专利名称：：用于标记贵重物品的方法
技术领域：
：本发明涉及标记贵重物品一主要是宝石，尤其是成品钻石——的方法，且可以用于所述物品的识别。
背景技术：
：从现有技术，已知用于产生光学不可见标记以及使其可见的方法，根据该方法，首先将物体的表面抛光。在该抛光表面上，通过对该表面的至少一个区域进行改性，形成光学不可见标记图像。作为表面改性的结果，改性部位的表面能改变。接着，通过在物体的前述表面的附近建立一亚稳定(meta-stable)环境，使这一标记图像可见。借助所述环境，以亚稳定环境的稳定相颗粒——其位于物体表面的具有不同表面能的多个部位——所形成的特异(distinguished)结构的形式产生标记图像(W0.02/089041，Cl，EP1391841)。该已知方法的缺点包括，图像质量取决于观察表面的污染情况。还应注意到，这种利用冷凝物的标记在改性部位的尺寸大于冷凝液滴的一般尺寸时可用。如果形成所述标记的笔划或点的尺寸可与冷凝水滴的一般尺寸(5至10微米)相比，标记缺点通过低对比度和图像在变得可见后迅速消失而显现。因此，上述的条件限制了这类标记的适用范围。与所要求保护的方法最接近的是一种通过聚焦离子束标记钻石的方法。根据这一方法，首先将钻石表面抛光。在抛光表面上，产生一在反射光下光学可见(借助专用光学装置)的标记图像。该图像通过使用离子能量大于lOkeV——通常为30_50keV——的聚焦离子束对所述表面的标记部分进行改性而形成，所述聚焦离子束改变基底物体的表面层的结构，使得可相对于标记表面的未处理部位的光学性能改变改性部位的光学性能。首先，将钻石的抛光表面涂敷以一薄层导电材料诸如金，以去除由于离子束的撞击而在其表面上产生的电荷。标记图像通过以下步骤形成以聚焦离子束持续扫描所限定的表面部位，由此破坏晶格的相邻原子之间的键，接着利用例如氮化钠化学蚀刻这些部位，而将基体材料部分地去除，即，通过产生凹槽改变产品的抛光表面的原始形貌(topography)(US,No.6391215)。应列出该已知现有技术的方法的缺陷中的以下缺陷。由于改性是通过以高能离子的聚焦离子束持续地扫描待要形成标记图像的产品表面部位而进行的，因此在这些部位，钻石的晶格中的原子键断裂。结果，基底材料获得了石墨结构，并且当蚀刻时，在这些部位形成粗糙的点，从而导致光散射。但是，考虑到钻石和空气之间的折射率差相对较小，形成图像的凹槽应足够深以获得在反射光下可感知的图像——为大约30nm或更深。否则，所述图像在反射光下将是几乎不可感知的。损坏抛光表面的完整性，即微雕的实际存在，无疑会改变产品的外观，这将使产品的价值下降。由于此原因，这一类型的标记的适用范围明显缩小。此外，偶尔会需要改变所述标记。在这样的情况下，必须将钻石额外抛光至先前形成的标记的深度，即，30hm或更深。所述方法的缺陷还应包括改性的工艺过程的复杂性。原因在于，具有必要的(前述的)离子能量的聚焦离子束仅能在高真空状态(io_6torr)下获得和使用。此外，该方法需要使用劳动密集型的、危险的步骤，根据这些步骤，首先用酸去除金层，接着在380-550摄氏度的温度下应用氮化钠一小时，将原子间键已被部分破坏的材料去除。因此，上述缺陷限制了已知的现有技术的方法的应用。
发明内容所公开的发明基于扩展上述方法的适用性的任务，所述扩展通过以下所述实现在产品的识别表面上形成在反射光下光学可见的，即用光学显微镜清晰可见的，也就是具有足够的对比度和空间分辨率的，耐久标记，这是由于通过改性剂赋予了识别表面光学性能的改变，也由于降低了识别表面的污染对图像对比度的影响，以及增强了步骤执行的容易性，其中所述改性剂是这样一种材料其离子在被注入基底材料的晶格中后将改变基底材料的复折射率，而不损坏抛光表面的完整性。所述的任务通过使用一种标记贵重物品的方法得到解决，根据该方法，首先将产品的识别表面抛光；通过利用具有给定离子能量的导向离子束(guidedionbeam)对抛光表面的识别区域进行改性，在抛光表面上形成在反射光下光学可见的标记图像；在改性步骤中，改变表面层的组成，使得可相对于识别表面的未处理部位的光学性能改变改性部位的光学性能，由此，根据本发明，识别表面的改性用穿过模版掩模(stencilmask)的脉冲离子束实现，其结果是将改性剂离子注入表面层的标记区域的晶格中而不损坏晶格原子之间的共价键，且从而不损坏该层的原始形貌，且标记区域的光学性能的所述改变是通过使用这样的材料作为改性剂而提供的该材料的离子在被注入基底材料的晶格中后改变基底材料的复折射率。最好是在增加虚部(imaginarycomponent)的方向上改变基底材料的复折射率，该虚部表示入射光的吸收特性，并因此增加反射光的强度，因为在光从金属表面被反射时出现反射光。硼离子或贵金属离子是用于标记钻石的有用的掺杂添加剂或改性剂。可取的是，通过使用能量小于lOkeV优选为5_6keV的改性剂离子执行将掺杂添加剂注入晶格中。具体实施例方式如下所述执行所公开的方法。为了执行标记工序，首先将产品的识别表面抛光。通过利用具有给定离子能量的导向离子束对抛光表面的识别区域进行改性，在抛光表面上形成在反射光下光学可见的标记图像。在改性步骤中，改变表面层的组成，使得可相对于识别表面的未处理部位的光学性能改变改性部位的光学性能。识别表面的改性用穿过模版掩模的脉冲离子束实现，其结果是将改性剂离子注入表面层的标记区域的晶格中而不损坏晶格原子之间的共价键，并从而不损坏该层的原始形貌。标记区域的光学性能的所述改变是通过使用这样的材料作为改性剂而提供的该材料的离子在被注入基底材料的晶格中后改变基底材料的复折射率。最好是在增加虚部的方向上改变基底材料的复折射率，该虚部表示入射光的吸收特性，且从而增加反射光的强度，即，反射光的反射率。4硼离子或贵金属离子是有用的掺杂添加剂。可取的是，通过使用能量小于lOkeV优选为5_6keV的改性剂离子执行将掺杂添加剂注入晶格中。因此，所公开的方法的执行在标记表面的改性部位提供了材料的折射率的最大限度的改变，这实际上改变了反射率的值，主要是增大了反射率的值。例如，当钻石表面被掺杂硼离子时，掺杂部位获得半导体的特性。所改性的(掺杂)部位的折射率显著改变。因此，当以这样的方式应用一标记时，它在反射光下的图像相对于物品的未改性表面将更明亮，因为掺杂区域具有大得多的反射率。因此，对于非常小的图像——不可见标记(W0.02/089041,Cl，EP1391841)对其没有效果，可取的是，在不需要去除任何材料且不损坏抛光表面的完整性的情况下获得在反射光下可见的标记。该标记将是一个通过以下所述获得的标记通过对在形成标记图像的部位上的原始材料进行掺杂改变基底的折射率，从而导致掺杂区域的反射率明显增加。掺杂不会损坏抛光表面，也不会破坏表面形貌。甚至在所改性的(掺杂)材料层的深度仅为几纳米时，从掺杂部位反射的那部分入射光也是可见的。总是会形成在产品表面上的污染物薄膜对于反射光和入射光是光学透明的，并且对以该公开的方式获得的标记的对比度将几乎没有影响。离子束提供的能量速率(即，所吸收的辐射剂量除以时间)对该公开的方法是重要的。在本发明中，基底材料吸收的辐射剂量逐渐地(以脉冲形式)累积，这防止了在改性部位对基底表面的损坏，这是因为单个脉冲的辐射剂量未高到足以破坏材料例如钻石的晶格中的原子间共价键。根据经验选择辐照(exposure)模式。该公开的方法的执行不需要高真空，因为照射是以脉冲模式用具有lOkeV的离子能量的非聚焦离子束进行的。这一点，以及不进行化学蚀刻，增加了应用的容易性。离子能量决定改性层的深度，该深度为几纳米，对钻石表面上标记的长期的、几乎是永久的应用来说是足够的。在一些情况下，可能需要修改标记图像，例如由于物品的所有权改变。根据本公开内容，所述标记可以穿透到数纳米至10nm的深度而不打乱表面层的形貌，因此，如有必要，可以通过抛光容易地去除所述标记。所述标记是耐久的，因为例如通过空间调制脉冲金属离子束获得的、导致物品表面的折射率变化的物品表面的改性导致了具有改变的折射率的表面的组成和结构的永久改变。该公开的方法的具体实现的一个实例。通过利用穿过模版掩模的离子束(硼离子)对钻石样品的表面进行改性，在钻石样品的抛光表面上形成为字母和数字的形式的标记图像，该标记图像对肉眼是不可见的，但通过使用显微镜在反射光下是光学可见的。在一年内对原始标记进行的测试未显示出标记对比度的任何降低。所述标记还对机械磨损和酸以及其他化学品(溶剂)的作用具有抗性。工业适用性因此，本发明可在各种科学和
技术领域：
中广泛用于记录和读取身份信息；特别地，本发明可以用于标记小于0.3克拉的钻石。权利要求一种标记贵重物品的方法，根据该方法，首先将产品的识别表面抛光；通过利用具有给定离子能量的导向离子束对抛光表面的识别区域进行改性，在所述抛光表面上形成在反射光下光学可见的标记图像；在改性步骤中，改变表面层的组成，使得可相对于识别表面的未处理部位的光学性能改变改性部位的光学性能，其特征在于，识别表面的改性用穿过模版掩模的脉冲离子束实现，其结果是将改性剂离子注入表面层的标记区域的晶格中而不损坏晶格原子之间的共价键，并从而不损坏该层的原始形貌，且标记区域的光学性能的所述改变是通过使用这样的材料作为改性剂而提供的该材料的离子在被作为掺杂添加剂注入基底材料的晶格中后改变基底材料的复折射率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，改变基底材料的复折射率，以获得该复折射率的虚部的增加，该虚部表示入射光的吸收特性，并从而增加反射光的强度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用硼离子或贵金属离子作为掺杂添加剂。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过使用能量小于IOkeV优选为5-6keV的改性剂离子将掺杂添加剂注入晶格中。全文摘要本发明涉及用于标记贵重物品主要是宝石，尤其是成品钻石的方法，且可以用于物品的识别。该发明的用于标记贵重物品的方法包括通过利用具有给定离子能量的离子束对待标记的表面区域的离子进行改性，在抛光表面上形成在反射光下可见的标记图像，以及在进行改性时，将基底的表面层的结构以这样的方式转变以致与待标记的表面的未处理区域的光学性能相比改变改性区域的光学性能。利用穿过模版掩模的脉冲离子束通过以下所述对待标记的区域进行改性将改性剂离子注入基底表面层的标记区域中的晶格中而不破坏晶格原子之间的共价键，即不损坏所述层的原始形貌。改性区域的光学性能是通过使用为改性剂的形式的如下材料而改变的该材料的离子在被以掺杂添加剂的形式注入晶格中时改变基底材料的总体折射率(integralrefractionindex)。文档编号B44C1/22GK101827713SQ200780100823公开日2010年9月8日申请日期2007年7月27日优先权日2007年7月27日发明者尤里康斯坦廷诺维奇·尼奇恩科申请人:尤里康斯坦廷诺维奇·尼奇恩科