камень для ювелирных изделий

Формула изобретения

1. Камень для ювелирных изделий, отличающийся тем, что он включает носитель, который выполнен предпочтительно в виде пластины, имеющей на своей верхней поверхности по меньшей мере одно углубление пирамидальной формы, и который несет слой драгоценного камня, полученный осаждением из газовой фазы.

2. Камень для ювелирных изделий по п. 1, отличающийся тем, что носитель представляет собой кремниевую кристаллическую пластинку.

3. Камень для ювелирных изделий по п. 2, отличающийся тем, что носитель представляет собой кристаллическую пластинку (100) или (111).

4. Камень для ювелирных изделий по п. 1, отличающийся тем, что носитель изготовлен из благородного металла.

5. Камень для ювелирных изделий по п. 1, отличающийся тем, что носитель изготовлен из твердого сплава.

6. Камень для ювелирных изделий по п. 1, отличающийся тем, что носитель изготовлен из огнеупорного металла, такого как вольфрам или молибден.

7. Камень для ювелирных изделий по одному из пп. 1-6, отличающийся тем, что углубления пирамидальной формы выполнены механическим путем, например, посредством шлифования или штамповки.

8. Камень для ювелирных изделий по одному из пп. 1-6, отличающийся тем, что углубления пирамидальной формы выполнены посредством травления.

9. Камень для ювелирных изделий по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что углы при вершинах углублений пирамидальной формы носителя выполнены различными.

10. Камень для ювелирных изделий по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что угол при вершине углубления пирамидальной формы составляет около 109^o.

11. Камень для ювелирных изделий по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что границы зерен слоя драгоценного камня ориентированы наподобие столбчатого кристалла.

12. Камень для ювелирных изделий по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на углубления пирамидальной формы нанесено зеркальное покрытие.

13. Камень для ювелирных изделий по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что верхняя поверхность слоя драгоценного камня подвергнута огранке.

14. Камень для ювелирных изделий по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что слой драгоценного камня пигментирован посредством введения примесей.

15. Камень для ювелирных изделий по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что несущие слой драгоценного камня поверхности носителя выполнены криволинейными.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение относится к искусственным камням для ювелирных изделий.

Уровень техники

Камни для ювелирных изделий, в частности драгоценные камни, перед тем, как закреплять в металлической оправе ювелирного изделия, подвергают огранке или шлифуют для обеспечения спектрального разложения и отражения падающего света, посредством чего вызывается блеск и сверкание драгоценных камней (так называемый "огонь"). Однако при этом предполагается наличие минимальной величины и чистоты драгоценного камня. Так, примерно две трети добываемых алмазов не пригодны для изготовления камней для ювелирных изделий посредством огранки, так как либо из-за своей слишком малой крупности или глубины, либо из-за своего цвета или включений они могут иметь только промышленное применение (для технических целей).

Алмаз приобретает сверкание и блеск прежде всего за счет того, что большая часть проникающего в камень света выходит из него почти в том же направлении, откуда он поступил. Это достигается тем, что свет, попавший в алмазный кристалл через верхние грани, отражается в нижней области бриллианта и может снова выходить через верхние грани. При этом свет отражается по меньшей мере двумя ступенями отражения на угол около 180^oх^o. При этом расположение углов взаимного наклона граней должно подбираться с учетом оптических свойств плоскостей преломления бриллиант/воздух с тем, чтобы не превысить угол полного отражения.

Для хода лучей в алмазах важно, чтобы в гранях отражения, то есть в нижней части алмаза, угол прохождения световых лучей всегда был больше угла полного отражения. Это означает, что свет отражается обратно вверх; с другой стороны, свет должен падать на верхние грани и пластинку под таким углом, чтобы отраженный свет мог выходить. Бриллианты не шлифуют таким образом, чтобы свет отражался обратно точно в направлении его падения (как это делается для кошачьего глаза). Напротив, между падающим и выходящим лучом имеется угол раствора, что создает отражения, попадающие в поле зрения. Угол выхода вследствие дисперсии разных длин волн различен.

Для сверкания бриллиантов существенной является дисперсия света в алмазе, приводящая к тому, что свет разлагается как в призме и воспринимается глазом в виде спектральных цветов.

Еще одним эффектом при рассмотрении бриллианта является множество отражений, которые улавливаются глазом, когда бриллиант поворачивают. В этом состоит существенная задача, которую должны выполнять грани.

Алмазные слои, получаемые искусственно способом химического осаждения из газовой фазы, либо слишком дороги, либо слишком тонки, чтобы изготавливать из них граненые камни для ювелирных изделий, например бриллианты, которые обладали бы достаточно сильным блеском, оправдывающим их высокую цену. Для блеска важным является соблюдение точной геометрической формы с тем, чтобы как можно большая часть падающего света отражалась в направлении падения.

Сущность изобретения

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание искусственных камней для ювелирных изделий из слоев драгоценного камня, полученных на больших плоскостях способом осаждения из газовой фазы, причем эти искусственные камни для ювелирных изделий несмотря на недостаточные размеры, то есть ограниченные мощности указанных слоев, приобретают привлекательный внешний вид.

Согласно изобретению решение этой задачи достигается созданием камня для ювелирных изделий, включающего носитель (подложку), который выполнен предпочтительно в виде пластины, имеющей на своей верхней поверхности по меньшей мере одно углубление пирамидальной формы и несущей слой драгоценного камня, полученный осаждением из газовой фазы, например химическим или физическим осаждением.

Для того чтобы добиться сверкания слоя драгоценного камня и особенно алмазного слоя камня для ювелирных изделий, согласно изобретению его нижнюю поверхность, прилегающую к подложке, например кремниевой кристаллической пластинке, следует выполнить соответствующим образом, чтобы она могла отражать большую часть падающего света подобно монокристаллу природного бриллианта. Это может быть достигнуто с помощью соответствующей предварительной обработки верхней поверхности кремниевой кристаллической пластинки, на которую наносится слой. После указанной предварительной обработки кремниевая кристаллическая пластинка приобретает необходимую форму в качестве формы-негатива, так что обратная или нижняя сторона формирующегося алмазного слоя получает соответствующую позитивную форму. В качестве носителя или подложки для таких искусственно формируемых алмазных слоев, кроме кремниевых пластинок, пригодны также такие материалы, как благородные металлы, вольфрам, молибден или твердые сплавы, которые хорошо воспринимают алмазное покрытие и верхние поверхности которых могут быть обработаны с получением соответствующей структуры. Обработка с получением желательной структуры поверхности носителя может выполняться в зависимости от материала либо механическим способом, например, путем выполнения проточек для получения определенного профиля, либо способом электролиза. Углубления пирамидальной формы могут быть выполнены, например, посредством шлифования или штамповки. Обработка с получением желательной структуры поверхности кремниевых пластинок может производиться химическим или плазменным способами посредством травления. Здесь могут применяться как изотропные, так и анизотропные способы. В качестве анизотропного средства травления пригоден, например. КОН. Это основание вызывает образование пирамидальных выемок травления в монокристалле пластинки. Несущие слой драгоценного камня поверхности носителя могут быть выполнены криволинейными. При применении травильного трафарета можно получать пирамидальную структуру подложки также с помощью изотропного средства травления. С помощью соответствующего подбора приемов травления можно достигнуть получения требуемого угла при вершине пирамиды. Если нужно получить поэтапное отражение на угол около 180^oх^o, как было упомянуто выше, нужно соответствующим образом подобрать угол пирамиды.

На кромках носителя слоя драгоценного камня углы пирамид могут быть другими, чем в средней части. Однако возможно также произвести обработку отражающих поверхностей (граней) на нижней стороне слоя с получением различных углов с тем, чтобы таким образом добиться независимых друг от друга блеска и огня. При этом углы граней должны быть выбраны таким образом, чтобы свет многократно отражался в слое драгоценного камня, за счет чего достигается резкое разделение спектральных цветов.

Проще всего путем одной операции травления получить на всей поверхности носителя (подложки) одинаковые углы, образующие, например, угол при вершине пирамид около 109^o. Этот угол легко получить посредством технологии травления. Перед травлением верхняя поверхность носителя (подложки) может быть обработана лазером для легкого достижения желаемой геометрии.

Могут использоваться также другие ориентации, отличные от кристаллических пластинок (100) или (111). Главным является достижение взаимодействия кристаллической ориентации слоя драгоценного камня и направления воздействия следов травления для получения оптимального оптического эффекта. В поликристаллических искусственных алмазных слоях, полученных, например, способом химического осаждения из газовой фазы, в противоположность алмазному монокристаллу, имеются еще границы зерен, которые вследствие отклонения коэффициента преломления должны быть учтены как дополнительные зоны преломления. Вследствие этого границы зерен должны быть предпочтительно ориентированы в своей структуре, например, наподобие столбчатого кристалла для получения эффекта в отношении блеска и сверкания. Во всяком случае, следует учитывать влияние границ зерен на оптический эффект.

При простой пирамидальной форме отражение света может достигаться также тем, что на обратную или нижнюю сторону драгоценного камня, полученного осаждением из газовой фазы, и особенно химически осажденного алмазного камня, наносят зеркальное покрытие из золота или титана. В этом случае отражение происходит просто за счет зеркального отражения золотого или титанового покрытия.

Для максимально возможного приближения к блеску и огню бриллиантовых монокристаллов оптимальной формой верхней поверхности искусственного алмазного слоя является восьмигранная форма, которую производят (отшлифовывают) впоследствии. При этом углы на нижней стороне должны быть согласованы с измененными условиями выхода световых лучей.

Такие носители (подложки), оснащенные слоем драгоценного камня, полученным способом осаждения из газовой фазы, могут использоваться как камни для ювелирных изделий любым подходящим образом, например вставляться в металлическую оправу ювелирного изделия.

Поверхность носителя, примыкающая снизу к слою драгоценного камня, не обязательно должна быть плоской, она может быть, например, выпуклой для придания искусственному камню формы кабошона или "пуговицы".

Изобретение позволяет получать искусственные камни для ювелирных изделий, в частности бриллианты, не только с особыми оптическими свойствами, такими как блеск и огонь, но также с заданными размерами верхней поверхности, например, за счет многократного увеличения поверхности. Такие камни для ювелирных изделий невозможно выполнить из природных добываемых камней или получить другими способами синтеза, в частности способами технологии высоких давлений и высоких температур, по технико-экономическим причинам. Драгоценным камням согласно изобретению при их изготовлении может быть придана собственная пигментация за счет состава газовой фазы (например, синяя при добавлении бора или желтая при добавлении азота), что обеспечивает возможность его использования в любом ювелирном изделии или в любом украшении с драгоценными камнями.

Краткий перечень фигур чертежей

Далее описан пример выполнения камня для ювелирных изделий в соответствии с изобретением со ссылками на чертежи, на которых:

фиг. 1 схематично изображает на виде сбоку слой драгоценного камня в составе камня для ювелирных изделий;

фиг. 2 изображает узел Y на фиг. 1 в увеличенном масштабе;

фиг. 3 схематично представляет слой драгоценного камня по фиг. 1 на виде сверху;

фиг. 4 схематично представляет слой драгоценного камня по фиг. 1 на виде снизу;

фиг 5 схематично представляет вид участка Х на фиг. 4 в увеличенном масштабе.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

В целях упрощения и большей ясности на чертежах показан только слой 1 драгоценного камня без его подложки, которая на примыкающей к слою 1 стороне имеет зеркальную ему форму.

Слой 1 драгоценного камня имеет на своей нижней стороне множество возвышений 2 пирамидальной формы с углом "А" при вершине, а на верхней стороне снабжен восьмигранной огранкой.

Слой 1 драгоценного камня, ограненный и прочно скрепленный с не представленным здесь носителем, образует камень для ювелирных изделий в соответствии с изобретением, который может быть вставлен, например, в кольцо.

Носитель, на который наносят слой драгоценного камня, не обязательно должен иметь размеры получаемого впоследствии драгоценного камня. От носителя с большой поверхностью, покрытой слоем драгоценного камня, могут быть отделены части и обработаны или переработаны до получения камня для ювелирных изделий.