WO2010128891A1 - Способ формирования идентификационной метки для маркировки ценных изделий и ценное изделие - Google Patents
Способ формирования идентификационной метки для маркировки ценных изделий и ценное изделие Download PDFInfo
- Publication number
- WO2010128891A1 WO2010128891A1 PCT/RU2010/000166 RU2010000166W WO2010128891A1 WO 2010128891 A1 WO2010128891 A1 WO 2010128891A1 RU 2010000166 W RU2010000166 W RU 2010000166W WO 2010128891 A1 WO2010128891 A1 WO 2010128891A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- mark
- diffraction
- image
- diffraction structure
- layer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 35
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002679 ablation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000010437 gem Substances 0.000 claims description 22
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 15
- 229910001751 gemstone Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 10
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 51
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 12
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 235000019646 color tone Nutrition 0.000 description 4
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- -1 sodium nitride Chemical class 0.000 description 3
- 230000016776 visual perception Effects 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/0005—Adaptation of holography to specific applications
- G03H1/0011—Adaptation of holography to specific applications for security or authentication
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
- G03H1/024—Hologram nature or properties
- G03H1/0244—Surface relief holograms
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
- G03H1/0276—Replicating a master hologram without interference recording
- G03H2001/0292—Replicating a master hologram without interference recording by masking
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
- G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
- G03H2001/2223—Particular relationship between light source, hologram and observer
- G03H2001/2231—Reflection reconstruction
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H2224/00—Writing means other than actinic light wave
- G03H2224/04—Particle beam, e.g. e-beam
Definitions
- the inventions relate mainly to valuable products, precious stones (in particular, cut diamonds - diamonds), means and methods for marking them, which is necessary for the purpose of ensuring the possibility of subsequent identification of marked products.
- the diffraction structure is predominantly organized 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 process layer.
- the exposure time, type and energy of ions are selected from the condition that the formation of such microstructures of the said diffraction structure on the marked surface (functionally forming an image label), the sizes of which do not exceed the allowable value of microroughnesses in the generally accepted technology for polishing precious stones, mainly diamonds (RU, 2215659 C2, 2003).
- the polished surface 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 adjusted layer of the product with a focused ion beam with an ion energy of more than 10 keV, mainly 30 ⁇ 50 keV.
- 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
- the image of the label 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), bonds between neighboring crystalline atoms are destroyed
- 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 the microstructures
- the indicated depth by ion energy can be obtained and used only in high vacuum (less than 1CG 6 Torr).
- the method requires the use of a time-consuming 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.
- the mark (implemented by the technical solution under consideration) 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 ⁇ m. 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 micro strokes with a step of 0.5 ⁇ m can be placed, which is clearly not enough to provide the mark necessary for visualization at the diffraction angle in the diffraction reflected light ( and, even more so, at the level of rolographic) effect. In this case, to increase the efficiency of the diffraction effect, it is necessary to increase the depth of the strokes.
- 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 a durable, colorful, optically visible, high-contrast mark on the marked surface at an angle of diffraction, 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.
- 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 and etc.) on the accuracy of the formation of the said diffraction microstructures, because the exposure time of laser beams to the material of the auxiliary technological layer is several nanoseconds (approximately 2 ns). Consequence of improved accuracy
- the viewing angles of the image of such a mark can differ significantly from the direction of specular reflection of the incident radiation (backlight radiation).
- the marked surface is pre-polished and an auxiliary technological layer is removed, which is removed after the formation of the mark, through which an image of the mark in the form of a diffraction mark is optically visualized in reflected light at a diffraction angle structures, in particular, sinusoidal microstrikes, which together form a diffraction raster image of the label; said diffraction structure is organized mainly
- the exposure time, type and energy of the ions are selected from the condition for ensuring the formation of
- the marks in the auxiliary technological layer form a spatial diffraction structure in the form of a regular microrelief of the sinusoidal profile by providing ablation (evaporation) of the material of this zo layer by means of at least one pulse of interfering beams of coherent laser radiation; at 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; spatial structure mentioned
- optically visualized images of the mark in the form of a diffraction structure on the marked surface are also formed with holographic accuracy provided by said interfering vio coherent laser beams; For this, exposure is carried out by a wide ion beam of a spatial diffraction structure formed in the technological layer.
- the mask mask with the image of the label can be used:
- the mentioned spatial structure is formed exclusively on the area of the image label; at the stage of exposure by a wide ion beam of a sinusoidal profile formed in the technological layer of the spatial 25 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.
- the identification mark is structurally geometrically organized in accordance with the method according to any one of claims 1 to 6 of the claims. The best embodiment of the invention.
- the invention is illustrated in graphic materials.
- FIG. 1 is an optical diagram illustrating the path of the rays of the incident and reflected backlight radiation flux from portions of the initial polished surface of the marked product and from its 15 diffraction structure (microstrikes), 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).
- FIG. 2 is an optical diagram illustrating a condition
- the stroke profile is conventionally shown as a straight line segment, not a sinusoid).
- FIG. 3 mask-mask with the image of the label.
- FIG. 4 spatial diffraction structure organized by the type of a reflecting phase diffraction grating with a given constant D in the auxiliary technological layer by means of interfering coherent laser beams.
- FIG. 5 is a spatial structure of FIG. 4 (organized in an auxiliary technological layer of the product according to the type of a reflecting phase diffraction grating with a given constant D with the mask mask applied to it in FIG. 3 with the image of the formed mark.
- FIG. 6 - 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 reflective phase diffraction grating (microstrikes of the diffraction structure are conventionally shown in black).
- 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 in its similarity (i.e., using the relief of said spatial structures) 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.
- a spatial diffraction structure regular relief
- the diffraction structure shown by a dotted line
- microstrikes microstructures of the diffraction structure 25 / 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;
- Identification label 1 for marking valuable products is implemented as follows. The following are options for the implementation of the method according to the invention, using the structural geometric example of the identification mark 1. described below. Identification label 1 for marking valuable products
- the diffraction structure is spatially organized mainly by the type of a reflective phase diffraction grating, which is functionally a means of increasing the contrast and changing the color tone of the radiation spectrum in the process
- 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 for polishing precious stones,
- 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 the reflected light with the naked eye without additional magnification by special optical means. Moreover, the form and the relative spatial arrangement of microstructures (microstrikes 8) in said diffraction structure are realized with holographic accuracy provided by interfering coherent laser beams 5 used in the manufacturing process of marking 1.
- the diffractive structure that forms the image of the mark is located over the entire area of the marked surface 3 of the product 2, for example, one or all faces of the gemstone, functionally being a means of improving the dispersion characteristics of the product as a whole.
- the present invention further extends to a valuable product 2, for example, a precious stone (in particular, a diamond), on the polished markable surface 3 of which the claimed identification mark 1 is realized.
- a valuable product for example, a precious stone (in particular, a diamond), on the polished markable surface 3 of which the claimed identification mark 1 is realized.
- Valuable product 1 mainly a precious stone, 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 of a geometrically constructive Anisized in accordance with the above description of label 1 (i.e., in accordance with the features implemented according to any one of claims 1 to 6 of the claims).
- label 1 is made diffractive with holographic accuracy, i.e., providing the possibility of its
- the structured region (diffraction structure) of the initial polished surface 3 is made in the form of microcuts 8 zo (concentrated on the image area labels 1), spatially organized by the type of reflective phase diffraction grating with a given constant D. That is, said diffraction grating is functionally a means of increasing the contrast of the visual perception of the image of the mark 1 in at least one of the color tones of the spectrum of the radiation incident on it.
- the method of forming an identification tag 1 for marking valuable products 2 is as follows.
- the marking surface 3 is pre-polished and applied onto it is the auxiliary technological layer 11, which is removed after the label 1 is formed, through which an image of the mark 1 is optically visualized in reflected light at a diffraction angle on the marked polished surface 3 in the form
- diffraction structure in particular, microstrikes 8 of a sinusoidal profile, together forming a diffraction raster image of label 1).
- auxiliary technological layer for example, a 10 nm thick copper layer deposited on a polished surface can be used.
- Said diffraction structure is organized mainly by the type of reflective phase diffraction grating and is formed by ion etching of the polished surface 3 of article 2 together with the structure of said
- the exposure time, type and energy of the ions are selected from the condition that 3 such microstructures of the said diffraction structure (functionally forming the image of the mark) are formed on the marked surface, the dimensions of which (in particular, depth H) do not exceed the allowable size of microroughnesses in the conventional technology of polishing precious stones, mainly diamonds.
- a copper layer with a thickness of about 10 nm is used, sprayed onto the polished surface of the marked diamond.
- a spatial diffraction structure 12 in the form of a regular microrelief of a sinusoidal profile, by ensuring the ablation (evaporation) of the material of this layer 11 by means of at least one io pulse of two or more interfering beams of coherent laser radiation.
- a diffractive spatial structure 12 is formed in the technological layer 11 with holographic accuracy, mainly organized by the type of reflective phase diffraction grating. Mentioned
- the spatial structure 12 is formed by partially removing the material of the process layer within its thickness.
- the 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
- the fundamental difference in the inventive step of this option is that it functionally uses the entire area of the protrusions of the spatial structure 12 formed in the technological layer 11 as a masking layer, and the process of exposure by the ion beam 3 is carried out through a stencil mask 14, which ensures the aperture of the aforementioned wide ion beam in accordance with geometric dimensions and shape formed in the technological layer 11 of the spatial structure 12, formed on the entire area of the marked surface 3.
- a stencil mask 14 which ensures the aperture of the aforementioned wide ion beam in accordance with geometric dimensions and shape formed in the technological layer 11 of the spatial structure 12, formed on the entire area of the marked surface 3.
- an identification mark is formed located on the entire area of the marked surface.
- 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.
- a precious stone in particular, a diamond
- 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
- an identification tag 1 can be obtained for marking valuable
- tag 1 is very important to preserve the market value of jewelry, such as labeled diamonds, after labeling.
- the indicated quality of the mark 1 is realized under the following conditions: • if the image of the mark 1 is formed on the polished surface 3 of the product 2 in the form of microstructures of the sinusoidal diffraction structure realized with holographic accuracy profile organized by the type of reflective phase diffraction grating with period D; to highlight the mark 1, a source 9 is used, the radiation flux of which is directed orthogonally to the microstrikes 8 under
- label 1 can be clearly observed, even if microstrikes 8 of label 1 have a very weak, almost indistinguishable contrast at low (within 10 nm)
- a similar phenomenon occurs, for example, when visualizing dust particles in the air. Namely, with the passage of a bright beam of light, dust particles can be observed only at a noticeable angle to the direction
- the diffractive reflective image structure of the mark 1 (formed by a set of microstrikes 8)
- the radiation flux 5 allows you to spatially isolate (i.e., reflect at an angle ⁇ into the zone of the angle of view of the lens 10) from the radiation flux 4, 6 incident at a given angle, the radiation flux 5 of a given wavelength (regulated by constant D) and, accordingly, a certain color tone.
- the radiation flux 5 which is specularly reflected from the surface 3 at an angle of incidence of flows 4 and 6, is outside the zone of the angle of view
- Label 1 can be made in any configuration, but
- the invention in particular, but not exclusively, is directed to the formation of an identification mark 1 on the surface 3 (face) of a gemstone, for example, a diamond.
- a gemstone for example, a diamond.
- the configuration of the label 1 can be performed as in the form of single alphanumeric characters or their sets (which occupy only
- Mark 1 is invisible both to the naked eye, and when using a magnifier with a ten-, twenty-fold increase, which is usually used by jewelers. However 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.
- 5 identification marks 1 (not violating the purity of the gemstone and providing the necessary degree of contrast), according to the invention, as a rule, are 5-10 nm.
- Diffraction structures (a combination of a plurality of vip microstrikes 8) can be made mainly in the form of parallel lines and / or multiple intersecting strokes forming a diffraction raster image of label 1 in the form of, for example, a simple hatching and / or cross-hatching, which is organized over the entire area of the marked surface
- oxygen, argon ions or mixtures thereof with an energy of 1 - 1.5 keV are used for diamonds, however, a beam of other materials can also be used as an alternative or for etching other materials
- 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 laser beams
- 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.
- the image of the mark 1 is preferably viewed against a dark background, which substantially prevents reflection and appearance directly behind or near the light mark 1 source 9, passing, for example, through a gem.
- the angle and direction under which the radiation from the backlight source 9 falls (and, accordingly, the step and orientation of the diffraction 5 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.
- the step of the diffraction structures i.e., the step between microstrips ⁇ 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 label
- the claimed objects of the invention can find wide application in various fields of science and technology for recording and reading information identifying a valuable product information.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Adornments (AREA)
- Credit Cards Or The Like (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Abstract
Поверхность метки полируют и наносят на нее технологический слой, через который на поверхности создают оптически визуализируемое в отраженном свете под углом дифракции изображение метки в виде дифракционной структуры. Структуру организуют по типу отражательной фазовой дифракционной решетки и формируют посредством ионного травления поверхности совместно со структурой технологического слоя. Перед образованием на поверхности метки в технологическом слое формируют дифракционную структуру в виде регулярного микрорельефа синусоидального профиля, путем обеспечения абляции материала слоя посредством импульса интерферируемых пучков когерентного лазерного излучения. В результате в технологическом слое образуют дифракционную структуру с голографической точностью. Структуру формируют путем частичного удаления толщины материала технологического слоя. Изображения метки в виде дифракционной структуры на маркируемой поверхности также образуют с голографической точностью посредством интерферируемых когерентных лазерных пучков. Осуществляют экспонирование ионным пучком сформированной в технологическом слое дифракционной структуры.
Description
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИДЕНТИФИКАЦИОННОЙ МЕТКИ ДЛЯ МАРКИРОВКИ ЦЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ И ЦЕННОЕ ИЗДЕЛИЕ
5 Область техники
Изобретения относятся к ценным изделиям преимущественно, драгоценным камням (в частности, ограненным алмазам - бриллиантам), средствам и способам их маркировки, которая является необходимой для целей обеспечения возможности ю осуществления последующей идентификации маркированных изделий.
Уровень техники
Из уровня техники известны способ формирования идентификационной метки для маркировки ценных изделий и ценное
15 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
20 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
25 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 зо 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, 2215659 C2, 2003г.).
5 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 ю 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,
15 соответствующим оптическим свойствам необработанных участков полированной поверхности.
Предварительно на полированную поверхность алмаза наносят тонкий вспомогательный технологический слой проводящего материала (например, золота) для снятия заряда, образующегося на
20 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
25 решеток, с последующим химическим травлением этой области сильным окислителем, например, нитридом натрия, и частичным удалением материала поверхностного слоя изделия.
К недостаткам данных известных из уровня техники способа формирования идентификационной метки и ценного изделия с ее зо использованием целесообразно отнести следующее.
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. То есть, точность в части взаимного
5 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 ю 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
15 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
20 (микроштрихов) в дифракционной структуре, формирующей изображение, что не желательно, 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
25 не была видна.
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 зо траектории сканирования. Следствием этого является снижение точностных показателей вышеописанного технологического процесса.
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
5 указанную глубину энергией ионов можно получать и использовать лишь в высоком вакууме (менее 1CГ6 Тор). Кроме того, в способе необходимо использовать трудоёмкий и нежелательный с экологической точки зрения процесс травления, в котором сначала кислотой удаляют слой золота, а затем используется нитрид натрия ю при температуре 380-550 градусов Цельсия в течение часа для удаления материала с частично разрушенными межатомными связями.
Кроме того, минимизация геометрических размеров формируемой метки (до размеров невидимых невооруженным глазом
15 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)
20 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 0,5-2мкм. Причем
25 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 микро штрихов с шагом 0,5 мкм, что явно недостаточно для обеспечения необходимого для зо визуализации метки под углом дифракции в отраженном свете дифракционного (и, тем более, на уровне rолоrрафического)
эффекта. В этом случае для увеличения эффективности дифракционного эффекта приходится увеличивать глубину штрихов.
Таким образом, вышеперечисленные недостатки ограничивают область использования известных из уровня техники способа реализации идентификационной метки и ценного изделия с ее использованием.
Раскрытие изобретения
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.
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 не). Следствием повышения точности
5 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 ю 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
15 размеры метки, в заявляемом случае, голографически точных дифракционных структур увеличивают дифракционную эффективность за счет большего числа сфазированных микроштрихов. А это позволяет существенно уменьшить глубину отдельного микроштриха и, тем самым, сделать метку невидимой во
20 всех углах наблюдения, кроме дифракционных.
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).
25 В результате этого возможен режим наблюдения метки с повышенным контрастом изображения, т.е., наблюдение подсвеченной метки на темном фоне остальной части поверхности.
В качестве дополнительного технического результата можно отметить улучшении дисперсионных свойств изделия (в частности, зо 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).
Технический результат в отношении объекта «cпocoб» по п.п.1-6 формулы изобретения достигается посредством того, что в
5 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 ю 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,
15 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
20 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
25 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 зо 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
5 формируют путем частичного удаления материала технологического слоя в пределах его толщины; оптически визуализируемое изображения метки в виде дифракционной структуры на маркируемой поверхности также образуют с голографической точностью, обеспечиваемой посредством упомянутых интерферирующих ιо когерентных лазерных пучков; для этого осуществляют экспонирование широким ионным пучком сформированной в технологическом слое пространственной дифракционной структуры.
Целесообразно в технологическом цикле формирования метки использовать маску-трафарет с изображением метки.
15 Маску-трафарет с изображением метки можно использовать:
- на этапе формирования технологического слоя, посредством чего образуют технологический слой в виде сплошного изображения метки;
- на этапе формирования пространственной дифракционной 20 структуры синусоидального профиля в сплошном технологическом слое, посредством чего упомянутую пространственную структуру формируют исключительно на площади изображения метки; на этапе экспонирования широким ионным пучком сформированной в технологическом слое пространственной 25 дифракционной структуры синусоидального профиля, посредством чего на маркируемой поверхности изделия формируют изображение метки в виде дифракционной структуры с голографической точностью.
Оптимально расчетную толщину технологического слоя зо выбирать с учетом упомянутой допустимой величины микронеровностей, регламентируемой общепринятой технологией полировки драгоценных камней.
Технический результат в отношении объекта «ycтpoйcтвo» по п.7 формулы изобретения достигается посредством того, что в ценном изделии, преимущественно, драгоценном камне, имеющем полированную поверхность с маркировкой, выполненной в виде
5 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. ю Лучший вариант осуществления изобретения.
Изобретение поясняется графическими материалами.
Фиг. 1 - оптическая схема, иллюстрирующая ход лучей падающего и отраженного потока излучения подсветки от участков исходной полированной поверхности маркируемого изделия и от ее 15 дифракционной структуры (микроштрихов), функционально образующей изображение метки (микроструктуры дифракционной структуры, т.е., профили штрихов, условно показаны отрезками прямой линии, а не синусоиды).
Фиг. 2 - оптическая схема, иллюстрирующая условие
20 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,
25 т.е., профиль штриха, условно показана отрезком прямой линии, а не синусоиды).
Фиг. 3 - маска-трафарет с изображением метки.
Фиг. 4 - пространственная дифракционная структура, организованная по типу отражающей фазовой дифракционной зо решетки с заданной постоянной D во вспомогательном
технологическом слое посредством интерферирующих когерентных лазерных пучков.
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.З с изображением формируемой метки.
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).
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.
Совершенно очевидно, что геометрические параметры: - дифракционных структур, постоянной D дифракционной решетки, образованной совокупностью этих микроструктур упомянутых дифракционных структур технологического слоя и непосредственно изделия (см. фиг.1 и фиг.7);
- маски по фиг.4 (в отношении размеров идентификационной метки);
размеров структур синусоидального профиля в технологическом слое и на поверхности изделия (см. фиг.7); в графических материалах настоящей заявки показаны в увеличенном на несколько порядков масштабе, с целью визуального
5 восприятия перечисленных микроструктур без специальных оптических средств.
Далее по тексту конструктивные и структурные элементы заявленных объектов изобретения обозначены следующими позициями: ю 1 - метка (идентификационная);
2 - изделие (ценное маркируемое);
3 - поверхность (полированная маркируемого изделия 2);
4 - поток (излучения, падающего на дифракционную структуру /структурированную область/, реализованную с голографической
15 точностью на поверхности 3 изделия 2);
5 - поток (излучения, отраженного под углом дифракции от дифракционной структуры /структурированной области/, реализованной с голографической точностью на поверхности 3 изделия 2);
20 6 - поток (излучения, падающего на структурированную область поверхности 3 изделия 2);
7 - поток (излучения, зеркально отраженного от структурированной области поверхности 3 изделия 2);
8 - микроштрихи (микроструктуры дифракционной структуры 25 /структурированной области/, сформированной на поверхности 3 изделия 2 с голографической точностью, совокупность которых образует изображение метки 1);
9 - источник (падающего излучения);
10 - объектив (приемника излучения, дифракционно зо отраженного /от структурированной области поверхности 3 изделия 2/ излучения первого порядка дифракции);
11 - слой (вспомогательный технологический);
12 - структура (пространственная дифракционная, организованная в слое 11 по типу отражательной фазовой дифракционной решетки с заданной постоянной D);
13 - поверхность (исходная технологического слоя 11); 5 14 - маска-трафарет с изображением метки 1 ;
Изобретение реализуется следующим образом. Далее рассмотрены варианты реализации способа, согласно изобретению, на примере конструктивно-геометрической реализации нижеописанной идентификационной метки 1. ю 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
15 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
20 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,
25 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 зо 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, 5 используемых в технологическом процессе формирования метки 1.
В определенных случаях дифракционная структура, формирующая изображение метки, расположена на всей площади маркируемой поверхности 3 изделия 2, например, одной или всех гранях драгоценного камня, функционально являясь средством ю улучшения дисперсионных характеристик изделия в целом.
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. 15 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 конструктивного 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).
С физической точки зрения метка 1 выполнена дифракционной с голографической точностью, т.е., обеспечивающей возможность ее
25 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 зо (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.
5 Вышеописанная идентификационная метка 1 и ценное изделие
2 (например, драгоценный камень ) с ее использованием могут быть практически реализованы исключительно нижеописанным способом.
Способ формирования идентификационной метки 1 для маркировки ценных изделий 2 заключается в следующем. ю 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
15 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
20 поверхность маркируемого алмаза.
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
25 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 H) не превышают зо 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.
Перед образованием на маркируемой поверхности 3 оптически
5 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 ιо 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
15 пространственную структуру 12 формируют путем частичного удаления материала технологического слоя в пределах его толщины. Оптически визуализируемое изображения метки 1 в виде дифракционной структуры на маркируемой поверхности 3 также образуют с голографической точностью, обеспечиваемой
20 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
25 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 зо на части площади маркируемой поверхности 3, так и на всей ее площади (в том числе и на всей площади поверхности ценного изделия).
Маску-трафарет 14 с изображением метки 1 можно использовать:
- на этапе формирования технологического слоя 11 , посредством чего образуют технологический слой 11 в виде
5 сплошного изображения метки 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 ; ю - 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
15 формируют изображение метки 1 в виде дифракционной структуры с голографической точностью.
Целесообразно расчетную толщину технологического слоя 11 выбирать с учетом (например, не менее) упомянутой допустимой величины микронеровностей, регламентируемой общепринятой
20 технологией полировки драгоценных камней.
Один из возможных вариантов вышерассмотренного способа формирования идентификационной метки 1 , согласно изобретению, допустимо реализовывать следующим образом.
Данный вариант реализации способа в своей основе идентичен
25 первому, вышеописанному варианту. Принципиальным отличием в изобретательском уровне этого варианта является лишь то, что в нем функционально используют всю площадь выступов формируемой в технологическом слое 11 пространственной структуры 12 в качестве маскирующего слоя, а процесс экспонирования ионным пучком зо 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.
5 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 соответствие с одним из вариантов заявленного способа ее ю реализации.
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
15 организована в соответствии с вышеприведенным описанием метки 1 в соответствие с одним из вариантов заявленного способа ее реализации.
Таким образом, согласно настоящему изобретению, может быть получена идентификационная метка 1 для маркировки ценных
20 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.
25 Такая невидимость метки 1 очень важна для сохранения рыночной стоимости ювелирных изделий, например, маркированных бриллиантов, после их маркировки.
Указанное качество метки 1 реализуется при следующих условиях: зо - 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; для подсветки метки 1 используется источник 9, поток излучения которого направлен ортогонально микроштрихам 8 под
5 углом θ к нормали маркируемой поверхности 3 изделия 2 с угловой шириной ω спектра источника 9 подсветки.
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 ю контрастного наблюдения метки 1 на длине волны λ будут соответствовать следующему соотношению: 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)
15 глубине рельефа. Для этого необходимо лишь увеличить яркость источника 9 подсветки.
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
20 распространения пучка света, таким образом, чтобы пучок света своими прямыми лучами не слепил наблюдателя.
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
25 зеркальной оптики (поток 7), также дифракционно отражают малую часть потока 4, падающего на структурированую 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 - зо 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).
Кроме того, дифракционная отражающая структура изображения метки 1 (образованная совокупностью микроштрихов 8)
5 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, ю 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
15 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).
Метка 1 может быть выполнена любой конфигурации, но
20 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
25 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.
Метка 1 является невидимой как для невооруженного глаза, так зо и при использовании лупы с десяти-, двадцати кратным 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.
Размеры дифракционных структур (микроштрихов 8)
5 идентификационной метки 1 (не нарушающие степень чистоты драгоценного камня и обеспечивающиея необходимую степень контрастности), согласно изобретению, как правило, составляют 5 - 10 нм.
Дифракционные структуры (совокупность множества ιо 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
15 изделия 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
20 подходящих для осуществления этой задачи ионов.
Синусоидальный профиль дифракционных структур вначале получается при абляции материала технологического слоя, поскольку такое распределение интенсивности образуется в поперечном сечении используемых интерферирующих пучков лазерного
25 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. зо 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 5 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.
Шаг дифракционных структур (т.е., шаг между микроштрихами ю 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.
Настоящее изобретение описано выше только посредством 15 примеров, следовательно, изменения и дополнения могут быть внесены в пределах сущности изобретения, которая распространяется на эквиваленты описанных особенностей.
Промышленная применимость
Заявленные объекты изобретения могут найти широкое 20 применение в различных областях науки и техники для осуществления записи-считывания идентифицирующей ценное изделие информации.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленных технических решений 25 следующей совокупности условий:
- объекты, воплощающие заявленные технические решения, при их осуществлении предназначены для использования, преимущественно, для записи-считывания идентифицирующей ценное изделие информации зо - 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;
- объекты, воплощающие заявленные технические решения, при их осуществлении способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленные объекты являются промышленно применимыми в условиях современного развития науки и техники.
ю
15
20
25
30
Claims
1. Способ формирования идентификационной метки для маркировки ценных изделий, согласно которому: маркируемую 5 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 ю 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
15 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
20 метки, размеры которых не превышают допустимую величину микронеровностей в общепринятой технологии полировки драгоценных камней, преимущественно, алмазов, отличающийся тем, что: перед образованием на маркируемой поверхности оптически визуализируемого изображения метки во вспомогательном
25 технологическом слое формируют пространственную дифракционную структуру в виде регулярного микрорельефа синусоидального профиля путем обеспечения абляции материала этого слоя посредством, по меньшей мере, одного импульса двух или более интерферирующих пучков когерентного лазерного излучения; в зо 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
5 изображения 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 ю технологическом слое пространственной дифракционной структуры.
2. Способ по п.1 , отличающийся тем, что в технологическом цикле формирования метки используют маску-трафарет с изображением метки.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что маску-трафарет с
15 изображением метки используют на этапе формирования технологического слоя, посредством чего образуют технологический слой в виде сплошного изображения метки.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что маску-трафарет с изображением метки используют на этапе формирования
20 пространственной дифракционной структуры синусоидального профиля в сплошном технологическом слое, посредством чего упомянутую пространственную структуру формируют исключительно на площади изображения метки.
5. Способ по п.2, отличающийся тем, что маску-трафарет с 25 изображением метки используют 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 зо голографической точностью.
6. Способ по п.1 , отличающийся тем, что расчетную толщину технологического слоя выбирают с учетом упомянутой допустимой величины микронеровностей, регламентируемой общепринятой технологией полировки драгоценных камней.
5 7. Ценное изделие, преимущественно, драгоценный камень, имеющее полированную поверхность с маркировкой, выполненной в виде идентификационной метки, изображение которой организовано по типу дифракционной структуры, отличающееся тем, что идентификационная метка конструктивно-геометрически ю организована в соответствии с технологическими особенностями способа по любому из п.п.1-6.
15
20
25
30
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009117433 | 2009-05-08 | ||
| RU2009117433/05A RU2427041C2 (ru) | 2009-05-08 | 2009-05-08 | Способ формирования идентификационной метки для маркировки ценных изделий и ценное изделие с ее использованием |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2010128891A1 true WO2010128891A1 (ru) | 2010-11-11 |
Family
ID=43050250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2010/000166 WO2010128891A1 (ru) | 2009-05-08 | 2010-04-07 | Способ формирования идентификационной метки для маркировки ценных изделий и ценное изделие |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2427041C2 (ru) |
| WO (1) | WO2010128891A1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2161093C2 (ru) * | 1995-07-17 | 2000-12-27 | Джерсан Эстаблишмент | Способ маркировки бриллиантов |
| US6391215B1 (en) * | 1997-05-23 | 2002-05-21 | Gersan Establishment | Diamond marking |
| RU2198099C2 (ru) * | 1997-05-23 | 2003-02-10 | Джерсан Эстаблишмент | Маркирование алмаза |
| RU2215659C2 (ru) * | 1997-12-24 | 2003-11-10 | Джерсан Эстаблишмент | Маркировка алмазов или драгоценных камней с помощью множества штрихов |
| RU2357870C1 (ru) * | 2005-08-22 | 2009-06-10 | Интернейшнел Джемстоун Реджистри Инк. | Способ и система для лазерного мечения драгоценных камней, таких как алмазы |
-
2009
- 2009-05-08 RU RU2009117433/05A patent/RU2427041C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-04-07 WO PCT/RU2010/000166 patent/WO2010128891A1/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2161093C2 (ru) * | 1995-07-17 | 2000-12-27 | Джерсан Эстаблишмент | Способ маркировки бриллиантов |
| US6391215B1 (en) * | 1997-05-23 | 2002-05-21 | Gersan Establishment | Diamond marking |
| RU2198099C2 (ru) * | 1997-05-23 | 2003-02-10 | Джерсан Эстаблишмент | Маркирование алмаза |
| RU2215659C2 (ru) * | 1997-12-24 | 2003-11-10 | Джерсан Эстаблишмент | Маркировка алмазов или драгоценных камней с помощью множества штрихов |
| RU2357870C1 (ru) * | 2005-08-22 | 2009-06-10 | Интернейшнел Джемстоун Реджистри Инк. | Способ и система для лазерного мечения драгоценных камней, таких как алмазы |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009117433A (ru) | 2010-11-20 |
| RU2427041C2 (ru) | 2011-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2670078C1 (ru) | Оптический компонент для защиты от подделок и изделие с оптической защитой от подделок | |
| RU2321499C2 (ru) | Оптически изменяемый элемент и его применение | |
| JP5157115B2 (ja) | 回折格子から成る表示体およびそれを応用した印刷物 | |
| EP2077459B1 (en) | Display body and labeled article | |
| JP5303879B2 (ja) | 表示体及びラベル付き物品 | |
| JP5434144B2 (ja) | 表示体及びラベル付き物品 | |
| JP7036017B2 (ja) | 情報表示媒体及びそれに関する製造方法 | |
| CN104575263B (zh) | 带鉴别标记的物品、可鉴别标记及方法、观测方法和系统 | |
| JP2008107483A (ja) | Ｏｖｄ媒体及びｏｖｄ媒体が貼付された情報印刷物並びにｏｖｄ媒体の製造方法 | |
| JP4905824B2 (ja) | 情報印刷物 | |
| JP5143855B2 (ja) | 表示体及びラベル付き物品 | |
| CZ200496A3 (cs) | Název neuveden | |
| RU2426487C2 (ru) | Идентификационная метка для маркировки ценных изделий и ценное изделие с ее использованием | |
| JP2015184532A (ja) | 表示体、表示体の製造方法、ラベル付き物品 | |
| JP2015068849A (ja) | 表示体及びラベル付き物品 | |
| CZ2003252A3 (cs) | Opticky účinná struktura k personalizaci karet a podobně, jakož i způsob jejich výroby | |
| JP5272438B2 (ja) | 表示体及びラベル付き物品 | |
| JPH11316308A (ja) | 回折格子パターン | |
| JP2009276518A (ja) | 光学素子、粘着ラベル、転写箔、ラベル付き物品及び判別装置 | |
| JP4940858B2 (ja) | ディスプレイ | |
| JP2007309960A (ja) | ディスプレイ及びその製造方法 | |
| RU2373307C1 (ru) | Идентификационная метка для маркировки ценных изделий и способ ее формирования | |
| JP2000121815A (ja) | 回折格子パターンおよび該回折格子パターンを適用した物品 | |
| WO2010128891A1 (ru) | Способ формирования идентификационной метки для маркировки ценных изделий и ценное изделие | |
| JP2010078821A (ja) | 表示体、粘着ラベル及びラベル付き物品 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 10772315 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| DPE1 | Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101) | ||
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 10772315 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |