технических решений, а выбранный из выявленных аналогов прототип как наиболее близкий по совокупности признаков аналог позволил выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявленных объектах изобретения, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, made it possible to find that no analogues were found that are characterized by signs and relationships between them, identical to all the essential features of the claimed technical solutions, and the prototype selected from the identified analogs as the closest analogue in terms of the totality of features made it possible to identify the essential set (with respect to proposed by the applicant the technical result) of the distinguishing features in the claimed objects of the invention set forth in the claims.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна» по действующему законодательству.Therefore, the claimed technical solution meets the condition of patentability "novelty" under the current law.

Для проверки соответствия заявленных объектов изобретения требованию условию патентоспособности «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленных объектов, результаты которого показывают, что заявленные объекты изобретения не следуют для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленных технических решений преобразований на достижение усматриваемого заявителем технического результата.To check the conformity of the claimed objects of the invention to the patentability requirement “inventive step”, the applicant conducted an additional search for known technical solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed objects, the results of which show that the claimed objects of the invention do not explicitly follow from the well-known prior art, since from the prior art determined by the applicant, the influence of the envisaged entities has not been identified ennymi features of the claimed technical solutions transformation to achieve a technical result sees the applicant.

В частности, в заявленных объектах изобретения не предусматриваются следующие преобразования известного объекта-прототипа:In particular, the claimed objects of the invention do not provide for the following transformations of the known prototype object:

- дополнение известного объекта каким-либо известным признаком, присоединяемым к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;- addition of a well-known object by any well-known sign, attached to it according to known rules, to achieve a technical result, in respect of which the influence of such additions is established;

- замена какого-либо признака известного объекта другим известным признаком для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;- replacement of any sign of a known object with another well-known sign to achieve a technical result, in respect of which the influence of such a replacement is established;

- исключение какого-либо признака известного объекта с одновременным исключением обусловленной наличием этого признака функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;- the exclusion of any sign of a known object with the simultaneous exclusion due to the presence of this sign of the function and the achievement of the usual result for this exclusion;

- увеличение количества однотипных признаков в известном объекте для усиления технического результата, обусловленного наличием в объекте именно таких признаков;- an increase in the number of similar features in a known object to enhance the technical result due to the presence of just such signs in the object;

- выполнение известного объекта или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами материала;- the implementation of a known object or part of it from a known material to achieve a technical result due to the known properties of the material;

- создание объекта, включающего известные признаки, выбор которых и связь между ними осуществлены на основании известных правил и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами признаков этого объекта и связей между ними.- the creation of an object that includes known features, the choice of which and the relationship between them are based on known rules and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the features of this object and the relationships between them.

Следовательно, заявленные объекты изобретения соответствуют требованию условия патентоспособности «изобретательский уровень» по действующему законодательству.Therefore, the claimed objects of the invention comply with the requirement of the patentability condition "inventive step" under applicable law.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

Фиг.1 - оптическая схема, иллюстрирующая ход лучей падающего и отраженного потока излучения подсветки от участков исходной полированной поверхности маркируемого изделия и от ее дифракционной структуры (микроштрихов), функционально образующей изображение метки (микроструктуры дифракционной структуры, т.е. профили штрихов, условно показаны отрезками прямой линии, а не синусоиды).Figure 1 is an optical diagram illustrating the path of the rays of the incident and reflected radiation flux from the areas of the original polished surface of the marked product and from its diffraction structure (micro-bars), functionally forming the image of the mark (microstructure of the diffraction structure, i.e., the profiles of strokes, are conventionally shown segments of a straight line, not a sinusoid).

Фиг.2 - оптическая схема, иллюстрирующая условие контрастного наблюдения метки под углом дифракции в более слабом дифракционно отраженном от ее поверхности потоке излучения подсветки, без визуально воспринимаемых помех со стороны более сильного зеркально отраженного потока излучения упомянутой подсветки (микроструктура дифракционной структуры, т.е. профиль штриха, условно показана отрезком прямой линии, а не синусоиды).Fig. 2 is an optical diagram illustrating a condition for contrasting observation of a mark at a diffraction angle in a weaker backlight radiation flux reflected from its surface, without visually perceived interference from the side of a stronger specularly reflected radiation flux of said backlight (microstructure of the diffraction structure, i.e. the stroke profile is conventionally shown as a straight line segment, not a sinusoid).

Фиг.3 - маска-трафарет с изображением метки.Figure 3 - mask-template with the image of the label.

Фиг.4 - пространственная дифракционная структура, организованная по типу отражающей фазовой дифракционной решетки с заданной постоянной D во вспомогательном технологическом слое посредством интерферирующих когерентных лазерных пучков.Figure 4 - spatial diffraction structure, organized as a reflective phase diffraction grating with a given constant D in the auxiliary technological layer by means of interfering coherent laser beams.

Фиг.5 - пространственная структура по фиг.4, организованная во вспомогательном технологическом слое изделия по типу отражающей фазовой дифракционной решетки с заданной постоянной D с наложенной на нее маской-трафаретом по фиг.3 с изображением формируемой метки.Figure 5 - spatial structure of figure 4, organized in the auxiliary technological layer of the product according to the type of reflective phase diffraction grating with a given constant D with the mask mask applied to it in figure 3 with the image of the formed mark.

Фиг.6 - сформированная на маркируемой поверхности изделия идентификационная метка, изображение которой выполнено с голографической точностью в виде дифракционной структуры (микроштрихов), пространственно организованной по типу отражательной фазовой дифракционной решетки (микроштрихи дифракционной структуры условно показаны черным цветом).6 is an identification mark formed on the marked surface of the product, the image of which is made with holographic accuracy in the form of a diffraction structure (microstrikes) spatially organized by the type of a reflective phase diffraction grating (microstrikes of the diffraction structure are conventionally shown in black).

Фиг.7 - схематичное изображение микроструктур пространственной дифракционной структуры (регулярного рельефа) синусоидального профиля, сформированной на исходной поверхности (показана пунктиром) технологического слоя посредством когерентных интерферирующих лазерных пучков, а также сформированная по ее подобию (т.е. с использованием рельефа упомянутой пространственной структуры) дифракционная структура (показано пунктиром) голографической точности на поверхности изделия после ионного травления широким пучком ионов.Fig. 7 is a schematic representation of the microstructures of a spatial diffraction structure (regular relief) of a sinusoidal profile formed on the initial surface (shown by a dotted line) of the technological layer by means of coherent interfering laser beams, and also formed according to its similarity (i.e., using the relief of said spatial structure ) the diffraction structure (shown by a dotted line) of holographic accuracy on the surface of the product after ion etching by a wide beam of ions.

Совершенно очевидно, что геометрические параметры:It is obvious that the geometric parameters:

- дифракционных структур, постоянной D дифракционной решетки, образованной совокупностью этих микроструктур упомянутых дифракционных структур технологического слоя и непосредственно изделия (см. фиг.1 и фиг.7);- diffraction structures, constant D diffraction gratings formed by the combination of these microstructures of said diffraction structures of the technological layer and the product itself (see Fig. 1 and Fig. 7);

- маски по фиг.4 (в отношении размеров идентификационной метки);- masks of figure 4 (in relation to the size of the identification tag);

- размеров структур синусоидального профиля в технологическом слое и на поверхности изделия (см. фиг.7);- the size of the structures of the sinusoidal profile in the technological layer and on the surface of the product (see Fig.7);

в графических материалах настоящей заявки показаны в увеличенном на несколько порядков масштабе, с целью визуального восприятия перечисленных микроструктур без специальных оптических средств.in the graphic materials of this application are shown on a scale enlarged by several orders of magnitude, with the goal of visual perception of the listed microstructures without special optical means.

Далее по тексту конструктивные и структурные элементы заявленных объектов изобретения обозначены следующими позициями:Further, the structural and structural elements of the claimed objects of the invention are indicated by the following positions:

1 - метка (идентификационная);1 - label (identification);

2 - изделие (ценное маркируемое);2 - product (valuable marked);

3 - поверхность (полированная маркируемого изделия 2);3 - surface (polished marked product 2);

4 - поток (излучения, падающего на дифракционную структуру /структурированную область/, реализованную с голографической точностью на поверхности 3 изделия 2);4 - flux (radiation incident on the diffraction structure / structured region /, realized with holographic accuracy on the surface 3 of the product 2);

5 - поток (излучения, отраженного под углом дифракции от дифракционной структуры /структурированной области/, реализованной с голографической точностью на поверхности 3 изделия 2);5 - flux (radiation reflected at an angle of diffraction from the diffraction structure / structured region / realized with holographic accuracy on the surface 3 of the product 2);

6 - поток (излучения падающего на структурированную область поверхности 3 изделия 2);6 - flow (radiation incident on the structured region of the surface 3 of the product 2);

7 - поток (излучения зеркально отраженного от структурированной области поверхности 3 изделия 2);7 - flow (radiation specularly reflected from the structured region of the surface 3 of the product 2);

8 - микроштрихи (микроструктуры дифракционной структуры /структурированной области/, сформированной на поверхности 3 изделия 2 с голографической точностью, совокупность которых образует изображение метки 1);8 - microstrikes (microstructures of the diffraction structure / structured region / formed on the surface 3 of the product 2 with holographic accuracy, the combination of which forms the image of the mark 1);

9 - источник (падающего излучения);9 - source (incident radiation);

10 - объектив (приемника излучения, дифракционно отраженного /от структурированной области поверхности 3 изделия 2/ излучения первого порядка дифракции);10 - lens (receiver of radiation diffractically reflected / from the structured region of the surface 3 of the product 2 / radiation of the first diffraction order);

11 - слой (вспомогательный технологический);11 - layer (auxiliary technological);

12 - структура (пространственная дифракционная, организованная в слое 11 по типу отражательной фазовой дифракционной решетки с заданной постоянной D);12 - structure (spatial diffraction, organized in layer 11 as a reflective phase diffraction grating with a given constant D);

13 - поверхность (исходная технологического слоя 11);13 - surface (initial technological layer 11);

14 - маска-трафарет с изображением метки 1.14 - mask-mask with the image of the label 1.

Изобретение реализуется следующим образом.The invention is implemented as follows.

Далее рассмотрены варианты реализации способа, согласно изобретению, на примере конструктивно-геометрической реализации нижеописанной идентификационной метки 1.The following are options for implementing the method according to the invention, using the structural-geometric example of the identification mark 1 described below.

Идентификационная метка 1 для маркировки ценных изделий 2 выполнена в виде сформированного на полированной поверхности 3 изделия 2 оптически визуализируемого изображения, организованного в виде дифракционной структуры, в частности микроштрихов 8 синусоидального профиля, в совокупности образующих дифракционное растровое изображение метки 1. Дифракционная структура пространственно организована преимущественно по типу отражательной фазовой дифракционной решетки, функционально являющейся средством повышения контраста и изменения цветового тона спектра излучения в процессе визуализации изображения метки 1 под углом дифракции в отраженном свете. При этом микроструктуры (микроштрихи 8) упомянутой дифракционной структуры выполнены таким образом, что их размеры не превышают допустимую величину микронеровностей в общепринятой технологии полировки драгоценных камней, преимущественно алмазов. Отличительными особенностями заявленной идентификационной метки 1 является то, что изображение метки 1, организованное в виде дифракционной структуры, выполнено с геометрическими размерами, достаточными для его визуального восприятия под углом дифракции в отраженном свете невооруженным глазом без дополнительного увеличения специальными оптическими средствами. При этом форма и относительное пространственное расположение микроструктур (микроштрихов 8) в упомянутой дифракционной структуре реализованы с голографической точностью, обеспечиваемой посредством интерферирующих когерентных лазерных пучков, используемых в технологическом процессе формирования метки 1.The identification mark 1 for marking valuable products 2 is made in the form of an optically visualized image formed on the polished surface 3 of the product 2, organized in the form of a diffraction structure, in particular, microstrikes 8 of a sinusoidal profile, which together form a diffraction raster image of the mark 1. The diffraction structure is spatially organized mainly according to type of reflective phase diffraction grating, which is functionally a means of increasing contrast and changing color ovogo tone radiation spectrum in the image visualizing process tag 1 at an angle of diffraction in reflected light. In this case, the microstructures (microstrikes 8) of the aforementioned diffraction structure are made in such a way that their sizes do not exceed the allowable size of microroughnesses in the conventional technology of polishing precious stones, mainly diamonds. Distinctive features of the claimed identification mark 1 is that the image of the mark 1, organized in the form of a diffraction structure, is made with geometric dimensions sufficient for its visual perception at the diffraction angle in reflected light to the naked eye without additional magnification by special optical means. In this case, the shape and relative spatial arrangement of the microstructures (microstrikes 8) in the said diffraction structure are realized with holographic accuracy provided by interfering coherent laser beams used in the manufacturing process of marking 1.

В определенных случаях дифракционная структура, формирующая изображение метки, расположена на всей площади маркируемой поверхности 3 изделия 2, например грани драгоценного камня, функционально являясь средством улучшения дисперсионных характеристик изделия в целом.In certain cases, the diffractive structure forming the image of the mark is located over the entire area of the marked surface 3 of the product 2, for example, a facet of a precious stone, functionally being a means of improving the dispersion characteristics of the product as a whole.

Настоящее изобретение дополнительно распространяется и на ценное изделие 2, например драгоценный камень (в частности, бриллиант), на полированной маркируемой поверхности 3 которого реализована заявленная идентификационная метка 1.The present invention further extends to a valuable product 2, for example a gem (in particular, a diamond), on the polished marking surface 3 of which the claimed identification mark 1 is implemented.

Ценное изделие 1, преимущественно драгоценный камень, имеющее полированную поверхность с маркировкой, выполненной в виде идентификационной метки 1, изображение которой организовано по типу дифракционной структуры, реализовано таким образом, что идентификационная метка 1 конструктивно-геометрически организована в соответствии с вышеприведенным описанием метки 1 (т.е. в соответствии с признаками, реализованными по любому из п.п.1-6 формулы изобретения).Valuable product 1, mainly gemstone, having a polished surface with markings made in the form of an identification mark 1, the image of which is organized by the type of diffraction structure, implemented in such a way that the identification mark 1 is structurally geometrically organized in accordance with the above description of the mark 1 (t .e. in accordance with the features implemented according to any one of claims 1 to 6 of the claims).

С физической точки зрения метка 1 выполнена дифракционной с голографической точностью, т.е. обеспечивающей возможность ее визуального восприятия под углом дифракции с повышенным контрастом изображения, по меньшей мере, в одном из цветовых тонов спектра падающего на нее излучения 4. Для этого структурированная область (дифракционная структура) исходной полированной поверхности 3 выполнена в виде микроштрихов 8 (сосредоточенных на площади изображения метки 1), пространственно организованных по типу отражательной фазовой дифракционной решетки с заданной постоянной D. То есть, упомянутая дифракционная решетка функционально является средством повышения контраста визуального восприятия изображения метки 1, по меньшей мере, в одном из цветовых тонов спектра падающего на нее излучения.From a physical point of view, label 1 is made diffractive with holographic accuracy, i.e. providing the possibility of its visual perception at a diffraction angle with increased image contrast in at least one of the color tones of the spectrum of the radiation incident on it 4. For this, the structured region (diffraction structure) of the initial polished surface 3 is made in the form of microstrikes 8 (concentrated on the area images of the label 1), spatially organized by the type of a reflective phase diffraction grating with a given constant D. That is, the diffraction grating mentioned above is functionally They are used to increase the contrast of the visual perception of the image of the label 1 in at least one of the color tones of the spectrum of the radiation incident on it.

Вышеописанная идентификационная метка 1 и ценное изделие 2 (например, драгоценный камень) с ее использованием могут быть практически реализованы исключительно нижеописанным способом.The above identification tag 1 and valuable product 2 (for example, a gemstone) with its use can be practically implemented exclusively in the manner described below.

Способ формирования идентификационной метки 1 для маркировки ценных изделий 2 заключается в следующем. Маркируемую поверхность 3 предварительно полируют и наносят на нее удаляемый после формирования метки 1 вспомогательный технологический слой 11, через который на маркируемой полированной поверхности 3 создают оптически визуализируемое в отраженном свете под углом дифракции изображение метки 1 в виде дифракционной структуры (в частности, микроштрихов 8 синусоидального профиля, в совокупности образующих дифракционное растровое изображение метки 1). В качестве вспомогательного технологического слоя может использоваться, например, слой меди толщиной 10 нм, напыленный на полированную поверхность маркируемого алмаза.The method of forming an identification tag 1 for marking valuable products 2 is as follows. The marked surface 3 is pre-polished and applied onto it is the auxiliary technological layer 11 removed after the formation of the mark 1, through which an image of the mark 1 in the form of a diffraction structure (in particular, sinusoidal microstrips 8) is optically visualized in reflected light at the diffraction angle , together forming a diffraction raster image of the label 1). As an auxiliary technological layer, for example, a 10 nm thick copper layer deposited on a polished surface of a marked diamond can be used.

Упомянутую дифракционную структуру организуют преимущественно по типу отражательной фазовой дифракционной решетки и формируют посредством ионного травления полированной поверхности 3 изделия 2 совместно со структурой упомянутого технологического слоя 11. Причем время экспонирования тип и энергию ионов выбирают из условия обеспечения формирования на маркируемой поверхности 3 таких микроструктур упомянутой дифракционной структуры (функционально образующей изображение метки), размеры которых (в частности, глубина Н) не превышают допустимую величину микронеровностей в общепринятой технологии полировки драгоценных камней, преимущественно алмазов. В качестве вспомогательного технологического слоя преимущественно используется слой меди толщиной около 10 нм, напыленный на полированную поверхность маркируемого алмаза.Said diffraction structure is organized predominantly by the type of a reflective phase diffraction grating and is formed by ion etching of the polished surface 3 of the article 2 together with the structure of the mentioned technological layer 11. Moreover, the exposure time the type and energy of the ions is chosen from the condition of ensuring the formation of such microstructures of the said diffraction structure on the marked surface 3 (functionally forming the image of the label), the dimensions of which (in particular, the depth H) do not exceed the tolerance timuyu microroughness value in the conventional technology polishing gemstones, preferably diamond. As an auxiliary technological layer, a copper layer with a thickness of about 10 nm, deposited on the polished surface of the marked diamond, is mainly used.

Перед образованием на маркируемой поверхности 3 оптически визуализируемого изображения метки 1 во вспомогательном технологическом слое 11 формируют пространственную дифракционную структуру 12 в виде регулярного микрорельефа синусоидального профиля путем обеспечения абляции (испарения) материала этого слоя 11 посредством, по меньшей мере, одного импульса двух или более интерферирующих пучков когерентного лазерного излучения. В результате этого в технологическом слое 11 образуют дифракционную пространственную структуру 12 с голографической точностью, преимущественно организованную по типу отражательной фазовой дифракционной решетки. Упомянутую пространственную структуру 12 формируют путем частичного удаления материала технологического слоя в пределах его толщины. Оптически визуализируемое изображение метки 1 в виде дифракционной структуры на маркируемой поверхности 3 также образуют с голографической точностью, обеспечиваемой посредством упомянутых интерферирующих когерентных лазерных пучков. Для этого осуществляют экспонирование широким ионным пучком сформированной в технологическом слое 11 пространственной дифракционной структуры 12. При этом в технологическом цикле формирования метки допустимо использовать маску-трафарет 14 с изображением метки 1. В этом случае ограниченную маской-трафаретом 14 часть сформированной в технологическом слое пространственной дифракционной структуры 12 используют в качестве маскирующего слоя при экспонировании. Таким образом можно формировать идентификационную метку 1 как на части площади маркируемой поверхности 3, так и на всей ее площади.Before the formation of an optically visualized image of the mark 1 on the marked surface 3, the spatial diffraction structure 12 is formed in the auxiliary technological layer 11 in the form of a regular microrelief of the sinusoidal profile by providing ablation (evaporation) of the material of this layer 11 by means of at least one pulse of two or more interfering beams coherent laser radiation. As a result of this, a diffractive spatial structure 12 is formed in the technological layer 11 with holographic accuracy, mainly organized by the type of a reflective phase diffraction grating. Mentioned spatial structure 12 is formed by partial removal of the material of the technological layer within its thickness. An optically visualized image of the mark 1 in the form of a diffraction structure on the marked surface 3 is also formed with holographic accuracy provided by the said interfering coherent laser beams. For this, a wide ion beam is exposed to the spatial diffraction structure formed in the technological layer 11. In this case, it is permissible to use a stencil mask 14 with the image of the mark 1. In this case, the part of the spatial diffraction pattern limited by the stencil mask 14 can be used. structures 12 are used as a mask layer during exposure. Thus, it is possible to form an identification mark 1 both on a part of the area of the marked surface 3 and on its entire area.

Целесообразно расчетную толщину технологического слоя 11 выбирать с учетом упомянутой допустимой величины микронеровностей, регламентируемой общепринятой технологией полировки драгоценных камней.It is advisable to select the estimated thickness of the technological layer 11 taking into account the mentioned allowable magnitude of microroughness, regulated by the generally accepted technology of polishing precious stones.

Маску-трафарет 14 с изображением метки 1 можно использовать:Stencil mask 14 with the image of the label 1 can be used:

- на этапе формирования технологического слоя 11, посредством чего образуют технологический слой 11 в виде сплошного изображения метки 1;- at the stage of forming the technological layer 11, whereby form the technological layer 11 in the form of a continuous image of the label 1;

- на этапе формирования пространственной дифракционной структуры 12 синусоидального профиля в сплошном технологическом слое 11, посредством чего упомянутую пространственную структуру 12 формируют исключительно на площади изображения метки 1;- at the stage of formation of the spatial diffraction structure 12 of the sinusoidal profile in the continuous technological layer 11, whereby said spatial structure 12 is formed exclusively on the image area of the mark 1;

- на этапе экспонирования широким (т.е. полностью охватывающим изображение метки 1) ионным пучком сформированной в технологическом слое 11 пространственной дифракционной структуры 12 синусоидального профиля, посредством чего на маркируемой поверхности 3 изделия 2 формируют изображение метки 1 в виде дифракционной структуры с голографической точностью.- at the stage of exposure with a wide (i.e., completely covering the image of the mark 1) ion beam formed in the technological layer 11 of the spatial diffraction structure 12 of the sinusoidal profile, whereby on the marked surface 3 of the product 2 form the image of the mark 1 in the form of a diffraction structure with holographic accuracy.

Один из возможных вариантов вышерассмотренного способа формирования идентификационной метки 1 согласно изобретению допустимо реализовывать следующим образом.One of the possible options for the above method of forming an identification tag 1 according to the invention can be implemented as follows.

Данный вариант реализации способа в своей основе идентичен первому вышеописанному варианту. Принципиальным отличием в изобретательском уровне этого варианта является лишь то, что в нем функционально используют всю площадь формируемой в технологическом слое 11 пространственной структуры 12 в качестве маскирующего слоя, а процесс экспонирования ионным пучком осуществляют через маску-трафарет 14, обеспечивающую диафрагмирование упомянутого широкого ионного пучка в соответствии с геометрическими размерами и формой сформированной в технологическом слое 11 пространственной структуры 12, сформированной на всей площади маркируемой поверхности 3. Таким образом формируется идентификационная метка, размещенная на всей площади маркируемой поверхности.This embodiment of the method is basically identical to the first embodiment described above. The fundamental difference in the inventive step of this option is that it functionally uses the entire area of the spatial structure 12 formed in the technological layer 11 as a mask layer, and the ion beam exposure process is carried out through a stencil mask 14, which ensures aperture of the aforementioned wide ion beam in in accordance with the geometric dimensions and shape formed in the technological layer 11 of the spatial structure 12 formed on the entire area marked overhnosti 3. Thus is formed an identification mark placed on the entire area of the surface to be marked.

Настоящее изобретение дополнительно распространяется и на ценное изделие 2, например драгоценный камень (в частности, бриллиант), на полированной маркируемой поверхности 3 которого реализована вышеописанная идентификационная метка 1 в соответствии с одним из вариантов заявленного способа ее реализации.The present invention further extends to a valuable product 2, for example, a precious stone (in particular, a diamond), on the polished marking surface 3 of which the above-described identification mark 1 is implemented in accordance with one of the variants of the claimed method for its implementation.

Маркированное ценное изделие 2, например драгоценный камень, маркировка которого выполнена в виде идентификационной метки 1 с дифракционной структурой, реализовано таким образом, что его идентификационная метка 1 конструктивно и пространственно организована в соответствии с вышеприведенным описанием метки 1 в соответствии с одним из вариантов заявленного способа ее реализации.Marked valuable product 2, for example, a gemstone, the marking of which is made in the form of an identification mark 1 with a diffractive structure, is implemented in such a way that its identification mark 1 is structurally and spatially organized in accordance with the above description of the mark 1 in accordance with one of the variants of the claimed method implementation.

Таким образом согласно настоящему изобретению может быть получена идентификационная метка 1 для маркировки ценных изделий 2, которая, с одной стороны, невидима при наблюдении ее с помощью 10-20 кратной лупы при условиях освещения, принятых для экспертизы ювелирных изделий в алмазном бизнесе. Однако при определенных (нижеописанных) условиях освещения и наблюдения метка 1 четко визуализируется даже невооруженным глазом.Thus, according to the present invention, an identification tag 1 can be obtained for marking valuable products 2, which, on the one hand, is invisible when viewed with a 10-20 magnifier under lighting conditions adopted for the examination of jewelry in the diamond business. However, under certain lighting conditions (observation) described below, mark 1 is clearly visualized even with the naked eye.

Такая невидимость метки 1 очень важна для сохранения рыночной стоимости ювелирных изделий, например маркированных бриллиантов, после их маркировки.This invisibility of label 1 is very important to preserve the market value of jewelry, such as labeled diamonds, after labeling.

Указанное качество метки 1 реализуется при следующих условиях:The specified quality label 1 is implemented under the following conditions:

- если изображение метки 1 образовано на полированной поверхности 3 изделия 2 в виде реализованных с голографической точностью микроструктур дифракционной структуры синусоидального профиля, организованных по типу отражательной фазовой дифракционной решетки с периодом D;- if the image of the mark 1 is formed on the polished surface 3 of the product 2 in the form of microstructures of a sinusoidal profile realized with holographic accuracy, organized by the type of reflective phase diffraction grating with period D;

- для подсветки метки 1 используется источник 9, поток излучения которого направлен ортогонально микроштрихам 8 под углом θ к нормали маркируемой поверхности 3 изделия 2 с угловой шириной ω спектра источника 9 подсветки.- to illuminate the mark 1, a source 9 is used, the radiation flux of which is directed orthogonally to the microstrikes 8 at an angle θ to the normal of the marked surface 3 of the product 2 with the angular width ω of the spectrum of the backlight source 9.

В данном случае, если наблюдение метки 1 проводится по нормали к поверхности изделия 2 с угловой шириной спектра φ приемного объектива 10 (или глаза наблюдателя), условия контрастного наблюдения метки 1 на длине волны λ будут соответствовать следующему соотношению: θ=arcsin(λ/D)>φ+ω.In this case, if the mark 1 is observed normal to the surface of the product 2 with the angular spectrum width φ of the receiving lens 10 (or the eyes of the observer), the conditions for contrast observation of the mark 1 at a wavelength λ will correspond to the following relation: θ = arcsin (λ / D )> φ + ω.

При выполнении этого условия можно четко наблюдать метку 1, даже если микроштрихи 8 метки 1 имеют очень слабый, практически неразличимый контраст при малой (в пределах 10 нм) глубине рельефа. Для этого необходимо лишь увеличить яркость источника 9 подсветки.Under this condition, mark 1 can be clearly observed, even if microstrikes 8 of mark 1 have a very weak, almost indistinguishable contrast with a small (within 10 nm) depth of the relief. To do this, you only need to increase the brightness of the backlight source 9.

Подобное явление происходит, например, при визуализации пылинок в воздухе. А именно, при прохождении яркого пучка света пылинки можно наблюдать лишь под заметным углом к направлению распространения пучка света таким образом, чтобы пучок света своими прямыми лучами не слепил наблюдателя.A similar phenomenon occurs, for example, when visualizing dust particles in the air. Namely, during the passage of a bright beam of light, dust particles can be observed only at a noticeable angle to the direction of propagation of the light beam so that the light beam does not blind the observer with its direct rays.

В случае с предлагаемой меткой 1 ее структурированные участки с дифракционной структурой, кроме отражения основного излучения (т.е. потоков 4 и 6 источника 9 подсветки) по законам зеркальной оптики (поток 7), также дифракционно отражают малую часть потока 4, падающего на структурированную область (т.е. часть в виде пучка 5) под углом, отличающимся от угла зеркального отражения основного излучения (т.е. потоков 4 и 6) на величину угла дифракции θ=arcsin(λ/D) (где λ - длина волны падающего света, D - период решетки), что позволяет четко наблюдать даже очень слабое изображение метки 1, если при этом основной, более сильный пучок не мешает наблюдению (т.е. является оптически невизуализируемым наблюдателем).In the case of the proposed label 1, its structured sections with a diffractive structure, in addition to reflecting the main radiation (i.e., streams 4 and 6 of the backlight 9) according to the laws of mirror optics (stream 7), also reflect a small part of the stream 4 incident on the structured one region (i.e., part in the form of beam 5) at an angle different from the angle of specular reflection of the main radiation (i.e., flows 4 and 6) by the value of the diffraction angle θ = arcsin (λ / D) (where λ is the wavelength incident light, D is the lattice period), which makes it possible to clearly observe even very Any image of label 1, if the main, stronger beam does not interfere with the observation (i.e., it is an optically non-visualizable observer).

Кроме того, дифракционная отражающая структура изображения метки 1 (образованная совокупностью микроштрихов 8) позволяет пространственно выделить (т.е. отразить под углом θ в зону угла зрения объектива 10) из падающего под заданным углом потока 4, 6 излучения поток 5 излучения заданной длины волны (регламентируемой постоянной D) и, соответственно, определенного цветового тона. Таким образом, в зону угла зрения объектива 10 и, соответственно, наблюдателя отражается только поток 5 излучения с увеличенной интенсивностью за счет интерференции при определенном значении разности хода лучей Δ в потоках 4 и 5. Поток 7 излучения, зеркально отраженный от участков поверхности 3 под углом падения потоков 4 и 6, находится вне зоны угла зрения объектива 10, следовательно, для наблюдателя эти участки воспринимаются как темные (черные) структуры. Таким образом, в значительной степени увеличивается контрастность изображения метки 1 (см. фиг.1 и фиг.2).In addition, the diffractive reflective structure of the image of the mark 1 (formed by a combination of microstrikes 8) allows one to spatially isolate (i.e., reflect at an angle θ into the zone of the angle of view of the lens 10) a radiation flux 5 of a given wavelength incident at a given angle 4, 6 (regulated constant D) and, accordingly, a certain color tone. Thus, only the radiation flux 5 with increased intensity due to interference at a certain value of the difference in the path of the rays Δ in fluxes 4 and 5 is reflected in the zone of the angle of view of the lens 10 and, respectively, of the observer. The flux 7 of the radiation, which is specularly reflected from parts of the surface 3 at an angle the incidence of flows 4 and 6, is outside the zone of the angle of view of the lens 10, therefore, for the observer, these areas are perceived as dark (black) structures. Thus, the contrast of the image of the mark 1 is significantly increased (see FIG. 1 and FIG. 2).

Метка 1 может быть выполнена любой конфигурации, но изобретение, в частности, но не исключительно, направлено на формирование идентификационной метки 1 на поверхности 3 (грани) драгоценного камня, например бриллианта. При этом конфигурация метки 1 может быть выполнена как в виде единичных буквенно-цифровых символов или их множества (которые занимают лишь часть маркируемой поверхности 3), так и в виде системы и/или систем параллельных и/или пересекающихся микроштрихов 8 (дифракционных структур), занимающих всю площадь маркируемой поверхности 3 изделия 2.Label 1 can be made of any configuration, but the invention, in particular, but not exclusively, is aimed at forming an identification mark 1 on the surface 3 (face) of a gemstone, for example a diamond. In this case, the configuration of the mark 1 can be performed both in the form of single alphanumeric characters or their sets (which occupy only part of the marked surface 3), and in the form of a system and / or systems of parallel and / or intersecting microstrikes 8 (diffraction structures), occupying the entire area of the marked surface 3 products 2.

Метка 1 является невидимой как для невооруженного глаза, так и при использовании лупы с десяти-, двадцатикратным увеличением, которая обычно используется ювелирами. Однако становится видимой даже невооруженным глазом под углом дифракции в дифракционно отраженном свете при определенных условиях подсветки ввиду ее дифракционных свойств.Mark 1 is invisible both to the naked eye and when using a magnifier with ten-, twenty-fold magnification, which is usually used by jewelers. However, it becomes visible even to the naked eye at an angle of diffraction in diffraction reflected light under certain lighting conditions due to its diffraction properties.

Размеры дифракционных структур (микроштрихов 8) идентификационной метки 1 (не нарушающие степень чистоты драгоценного камня и обеспечивающие необходимую степень контрастности) согласно изобретению, как правило, составляют 5-10 нм.The dimensions of the diffraction structures (microstrikes 8) of the identification mark 1 (which do not violate the purity of the gemstone and provide the necessary degree of contrast) according to the invention, as a rule, are 5-10 nm.

Дифракционные структуры (совокупность множества микроштрихов 8) могут быть выполнены преимущественно в виде параллельных линий и/или множества пересекающихся штрихов, образующих дифракционное растровое изображение метки 1 в виде, например, простой штриховки и/или перекрестной штриховки, которая организована по всей площади маркируемой поверхности изделия 2.Diffraction structures (a plurality of microstrikes 8) can be made predominantly in the form of parallel lines and / or many intersecting strokes forming a diffraction raster image of label 1 in the form, for example, of simple hatching and / or cross-hatching, which is organized over the entire area of the marked surface of the product 2.

При травлении широким ионным пучком, как правило, для алмазов используются ионы кислорода, аргона или их смеси с энергией 1-1,5 кэв, однако в качестве альтернативы или для травления других материалов может быть использован и пучок других подходящих для осуществления этой задачи ионов.When etching with a wide ion beam, as a rule, oxygen, argon ions or mixtures thereof with an energy of 1-1.5 keV are used for diamonds, however, as an alternative or for etching other materials, a beam of other ions suitable for this task can also be used.

Синусоидальный профиль дифракционных структур вначале получается при абляции материала технологического слоя, поскольку такое распределение интенсивности образуется в поперечном сечении используемых интерферирующих пучков лазерного излучения. Затем этот профиль переносится в результате травления на маркируемую поверхность. Синусоидальный профиль позволяет исключить нежелательную дифракцию второго и более высоких порядков в отраженном свете, повышая, тем самым, контрастность изображения метки 1 при минимизации глубины ее штрихов.The sinusoidal profile of diffraction structures is first obtained by ablation of the material of the technological layer, since such an intensity distribution is formed in the cross section of the used interfering laser beams. Then this profile is transferred as a result of etching on the marked surface. The sinusoidal profile eliminates the unwanted diffraction of the second and higher orders in reflected light, thereby increasing the contrast of the image of the mark 1 while minimizing the depth of its strokes.

Изображение метки 1 предпочтительно просматривается на темном фоне, который существенно предотвращает отражение и появление непосредственно позади или рядом с меткой 1 света источника 9, прошедшего, например, через драгоценный камень. Специалисту будет ясно, что для достижения этого угол и направление, под которыми падает излучение от источника 9 подсветки (и, соответственно, шаг и ориентация дифракционных структур, образующих метку 1), необходимо выбирать таким образом, чтобы гарантировать ситуацию, при которой свет не сможет распространяться по нежелательной траектории, ухудшая условия визуализации изображения метки 1.The image of the mark 1 is preferably viewed against a dark background, which substantially prevents the reflection and appearance directly behind or next to the mark 1 of the light of the source 9, which has passed, for example, through a gemstone. It will be clear to a person skilled in the art that in order to achieve this, the angle and direction under which the radiation from the backlight source 9 falls (and, accordingly, the step and orientation of the diffraction structures forming the mark 1) must be chosen in such a way as to guarantee a situation in which light cannot propagate along an undesirable path, worsening the visualization conditions of the image of tag 1.

Шаг дифракционных структур (т.е. шаг между микроштрихами 8, совокупность которых образует желаемое изображение метки 1) и угол падения направленного от источника 9 подсветки излучения, а также спектр источника подсветки определяют цветовую гамму метки 1 при ее визуализации.The step of the diffraction structures (i.e., the step between microstrikes 8, the combination of which forms the desired image of the mark 1) and the angle of incidence of the radiation directed from the backlight source 9, as well as the spectrum of the backlight, determine the color gamut of the mark 1 during its visualization.

Настоящее изобретение описано выше только посредством примеров, следовательно, изменения и дополнения могут быть внесены в пределах сущности изобретения, которая распространяется на эквиваленты описанных особенностей.The present invention is described above only by way of examples, therefore, changes and additions can be made within the essence of the invention, which extends to equivalents of the described features.

Заявленные объекты изобретения могут найти широкое применение в различных областях науки и техники для осуществления записи-считывания идентифицирующей ценное изделие информации.The claimed objects of the invention can find wide application in various fields of science and technology for recording and reading of information identifying a valuable product.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленных технических решений следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solutions:

- объекты, воплощающие заявленные технические решения, при их осуществлении предназначены для использования, преимущественно для записи-считывания идентифицирующей ценное изделие информации;- objects that embody the claimed technical solutions, when implemented, are intended to be used, primarily for recording, reading information identifying a valuable product information;

- для заявленных объектов в том виде, как они охарактеризованы в независимых пунктах нижеизложенной формулы, подтверждена возможность их осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the declared objects as described in the independent clauses of the formula below, the possibility of their implementation using the means and methods described above or known from the prior art on the priority date is confirmed;

- объекты, воплощающие заявленные технические решения, при их осуществлении способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- objects that embody the claimed technical solutions, when implemented, are able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленные объекты соответствуют требованию условия патентоспособности «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed objects comply with the requirements of the patentability condition "industrial applicability" under applicable law.

Claims

1. A method of forming an identification tag for marking valuable products, according to which: the surface to be marked is pre-polished and an auxiliary technological layer is removed after the formation of the tag, through which an image of the tag is optically visualized in reflected light at a diffraction angle, in the form a diffractive structure, in particular microstrikes of a sinusoidal profile, together forming a diffractive raster image of the label; said diffraction structure is organized predominantly as a reflective phase diffraction grating and is formed by ion etching of the polished surface of the article together with the structure of said technological layer; moreover, the exposure time, type and energy of the ions are selected from the condition of ensuring the formation of such microstructures on the marked surface of the said diffraction structure functionally forming an image of a label whose dimensions do not exceed the allowable microroughness in the conventional technology of polishing precious stones, mainly diamonds, characterized in that before the formation on the marked surface of the optically visualized image marks in the auxiliary technological layer are formed spatial diffraction structure in the form of a regular microrelief of a sinusoidal profile by ensuring the ablation of the material of this layer by means of at least one pulse of two or more interfering beams of coherent laser radiation; as a result of this, a diffractive spatial structure is formed in the technological layer with holographic accuracy, mainly organized by the type of a reflective phase diffraction grating; said spatial structure is formed by partial removal of the material of the technological layer within its thickness; an optically visualized image of the mark in the form of a diffraction structure on the marked surface is also formed with holographic accuracy provided by said interfering coherent laser beams; For this, exposure is carried out by a wide ion beam of a spatial diffraction structure formed in the technological layer.

2. The method according to claim 1, characterized in that in the technological cycle of labeling, a stencil mask with the image of the label is used, and the part of the spatial diffraction structure formed in the technological layer that is limited by the mask mask is used as a masking layer during exposure.

3. The method according to claim 2, characterized in that the mask-stencil with the image of the label is used at the stage of forming the technological layer, whereby the technological layer is formed in the form of a continuous image of the label.

4. The method according to claim 2, characterized in that the mask-stencil with the image of the label is used at the stage of forming the spatial diffraction structure of the sinusoidal profile in the continuous technological layer, whereby the said spatial structure is formed exclusively on the area of the image of the label.

5. The method according to claim 2, characterized in that the mask stencil with the image of the mark is used at the stage of exposure with a wide ion beam of a sinusoidal profile formed in the technological layer of the spatial diffraction structure, whereby the mark image is formed on the marked surface of the product in the form of a diffraction structure with a holographic accuracy.

6. The method according to claim 1, characterized in that the calculated thickness of the technological layer is selected taking into account the mentioned allowable size of microroughness, regulated by the generally accepted technology of polishing precious stones.

7. Valuable product, mainly gemstone, having a polished surface with markings made in the form of an identification mark, the image of which is organized by the type of diffraction structure, characterized in that the identification mark is structurally geometrically organized in accordance with the technological features of the method according to any one of claims. 1-6.