RU2215659C2

RU2215659C2 - Marking of diamonds or precious stones with use of collection of lines

Info

Publication number: RU2215659C2
Application number: RU2000119785/12A
Authority: RU
Inventors: Джеймс Гордон Чартерс СМИТ
Original assignee: Джерсан Эстаблишмент
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2003-11-10
Also published as: JP4497720B2; KR100501089B1; CN1146506C; CN1284916A; GB9727364D0; HK1020032A1; GB2332651B; AU1774399A; IL136967A0; KR20010040311A; DE69820295D1; CA2316957A1; DE69820295T2; JP2009285733A; ZA9811838B; GB2332651A; GB9828393D0; CA2316957C; AU746557B2; TW458836B

Abstract

FIELD: marking of precious stones. SUBSTANCE: marking of diamonds or precious stones with use of collection of lines is meant for increase of quality of their selection. It includes stage of formation of collection of lines on surface of diamond or precious stone. Lines in this case form sign or signs which can not be recognized by naked eye. Lines generate visible diffraction effect under certain conditions of illumination and magnification. EFFECT: increased quality of identification of diamonds and precious stones. 31 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к способу и устройству для формирования метки на поверхности алмаза или драгоценного камня, которая содержит один или несколько единичных знаков. Метка может быть любой меткой, но изобретение, в частности, но не исключительно, направлено на нанесение информационной метки на алмаз, и знаки могут быть буквенно-цифровыми знаками или подобными символами. Алмаз может быть, например, промышленным алмазом, таким как фильера для волочения, хотя изобретение представляет особый интерес при маркировке драгоценных алмазов, и особенно для нанесения метки, которая невидима невооруженным глазом или невидима для глаза при использовании лупы с десятикратным (х10) увеличением (то есть лупы, которая используется ювелирами), когда метку можно нанести на полированную грань драгоценного камня без отклонения от его степени чистоты. The invention relates to a method and apparatus for forming a mark on the surface of a diamond or precious stone, which contains one or more single characters. A label may be any label, but the invention, in particular, but not exclusively, is directed to affixing an information label to a diamond, and the signs may be alphanumeric characters or similar characters. A diamond can be, for example, an industrial diamond, such as a drawing die, although the invention is of particular interest when marking precious diamonds, and especially for applying a mark that is invisible to the naked eye or invisible to the eye when using a magnifier with tenfold (x10) magnification (then there is a magnifier that is used by jewelers) when the mark can be applied to the polished facet of a gem without deviating from its degree of purity.

Метки можно использовать для уникальной идентификации драгоценного камня по порядковому номеру или в качестве его марки или знака качества, но они не должны уменьшать ценность или ухудшать внешний вид камня и не должны, предпочтительно, производить затемнения. Labels can be used to uniquely identify a gem by its serial number or as its brand or quality mark, but they should not diminish the value or degrade the appearance of the gem and should preferably not obscure it.

В патенте WO-97/03846 приведено подробное описание характера меток, которые можно наносить путем облучения граненого драгоценного камня излучением ультрафиолетового лазера с использованием проекционной маски. WO-97/03846 provides a detailed description of the nature of the marks that can be applied by irradiating a faceted gem with ultraviolet laser radiation using a projection mask.

Метки необходимо получать обычно с улучшенным разрешением и видимостью при просмотре с использованием соответствующего увеличения или условий освещения, причем метки должны быть такими, чтобы они не уменьшали ценности и не ухудшали внешний вид алмаза или другого драгоценного камня. Задачей изобретения является улучшение или устранение по меньшей мере одного из недостатков предшествующего уровня техники или выполнение полезного альтернативного варианта. Labels should usually be obtained with improved resolution and visibility when viewing using the appropriate magnification or lighting conditions, and the labels should be such that they do not reduce value or impair the appearance of a diamond or other gem. The objective of the invention is to improve or eliminate at least one of the disadvantages of the prior art or the implementation of a useful alternative.

Сущность изобретения
Согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечен способ формирования метки на поверхности алмаза или драгоценного камня, которая содержит один или несколько единичных знаков, причем способ содержит этап формирования множества штрихов на поверхности алмаза или драгоценного камня, которые формируют знак или знаки, причем метка является такой, что ее нельзя визуально различить невооруженным глазом, причем штрихи производят видимый дифракционный эффект при определенной подсветке (или освещении) и условиях увеличения.SUMMARY OF THE INVENTION
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of forming a mark on the surface of a diamond or precious stone, which contains one or more single characters, the method comprising the step of forming a plurality of strokes on the surface of a diamond or precious stone that form a mark or marks, the mark being such that it cannot be visually distinguished with the naked eye, and strokes produce a visible diffraction effect under certain illumination (or illumination) and conditions of magnification.

Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечено устройство для выполнения вышеупомянутого способа. Настоящее изобретение дополнительно предусматривает алмаз или драгоценный камень, который маркируют вышеупомянутым способом. In addition, according to a first aspect of the present invention, there is provided an apparatus for performing the above method. The present invention further provides a diamond or gem that is marked in the aforementioned manner.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения выполнен способ формирования метки на поверхности алмаза или драгоценного камня, содержащий этап формирования множества штрихов на поверхности алмаза или драгоценного камня, причем штрихи формируют видимый дифракционный эффект при определенной подсветке (или освещении) и условиях увеличения без оказания вредного воздействия на степень чистоты алмаза или драгоценного камня. According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of forming a mark on a diamond or gem surface, comprising the step of forming a plurality of strokes on the surface of a diamond or gem, the strokes forming a visible diffraction effect under certain illumination (or illumination) and magnification conditions without adversely affecting the degree purity of diamond or gem.

Кроме того, согласно второму аспекту настоящего изобретения выполнено устройство для формирования вышеупомянутого способа. Настоящее изобретение дополнительно распространяется на алмаз или драгоценный камень, который маркируют вышеупомянутым способом. In addition, according to a second aspect of the present invention, an apparatus is provided for forming the aforementioned method. The present invention further extends to a diamond or gem that is marked in the aforementioned manner.

Метку нельзя визуально различить невооруженным глазом. Однако штрихи обеспечивают видимый дифракционный эффект при определенных условиях подсветки. Чем больше глубина штрихов, тем лучше будет видна метка при просмотре. Штрихи должны иметь соответствующую глубину так, чтобы метка была хорошо видна при соответствующих условиях просмотра, но не такой глубокой, чтобы не оказывалось вредное влияние на степень чистоты алмаза или другого драгоценного камня. В одном предпочтительном варианте осуществления каждый штрих имеет глубину не менее приблизительно 10 нм и/или не более приблизительно 50 нм без признаков потемнения. В специфическом примере глубина будет составлять приблизительно 30 нм. The mark cannot be visually distinguished with the naked eye. However, strokes provide a visible diffraction effect under certain lighting conditions. The greater the depth of the strokes, the better the mark will be visible when viewing. The strokes should have an appropriate depth so that the mark is clearly visible under the appropriate viewing conditions, but not so deep that it does not adversely affect the purity of the diamond or other gem. In one preferred embodiment, each stroke has a depth of at least about 10 nm and / or not more than about 50 nm with no signs of darkening. In a specific example, the depth will be approximately 30 nm.

Штрихи могут быть выполнены в виде параллельных линий или даже множества пересекающихся штрихов, образующих картину перекрестной штриховки, в зависимости от требуемого эффекта. Strokes can be made in the form of parallel lines or even multiple intersecting strokes forming a cross-hatching pattern, depending on the desired effect.

Хотя маркировку можно осуществить с использованием любого подходящего средства, например путем травления излучением эксимерного лазера или плазменного травления, предпочтительно маркировку осуществляют с использованием пучка ионов, а наиболее предпочтительно непосредственным формированием рисунка на поверхности алмаза сфокусированным пучком ионов. Ограничением дозы можно избежать распыления атомов углерода, причем распыление вызывает непосредственное удаление материала, что позволяет наносить метку с управляемой глубиной и хорошим разрешением. Обычно используются ионы галлия, но в качестве альтернативы можно использовать пучок других подходящих ионов. Although the marking can be carried out using any suitable means, for example by etching with an excimer laser or plasma etching, it is preferred that the marking is carried out using an ion beam, and most preferably by directly forming a pattern on the diamond surface with a focused ion beam. By limiting the dose, atomization of carbon atoms can be avoided, and atomization causes direct removal of the material, which allows labeling with a controlled depth and good resolution. Gallium ions are commonly used, but a beam of other suitable ions can be used as an alternative.

Обнаружено, что каждый падающий ион вытесняет ряд атомов углерода со своих мест, образуя внедренные атомы и вакансии в кристалле алмаза. Так как величина разрушения (беспорядок кристаллической решетки) увеличивается, то существует тенденция замены связей sp³ алмаза на связи sp², подобные графиту. Эти связи можно разрушить с помощью химического травления для того, чтобы удалить разупорядоченный слой. При ограничении дозы и обеспечении достаточной дозы падающие ионы вызывают разупорядочение, которое превращает алмаз в графитоподобную или другую не алмазную структуру, которую можно очистить с использованием, например, сильного окислителя, такого как расплавленный азотнокислый калий с температурой приблизительно 380-550^oС в течение периода в пределах нескольких минут и нескольких часов.It was found that each incident ion displaces a number of carbon atoms from their places, forming embedded atoms and vacancies in the diamond crystal. Since the amount of destruction (disorder of the crystal lattice) increases, there is a tendency to replace sp ³ diamond bonds with sp ² bonds similar to graphite. These bonds can be broken by chemical etching in order to remove the disordered layer. When limiting the dose and ensuring a sufficient dose, the falling ions cause disorder, which turns the diamond into a graphite-like or other non-diamond structure, which can be cleaned using, for example, a strong oxidizing agent, such as molten potassium nitrate with a temperature of about 380-550 ^o C for a period within minutes and hours.

Обнаружено, что использование азотнокислого калия более эффективно при удалении разупорядоченного слоя алмаза по сравнению с другими известными процессами, что позволяет получать метку с данной глубиной и относительно низкой дозой ионов. It was found that the use of potassium nitrate is more effective in removing a disordered layer of diamond compared to other known processes, which allows to obtain a label with a given depth and relatively low dose of ions.

Другими подходящими окислителями могут быть расплавленные соединения, такие как соли щелочных металлов, соединения в виде XnYm, где группой Х может быть Li⁺, Na⁺, К⁺, Rb⁺, Cs⁺ или другой катион, и группой Y может быть ОН^-, NO₃ ^-, О₂ ^2-, O₂ ^2-, СО₃ ^2- или другой анион, при этом целые числа n и m используются для поддержания баланса зарядов. Можно использовать смеси этих соединений. Могут быть также представлены для рассмотрения воздух или другие кислородсодержащие газы.Other suitable oxidizing agents may be molten compounds, such as alkali metal salts, compounds in the form of XnYm, where the group X may be Li ⁺ , Na ⁺ , K ⁺ , Rb ⁺ , Cs ⁺ or another cation, and the group Y may be OH ^- , NO ₃ ^- , O ₂ ^2- , O ₂ ^2- , СО ₃ ^2- or another anion, while the integers n and m are used to maintain the balance of charges. Mixtures of these compounds may be used. Air or other oxygen-containing gases may also be submitted for consideration.

В качестве альтернативы разупорядоченный слой алмаза можно удалить с использованием кислоты или азотнокислого калия, растворенного в кислоте. Однако при использовании, например, расплавленного азотнокислого калия устраняются кислотные испарения. Кроме того, устраняется потребность в удалении отработавшей кислоты, таким образом удовлетворяя требованиям безопасности окружающей среды и экономическую прибыль. Alternatively, the disordered diamond layer can be removed using an acid or potassium nitrate dissolved in the acid. However, when using, for example, molten potassium nitrate, acid fumes are eliminated. In addition, the need to remove spent acid is eliminated, thereby satisfying environmental safety requirements and economic benefits.

Кроме того, необходимо минимизировать глубину разупорядочения, вызванного пучком ионов, на поверхности алмаза. Глубина разупорядочения определяется глубиной проникновения ионов. Для галлия с энергией 50 кэВ эта глубина проникновения составляет приблизительно 30 нм. Минимальная доза может составлять приблизительно 10¹³/см² и предпочтительно 10¹⁴/см²-10¹⁵/см², но качественные метки наносят при весьма умеренной дозе, при этом предпочтительная максимальная доза составляет приблизительно 10¹⁶/cм² или даже вплоть до приблизительно 10¹⁷/cм². Однако эта доза зависит от используемых ионов и их энергии (которая измеряется в кэВ). Доза пучка ионов равна полному числу падающих ионов на единицу площади на поверхности образца во время маркировки. Ток пучка может составлять приблизительно 0,5 нА, и энергия пучка не менее приблизительно 10 кэВ или приблизительно 30 кэВ и/или не более приблизительно 100 кэВ или приблизительно 50 кэВ.In addition, it is necessary to minimize the depth of disorder caused by the ion beam on the surface of the diamond. The depth of disordering is determined by the depth of penetration of ions. For gallium with an energy of 50 keV, this penetration depth is approximately 30 nm. The minimum dose may be about 10 ¹³ / cm ² and preferably 10 ¹⁴ / cm ² -10 ¹⁵ / cm ² , but quality labels are applied at a very moderate dose, with the preferred maximum dose being about 10 ¹⁶ / cm ² or even up to about 10 ¹⁷ / cm ² . However, this dose depends on the ions used and their energy (which is measured in keV). The dose of the ion beam is equal to the total number of incident ions per unit area on the surface of the sample during labeling. The beam current may be approximately 0.5 nA, and the beam energy of at least about 10 keV or about 30 keV and / or not more than about 100 keV or about 50 keV.

Обнаружено, что если глубина метки зависит от дозы пучка ионов при различных энергиях пучка, глубина метки увеличивается с повышением энергии пучка. Характеристики метки можно оптимизировать путем выбора комбинаций доза/энергия, которые приведут в результате к требуемой глубине метки. It was found that if the depth of the mark depends on the dose of the ion beam at different beam energies, the depth of the mark increases with increasing beam energy. Label performance can be optimized by selecting dose / energy combinations that result in the desired label depth.

Область, которую будут маркировать, и/или окружающую зону можно покрыть электропроводным слоем, например золотом, перед формированием метки для того, чтобы можно было осуществить электрическое соединение до маркировки пучком ионов для предотвращения накопления заряда. Слой золота или другое покрытие приводит к изменению глубины метки в зависимости от энергии пучка, и, таким образом, можно выбирать толщину слоя для оптимизации получаемой метки. Однако для предотвращения накопления заряда в процессе маркировки предпочтительно облучать маркируемую область источником электронов низкой энергии (например, порядка 1-100 эВ), например, электронным прожектором. The area to be marked and / or the surrounding area can be covered with an electrically conductive layer, for example gold, before forming a mark so that it can be electrically connected before marking with an ion beam to prevent charge accumulation. A gold layer or other coating changes the depth of the mark depending on the energy of the beam, and thus, you can choose the thickness of the layer to optimize the resulting mark. However, to prevent the accumulation of charge during the marking process, it is preferable to irradiate the marked area with a low energy electron source (for example, of the order of 1-100 eV), for example, an electronic searchlight.

Если для формирования множества штрихов используется сфокусированный пучок ионов, то точность способа является такой, что не требуется маскирование, при этом пучок ионов падает непосредственно на поверхность алмаза в положения, где необходимо сформировать штрихи. Однако при использовании менее точных способов формирования штрихов может потребоваться маскирование зон между зонами штрихов во избежание их маркировки. If a focused ion beam is used to form a plurality of strokes, the accuracy of the method is such that masking is not required, while the ion beam falls directly onto the diamond surface to the position where it is necessary to form the strokes. However, when using less accurate methods for forming strokes, it may be necessary to mask the zones between the zones of the strokes in order to avoid their marking.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения обеспечено устройство для просмотра метки на поверхности алмаза или драгоценного камня, причем метка содержит множество штрихов, которые производят видимый дифракционный эффект при освещении и увеличении, причем устройство содержит два средства для освещения метки лучами света под углом, который соответствует дифракционному углу света с предварительно определенной длиной волны или диапазоном длин волн, при этом средство освещения является таким, что лучи света падают по существу под тем же самым углом к нормали поверхности, но, как просматривается нормаль к указанной поверхности, находятся по существу в противоположных направлениях, и средство просмотра и увеличения для просмотра метки и для увеличения рассматриваемого изображения метки. Изобретение также распространяется на способ просмотра метки, соответствующей устройству, которое определено выше. According to a third aspect of the present invention, there is provided a device for viewing a mark on the surface of a diamond or gem, the mark containing many strokes that produce a visible diffractive effect when illuminated and magnified, the device comprising two means for illuminating the mark with light rays at an angle that corresponds to the diffraction angle light with a predetermined wavelength or a range of wavelengths, wherein the illumination means is such that the rays of light fall substantially below em same angle to the normal of the surface, but, as viewed normal to said surface, are in substantially opposite directions, and viewing means for viewing and increased for larger labels and tags the image under consideration. The invention also extends to a method for viewing a tag corresponding to a device as defined above.

Метка предпочтительно рассматривается на темном фоне, который предпочтительно существенно предотвращает отражение и появление непосредственно позади или рядом с меткой осветительного света, прошедшего через камень. Специалистам будет ясно, что для достижения этого угол и направление, в котором падает осветительный свет (и, следовательно, ориентация и шаг линий), необходимо выбирать так, чтобы гарантировать, что свет не может следовать по нежелательной траектории. The mark is preferably viewed against a dark background, which preferably substantially prevents reflection and occurrence immediately behind or near the mark of illuminating light transmitted through the stone. It will be clear to those skilled in the art that in order to achieve this, the angle and direction in which the light falls (and therefore the orientation and pitch of the lines) must be chosen so as to ensure that the light cannot follow an undesirable path.

Типичный диапазон увеличения, необходимый для просмотра метки, составляет x10-x50. A typical magnification range required to view a tag is x10-x50.

Расстояние между множеством штрихов и угол направленного света определяет цвет метки, наблюдаемый при просмотре метки. В общем для дифракционной решетки
d•sinθ = ±n•λ,
где d - расстояние между каждым штрихом, θ - угол падающего света, λ - длина волны дифрагированного света и n - целое число. Предпочтительно n=1.The distance between multiple strokes and the angle of the directional light determines the color of the mark observed when viewing the mark. In general for a diffraction grating
d • sinθ = ± n • λ,
where d is the distance between each stroke, θ is the angle of incident light, λ is the wavelength of diffracted light, and n is an integer. Preferably n = 1.

Таким образом, когда метка сформирована на алмазе, d и n являются фиксированными и длину волны дифрагированного света, то есть цвет, с которым будет появляться метка при просмотре, можно изменять при изменении угла падающего света. Таким образом, если необходимо, чтобы при просмотре метка имела синий цвет, то угол падающего света, то есть θ, устанавливается так, чтобы λ равнялась приблизительно 450 нм с учетом вышеприведенного уравнения. Аналогично, если метка должна иметь красный цвет, то θ устанавливают так, чтобы λ составляла приблизительно 620 нм. Thus, when the mark is formed on the diamond, d and n are fixed and the wavelength of diffracted light, that is, the color with which the mark will appear when viewed, can be changed when the angle of incident light changes. Thus, if it is necessary that when viewing the mark has a blue color, then the angle of incident light, that is, θ, is set so that λ is approximately 450 nm, taking into account the above equation. Similarly, if the label should be red, then θ is set so that λ is approximately 620 nm.

В одном варианте осуществления устройства, согласно третьему аспекту настоящего изобретения, средство освещения может содержать источник света и непрозрачный экран, расположенный по траектории падающего света, причем экран имеет две диафрагмы, сформированные на нем, при этом диафрагмы сформированы на каждой стороне, обычно в центральном положении так, чтобы получить два направленных под углом источника света. Расстояние между диафрагмами определяет угол источников падающего света. Однако обнаружено, что источник(и) направленного света можно выполнить с помощью любого удобного средства, например с помощью двух отдельных источников света. Традиционный микроскоп может включать в себя средство освещения, содержащее круглый кольцеобразный источник, содержащий оптические волокна, освещаемые удаленной вольфрамовой лампой накаливания. Средство освещения настоящего изобретения можно получить путем маскирования всех, кроме двух диаметрально расположенных противоположных секций осветителя. In one embodiment of the device according to the third aspect of the present invention, the lighting means may comprise a light source and an opaque screen located along the path of the incident light, the screen having two diaphragms formed on it, with the diaphragms being formed on each side, usually in a central position so as to get two angled light sources. The distance between the diaphragms determines the angle of the incident light sources. However, it has been found that the directional light source (s) can be produced using any convenient means, for example, using two separate light sources. A conventional microscope may include illumination means containing a circular annular source containing optical fibers illuminated by a remote tungsten incandescent lamp. The lighting means of the present invention can be obtained by masking all but two diametrically opposed opposing sections of the illuminator.

Предпочтительный вариант осуществления
Сущность изобретения иллюстрируется ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых
фиг. 1 изображает схему в увеличенном виде типа метки, которая формируется с использованием способа и устройства согласно первому и второму аспектам настоящего изобретения;
фиг. 2 изображает дополнительный увеличенный вид в поперечном сечении вдоль линии А-А (фиг.1);
фиг. 3 изображает в схематическом виде вариант осуществления устройства согласно третьему аспекту настоящего изобретения.Preferred Embodiment
The invention is illustrated by reference to the accompanying drawings, in which
FIG. 1 is an enlarged diagram of a type of tag that is formed using the method and apparatus according to the first and second aspects of the present invention;
FIG. 2 is a further enlarged cross-sectional view along line AA (FIG. 1);
FIG. 3 depicts in schematic form an embodiment of a device according to a third aspect of the present invention.

Как показано на фиг.1, метка в виде буквенно-цифрового знака может быть сформирована посредством множества расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга параллельных удлиненных штрихов 10, расположенных друг от друга на расстоянии d. Каждый штрих 10 может иметь в общем квадратное или прямоугольное поперечные сечения (фиг.2). С другой стороны, предпочтительным может оказаться синусоидальный профиль, который позволяет уменьшить нежелательную дифракцию более высокого порядка. As shown in FIG. 1, a label in the form of an alphanumeric character may be formed by a plurality of parallel elongated parallel strokes 10 located at the same distance d from each other. Each stroke 10 may have generally square or rectangular cross sections (FIG. 2). On the other hand, it may be preferable to have a sinusoidal profile, which allows you to reduce unwanted diffraction of a higher order.

Пример
Ниже описывается специфический способ формирования каждого штриха.Example
A specific method for forming each stroke is described below.

Граненый драгоценный камень устанавливают в подходящем держателе и размещают в вакуумной камере, оборудованной источником сфокусированного пучка ионов, например таким, который поставляется фирмой FEI или Micrion. Во время облучения область, которую необходимо маркировать, можно облучать с использованием электронного прожектора, поставляемого фирмой Micrion, который служит источником электронов низкой энергии, например 1-100 эВ, для предотвращения процесса накопления алмазом заряда. The faceted gemstone is mounted in a suitable holder and placed in a vacuum chamber equipped with a focused ion beam source, such as that supplied by FEI or Micrion. During irradiation, the area to be marked can be irradiated using an electronic searchlight supplied by Micrion, which serves as a source of low energy electrons, for example 1-100 eV, to prevent the accumulation of charge by the diamond.

Используя сфокусированный пучок ионов с растровой разверткой или аналогичной для сканирования пучка, например с электростатическим отклонением (в качестве альтернативы, алмаз можно перемещать, но этот вариант является менее практичным), и вспомогательное любое подходящее программное обеспечение для управления пучком ионов, на грани алмаза "записывается" ряд параллельно расположенных линий. Using a focused ion beam with a raster scan or similar for scanning the beam, for example with electrostatic deflection (alternatively, the diamond can be moved, but this option is less practical), and any suitable suitable software for controlling the ion beam, on the edge of the diamond, is recorded "a series of parallel lines.

Образец удаляют из вакуумной камеры, которая размещается в тигле из нержавеющей стали, и покрывают сильным окислителем, таким как расплавленный азотнокислый калий, в течение промежутка времени, приблизительно равного 1-2 часам. Затем образец охлаждают и удаляют из азотнокислого калия перед очисткой с использованием воды и этанола, таким образом удаляя части поверхности алмаза, разупорядоченные пучком ионов, и оставляют ряд близко расположенных штрихов, каждый из которых имеет глубину приблизительно 30-35 нм, без признаков потемнения. The sample is removed from a vacuum chamber, which is housed in a stainless steel crucible, and coated with a strong oxidizing agent, such as molten potassium nitrate, for a period of approximately 1-2 hours. The sample is then cooled and removed from potassium nitrate before cleaning using water and ethanol, thus removing parts of the diamond surface that are disordered by the ion beam and leave a series of closely spaced strokes, each with a depth of approximately 30-35 nm, without signs of darkening.

После проверки перед очисткой облученную область идентифицируют по своему графитоподобному внешнему виду, полученному, например, при проверке в микроскопе в отраженном свете. Такая метка не будет приемлема для машины, которая сортирует алмазы, тем, что она будет по существу уменьшать степень чистоты алмаза. Однако после очистки с использованием сильного окислителя метку нелегко рассмотреть в микроскопе без контраста между меткой и окружающими зонами. Метка становится видимой только при освещении предпочтительно двумя направленными световыми источниками под углом, который соответствует углу дифрагированного света с конкретной длиной волны, например синего света, при которой метка появляется синей. Такая метка приемлема для машины, которая сортирует алмазы, тем, что она не оказывает вредного воздействия на степень чистоты алмаза. After checking before cleaning, the irradiated area is identified by its graphite-like appearance, obtained, for example, when tested in a microscope in reflected light. Such a label would not be acceptable to a machine that sorts diamonds in that it will substantially reduce the degree of purity of the diamond. However, after cleaning using a strong oxidizing agent, the mark is not easy to examine under a microscope without contrast between the mark and surrounding areas. The mark becomes visible only when illuminated, preferably by two directional light sources at an angle that corresponds to the angle of diffracted light with a specific wavelength, for example blue light, at which the mark appears blue. Such a label is acceptable for a machine that sorts diamonds in that it does not adversely affect the degree of purity of the diamond.

Близко расположенные штрихи предпочтительно формируются внутри "невидимого контура" буквенно-цифрового знака или подобного (фиг.1). The closely spaced strokes are preferably formed inside the “invisible contour” of an alphanumeric character or the like (FIG. 1).

Ниже, со ссылкой на фиг.3, описывается (только в качестве примера) способ и устройство для просмотра метки, полученной в процессе, описанном выше. Below, with reference to figure 3, describes (only as an example) a method and apparatus for viewing the marks obtained in the process described above.

Маркированный алмаз 104 размещается на просмотровой поверхности 100 традиционного микроскопа 102. Алмаз 104 освещается двумя направленными источниками 106 света, которые имеют угол θ относительно вертикальной оси Y. Как описано выше, θ выбирают так, чтобы при необходимости появлялась метка, например синяя или красная. Таким образом, если метка должна появляться синей и d приблизительно равно 1200 нм, то θ выбирают исходя из условия
d•sinθ = (приблизительно) 450 нм,
где n=1 и 450 нм является соответствующей длиной волны синего света, который является длиной волны дифракционного света по оси Х (фиг.3). В этом случае θ=22^o.A marked diamond 104 is placed on the viewing surface 100 of a conventional microscope 102. The diamond 104 is illuminated by two directional light sources 106 that have an angle θ relative to the vertical axis Y. As described above, θ is selected so that a mark, for example blue or red, appears if necessary. Thus, if the label should appear blue and d is approximately equal to 1200 nm, then θ is selected based on the condition
d • sinθ = (approximately) 450 nm,
where n = 1 and 450 nm is the corresponding wavelength of blue light, which is the wavelength of diffraction light along the X axis (FIG. 3). In this case, θ = 22 ^o .

Источники направленного света могут быть выполнены обычно с помощью кольцеобразного осветителя, причем все, кроме двух диаметрально противоположных частей, не маскируются. Однако для получения того же самого эффекта можно использовать любой подходящий источник света. Directional light sources can usually be made using an annular illuminator, and all but two diametrically opposite parts are not masked. However, any suitable light source can be used to obtain the same effect.

На всем протяжении описания и формулы изобретения слова "содержит", "содержащий" и подобные, если не оговорено особо, необходимо рассматривать в смысле содержащий, а не исключающий или исчерпывающий, то есть в смысле "включающим в себя, но не ограниченным этим". Throughout the description and claims, the words "contains," "comprising," and the like, unless otherwise specified, should be considered in the sense of containing, and not exclusive or exhaustive, that is, in the sense of "including, but not limited to."

Настоящее изобретение описано выше только посредством примера, и изменения могут быть внесены в пределах сущности изобретения, которая распространяется на эквиваленты описанных особенностей. The present invention is described above by way of example only, and changes may be made within the scope of the invention, which extends to equivalents of the described features.

Claims

1. Способ формирования метки на поверхности алмаза или драгоценного камня, содержащей один или несколько единичных знаков, отличающийся тем, что способ содержит этап формирования множества штрихов (10) на поверхности алмаза или драгоценного камня, при этом штрихи (10) формируют знак или знаки, причем метка является такой, что ее нельзя визуально различить невооруженным глазом, при этом штрихи (10) производят видимый дифракционный эффект при определенных условиях подсветки и увеличения. 1. A method of forming a mark on the surface of a diamond or gemstone containing one or more single characters, characterized in that the method comprises the step of forming a plurality of strokes (10) on the surface of a diamond or gemstone, wherein the strokes (10) form a sign or marks, moreover, the mark is such that it cannot be visually distinguished with the naked eye, while strokes (10) produce a visible diffraction effect under certain conditions of illumination and magnification.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что метки не оказывают вредного воздействия на степень чистоты алмаза. 2. The method according to p. 1, characterized in that the labels do not have a harmful effect on the degree of purity of the diamond.

3. Способ формирования метки на поверхности алмаза или драгоценного камня, отличающийся тем, что содержит этап формирования множества штрихов (10) на поверхности алмаза или драгоценного камня, причем штрихи (10) производят видимый дифракционный эффект при определенных условиях подсветки и увеличения без вредного воздействия на степень чистоты алмаза или драгоценного камня. 3. A method of forming a mark on the surface of a diamond or gemstone, characterized in that it comprises the step of forming a plurality of strokes (10) on the surface of a diamond or gemstone, wherein the strokes (10) produce a visible diffractive effect under certain lighting conditions and increase without harmful effects on purity of diamond or gemstone.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что метка выполнена в форме одного или более буквенно-цифровых знаков или тому подобных символов. 4. The method according to p. 1, characterized in that the label is made in the form of one or more alphanumeric characters or the like.

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что штрихи (10) сформированы посредством сфокусированного пучка ионов. 5. A method according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the strokes (10) are formed by means of a focused ion beam.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что зоны поверхности алмаза или драгоценного камня, в которых происходит разупорядочение их кристаллической решетки за счет действия сфокусированного пучка ионов, удаляют посредством сильного окислителя. 6. The method according to p. 5, characterized in that the surface area of the diamond or gemstone in which their crystal lattice is disordered due to the action of a focused ion beam is removed by means of a strong oxidizing agent.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что сильным окислителем является расплавленный азотнокислый калий. 7. The method according to p. 6, characterized in that the strong oxidizing agent is molten potassium nitrate.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что сильным окислителем является соединение в виде X_nY_m, где группа Х представляет собой Li⁺, Na⁺, К⁺, Rb⁺, Cs⁺ или другой катион или их смеси, и группа Y представляет собой ОН^-, NО₃ ^-, O₂ ^2-, О^2-, СО₃ ^2- или другой анион или их смеси, при этом целые числа n и m используются для поддержания баланса зарядов.8. The method according to p. 6, characterized in that the strong oxidizing agent is a compound in the form of X _n Y _m , where the group X represents Li ⁺ , Na ⁺ , K ⁺ , Rb ⁺ , Cs ⁺ or another cation or mixtures thereof, and the Y group represents OH ^- , NO ₃ ^- , O ₂ ^2- , O ^2- , CO ₃ ^2- or another anion or mixtures thereof, while the integers n and m are used to maintain the balance of charges.

9. Способ по любому из пп. 5-8, отличающийся тем, что сфокусированный пучок ионов имеет энергию пучка 50 кэВ или менее. 9. The method according to any one of paragraphs. 5-8, characterized in that the focused ion beam has a beam energy of 50 keV or less.

10. Способ по любому из пп. 5-9, отличающийся тем, что сфокусированный пучок ионов имеет ток пучка приблизительно 0,5 нА. 10. The method according to any one of paragraphs. 5-9, characterized in that the focused ion beam has a beam current of approximately 0.5 nA.

11. Способ по любому из пп. 5-10, отличающийся тем, что дозировка ионов, полученных с помощью сфокусированного пучка ионов, составляет приблизительно 10¹³/см²-10¹⁷/cм².11. The method according to any one of paragraphs. 5-10, characterized in that the dosage of ions obtained using a focused ion beam is approximately 10 ¹³ / cm ² -10 ¹⁷ / cm ² .

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дозировка равна приблизительно 10¹⁴/см²-10¹⁶/см².12. The method according to p. 1, characterized in that the dosage is approximately 10 ¹⁴ / cm ² -10 ¹⁶ / cm ² .

13. Способ по любому из пп. 5-12, отличающийся тем, что область поверхности алмаза или драгоценного камня, который будут маркировать, облучают с помощью источника электронов низкой энергии для устранения накопления заряда. 13. The method according to any one of paragraphs. 5-12, characterized in that the surface area of the diamond or gem to be marked is irradiated with a low energy electron source to eliminate charge accumulation.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что источником электронов низкой энергии является электронный прожектор. 14. The method according to p. 13, characterized in that the source of low energy electrons is an electronic searchlight.

15. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что, по меньшей мере, некоторые из упомянутых штрихов (10) являются параллельными, протяженными и по существу размещенными отдельно друг от друга на равном расстоянии. 15. A method according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that at least some of the said strokes (10) are parallel, extended and essentially placed separately from each other at an equal distance.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что множество пересекающихся наборов штрихов (10) сформированы для получения эффекта перекрестной штриховки. 16. The method according to p. 15, characterized in that many intersecting sets of strokes (10) are formed to obtain the effect of cross-hatching.

17. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что алмазом является драгоценный алмаз. 17. The method according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the diamond is a precious diamond.

18. Устройство для формирования метки на поверхности алмаза или драгоценного камня, причем метка содержит один или несколько единичных знаков, отличающееся тем, что устройство включает в себя программное обеспечение для формирования множества штрихов (10) на поверхности алмаза или драгоценного камня, причем метка является такой, что ее нельзя визуально различить невооруженным глазом, при этом штрихи (10) формируют знак или знаки и производят видимый дифракционный эффект при определенных условиях подсветки и увеличения. 18. A device for forming a mark on the surface of a diamond or precious stone, the mark containing one or more single characters, characterized in that the device includes software for forming a plurality of strokes (10) on the surface of a diamond or precious stone, the mark being such that it cannot be visually distinguished with the naked eye, while strokes (10) form a sign or signs and produce a visible diffraction effect under certain conditions of illumination and magnification.

19. Устройство для формирования метки на поверхности алмаза или драгоценного камня, причем метка содержит один или несколько единичных знаков, отличающееся тем, что устройство содержит средство, включающее в себя программное обеспечение для формирования множества штрихов (10) на поверхности алмаза, причем штрихи формируют знак или знаки и производят видимый дифракционный эффект при определенных условиях подсветки и увеличения без оказания вредного воздействия на степень чистоты алмаза или драгоценного камня. 19. A device for forming a mark on the surface of a diamond or gemstone, wherein the mark contains one or more single characters, characterized in that the device comprises means including software for forming a plurality of strokes (10) on the surface of the diamond, and the strokes form a mark or signs and produce a visible diffraction effect under certain conditions of illumination and magnification without adversely affecting the purity of the diamond or gemstone.

20. Устройство по п. 18 или 19, отличающееся тем, что средство для формирования множества штрихов (10) содержит средство для облучения частей алмаза или драгоценного камня для получения разупорядочения их кристаллической решетки и получения разупорядоченного слоя, а также средство для удаления разупорядоченного слоя. 20. The device according to claim 18 or 19, characterized in that the means for forming a plurality of strokes (10) comprises means for irradiating parts of a diamond or a precious stone to obtain disordering of their crystal lattice and to obtain a disordered layer, as well as means for removing a disordered layer.

21. Устройство по любому из пп. 18-20, отличающееся тем, что средство для облучения частей алмаза содержит сфокусированный пучок ионов. 21. The device according to any one of paragraphs. 18-20, characterized in that the means for irradiating parts of the diamond contains a focused ion beam.

22. Устройство по п. 21, отличающееся тем, что сфокусированный пучок ионов имеет энергию пучка 50 кэВ или менее. 22. The device according to p. 21, characterized in that the focused ion beam has a beam energy of 50 keV or less.

23. Устройство по п. 21 или 22, отличающееся тем, что сфокусированный пучок ионов имеет ток пучка приблизительно 0,5 нА. 23. The device according to p. 21 or 22, characterized in that the focused ion beam has a beam current of approximately 0.5 nA.

24. Устройство по любому из пп. 21-23, отличающееся тем, что дозировка ионов, которая обеспечивается сфокусированным пучком ионов, равна приблизительно 10¹³/см²-10¹⁷/см².24. The device according to any one of paragraphs. 21-23, characterized in that the dosage of ions, which is provided by a focused ion beam, is approximately 10 ¹³ / cm ² -10 ¹⁷ / cm ² .

25. Устройство по п. 24, отличающееся тем, что дозировка ионов равна приблизительно 10¹⁴/см²-10¹⁶/см².25. The device according to p. 24, characterized in that the dosage of ions is approximately 10 ¹⁴ / cm ² -10 ¹⁶ / cm ² .

26. Устройство по любому из пп. 18-25, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство для облучения области поверхности алмаза, который необходимо маркировать с помощью источника электронов низкой энергии для устранения накопления заряда. 26. The device according to any one of paragraphs. 18-25, characterized in that it further comprises a means for irradiating the surface area of the diamond, which must be marked with a low energy electron source to eliminate charge accumulation.

27. Алмаз или драгоценный камень, имеющий метку, сформированную на нем посредством способа по любому из пп. 1-17. 27. A diamond or gem having a mark formed on it by the method according to any one of paragraphs. 1-17.

28. Устройство для просмотра метки на поверхности алмаза или драгоценного камня, причем метка содержит множество штрихов (10), которые производят видимый дифракционный эффект при освещении и увеличении, отличающееся тем, что содержит два средства (106) для освещения метки лучами света, каждый из которых падает под углом, который соответствует дифракционному углу света с предварительно определенной длиной волны и диапазоном длин волн, причем средство (106) освещения является таким, что лучи света падают по существу под тем же углом (θ) к нормали (Y) к упомянутой поверхности, но, как просматривается нормаль к поверхности, находятся по существу в противоположных направлениях, и средство просмотра и увеличения для просмотра метки и для увеличения рассматриваемого изображения метки. 28. A device for viewing the mark on the surface of a diamond or precious stone, the mark containing many strokes (10) that produce a visible diffractive effect when illuminated and enlarged, characterized in that it contains two means (106) for illuminating the mark with light rays, each which falls at an angle that corresponds to the diffraction angle of light with a predetermined wavelength and a range of wavelengths, and the lighting means (106) is such that the light rays fall essentially at the same angle (θ) to the normal (Y ) to said surface, but as the normal to the surface is scanned, they are essentially in opposite directions, and the viewing and enlarging means for viewing the mark and for enlarging the mark image in question.

29. Устройство по п. 28, отличающееся тем, что угол и направление, под которым падают освещающие лучи света, является такими, что метку можно рассматривать на относительно темном фоне. 29. The device according to p. 28, characterized in that the angle and direction at which the illuminating rays of light fall is such that the mark can be viewed against a relatively dark background.

30. Способ просмотра метки на поверхности алмаза или драгоценного камня, причем метка содержит множество штрихов, которые производят видимый дифракционный эффект при освещении и увеличении, отличающийся тем, что способ содержит этапы: освещают метку лучами (106) света, каждый из которых падает под углом (θ), который соответствует дифракционному углу света с предварительно определенной длиной волны или диапазоном длин волн, и лучи света падают под тем же самым углом (θ) к нормали поверхности, но, как просматривается нормаль к поверхности, находятся по существу в противоположных направлениях и рассматривают метку и увеличивают рассматриваемое изображение метки. 30. A method of viewing a mark on the surface of a diamond or gem, the mark containing many strokes that produce a visible diffraction effect when illuminated and enlarged, characterized in that the method comprises the steps of: illuminate the mark with light rays (106), each of which falls at an angle (θ), which corresponds to the diffraction angle of light with a predetermined wavelength or wavelength range, and the light rays fall at the same angle (θ) to the normal to the surface, but, as the normal to the surface is seen, finding appear substantially in opposite directions and view the mark and enlarge the mark image in question.

31. Способ по п. 30, отличающийся тем, что содержит этап выбора угла (θ) и направления, в котором падает осветительный свет, для рассмотрения метки на относительно темном фоне. 31. The method according to p. 30, characterized in that it comprises the step of selecting the angle (θ) and the direction in which the illumination light falls, to examine the mark against a relatively dark background.