CN1040955C - 在钻石上加工标记的方法 - Google Patents

Abstract

一种在钻石、珍珠、贵重或半贵重宝石上加工标记的方法。为了加工标记，用ArF受激准分子激光照射到待加工的表面的区域上，激光的光束经过限定标记的挡板可以加工出鉴别用的或保密的标记，同样的工艺可以用于加工高强度和耐用的具有不规则横截面的挤压模具，且横截面可以随着深入到压模材料的深度而变化。

Description

在钻石上加工标记的方法

本申请是1990年10月11日提出的申请号为07/595861申请的接续申请。

本发明涉及在钻石上产生可见的或不可见的(但是可以检测出的)标志记号的方法，其目的是为了满足质量控制、消费者的商标标志、安全或任何其它的需对宝石进行识别等需要。

本发明还涉及为了若干目的用受激准分子激光器或其它紫外激光能源加工高硬度材料组成的物体，特别是钻石材料的方法。本发明的一个目的是制造由钻石或其它类似的硬质材料组成的、且具有一个精确的挤压孔横截面的压模嵌入件例如用在喷丝嘴中的压模嵌入件，供挤压金属丝，玻璃纤维或合成纤维用的压模组件。

本发明的另一个目的是涉及产生一个电路图形，这个图形可以是一个刻在钻石或类似硬质材料上的微电路图形，而在钻石或类似硬材料上用化学蚀刻的方法加工微电路图形是困难的或者在实践上是不可能的。

本发明包括加工或处理不同类型的物体，即用在宝石生产中的钻石或其它硬材料，以及由钻石等制成的压模嵌入件，后者用在挤压模具中，与这两种类型物体有关的技术工艺和激光工艺将分开讨论。

对例如宝石和类似的消费奢侈品，往往需提供鉴别标记，以便根据这个记号来鉴别出这个商品的产地。这对于质量和价值仅由专门的熟练工人确定的产品来说是特别重要的，这样的鉴定标记必须能永久地保持在商品上。另一方面这个标志决不能有损商品的价值。

对于例如钻石这样的贵重宝石，长久以来就需要有一种能够唯一确定宝石的可靠的鉴别方法。这种方法将有助于寻找或恢复丢失的或被盗窃的宝石的各个特殊部分。此外，对于短期贷出的宝石，与通常情况一样，根据在该宝石上的永久性标记来确保还回的宝石就是原来贷出的那个宝石。

此外，这样的检测手段或标记可以用作指示定石质量以及刻面、切割和抛光工艺的等级。实际上，在宝石上的一个永久标记或可检测的标记在很多通常的场合可以作为一个纯度的表示或商标，即做为产地的标志。这样的标记可以用于消除通常的误解：对任何给定的重量、颜色、或透明度的钻石实际上是可互换的。事实上，宝石的质量明显地可以受加工宝石工人的细心程度和技艺，如在选择、锯、研磨、切割和抛光工艺过程中的细心与技艺的影响。

现已创造出一些在钻石上作标记的工艺，例如在美国专利4467172和4392476中公开的方法。这两份专利的完整说明书作为本申请的参考文件。在其中的每一个专利中，都公开了使激光能量在待加工标记的钻石上或其中形成聚焦斑点的激光器，其中利用这样的能量的聚焦斑点所产生的一系列斑点或一些斑点图形来构成所需的标记。

上述的激光加工标记系统采用工作在1.06μm波长的单独或同倍频器相结合使用的YAG或Nd：YAG激光器，于是所公开的入射到钻石上的激光辐射波长为1.06μm或0.532μm。正如美国专利4467172中所述的那样，0.532μm波长的激光除了作用于钻石的表面上外，还能穿过钻石表面并因加热而使在钻石表面下面的部分材料变成蒸汽。这种能量穿透是不希望有的，它会由于对宝石内部晶体结构的加热而带来宝石破碎的严重危险。为了防止对用这种方法加工标记的钻石造成损坏，在已有技术系统中要包括能精确控制输出的激光能量大小的装置。

此外，由于钻石对上述的波长基本上是透明的即能透射过的，所以这些先前钻石加工标记工艺通常包括有能量吸收涂层，这些涂层例如可以是涂到待加工标记表面的碳黑，这样又使加工程序进一步复杂化。

而且，因为标记是通过众多的重叠斑点形成的，所以为了使钻石相对于下一个到来的激光能量的聚焦斑点精确的定位，在上述先有技术中需要提供复杂而昂贵的计算机控制的X-Y移动台，为了形成单一标记而需要产生大量斑点，这又使先前加工标记工艺的操作相当地缓慢。

当在贵重和半贵重的宝石、珍珠和其它贵重奢侈品等商品上加工标记时，人们认为尽管可采用上述的先前工艺方法在钻石上加工标记并取得一些成功，但是Nd：YAG激光器聚焦斑点的能量强度被认为会在宝石、珍珠或其它被加工标记的材料上引起微裂纹。

在名称为“用于在柔性焦距透镜组上加工标记的方法”的美国4912298号专利中公开了一个在玻璃柔性焦距透镜组中加工标记或商标的方法，这篇专利的整个说明书作为本申请的参考文件。

用激光加工用在挤压模具组件中的压模嵌入件中的挤压孔也是公知的。利用激光加工挤压孔已在美国专利4703672和4534934中所公开。

本发明的目的是提供一种在钻石上加工鉴别标记的改进方法，本发明更具体的目的是提供一种不需昂贵的计算机控制的X-Y移动台就能相当迅速地在钻石上加工标记的方法。

本发明的进一步目的是提供一种在钻石上加工标记的方法，它能明显地减少损坏宝石的危险。

本发明的另一个目的是把光刻技术利用到钻石标记加工工艺上，以便获得灰度梯度变化的标记，而不同于只是黑与白的标记。

本发明的另一个目的是提供一种带有“优质”标记的钻石，该钻石的产地、加工质量可以根据检验很容易地确定。

本发明的另一个目的是在钻石上提供线反差比目前传统工艺可能得到的优良得多的鉴别标记。

本发明的目的还在于提供用于保密目的而在钻石上加工可见的或非可见标志的比较完善的装置。

另一个目的是提供一种在珍珠或贵重或半贵重宝石上加工标记地方法，这种方法能显著降低对这些被加工物品的损坏危险。

更进一步，本发明的目的是提供一种生产挤压孔带有复杂横截面的压模嵌入件的方法。

还有一个目的是提供一种生产压模嵌入件的方法，该方法能省去或显著地减少例如修整、抛光、去毛刺等处理挤压通道的繁锁操作。

本发明的一个方法包括用一个工作于紫外光谱区的脉冲激光能源在钻石上加工标记。比较可取的能源是一个受激准分子激光器。

受激准分子激光器是脉冲气体放电式激光器。在这些激光器中，使一种气体混合物(例如氩和氟的混合物)充电，由于足够地充电而产生脉冲激光能量的强发射，受激准分子激光器通常用来产生一个脉冲或多个脉冲，其波长范围从约193nm(即0.193μm)到约351nm，取决于所产生的具体的惰性气体一卤化物激发物。

氩氟激发物产生的波长为193nm激光能量，对纯钻石的穿透深度是很小的。虽然钻石在一个宽的波谱范围内的能量透射率很高，但是纯钻石对193nm左右波长的激光具有特别低的透射率，低反射率和高的吸水率，这个波长靠近晶体的截止频率。由于这个原因，受激准分子激光的能量被一特别薄的表面层吸收，该表面层的温度迅速升到很高，借助于每个脉冲使从几个埃到几个微米厚的薄层材料以这种方式从表面汽化，或者借助受激准分子激光的每个脉冲使这个薄层材料部分石墨化。材料的汽化避免了钻石由于供钻石中的碳升华的高能引起的宝石过热。

本专业人员都认为钻石很少是＂纯净＂的晶体而几乎每个宝石晶体都存在有以氮原子取代晶体结构形式的杂质。对于一给定的钻石，其截止频率随着氮杂质的含量的增加而增加，增加幅度可以高到300nm。因此，虽然较可取的实施例是通过采用ArF受激准分子激光器来说明的，但是其它的激光器也适合利用，这些激光器可以提供波长从200nm到约300nm的激光能量。这些激光器包括波长在紫外范围的氪氟受激准分子激光器(248nm)氙氯受激准分子激光器(308nm)和氙氟受激准分子激光器(351nm)，对于一个给定的宝石来说最有效的激光波长最终取决于那种钻石的纯度。

不难理解，在这里的＂约193nm＂是意味着足以包括任何给定宝石的截止频率的一个范围即从约190nm到约350nm。

在对珍珠贵重或半贵重宝石加工标记的方法中，本专业人员不难理解有关截止频率的上述讨论是不能直接使用的。

通过一个档板照射钻石是具有显著优越性的，该档板包括一个商标形状或标记形状的作为一个挖空区域或者其它可使光高度透射过的区域。这些挡板可以安装在钻石的上面或前方。挡板和钻石表面的间隔不是关键因素，这是因为受激准分子激光器产生的是平行辐射。但是如果利用衰减光源时，则挡板的位量是重要的。挡板也可以根据在所希望波长的激光能量处各区域具有不同的透射率的要求来组装，以便得到按照所产生的灰度标准，各区域具有不同反差的标记。

本发明的另一个优点在于能够改进或改变在激光脉冲之间或脉冲群之间的挡板图形，以便赋予被照射材料上的一系列图样以活力。在照射钻石的情况下，由于激光能量借助每个脉冲或脉冲群使某一厚度材料汽化，而得到一个具有横截面轴向变化的孔的挤压模具。

例如已经加工出穿过钻石截面的角锥式孔，除了能加工数目不限的不同形状的孔以外，还能轻易地加工出螺旋形孔。采用适合的光学元件，还可以在钻石晶体上加工出其它的高度复杂的三锥形状的孔。

通过光学装置使挡板在钻石表面或象具有很多优点，这些光学装置能使紫外辐射通过蓝宝石，熔凝石英或熔凝硅石。如果所形成的象是显著缩小的，则可以在钻石表面上获得高能密度，因此需要减少激光器的输出激光脉冲数目或输出功率。

本发明的另一个实施例的方法，包括利用受激准分子激光将各种可检测的物质注入到钻石的表面。而将对一个钻石加工肉眼不可见的标记，即主要是为了保密的目的，显然后来为了识别验证的目的要寻找出这个标志是困难的。受激准分子激光能量可以＂强迫＂或把某些材料(例如在紫外范围内荧光的荧光染料和其它无机化合物)注入到钻石晶体结构表面中。在事先涂有这样染料或材料的钻石上产生的标记在适宜的光照射下将产生荧光，这样使得寻找出通常肉眼不可见的标记变得容易。

此外，也可以把例如导电或导磁的其它可检测的物质用这种方法沉积到钻石上或钻石里面，以供以后检测。

下面参考附图来进一步描述本发明

图1为一个用受激准分子激光在钻石上加工标记装置的局部示意图；

图2为一个朝向鉴别标记的钻石的平面图；

图3为一个朝向鉴别标记的钻石的侧视图；

图4为用于在由硬质材料制成的压模嵌入件中加工出一个复杂横截面形状挤压孔的装置的局部示意图；

图5a-5c为表明出挤压孔各个复杂横截面的硬质材料的压模嵌入件的平面图；

图6a-6c为用于生产图5a-5c中所示的挤压孔的挡板的平面图。

这里将对本发明的方法中用于在钻石和其它硬质材料上加工标志的方法，以及随后用于在压模嵌入件中形成挤压孔的方法分别进行描述。

图1示出了一个在钻石15上加工标记的装置10。在本发明的方法中使用一个通用的氩氟受激准分子激光器11产生脉冲激光能量，这样的受激准分子激光器可以从一些厂商购买到。Lambda Physik Inc就是其中的一个提供者，该公司是在马萨诸塞州的Acton有办事处的西德公司，销售型号为＂LPX100＂和＂LPX200＂系列的激光器。另一个这样的激光器提供者是马萨诸塞州Questek的Inc.of.Billerica，该公司销售＂2000＂系列的受激准分子激光器。

氩氟受激准分子激光器11产生一个波长为193nm的具有平顶束分布(在水平截面上)的激光输出口。当这种激光器装有适合的通用公知的谐振腔光学装置时，激光输出光束将沿着平行的束径传输。输出光束12直射通过挡板23，以便产生一个具有一定形状的光束而形成一个特殊的标记，这同普通的矩形截面的受激淮分子激光束的情况相反。一部分激光辐射被挡板23挡住，而只有在相应于要求有标记的那些区域才是允许通过挡板的激光辐射区域。

在光束通过挡板23后(比较详细的情况将在后面描述)射向缩小光学组件24，它可以是适合于用193nm波长激光能量的按10∶1缩小的透镜例如由熔凝硅石或蓝宝石制成的透镜。任何具有所要求的其它缩小倍数数值的例如30∶1的曲面透镜都可以采用。

缩小透镜24用作把光束聚焦成一个足够小的尺寸，以便使在钻石的边缘或与镶嵌底板接触的边缘17处产生的标记不明显地损害宝石的价值。按照本发明所产生的标记最好是小到肉眼基本上看不见的程度。聚焦的光束冲击在钻石15的表面上而按所要求标记的形状移去少量材料。低波长的激光输出能量可以使非常高的线分辨率的标记按所描述的方法形成。当然，分辨率是细到甚至可以使标记在宝石的碎片上形成的程度。在实际的产品上，已实现了1μm左右的分辨率的表面细节。

因为钻石对193nm波长的激光辐射基本上是不透明的。所以激光能量只被吸收在宝石的外表面区域。由于能量被迅速吸收使得只用一个或相当少量的(如几个或几个)能量脉冲就可以产生一个完整的象。需要输出的受激准分子激光束的输出能量(即能流)的范围可以从几个到几十个或更多毫焦尔/平方厘米，对于特定用途所必需用的精确能量取决于要产生的标记的尺寸，光束的光学缩小倍数和要产生标记的要求的深度(即汽化材料的数量)。

对于钻石所需的＂损坏阈值＂能量为在宝石的平面上的每平方厘米6-16焦尔的范围。对于任一给定的钻石，在这个范围内的具体的损坏阈值主要取决于宝石中的氮含量，并同氮含量成反比关系变化。

在整个加工标记工艺过程中，钻石可以保持在一个唯一的固定位置，因此在本发明的实施例中不需要复杂而昂贵的计算机控制的X-Y移动平台或者任何其它的昂贵的或复杂的定位装置，例如在美国专利4392476或4467172中所描述的那些装置。这些先有技术中的系统必须用单个脉冲对待标记的表面进行扫描，每个脉冲在任一给定时刻只产生象中的一个微小部分。

如已指出的那样，少量的材料可以通过汽化从钻石表面上移去。此外留下部分的钻石材料也可以被加热到产生石墨化的程度，即经历一个从元素碳的一种结构(即金刚石)转变为另一种结构(即石墨)。众所周知，在足够高的温度即约900℃下金刚石将转变或石墨，全部金刚石晶格将瓦解。然而，在这种瓦解发生之前，可能会出现材料转变或部分转变成石墨。而同时保持金刚石晶格特定结构强度和耐久性。

据认为金刚石的内部晶体结构或表面可能经历这样的转变，正如业已发现的那样，＂变暗＂即＂石墨化＂的区域不能用通常的酸洗方法除掉，这样的酸洗方法能除掉在正常情况下的金刚石上的石墨。这样就彻底形成了一个永久的标记。事实上，按照本发明的原理，钻石是作为一种光敏材料被加工的。

对于表面损伤与束能量密度的曲线，据认为这个曲线对于金刚石在理论上是一个阶跃函数，在某一下限阈值之下没有损伤发生，而在某一上限阈值之上损伤不会进一步严重，而与供给的能量无关。在实际上，业已观察到有一个很窄的转变区域，在这个区域上表面的损伤(即石墨化)可以通过仔细精确地调整受激准分子激光器能量输出来选择控制。通过这样控制激光器，可以产生具有不同暗度即＂灰度＂的标记。

另一个优点是193μm附近波长的激光能量不能穿透金刚石晶体结构中，这样就防止晶体出现内部加热，这种加热是先前采用激光能量在钻石上加工标记的方案引起钻石产生裂纹的重要原因。

至少有一种先有技术方法，在进行激光加工标记之前，需要在钻石表面施加一个吸收能量材料(例如石墨)涂层的步骤。这种先有技术的成功至少部分取决于金刚石表面上的吸收能量涂层的均匀性和致密度，而在本发明中这种依赖性完全被摆脱。实际上涂一个吸收能量涂层可以仅仅是为了引发在宝石表面上的汽化，一旦汽化开始，材料的移去就会继续进行，该涂层不再参与作用。

按照本发明的上述实施例，在钻石表面上加工出永久的标记。用1至10个ArF受激准分子激光脉冲可以加工出以英文字母、日本假名以及各种几何和非几何图形，其尺寸的宽和高分别为几百个μm数量级。

本发明者进一步发现，上述这种工艺适合应用于其它的精密的和半精密宝石等物品上，而与这些材料的物理性质无关，特别是可以在绿宝石、红宝石、蓝宝石乃至珍珠上加工标记而不会损伤这些材料，或者降低这些材料作为宝石的价值。

象红宝石和绿宝石这样的材料至少在一点上是与钻石有重要区别的。在用Nd：YAG或CO₂激光进行局部剧烈加热时，这个热量不能迅速地从加热部分传导到材料的其它部分，其结果是在宝石的标记上或附近处引起微裂纹。这些微裂纹可能严重到对宝石来说不能允许的程度。

当把按照本发明的受激准分子激光加工标记工艺用在红宝石、蓝宝石乃至珍珠等类似物品上时，会令人惊奇地发现微裂纹基本上减少或没有出现。同在钻石上加工标记的情况下一样，材料被移掉，但对在这些其它材料中没有发现变暗的现象。某些碎片还留下来，而使标记用视觉发现比在钻石上更加困难。不过还是为在带颜色宝石及珍珠等物上加工鉴别标记提供了一个很有用的方法。

应该指出，下述的详细说明通常是切实可用的。

图2示出了按照本发明用于在钻石上形成具体象的挡板33。档板可由具有能够足以耐得住受激准分子激光能量的照射，而其本身不产生汽化的材料制成。档板33包括在所需要标记的图样中的挖空区域32。

在另一个实施例中，挡板是由一个熔凝石英板，熔凝硅石板或蓝宝石板制成，在该板上涂上一层适宜的不透明的和耐热的材料，例如一种光敏或刻蚀铬涂层。挡板可以按有一个不涂不透明材料的区域，或者仅仅是弥散式地涂一下的要求制成。通过控制在挡板上选择的区域上的涂层密实度，就可产生一个各区域透射率不同的标记。利用这样的挡板可以有效地产生具有不同对比度(即如上所释的不同灰度)的预先确定的区域。

图3示出了一个在边缘处42的一个特定圆形区43处已经加工标记的钻石40。边缘42通常包括为数众多的小平面(例如在边缘42中的放大图50所示的小平面44)。这些小平面中的任何一个都适于精心安排标记。不难理解本发明的方法同样适合抛光的和非抛光的(即粗加工的)钻石表面等。虽然标记可以在钻石的任何位置上加工出，但是从美学上看最好是只在宝石的不重要的表面上加工这些标记。利用本发明的方法甚至于可以有助于把一个标记安排在宝石40的底面48上。

如图3所示，激光加工出的标记包括一个字母＂H＂46和一钻石的一个小记号47。如上所述，就是在同时间用同样的受激准分子激光脉冲加工时，这些标记的深度和/或反差可以相同，也可以不同。

在本发明的另一个实施例中，除了使用相同的装置和重复上述的工艺步骤外，还首先用具有特殊性质(例如荧光或光敏性)的物质在待加工标记的位置涂一层涂层。当把一个标记，特别是一个小到肉眼看不到的标记加工到钻石上时，则以后要在最初的位置找到这个标记通常是困难的。这样会降低上述标记作为一种辅助的保密手段而必须相当迅速地对钻石进行鉴别时的价值。利用一个适合的光照条件(紫外光)，可以很容易寻找到荧光标记并进行验证，这样荧光标记就成为标记钻石方法的一个可取优点。

当受激准分子激光能量射到宝石的被涂过的表面上时，涂层中的可观数目的分子仍然留在标记的区域中，并粘结到钻石的表面上或渗入到钻石的表面以下，并不发生汽化。目前尚不清楚这个作用的机理。不过，当象硫化锌或二乙基锌同气态硫化物组合使用即沉积为按照本发明所产生标记上的涂层时，这些材料只能在光照的条件下(用紫外光)才能被发现。这样使得该标记只能在预先选定的非常窄的频带内荧光，因而还可以防止未经许可的检验。

此外这个沉积层和使金属或易挥发的金属化合物(例如砷化氢、磷化氢、铁或羰基铁、镍或羰基镍)同钻石的碳在钻石的表面结合而成的合金或者二者之一可以形成在磁学上可检验的标记，也就是说，激光引发了金属和/或金属碳化物在标记区域扩散或分解，其它物质的这种沉积层(例如碳化钛或碳化钼沉积层)可以产生可通过电学手段检测的标记。与此类似，乙硼烷或任何其它的气态或固态化合物的成分可以使很多物质形成电子结，从而引起在电学性能的变化，即类似于在硅中掺杂而形成npn或pnp半导体。

这样可引起一系列光学，磁学或电学性质的变化。

在某些情况下，按照本发明的这个另外的实施例产生一系列有精确间隔圆环标记是有利的，其上面一个可用电子学检测的唯一的＂签名＂可以被确定用于鉴别宝石。例如，可以使该宝石以预先确定的速度旋转，利用一个固定的计数器或类似的装置借助于电子学检测出这个磁标记。计数器的输出将提供一鉴别信号图形，这个图形可以作为秘密为该金刚石持有者保存。即使采用现存的足够精确的测量系统，对于一个冒充者窃贼来说，在一个有差别的宝石上伪造正确的标志图形也是特别困难的。

这样的改进标记钻石的方法是全新的，对于这些标记的使用范围也不限于在这个简短说明书中所包括的范围，它只是作为一个说明。

通过薄膜化学气相沉积(CVD)技术可以＂形成＂金刚石是公知的，在某些情况下，为了增加保密性能，把鉴别标记夹在天然宝石和金刚石的表面CVD层之间是有利的。

不难理解，上述的描述是本发明可取实施例的说明，而在不违背本发明的权利要求所限定的内容的情况下，还可以作出各种变化或改型。例如在图1中的挡板23是在激光器11和缩小透镜24间，然而，虽然图1中所示的位置比较可取，挡板23也可以放在透镜24和待作标记的钻石15之间。如果不用缩小透镜24时，挡板23的位置范围可以从正好在激光器11的输出端到邻近宝石15处，这样对完成操作没有任何显著的影响。

此外，在挡板之前用一个光束均化器也可以获得另一个重要的改进。这也是本专业人员所熟知的。

如上所述，按照本发明，对某些钻石，利用KrF、XeCl或XeF激光器加工标记可能更有利。此外，任何能够在适宜的波长发射出足够能量的激光源都可满足需要。

如上面指出的那样，受激准分子激光器也可以用于在金刚石板上挤压模具生产中加工特别精细的复杂图样，例如用在挤压金属丝，玻璃纤维或合成纤维上的模具。使受激准分子激光器重复发射激光，再将光束缩小，借助于在挡板上形成的组合孔可以完善地在将薄金刚石板上＂钻孔＂。

这可以制造出质量尚未受到欣赏的新的纤维。例如可以生产具有特别高的起毛纤维，然后编织成用作过滤器、垫托物或绝热体等方面的材料。本发明一个特别有利的用途是生产纤维，例如挤压的玻璃纤维，其横截面具有很高的重量比强度。例如可以生产出高分辨率I型束横截面纤维。当该纤维被用吹铸或用其它方式加工成固体形状时，这些纤维将具有特别高的长度比强度和重量比强度特性。几乎可以把被挤压的材料加工成任意形状的横截面，其表面特征的分辨率特别高。

此外，可以在金刚石强度最大方向上对模具＂钻孔＂。强度特别高的和耐用的模具就可以这样按照本发明的基本方案来获得。

当然压模嵌入件可以用与金钢石不同的硬质材料制成，即例如用上述的红宝石等材料制成。

用于加工压模嵌入件的装置示在图4中，所示的这个装置大体上类似于图1中用于加工保密标记的装置。在图4中类似的元件和图1中的数字相同，但带有一个＂′＂。在图4中的装置10中，包括一个受激准分子激光器11′，它可以是和图1中所示的受激准分子激光器11相同，它的输出12′在射过具有一个相应于压模嵌入件的挤压孔的横截面的挡板23′。只有相应于挤压孔形状的一部分辐射才能通过挡板。

激光束通过挡板后，射向缩小光学器件24′，该缩小光学器件24′可以是一个保证获得一预定尺寸挤压孔的适合的缩小透镜。缩小透镜24′使光束聚焦在可以类似于作为参考文件的美国专利3114966中所示的压模嵌入件(5)的压模嵌入件51上，压模嵌入件51被固定在一个适宜的固定装置52上。

利用数目适当的能量脉冲在压模嵌入件51上加工出挤压孔，这个能量脉冲数目取决于选择的受激准分子激光器的输出能量和压模嵌入件本身的厚度。

图5a-5e示出了几个利用本发明的装置所可能加工的一些挤压孔的二维横截面的例子，图6a-6c示出了为获得在图5a-5c中示出形状的挤压孔而用在图4中示出的设备上的挡板。图6a-6c的挖空区域相应于在图5a-5c中示出压模嵌入件的挤压孔横截面。

虽然列举的是上述例子，但是挤压孔的形状不一定需要具有单一的几何形状，即有规则的圆形。任何可以在挡板上加工出的不规则形状都可以用于形成相应的平面挤压孔。

此外，按照本发明可以加工出复杂的三维挤压孔。通过用至少在一个方向上逐渐变小的连续挖空区域或作挡光区域加工出的一组将要定位在激光能源和工件之间的档板，可以生产出一个横截面沿挤压方向改变的孔。尽管由各种材料的实际挤压所可能获得的结果只受到加工一系列或一批标记的个人的创造力的限制，发明者期望利用在此描述的方法按这种方式制成任何数目不限的挤压压模。

Claims (28)

1.一种在钻石宝石上加工鉴别标记的方法，该方法包括：

在一个波长位于紫外范围的激光能源的输出和待鉴别的钻石宝石的表面部分之间固定一个挡板；

使该激光能源通过挡板直接照射钻石宝石的表面部分，以使该激光辐射本身产生一个由挡板所限定的图形的鉴别标记，以在钻石宝石上形成鉴别标记。

2.如权利要求1的方法，其特征在于，该激光能源以一个波长约193nm的至少一个能量脉冲照射该钻石宝石。

3.如权利要求1的方法，其特征在于，该照射步骤包括使激光辐射通过挡板上的挖空区域。

4.如权利要求1的方法，其特征在于，该辐射步骤包括使激光辐射通过在挡板上具有不同透射率的区域。

5.如权利要求1的方法，其特征在于，该挡板和钻石宝石表面相隔开放置。

6.如权利要求1的方法，其特征在于，挡板是直接置在或靠在钻石宝石的表面上。

7.如权利要求1的方法，该标记经把标记图样缩小的光学组件以缩小的尺寸成象在钻石宝石的表面。

8.如权利要求3的方法，进一步包括下列步骤：

把一个第二挡板固定在激光源的输出端和待加工标记钻石表面的第二部分之间，该第二部分是待加工标记钻石表面的第一部分的一部分；

使激光能源经第二挡板后直接照射钻石表面的第二部分，以便使激光辐射本身产生一个由第二挡板所限定图形的第二标记。

9.如权利要求4的方法，该挡板是由一组基本上可透射激光波长辐射的材料中的一个制成的，这组材料包括熔凝石英、熔凝硅石和熔凝蓝宝石。

10.如权利要求1的方法，其特征在于，激光源的能量可以调节，以便只从钻石宝石表面移去一个薄层。

11.如权利要求10的方法，其特征在于，从该表面移去的薄层厚度范围约从几个埃到几个微米之间。

12.如权利要求1的方法，其特征在于，在加工整个鉴别标记的过程中保持钻石宝石在一个唯一的固定位置。

13.如权利要求1的方法，包括：在钻石宝石上加工鉴别标记之前，把一种涂层材料涂到待加工标记的钻石宝石的表面上，这种材料只能在预先规定的光照条件下才能检测出来。

14.如权利要求13的方法，其特征在于，该材料是荧光材料。

15.如权利要求13的方法，其特征在于，该材料是光敏材料。

16.如权利要求1的方法，包括：在钻石宝石上加工鉴别标记之前，把一种涂层材料涂到待标记的钻石宝石的表面上，该材料可以用光学、电学、磁学检测出来。

17.如权利要求16的方法，其特征在于，该材料是碳化钼、碳化镍、碳化钛或碳化铁。

18.如权利要求1的方法，还包括：至少对钻石宝石的第二部分进行类似的直接照射，以便形成至少一个第二鉴别标记。

19.如权利要求1的方法，其特征在于，可以调节激光源的能量，以便使钻石宝石的一部分从元素碳的一种形式部分地转变到元素碳的另一种形式。

20.如权利要求1的方法，其特征在于，可以调节激光源的能量，以便使钻石宝石在被标记的部分发生部分石墨化。

21.如权利要求20的方法，其特征在于，使产生的标记暗度随着激光辐射引起的石墨化的程度改变。

22.一种鉴别钻石宝石的方法，包括：

提供一具有输出端的紫外激光器；

把一个具有对应在钻石宝石上面要形成的预定鉴别标记的挖空区域的挡板固定在该激光器输出端和钻石宝石之间；

把一个缩小透镜放在该挡板和钻石宝石之间；

使激光器输出端的光束经过该挡板后再经过该缩小透镜照射到钻石宝石上，以便在钻石宝石上面产生预定的鉴别标记。

23.一个用于挤压纤维、金属丝、灯丝等具有复杂横截面的模具，包括一个由钻石制成的压模嵌入件，该嵌入件具有一个相应于纤维、金属丝、灯丝等横截面形状的横截面的挤压孔，压模嵌入件是用紫外激光束经过一个具有一相应于挤压孔横截面形状的挖空区域的挡板照射到该压模嵌入件上制成的，该挡板固定在受激准分子激光器和该压模嵌入件之间。

24.一种在珍珠、贵重或半贵重宝石上加工鉴别标记的方法，该方法包括：

把一挡板固定在一个波长在紫外范围的激光能源的输出端和待加工鉴别标记的珍珠、贵重或半贵重宝石的一部分表面之间；

使激光能源经过挡板直接照射珍珠、贵重或半贵重宝石的表面上，以便使激光辐射本身形成一个由挡板所限定的图样的鉴别标记，而同时不会在珍珠、贵重或半贵重宝石上引起微裂纹，从而在珍珠、贵重或半贵重宝石上形成鉴别标记.

25.带有根据权利要求1的方法形成的鉴别标记的钻石宝石。

26.带有根据权利要求8的方法形成的鉴别标记的钻石宝石。

27.带有根据权利要求22的方法形成的鉴别标记的钻石宝石。

28.带有根据权利要求24的方法形成的鉴别标记的珍珠、贵重或半贵重宝石。

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