标记钻石的方法、由该方法形成的标记以及根据该方法标记的钻石与流程

本发明涉及固态材料的标记领域，并且更特别地涉及包括钻石的宝石的标记。

背景技术

宝石标识和分级早已由包括GIA、IGI、Gem-A和NGTC的国际标准实验室确立。标识和分级结果通常存储在电子介质中，诸如硬盘、磁带、光盘等，并且纸质证书与相对应的宝石一起发行。

当证书丢失时，或者当宝石与其他宝石混合时，宝石的身份丢失，并且需要重新认证。

包括钻石的宝石的直接标记通常是避免这种情况的直接方法，并允许进行重新标识。

本领域内的用于标记包括钻石的宝石的常规技术包括激光标记和离子束标记。

然而，当使用激光标记时，这可能生成粗糙的图案并在宝石上留下不可恢复的烧蚀痕迹，从而造成永久损坏并可能使宝石贬值。

当使用离子束标记时，这种技术可以用于在宝石的表面刻写精细图案，该精细图案可以是使用激光标记的那些精细图案的1000分之一，然而，该工艺通常相对较慢并且需要精度。

除了物品标识之外，宝石标记可以提供物品的可追溯性，诸如其来源、其所有者、其特征等。这种标记技术还有助于防止伪造贵重制品，诸如艺术品或珠宝，并有助于防止盗窃事件。

发明目的

本发明的目的是提供一种用于标记固态材料(包括宝石)的工艺和一种标识标记，其克服或至少部分地改善了与现有技术相关的至少一些缺陷。

技术实现要素：

本发明涉及一种用于宝石的，特别是钻石的鉴别的工艺，并且对于肉眼是不可见的鉴别标记。

本发明提供了在钻石中/钻石上提供鉴别标记以及相对应的制造方法，其至少满足钻石鉴别领域中的以下要求，这些要求是：

(i)钻石中/钻石上的真正不可见的获得的鉴别标记，其不能轻易地或容易地去除；

(ii)钻石中/钻石上的真正不可见的获得的鉴别标记，其满足不希望在其钻石中/钻石上看到任何人工标记的钻石所有者和行业的要求。

在第一方面，本发明提供了一种形成不可光学检测的鉴别标记的工艺，其中所述标记形成在由钻石形成的制品的外表面处，所述工艺包括以下步骤：

(i)使用聚焦离子束(FIB)写入工艺在钻石的表面处施加标记，以便提供不可光学检测的鉴别标记，该不可光学检测的鉴别标记是通过在钻石的外表面处改变钻石材料的一部分的光学特性以形成标记部分而形成的；

其中，鉴别标记是光学不可见的，并且其中鉴别标记通过成像方法是可视的，该成像方法在钻石的具有经改变的光学特性的部分与钻石的未标记部分之间提供了可观察的对比。

聚焦离子束的离子束源可以是氙。

聚焦离子束的离子束源可以是氮。

通过聚焦离子束写入工艺增强了钻石上的写入部分的激光反向散射性质。

聚焦离子束(FIB)的加速电压可以在从20kV到40kV的范围内。

用于形成所述标记的聚焦离子束(FIB)的加速电压可以是约30kV。

用于形成所述标记的聚焦离子束(FIB)电流优选地小于5nA。

用于形成所述标记的聚焦离子束(FIB)电流优选地小于约3.3nA。

鉴别标记对于肉眼是不可见的。在放大的情况下鉴别标记对于肉眼是不可见的。

鉴别标记在常规反射、透射或偏振观察方法中是不可见的。

聚焦离子束(FIB)写入工艺形成通过改变钻石的折射率形成的标记。

鉴别标记在荧光观察方法中是可见的。

鉴别标记使用激光扫描显微镜是可见的。

在第二方面，本发明提供了一种不可光学检测的鉴别标记，其中所述标记通过根据第一方面的方法提供在钻石表面处。

在第三方面，本发明提供了一种通过根据第一方面的方法对其施加有鉴别标记的钻石。

在第四方面，本发明提供了一种查看在根据第一方面的钻石上的不可光学检测的鉴别标记的工艺，所述工艺包括以下步骤：

(i)提供根据第三方面的具有施加于其上的鉴别标记的钻石；以及

(ii)使用荧光成像方法来查看所述钻石；

其中，鉴别标记是光学不可见的，并且其中鉴别标记通过成像方法是可视的，该成像方法在钻石的具有经改变的光学特性的部分与钻石的未标记部分之间提供了可观察的对比。

鉴别标记在荧光观察方法中可以是可见的。

鉴别标记使用激光扫描显微镜可以是可见的。

附图说明

为了获得对上述发明的更精确的理解，将参考附图中示出的本发明的具体实施例渲染对以上简要描述的发明进行更具体的描述。本文中呈现的附图可能不是按比例绘制的，并且附图或以下描述中对尺寸的任何引用特定于所公开的实施例。

附图示出了本发明并解释了其原理。在附图中，相同的附图标记始终指代相同的部分：

图1示出了施加在钻石的表面上的根据本发明的标识标记的反射图像，其中该图像由耦接到常规光学显微镜的智能手机相机拍摄；

图2示出了钻石表面上的图1的标识标记的左手部分的激光反射图像，其由共焦激光扫描显微镜561nm橙色拍摄；

图3示出了钻石表面上图1和图2的标识标记的左手部分的荧光图像，其由共焦激光扫描显微镜拍摄；以及

图4提供了对图1至图3的标记的查看的进一步解释。

具体实施方式

为了获得对上述发明的更精确的理解，将参考附图中示出的本发明的具体实施例渲染对以上简要描述的发明进行更具体的描述。本文中呈现的附图可能不是按比例绘制的，并且附图或以下描述中对尺寸的任何引用特定于所公开的实施例。

根据本发明，光学不可见的标记被施加到钻石的表面。

使用聚焦离子束(FIB)写入工艺，这改变了钻石的光学性质。被改变的主要光学性质或特性是钻石的折射率。

这种变化不能被光学辨别，并且由此，标记不能被辨别，并且由此即使在利用放大镜查看的放大的情况下，也是光学不可见的。

为了能够看到标记，需要使用荧光观察方法，使用聚焦离子束(FIB)写入工艺来形成通过改变钻石的折射率形成的标记。这种标记的形成不会改变钻石的光学性质，并且即使在诸如利用放大镜的放大的情况下，也无法通过肉眼进行光学标识。

这样的工艺改变了钻石的光学性质。被改变的主要光学性质或特性是钻石的折射率，并且标记可以被认为是通过具有这种经改变的折射率的钻石部分以几何方式表示。

因此，钻石的小部分的折射率的这种扰动对于肉眼是不可见的。然而，当钻石通过成像方法时是可视的，该成像方法在钻石的具有经改变的光学特性的部分与钻石的未标记部分之间提供了可观察的对比。

这种成像方法包括使用激光扫描显微镜进行激光反射成像或荧光成像。

因此，如将被理解的是，本发明提供了一种标记，该标记对于肉眼是有效不可见的，但是在使用适当成像技术的预定条件下是可视的。

作为示例，使用本发明的工艺将标记施加到钻石上。

参考图1并且如图1所示，存在根据本发明的施加在钻石100的一部分的表面上的标识标记的反射图像，其由耦接到常规光学显微镜的智能手机照相机拍摄。

通过在区110、120、121、123、125、127和129中创建呈字母“T”的形式的标记，从左到右逐渐增加来自聚焦离子束(FIB)的剂量来形成标记。

作为示例并且根据本发明，可以使用利用氮并且具有约30kV的加速电压约以及3.3nA或更小的电流的聚焦离子束(FIB)，以根据本发明提供用于在钻石表面处或邻近钻石表面处形成标记的合适剂量。

如可以看出的那样，在区110和120中具有最低两个剂量的情况下，字母“T”是不可辨别的。

相反，在具有最高剂量的情况下，标记130a和130b在区域127和129的常规显微镜下是清晰可见的。

然而，如可以理解的，不期望钻石的安全或标记或标识标记轻易地被公众查看到或观察到，因为如果标记在钻石表面的浅层处，这可能允许伪造者容易地复制这样的标记，或者甚至移除标记并利用新的标记替换它。

另外，如果是光学可见的，则这种标记可能影响钻石的光学性质，并对钻石的价值有害。

如将要描述的，标记130a和130b在常规显微镜下是可容易地辨别的，并且因此它对于伪造或包括盗窃等不正当行为具有较低的安全性。

相比之下，在区110和120中，尽管在常规显微镜下不可见，但是本发明人已经证明和示出，当通过特定方法(诸如根据本发明的荧光成像)进行观察时，这种标记可以是可容易地辨别的。因此，相比于现有技术的标记，在区域110和120中施加的标记可以为钻石提供更高的安全水平。

现在参考图2，示出了钻石200的图1的区110和120的激光反射图像，这些区位于图1的标识标记的左手部分处。

为了查看标记，作为示例，可以如下使用显微镜：卡尔·蔡司LSM800：

物镜：Plan-Apochromat 40X,NA 1.3Oil DIC

激光波长：561nm

激光功率：100％

扫描区域：106.27x106.27um²

像素的数量：1024x1024

像素停留时间：32.8us

平均值：4行

检测器增益：对于激光反射成像为500

检测滤波器：用于激光反射成像的T80/R20

检测波长：对于激光反射成像为551至571nm

可以看出的是，可以注意和检测到分别在区210和220中的两个标记230a和230b，这两个标记仅由小剂量的聚焦离子束形成。由此，如图2所示的标记230a和230b在光学上是不可见的，但是在激光反射技术下是可见的。

现在参考图3，当通过荧光成像观察到对应于图2的标记230a和230b的相同标识标记330a和330b以及图1的区110和120内的标记时，标记330a和标记330b的字母“T”现在可容易地辨别。

为了查看标记，作为示例，使用荧光技术可以如下使用显微镜：卡尔·蔡司LSM800：

显微镜：卡尔·蔡司LSM800

物镜：Plan-Apochromat 40X,NA 1.3Oil DIC

激光波长：561nm

激光功率：100％

扫描区域：106.27x106.27um²

像素的数量：1024x1024

像素停留时间：32.8us

平均值：4行

检测器增益：对于荧光成像为1250

检测过滤器：用于荧光成像的MBS 458/561

检测波长：对于荧光成像为632至740nm

标记330a和330b与背景之间有显著的对比，并且因此人们可以容易地注意和观察到标记。

如已经示出和展示的那样，标记330a和330b在荧光成像下可容易地辨别，但在常规显微镜或共焦激光显微镜下不可容易地辨别。

这是因为标记330a和330b是通过将非常小剂量的聚焦离子束照射到钻石表面上而形成的。这种小剂量的聚焦离子束不能物理地标记钻石或者是光学上可辨别的。相反，这种标记仅改变光学特性，诸如钻石的标记部分的折射率。

这种改变光学上不可辨别，并且由此，标记不能被辨别。为了看见标记，使用荧光观察方法。如所示的那样，根据本发明，包括激光反射成像和使用荧光观察方法的技术可以用于观察标记。

图4提供了对图1和图2的标记的查看的进一步解释。

因此，通过控制用于根据本发明标记钻石的聚焦离子束的剂量，可以使用包括激光反射成像和使用荧光观察方法的技术来查看根据本发明的标记。

这些优点提供了增强的安全性，并且为标记的复制提供了显著的技术障碍，因此提供了增强的防伪属性。

本发明的标记方法和来自这种方法的标记提供了以下另外的优点：

(i)可以被看见并且不容易被查看的标记；

(ii)当施加到诸如贵重宝石或宝石的制品时允许出于安全目的进行标识以及进行制品的追踪和溯源的标记；

(iii)可以用于减轻或标识伪造、以及包括盗窃等不当行为的安全目的；

(iv)一种固态材料的标记，其没有与其他破坏性和侵入性标记方法(诸如烧蚀、铣削、雕刻等)相关联的缺点；

(v)不改变固态材料的光学质量或性质并且不损害固态材料的透明度或颜色的方法及其产品；

(vi)不将污染物或杂质引入到固态材料的方法及其产品；

(vii)不需要从固态材料的表面显著去除材料的方法及其产品；以及

(viii)没有相关联的化学残留物的方法及其产品。

应当注意和理解，本发明的实施例示出了构思和原理，而不是限制。在这些实施例中，在不脱离本发明的范围的情况下，方法和实施机制可以被修改或替换为有效的呈现。因此，所附权利要求不受实施例限制。

术语“标记”在整个说明书和权利要求书中使用，并且本领域技术人员将会理解，这种“标记”与提供在制品的表面处或在邻近制品的表面处的“标记”有关，并且术语彼此同义以及可以互换使用，而不改变含义或解释。