改变蓝宝石材料表面的反射颜色的处理方法技术

一种改变蓝宝石材料表面的反射颜色的处理方法，包括通过单和/或多电荷气体离子束轰击以改变所处理的蓝宝石材料表面的反射颜色，其中离子选自下列元素的离子：氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、硅(Si)、磷(P)和硫(S)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改变蓝宝石材料表面的反射颜色的处理方法
本专利技术涉及改变蓝宝石材料表面的反射颜色的处理方法，包括通过单和/或多电荷气体离子束轰击。本专利技术还涉及由包含至少一种根据所述处理方法处理的表面的合成蓝宝石材料制成的部件。根据本专利技术，“蓝宝石材料”是基本上由金刚砂即氧化铝(α-Al2O3)组成的材料。蓝宝石材料可以包含痕量元素例如铁、钛、铬、铜或镁，其可以分别给予金刚砂蓝色、黄色、紫色、橙色或绿色。金刚砂中的铬杂质产生粉红色或红色，后者通常称为“红宝石”；红宝石是根据本专利技术措辞的蓝宝石材料的一部分。颜色归因于金刚砂带隙内的能量水平的出现、归因于杂质的存在。这些水平改变材料的发射和吸收谱，从而改变其颜色。其他的痕量元素也可以是蓝宝石材料的一部分。蓝宝石材料包含至少98重量％的氧化铝，例如至少99重量％的氧化铝，例如至少99.9重量％的氧化铝。蓝宝石材料可由一种或多种金刚砂单晶制成；因此它可以是多晶的；根据本专利技术的实施方式，蓝宝石材料是一种金刚砂单晶部件。蓝宝石材料可以是天然或合成的；根据一个实施方式，本专利技术的蓝宝石材料是合成蓝宝石材料。
技术介绍
自十九世纪早期以来，已经了解如何在实验室中制造合成蓝宝石(和合成红宝石)，其化学组成和物理性质与天然宝石相同。至少对于最老的生产，可以通过其通常是弯曲的结晶化线路来检测这些合成宝石。合成蓝宝石材料生产当前处于工业阶段。合成蓝宝石材料可以例如通过Czochralski工艺或通过衍生自Czochralski工艺的方法(例如Kyropolis法、Bagdasarov法、Stepanov法、EFG(限边馈膜生长)工艺)来制造；合成蓝宝石材料也可以从在惰性气氛下烧结和融合(例如通过热等静压)的聚集的氧化铝制造，产生透明但略多孔的多晶体产物。蓝宝石材料也称为“蓝玻璃”或“蓝宝石玻璃”，即使它们本身不是玻璃，而是晶体材料。在物理术语中，合成蓝宝石材料是属于金刚砂家族的非常硬的晶体材料(莫氏刻度上的硬度等于9)，具有等于1.76的非常高的折射率。蓝宝石可以是热处理的；可以加热太浅、太深或包含物含量高的宝石。该工艺可以增加颜色和透明度，同时溶解宝石中以痕量形式存在的元素。由于其高抗刮擦性，合成蓝宝石材料用于广泛的应用中，例如屏幕，诸如表玻璃、窗、触摸屏、照明装置部件、发光装置(LED)部件、光学部件，例如诸如装置透镜或照相机透镜。在智能手机领域采用合成蓝宝石材料例如可以是特别相关的。一般可得到的蓝宝石材料在色度上是基本上无色且基本上中性的。然而，需要可用于众多用途的有色的蓝宝石材料。例如，珠宝可以利用蓝宝石材料的机械性能并期望获得可以根据设计或美学需要调整或选择的所述材料的广泛的颜色。作为另一个实例，照明工业也可能需要有色的蓝宝石材料以制造有色过滤器。作为另一个实例，屏幕工业也可能需要有色的蓝宝石材料以制造有色的屏幕。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供开辟新途径的用于改变蓝宝石材料的反射颜色的方法；优选地，所述方法不昂贵甚至是便宜的且适于处理满足众多应用的需要的表面。为此，本专利技术的一个主题是改变蓝宝石材料表面的反射颜色的处理方法，包括通过单和/或多电荷气体离子束轰击以在蓝宝石材料中产生离子注入层，其中：-加速电压选自5kV-1000kV的范围；-各离子束每表面积单位注入的单和/或多电荷气体离子的剂量选自1012个离子/cm2-1018个离子/cm2的范围；-进一步选择注入的单和/或多电荷气体离子的剂量和加速电压以获得与未处理的蓝宝石材料表面相比，反射颜色改变的处理的蓝宝石材料表面；和-单和/或多电荷气体离子的离子选自下列元素的离子：氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、硅(Si)、磷(P)和硫(S)。根据所述处理方法，可以实现蓝宝石材料的反射颜色的改变。根据所述处理方法，可以处理满足众多应用需要的蓝宝石材料表面。这些应用中，可以提及：触摸屏、窗、表玻璃、发光装置(LED)部件、照明装置部件、光学部件，例如诸如装置透镜。蓝宝石材料的新应用也可以根据本专利技术的处理方法来开发。此外，本专利技术处理方法因为成本效率装置可以实施。也可以实施该方法以获得高生产率水平。因此本专利技术为蓝宝石材料的处理和用途开辟了新途径。根据一个实施方式，根据本专利技术处理方法获得的有色的蓝宝石材料也具有抗眩光性。众所周知的是，合成蓝宝石材料表面反射约15.5％的入射光。当需要阅读蓝宝石材料窗后面的信息时，这种高的光反射可能是缺点；这实际上可以降低例如手表或电脑或移动电话的平面屏幕的阅读能力。合成蓝宝石材料表面上的光反射更通常用菲涅耳方程来解释，所述方程是为以90°的入射角、以下反射(R)和透射(T)系数通过分界面的光射线给出的：R＝((nS-nM)/(nS+nM))2；T＝4.nM.nS/(nS+nM)2。反射(R)系数通常也称为“功率反射系数”或“反射比”；透射(T)系数通常也称为“功率透射系数”或“透射比”。在贯穿本文件的公式中，当符号“.”包含在两个参数之间时，它是指乘号；符号“x”也可以用于指示乘号。nS和nM分别是蓝宝石材料和连接蓝宝石材料和通过分界面分离其的介质的可见光范围(波长值为400-800nm)内的折射率。注意到R+T＝1(能量守恒)。作为实例，可以计算空气/蓝宝石材料构造的R和T，其中空气的nM＝1(其中nM＝nA，空气折射率)和例如合成蓝宝石材料的nS＝1.76；这里上述公式给出以下结果：R＝0.0758和T＝1-R＝0.9242；因此7.6％的光被反射，而92.4％的光由于所述蓝宝石材料和空气之间的折射率差异而被透射。这种光反射水平可能被认为是高的且对于若干用途而言是缺点。当考虑到蓝宝石材料被两个空气层围绕，因而具有两个空气/蓝宝石材料分界面时，这种缺点甚至更加重要。对于这种由两个面组成的合成蓝宝石材料条，这种反射损失大了两倍，即2x7.6％＝15.2％。这种高反射导致蓝宝石材料屏幕或表玻璃情况下阅读数据困难。根据本专利技术处理方法，也可以实现蓝宝石材料的抗眩光处理；这种抗眩光处理可以导致优异的透射结果，即在可见区。根据实施方式，可以获得之前从未实现的透射结果。根据实施方式，当与未处理的蓝宝石材料上可见区的入射波的反射(例如诸如入射波波长为560nm)相比时，可见区的入射波的反射可以降低至少三分之一，例如降低一半。根据本专利技术的不同实施方式，可根据所有技术上有价值的实施方式组合：-所述单和/或多电荷气体离子的离子选自下列元素的离子：氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氮(N)和氧(O)，例如选自氮(N)和氧(O)，例如所述单和/或多电荷气体离子的离子是氧(O)离子；-通过单和/或多电荷气体离子束轰击的离子由电子回旋共振(ECR)源制备；-所述气体离子束的离子是单和多电荷的，且包含10％多电荷离子或大于10％多电荷离子；-所述加速电压选自10kV-100kV的范围；-每表面积单位注入的单和/或多电荷气体离子的剂量选自1016个离子/cm2-1018个离子/cm2的范围；例如选自2.1016个离子/cm2-2.1017个离子/cm2；-选择每表面积单位注入的单和/或多电荷气体离子的剂量以使注入离子的原子浓度大于或等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改变蓝宝石材料表面的反射颜色的处理方法，包括通过单和/或多电荷气体离子束轰击以在蓝宝石材料中产生离子注入层，其中：‑加速电压选自5kV‑1000kV的范围；‑各离子束每表面积单位注入的单和/或多电荷气体离子的剂量选自10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.23 FR 1401172;2014.10.09 FR 14022931.一种改变蓝宝石材料表面的反射颜色的处理方法，包括通过单和/或多电荷气体离子束轰击以在蓝宝石材料中产生离子注入层，其中：-加速电压选自5kV-1000kV的范围；-各离子束每表面积单位注入的单和/或多电荷气体离子的剂量选自1012个离子/cm2-1018个离子/cm2的范围；-进一步选择注入的单和/或多电荷气体离子的剂量和加速电压以获得与未处理蓝宝石材料表面相比反射颜色改变的处理的蓝宝石材料表面；和-所述单和/或多电荷气体离子的离子选自下列元素的离子：氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、硅(Si)、磷(P)和硫(S)。2.前述权利要求所述的处理方法，其中所述单和/或多电荷气体离子的离子选自下列元素的离子：氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氮(N)和氧(O)，例如选自氮(N)和氧(O)，例如所述单和/或多电荷气体离子的离子是氧(O)离子。3.前述任一项权利要求所述的处理方法，其中通过单和/或多电荷气体离子束轰击的离子由电子回旋共振(ECR)源产生。4.前述任一项权利要求所述的处理方法，其中所述气体离子束的离子是单和多电荷且包含10％多电荷离子或大于10％多电荷离子。5.前述任一项权利要求所述的处理方法，其中所述加速电压选自10kV-100kV的范围。6.前述任一项权利要求所述的处理方法，其中每表面积单位注入的单和/或多电荷气体离子的剂量选自1016个离子/cm2-1018个离子/cm2的范围；例如选自2.1016个离子/cm2-2.1017个离子/cm2。7.前述任一项权利要求所述的处理方法，其中选择每表面积单位注入的单和/或多电荷气体离子的剂量以使注入离子的原子浓度大于或等于5％且等于或小于20％。8.前述任一项权利要求所述的处理方法，其中蓝宝石材料以0.1mm/s-1000mm/s的速度VD相对于单和/或多电荷气体离子束移动。9.前述任一项权利要求所述的处理方法，其中蓝宝石材料的相同区域以速度VD沿着多个通道NP在单和/或多电荷气体离子束下移动。10.前述任一项权利要求所述的处理方法，其中所述处理包含通过多个单和/或多电荷气体离子束轰击蓝宝石材料表面以在蓝宝石材料中产生离子注入层，其中所述加速电压和/或离子束的元素在不同的气体离子束之间彼此不同。11.前述任一项权利要求所述的处理方法，其中所述方法包括各自通过一种或通过多种单...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·盖尔纳莱克，D·比萨尔多，
申请(专利权)人：奎尔科技，
类型：发明
国别省市：法国,FR