Способ обработки алмазов

Способ относится к обработке алмазов искусственного и естественного происхождения и может найти широкое применение в ювелирной промышленности как для их облагораживания, так и для придания им новых потребительских свойств. Сущность изобретения: обработку алмазов осуществляют воздействием электронного пучка с интегральным потоком в интервале 5·10¹⁵-5·10¹⁸ электрон/см² и отжига в интервале температур 300-1900°С, при этом воздействию электронного пучка с одновременно действующим электрическим полем напряженностью свыше 10 В/см подвергают, по крайней мере, одну локальную область кристалла для придания этой области определенного цветового оттенка. Локальное воздействие электронными пучками осуществляют через защитную маску. В результате воздействия облучения в условиях электрического поля происходит эффективное разрушение имеющихся локальных дефектов типа пузырьков и микровключений. Изобретение позволяет получать алмазы с различными локальными объемными цветными изображениями, например, буквами или рисунками различных оттенков и цветовых гамм. 2 ил.

 

Изобретение относится к области обработки драгоценных камней, в частности алмазов, и может найти применение в ювелирной промышленности.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ облагораживания алмазов, включающий комбинированное воздействие электронными пучками с интегральными потоками в интервале 5·10¹⁵-5·10¹⁸ см^-2 и термического отжига в интервале 300-1900°С (RU 2145365, С 30 В 33/04, С 30 В 29/04, С 01 В 31/06, 10.02.2000).

Известные способы обработки алмазов обладают существенным недостатком: они не обеспечивают локальное изменение цвета и различные оттенки различных областей камней.

В настоящем изобретении ставятся задачи создания алмазов с различными локальными объемными цветными изображениями, например, буквами или рисунками различных оттенков и цветовых гамм. А также ставится задача ретуширования и разрушения имеющихся локальных дефектов.

Эти задачи решены в способе обработки алмазов воздействием электронного пучка с интегральным потоком в интервале 5·10¹⁵-5·10¹⁸ электрон/см и отжига в интервале температур 300-1900°С, в котором воздействию электронного пучка с одновременно действующим электрическим полем напряженностью свыше 10 В/см подвергают, по крайней мере, одну локальную область кристалла для придания этой области определенного цветового оттенка.

Локальное воздействие электронными пучками осуществляют через защитную маску с окнами над упомянутыми локальными областями кристалла.

Электронными пучками с различными значениями интегральных потоков электронов могут воздействовать на различные локальные области кристалла через, соответственно, различные защитные маски, придавая упомянутым локальным областям алмаза различные цвета и оттенки.

Окна в защитной маске располагают над природными дефектами кристаллов в виде микровключений с получением окрашенной локальной области, маскирующей упомянутые дефекты.

Окна в защитной маске располагают над областями кристалла, примыкающими к природным дефектам, с получением окрашенной локальной области кристалла, которая совместно с упомянутым дефектом создает изображение, например, буквы или рисунка.

Локальное воздействие можно осуществлять сканирующим электронным пучком.

Предложенный способ иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 и 2 приведены соответственно разрез и вид сверху устройства, с помощью которого может быть осуществлен предложенный способ.

Устройство на фиг.1 и 2 содержит свинцовый разъемный контейнер, состоящий из скрепленных между собой (элементы крепления не показаны) верхней части 1 и нижней части 2, которые электрически изолированы между собой с помощью изолирующего слоя 3, в контейнере расположен алмаз 4, над частью верхней поверхности которого в верхней части 1 контейнера имеется отверстие 5. Части 1 и 2 разъемного контейнера подключены соответственно к положительному и отрицательному полюсам источника напряжения (не показанного). Верхняя часть 1, таким образом, представляет собой маску, защищающую поверхность алмаза от воздействия электронного облучения. В маске 1 имеется отверстие 5. Форма отверстия может представлять собой геометрическую фигуру, например, цифру или букву.

Обработку алмазов в соответствии с предложенным способом осуществляют следующим образом.

Кристалл 4 помещают в свинцовый контейнер с толщиной маски 1, равной 5 мм. Верхняя часть контейнера представляет собой маску 1, в которой имеется окно 5, имеющее, например, очертания геометрической фигуры (прямоугольника) или буквы. За счет подачи напряжения на части 1 и 2 контейнера в кристалле 4 создается электрическое поле с напряженностью свыше 10 В/см. После этого контейнер сверху подвергают воздействию электронного облучения. Поскольку верхняя часть 1 контейнера представляет собой маску для электронного потока, то электронному воздействию подвергается только немаскированная область кристалла 4, расположенная под отверстием 5 в маске 1.

Кристалл алмаза 4 нагревается за счет электрического тока, внешнего источника тока или высокой интенсивности электронного излучения. Облучение контейнера с кристаллом интегральным электронным потоком свыше 10¹⁶ см^-2 вызывает структурные изменения в немаскированной части алмаза под отверстием 5, приводящие к изменению цвета в этой локальной части алмаза. Интенсивность и цвет существенно зависят от энергии электронов и дозы облучения. Интенсивная ионизация потоком электронов материала в локальной области при наличии электрического поля приводит к увеличению локального энерговыделения, ведущему к распаду ряда дефектов типа пузырьков и микровключений.

Следует отметить, что возможна обработка алмаза без маски сканирующим электронным лучом с энергией свыше 500 кэВ.

Способ позволяет получить алмазы с областями различных оттенков и цветов, преимущественно зеленых, голубых, красно-желтых и черных, при потоках электронов 10¹⁶-10¹⁸ см^-2 и температурой окружающей среды 300-800°С. При этом возможно в кристалле формирование объемных фигур и изображений в виде букв символов и т.д. Наличие электрического поля свыше 10² В/см приводит к локальному разогреву кристалла до высоких температур свыше 1000°С, приводящих к распаду пузырьковых дефектов. Различные оттенки и цвета получают либо изменением энергии электронов пучка в пределах 0,3-10 мэВ, либо путем замены масок.

Предложенный способ обработки алмазов может найти широкое применение в ювелирной промышленности как для их облагораживания, так и придания им новых потребительских свойств.

Способ обработки алмазов воздействием электронного пучка с интегральным потоком в интервале 5·10¹⁵-5·10¹⁸ электрон/см² и отжига в интервале температур 300-1900°С, отличающийся тем, что воздействию электронного пучка с одновременно действующим электрическим полем напряженностью свыше 10 В/см подвергают, по крайней мере, одну локальную область кристалла для придания этой области определенного цветового оттенка.