借助聚焦离子束的突出标记制造技术

本发明专利技术提供了一种在固态材料的经抛光小面的外表面上形成一个或一个以上突出部的方法，所述方法包含步骤：以使顶部表面材料突出的方式朝向固态材料的经抛光小面的外表面施加聚焦惰性气体离子束局部辐射；其中来自所述聚焦惰性气体离子束的所辐射聚焦惰性气体离子穿透所述固态材料的所述经抛光小面的所述外表面；以及其中所辐射聚焦惰性气体离子在一压力下造成所述固态材料在所述外表面下方的固态晶格内的膨胀应变以引起固态晶格的膨胀，且在所述固态材料的所述经抛光小面的所述外表面上形成突出部。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种在固态材料的经抛光小面的外表面上形成一个或一个以上突出部的方法，所述方法包含步骤：以使顶部表面材料突出的方式朝向固态材料的经抛光小面的外表面施加聚焦惰性气体离子束局部辐射；其中来自所述聚焦惰性气体离子束的所辐射聚焦惰性气体离子穿透所述固态材料的所述经抛光小面的所述外表面；以及其中所辐射聚焦惰性气体离子在一压力下造成所述固态材料在所述外表面下方的固态晶格内的膨胀应变以引起固态晶格的膨胀，且在所述固态材料的所述经抛光小面的所述外表面上形成突出部。【专利说明】借助聚焦离子束的突出标记
本专利技术涉及在固态材料上提供标记的方法。特定来说，本专利技术涉及在例如宝石等固态材料的表面上提供标记，进而所述标记并不光学可见。
技术介绍
对固态材料进行标记,特别是珍贵宝石或类似物,例如在鉴定或质量标记,则可能需要。对于宝石的标记，希望以某一方式执行标记，使得不会损坏宝石或使任何损坏最小化，保存宝石的完整性，不发生明显质量损失，无化学残留物剩余，且标记不会有损宝石的清晰度或颜色。 对于装饰性宝石，标记技术应对裸眼不可见，以便从美学观点来看不会有损宝石的质量，因为可见的识别标记可能减损视觉效果而导致宝石的贬值。 蚀刻、雕刻和微研磨工艺的技术存在于现有技术中，这些可能影响宝石的完整性和质量，且可能视觉上不合意。此外，这些工艺导致某一量的材料损失，这也可能视觉上不 A音口尼、O 其它标记技术也存在于现有技术中，包含例如美国专利US6，391，215B1中揭示的技术，其中将信息标记施加到钻石或碳化硅宝石的经抛光小面，其中用导电层涂覆宝石。所述导电层防止宝石变得带电，且用聚焦离子束形成标记，进而烧蚀表面的一部分达必要的深度，且随后利用强力氧化剂清洗施加标记的表面。
技术实现思路
专利技术的目的 因此，本专利技术的目的是提供一种在固态材料上提供标记的方法以及其上具有所述标记的固态材料，它克服了或至少部分改善了与现有技术相关联的至少一些缺陷。
技术实现思路
在第一方面中，本专利技术提供一种在固态材料的经抛光小面的外表面上形成一个或一个以上突出部的方法，所述方法包含步骤: (i)以使顶部表面材料突出的方式朝向固态材料的经抛光小面的外表面施加聚焦惰性气体离子束局部辐射； 其中来自所述聚焦惰性气体离子束的所辐射聚焦惰性气体离子穿透所述固态材料的所述经抛光小面的所述外表面；以及 其中所辐射聚焦惰性气体离子在一压力下造成所述固态材料在所述外表面下方的固态晶格内的膨胀应变以便引起固态晶格的膨胀，且在所述固态材料的所述经抛光小面的所述外表面上形成突出部。 优选地，所述聚焦惰性气体离子束具有5keV到50keV的范围内的束能量和IfA到200pA的范围内的探测电流。 所述固态晶格可呈单晶体、多晶体或非晶态的形式，且所述固态材料是在环境温度和从大气到高真空的压力下呈固态形式的材料。 优选地，所述固态材料是宝石。更优选地，所述固态材料是选自包含钻石、红宝石、蓝宝石、翡翠、珍珠、玉或类似物的群组的材料。 聚焦惰性气体离子束是可选自周期表的VIII族中的任何惰性气体的离子源。 优选地，固态材料的经抛光小面具有小于50nm的平均表面粗糙度。 优选地，突出部具有成纳米或微米数量级的平均宽度，以及成纳米或微米数量级的平均高度。 从所述固态材料的所述外表面到所述外表面下方的所辐射惰性气体累积的区域的距离优选在Inm到100 μ m的范围内。 可提供所述突出部以便形成可识别标记或图案，且所述可识别标记呈单个点或点阵列、柱、圆顶、半球、线、不规则形状、对称或不对称形状或类似形状的形式。 可提供所述可识别标记作为周期性线阵列、孔/点阵列、圆形阵列、螺旋阵列、分形阵列或多个周期阵列，或类似阵列。 或者，可提供可识别标记作为连续突出形状以形成任意图案。 可形成纳米尺寸的多个突出部，以便提供由于光学限制中的瑞利准则而对裸眼不可见的信息标记。所述突出部可布置成周期性阵列，所述周期性阵列在可见和不可见光范围内通过指定光照条件和配备显微镜的相机下而可见。所述一个或一个以上突出部形成可识别安全性标记。 所述方法优选地维持保留所述固态材料的完整性，且使得大体上不存在质量损失。 在第二方面中，本专利技术提供一种固态材料，其具有在所述固态材料的经抛光小面的外表面上形成一个或一个以上突出部的一个或一个以上突出部方法，其中所述一个或一个以上突出部是由包含以下步骤的方法形成: (i)以使顶部表面材料突出的方式朝向固态材料的经抛光小面的外表面施加聚焦惰性气体离子束局部辐射； 其中来自所述聚焦惰性气体离子束的所辐射聚焦惰性气体离子穿透所述固态材料的所述经抛光小面的所述外表面；以及 其中所辐射聚焦惰性气体离子在一压力下造成所述固态材料在所述外表面下方的固态晶格内的膨胀应变以引起固态晶格的膨胀，且在所述固态材料的所述经抛光小面的所述外表面上形成突出部。 优选地，所述聚焦惰性气体离子束具有5keV到50keV的范围内的束能量和IfA到200pA的范围内的探测电流。 所述固态晶格可呈单晶体、多晶体或非晶态的形式。所述固态材料是在环境温度和从大气到高真空的压力下呈固态形式的材料。 所述固态材料优选地是宝石，且更优选地选自包含钻石、红宝石、蓝宝石、翡翠、珍珠、玉或类似物的群组。 用以形成所述一个或一个以上突出部的所述聚焦惰性气体离子束是可选自周期表的VIII族中的任何惰性气体的离子源。 优选地，固态材料的经抛光小面具有小于50nm的平均表面粗糙度。 突出部优选地具有成纳米或微米数量级的平均宽度，以及成纳米或微米数量级的平均高度。 优选地，从所述固态材料的所述外表面到所述外表面下方的所辐射惰性气体累积的区域的距离在Inm到100 μ m的范围内。 优选提供所述一个或一个以上突出部以便形成可识别的标记或图案。所述可识别标记可呈单个点或点阵列、柱、圆顶、半球、线、不规则形状、对称或不对称形状或类似形状的形式。 或者，可提供所述可识别标记作为周期性线阵列、孔/点阵列、圆形阵列、螺旋阵列、分形阵列或多个周期阵列，或类似阵列，或可提供所述可识别标记作为连续突出形状以形成任意图案。 所述固态材料可形成有纳米尺寸的多个突出部，以便提供由于光学限制中的瑞利准则而对裸眼不可见的信息标记。所述突出部可布置成周期性阵列，所述周期性阵列在可见和不可见光范围内通过指定光照条件和配备显微镜的相机下而可见。 所述一个或一个以上突出部形成可识别安全性标记。 在所述一个或一个以上突出部的形成期间保留所述固态材料的完整性，且大体上不存在固态材料的质量损失。 在第三方面中，本专利技术提供一种用于在固态材料的经抛光小面的外表面上形成一个或一个以上突出部的系统，所述系统包含: 聚焦惰性气体离子束装置，用于朝向固态材料的经抛光小面的外表面施加聚焦惰性气体离子束局部辐射， 计算机控制装置，用于控制朝向固态材料的经抛光小面的外表面的聚焦惰性气体离子束局部辐射的排放， 其中所述计算机控制器装置控制来自所述聚焦惰性气体离子束的所辐射聚焦惰性气体离子以便穿透所述固态材料的所述经抛光小面的所述外表面；且所辐射聚焦惰性气体离子在一压力下造成所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在固态材料的经抛光小面的外表面上形成一个或一个以上突出部的方法，其特征在于，所述方法包含步骤：(i)以使顶部表面材料突出的方式朝向固态材料的经抛光小面的外表面施加聚焦惰性气体离子束局部辐射；其中来自所述聚焦惰性气体离子束的所辐射聚焦惰性气体离子穿透所述固态材料的所述经抛光小面的所述外表面；以及其中所辐射的聚焦惰性气体离子在一压力下造成所述固态材料在所述外表面下方的固态晶格内的膨胀应变以引起固态晶格的膨胀，且在所述固态材料的所述经抛光小面的所述外表面上形成突出部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：许冠中，程浩，江争，
申请(专利权)人：金展科技有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81