在宝石上蚀刻铭文的方法技术

利用激光束在石头的任何表面包括环带面、平面与小平面上蚀刻出铭记的方法，其中，此石头是固定在一支承件上，而此支承件则是一个可沿Ｘ轴与Ｙ轴方向位移的工作台的一部分，此石头是以上述表面面对激光束的形式设置的，同时还设有使此激光束的焦点在Ｚ平面内移动的装置，以使此焦点在任何时刻都能重合到石头的表面上，该装置还可用来使工作台依Ｘ轴与Ｙ轴方向移动。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到利用激光束在石头的任何面上，包括在环面、平面与小面上，蚀刻出铭记的方法。在本申请文件的说明书中，“石头”一词适用于任何有价值的石头，尤其是各种宝石或钻石。至于“环带面”一词则指带有小平面的石头的圆形表面或是经过粗雕刻的石头的圆形表面。出于鉴定宝石的目的(上面的环带面一词在德语中也称之为“凸圆带”)早就建议过在宝石上刻出铭文，以保护宝石的所有人免受盗取或不正当的对待。比利时专利873939号提出，对于尚须做进一步雕刻的粗加工过的宝石，在它的上面覆盖上一层有很强粘合性的料，这样，在最后的小平面上便会留有粘合料，而由它来对这一作为产品的宝石的鉴别。Saltz man的比利时专利877326号建议用激光束在钻石的小平面上形成识别标志。根据上项专利，已提出采用记号、符号或图案等借此可以识别宝石的铭记，由高能激光束蚀刻至3至30微米深。根据Dresschoff与Zeller的比利时专利878738号，用4×106ev的激光束于钻石本身内刻印出识别标记。最后，Lazare Kaplan的欧洲专利0054840号描述了一种用激光束在钻石上产生铭记来识别钻石的方法。根据这一方法，在各个相接续的位置上，激光束覆盖着重叠到先前蚀刻区上的钻石的表面区。这样就会构成一种行程，其中的后一个行程重叠到前一个行程的一部分上，得以形成一种连续式行程(重叠)的幻觉。另外，根据这一方法，重要的是利用了一种导向装置来导引激光束的方向，使它能够绘制或雕刻出文字或符号。上述导向装置包括一组作用在激光束本身取向上的可动反射镜。待蚀刻的石头围绕其自身轴线转动，以便相续地给出用来接收相应部分铭记的不同表面。上述这一专利所叙的方法存在有若干缺点，这些缺点在蚀刻过程中会造成众多的故障、事故与困难。当采用导向装置来修正激光束相对于石头的角度时，需要使石头绕它自身的轴线转动，同时需要应用能量较高的激光束，这就使得按照本专利来从事加工的设备既需精致却又繁重。采用甚高能量的激光还有可能将石头烧坏。此外，因为石头的转动，就要求极其严格地来控制激光器的焦距。当未能满足这类要求时，就会使形成的铭记不规则。石头的周界并不总是严格地相等，这就是说，在石头的环面与物镜之间的距离是变化着的。为此，本申请的目的即在于提出一种新颖的有独创性的方法，可将一或多个符号(文字或数字)蚀刻到石头的环带面、平面或一个小平面之上，这一方法在技术上可靠的工作条件下，所以显著减少本方法范围内所需要的能量。为了根据本专利技术来实现上述目的，将拟加工的石头固定在一支架上，此支架则是一可沿X轴与Y轴方向移动的工作台的一部分，而石头的上述表面则面对激光束，同时设有装置用来使激光束的焦点在Z平面内移动，以便使此焦点在任何时刻能重合到石头的上述表面上，而这一装置还可用来使上述工作台沿X轴与Y轴方向运动。根据本专利技术一具体的实施例，在将石头置于激光束之下时，是使此石头的平面与激光束垂直。本专利技术的一个特点在于，所利用的激光束的脉冲频率在1000至10000HJ之间，而激光束本身的波长为1064nm，可约减至532nm。至于本专利技术的其它详细情况以及它的优点，可从下面对本专利技术的用来在石头表面上形成铭记的方法以及用于这种方法的装置所作的描述中，获得认识。但这种描述只是作为例子给出而并不构成对本专利技术的限制。描述中提到的数号则与附图有关。附图说明图1示意地说明本专利技术的方法。图2是依据本专利技术所获得的一系列的点。本专利技术的方法的特点是，将石头1固定到一支承件2上，而此支承件又固定在一工作台3上。在附图1中，石头1相对于激光束发射装置的物镜4配置成，使得此石头的环带面5位于激光束起作用的平面内。上述方法同样适用来对石头1的其它表面，例如平面6或小于面7中之一，在这些面上蚀刻出铭记。继续参看附图，用来接受蚀刻铭记的环带面5中的区域广延到点A与点B之间。这一区域的重要性并不限于这一给出的例子中的情形。此方法中所用的目镜本身，周知包括若干个连接到一名为“光束展布器”(未示明)的聚光透镜(也未示明)。按照本专利技术的一个基本特点，上述工作台3可以依X轴与Y轴方向位移，这样，通过计算机来控制工作台3沿X轴与Y轴的位移来实现各种所需的铭记(文字或数字)，就能蚀刻出符合要求的铭文。至于表示激光束长度的距离必须严格保持恒定，另外还设有使物镜4沿Z轴移动的装置。这样就能在上述环带面的点A与点B之间进行蚀刻，而不论此环带的几何构型存在有无不规则性，此时不需要变动激光束的焦点，而只须根据激光束发射装置物镜的Z轴位置来计算位移。上述蚀刻工作实际上得力于采用了内行人周知的装置使物镜能以机电方式移动。本专利技术的上述方法的构思根据则在于，使得工作台3沿X轴与Y轴的位移以及物镜4沿Z轴的位移能按计算机化程序进行，借助低热激光器(0.50～50瓦)来蚀刻出所需符号。根据此方法，所用的激光束是由二极管激光器泵激的ND-YAG(钕-钇铝石榴石)发射的，这里的二极管激光器是指这样一种激光器，它的核心元件包括一组串联安装的激光二极管，用来放大波长为1064nm的红外光束。与此规定相对应的激光束则是一种低能激光，它可以穿透的钻石一类物质来形成一种可由显微镜识别的铭记。上述的由一脉冲源快速(1000至10000HZ)输出的激光束，能蚀刻出一列紧密相连的经度为5-10μm的可由显微镜识别的点；通过使工作台3沿X轴与Y轴方向位移，能使这样的一列点具有所需铭记的外观。因此，本专利技术的方法是不同于那种利用导向装置来使激光束定向的方法。那种方法需要从事非常精细的处理，要采用能量很高的激光束。如前所述，对本专利技术的装置作错误的操作，在某些情况下有可能烧环石头的，考虑到这种因素，所用的激光束能量规定在0.5至5KW之间。权利要求1.利用激光束在石头(1)的任何表面包括环带面(5)、平面(6)与小平面(7)上，蚀刻出铭记的方法，特征在于上述石头是固定在一支承件(2)上，而此支承件则是一个可沿X轴与Y轴方向位移的工作面(3)的一部分，此石头是以上述表面面对激光束的形式设置的，同时还设有使此激光束的焦点在Z平面内移动的装置，以使此焦点在任何时刻都能重合到石头的表面上，该装置还可用来使工作台依X轴与Y轴方向移动。2.如权利要求1所述的方法，特征在于上述石头相对于激光束设置成，使此石头的环带面本身出现在激光束所作用的平面内。3.如权利要求1所述的方法，特征在于上述石头相对于激光束设置成，使此石头的平面位于一个与此激光束垂直的平面内。4.如权利要求1所述的方法，特征在于上述石头相对于激光束设置成，使此石头的小平面位于一个与此激光束垂直的平面内。5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，特征在于；所利用的脉冲激光束的频率是在1,000至10,000HZ的范围内。6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，特征在于所利用的激光束的波长为1064nm，可约简至532nm。7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，特征在于所利用的激光束是由一批激光二极管泵激的YAG(钇铝石榴石)晶体产生的，能量在0.5至50瓦之间。全文摘要利用激光束在石头的任何表面包括环带面、平面与小平面上蚀刻出铭记的方法，其中，此石头是固定在一支承件上，而此支承件则是一个可沿X轴与Y轴方向位移的工作台的一部分，此石头是以上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用激光束在石头（１）的任何表面包括环带面（５）、平面（６）与小平面（７）上，蚀刻出铭记的方法，特征在于：上述石头是固定在一支承件（２）上，而此支承件则是一个可沿Ｘ轴与Ｙ轴方向位移的工作面（３）的一部分，此石头是以上述表面面对激光束的形式设置的，同时还设有使此激光束的焦点在Ｚ平面内移动的装置，以使此焦点在任何时刻都能重合到石头的表面上，该装置还可用来使工作台依Ｘ轴与Ｙ轴方向移动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：莫里斯R哈库恩，
申请(专利权)人：帕克塞提雷派克，
类型：发明
国别省市：TH[泰国]