Способ создания и визуализации оптически невидимой метки

СПОСОБ СОЗДАНИЯ И ВИЗУАЛИЗАЦИИ ОПТИЧЕСКИ НЕВИДИМОЙ МЕТКИ Низиенко Юрий Константинович (RU) Изобретение относится к способам записи-считывания скрытой от визуального восприятия информации и может быть использовано для визуализации идентифицирующих объект скрытых изображений (меток), которые обеспечивают его защиту от несанкционированного воспроизведения (подделки). Способ заключается в следующем. Поверхность исследуемого объекта предварительно полируют. На полированной поверхности образуют оптически невидимое изображение метки путем модифицирования по меньшей мере одного участка этой поверхности. В результате модифицирования изменяется поверхностная энергия модифицируемых участков. Одновременно с изменением поверхностной энергии модифицированных участков поверхности изменяется и величина адгезии на этих участках, которая так же, как и поверхностная энергия, зависит от степени локальной несбалансированности поверхностных зарядов на исследуемой поверхности. Затем осуществляют визуализацию упомянутого изображения метки за счет создания в зоне упомянутой поверхности исследуемого объекта метастабильной среды. Посредством этой среды изображение метки получают в виде различия структур, образованных частицами стабильной фазы метастабильной среды, на участках поверхности с различной поверхностной энергией. Особенностью заявленного способа является то, что перед осуществлением процесса визуализации оптически невидимого изображения метки исследуемую поверхность с модифицированными участками электризуют и очищают посредством трения. 013984 Область техники Изобретение относится к способам записи-считывания скрытой от визуального восприятия информации и может быть преимущественно использовано для визуализации идентифицирующих объект скрытых изображений (меток), которые обеспечивают его защиту от несанкционированного воспроизведения (подделки), а также в научно-исследовательских целях для обеспечения визуализации оптически невидимых структур в поверхностном слое объекта по вариациям величины поверхностной энергии. Предшествующий уровень техники Из уровня техники известен способ создания и визуализации оптически невидимой метки, согласно которому в приповерхностной области защищаемого объекта (в частности, ювелирного изделия в виде бриллианта) посредством лазерного луча формируют скрытое для восприятия невооруженным глазом изображение (защитную метку), последующую визуализацию которого можно осуществлять посредством использования соответствующих оптических средств (US4467172). К недостаткам известного из уровня техники способа визуализации скрытого изображения следует отнести его ограниченную область использования. Например, при маркировке ювелирных изделий, в частности бриллиантов, геометрические параметры микроструктур защитной метки, подлежащие визуализации с помощью оптических средств, имеют такую величину, которая расценивается как дефект изделия, что резко снижает его эстетические свойства и стоимость. Известен также способ создания и визуализации оптически невидимой метки, согласно которому в области поверхности исследуемого объекта образуют оптически невидимое изображение метки посредством модификации, по меньшей мере, одного участка этой поверхности, после чего осуществляют визуализацию микроструктур изображения метки, путем травления и последующего наблюдения метки с помощью сильного оптического или электронного микроскопа (RU2073270 С 1). К недостаткам данного известного из уровня техники способа создания и визуализации оптически невидимой метки, как и в предыдущем случае, следует отнести его ограниченную область использования ввиду применимости его исключительно для специальных полимерных материалов в виде пленок, а также невозможности визуализации скрытого изображения метки без использования сильных микроскопов. Кроме того, известный способ не позволяет сохранять метку оптически невидимой после ее первой визуализации (т.е. воспроизведения с использованием травления). Наиболее близким к заявленному изобретению является способ создания и визуализации оптически невидимой метки, согласно которому поверхность исследуемого объекта предварительно полируют. На полированной поверхности образуют оптически невидимое изображение метки путем модифицирования по меньшей мере одного участка этой поверхности. В результате модифицирования поверхности изменяется поверхностная энергия модифицируемых участков. Затем осуществляют визуализацию упомянутого изображения метки за счет создания в зоне упомянутой поверхности исследуемого объекта метастабильной среды. Посредством этой среды изображение метки получают в виде различия структур, образованных частицами стабильной фазы метастабильной среды, на участках поверхности с различной поверхностной энергией (WO 02/089041 C1, ЕР 1391841). К недостаткам данного известного способа следует отнести сравнительно низкую контрастность визуально воспринимаемого изображения метки вследствие небольшой разницы в величине поверхностной энергии модифицированных и не модифицированных участков поверхности и, следовательно, высокой зависимости качества изображения от загрязнения исследуемой поверхности. Кроме того, при повторной визуализации метки на изображение метки может накладываться изображение структуры, образованной в результате слияния нескольких центров конденсации и появления новых центров при испарении конденсата от предыдущей визуализации (фиг. 1), т.е. относительно равномерный слой загрязняющих поверхность микрочастиц (который всегда присутствует в реальных условиях визуализации) при возникновении на поверхности капель конденсата видоизменяется при испарении конденсата с образованием пространственно разнесенных по исследуемой поверхности островков микрочастиц. Эти островки микрочастиц при последующей визуализации функционально могут являться дополнительными центрами конденсации, искажающими изображение метки. Раскрытие изобретения В основу заявленного изобретения положена задача создания на поверхности исследуемого объекта долговечной оптически невидимой метки (т.е. невидимой с помощью любого оптического микроскопа) с высоким качеством визуализированного изображения, в частности контрастности и пространственного разрешения, в реальных условиях окружающей среды при любом количестве последовательных циклов визуализации за счет увеличения плотности центров конденсации, формирующих метку при ее визуализации, и уменьшения влияния загрязнения исследуемой поверхности на контрастность изображения. Поставленная задача решается посредством того, что в способе создания и визуализации оптически невидимой метки, согласно которому поверхность исследуемого объекта предварительно полируют, на полированной поверхности образуют оптически невидимое изображение метки путем модифицирования по меньшей мере одного участка этой поверхности, в результате которого изменяется поверхностная энергия модифицируемых участков, после чего осуществляют визуализацию упомянутого изображения метки за счет создания в зоне упомянутой поверхности исследуемого объекта метастабильной среды,-1 013984 посредством которой изображение метки получают в виде различия структур, образованных частицами стабильной фазы метастабильной среды, на участках поверхности с различной поверхностной энергией,согласно изобретению перед осуществлением каждого процесса визуализации оптически невидимого изображения метки исследуемую поверхность с модифицированными участками электризуют и очищают посредством трения. Краткое описание чертежей Изобретение иллюстрируется графическими материалами. Фиг. 1 - поверхность исследуемого объекта с оптически невидимым изображением метки после осуществления ее визуализации согласно способу по прототипу. Фиг. 2 - поверхность исследуемого объекта с оптически невидимым изображением метки после осуществления ее визуализации согласно заявленному способу. Лучший вариант осуществления изобретения Заявленный способ осуществляется следующим образом. Поверхность исследуемого объекта предварительно полируют. На полированной поверхности образуют оптически невидимое изображение метки путем модифицирования по меньшей мере одного участка этой поверхности. В результате модифицирования, т.е. изменения состава и/или структуры атомных приповерхностных слоев исследуемого объекта, изменяется поверхностная энергия модифицируемых участков. Одновременно с изменением поверхностной энергии модифицированных участков поверхности изменяется и величина адгезии на этих участках, которая так же, как и поверхностная энергия, зависит от степени локальной несбалансированности поверхностных зарядов на исследуемой поверхности. После этого осуществляют визуализацию упомянутого изображения метки за счет создания в зоне упомянутой поверхности исследуемого объекта метастабильной среды. Посредством этой среды изображение метки получают в виде различия структур, образованных частицами стабильной фазы метастабильной среды, на участках поверхности с различной поверхностной энергией. Основной особенностью заявленного способа является то, что перед осуществлением процесса визуализации оптически невидимого изображения метки исследуемую поверхность с модифицированными участками электризуют и очищают посредством трения. В результате электризации исследуемой полированной поверхности избыточный заряд статического электричества распределяется по упомянутой поверхности в соответствии со степенью локальной несбалансированности поверхностного заряда, сформированного при модифицировании. При этом происходит усиление неоднородности распределения и увеличение плотности поверхностных зарядов, которые служат инициаторами конденсации в процессе визуализации метки. В этом случае снижается зависимость контраста визуализируемого изображения от загрязненности исследуемой поверхности. При электризации посредством трения одновременно происходит очистка поверхности, так как в результате обработки исследуемой поверхности трением удаляются островки микрочастиц загрязнений,образованные после испарения конденсата от предыдущего процесса визуализации и функционально являющиеся дополнительными центрами конденсации, искажающими изображение метки. Таким образом, при осуществлении визуализации с предварительной электризацией и очисткой поверхности с модифицируемыми участками посредством трения увеличивается контрастность изображения при снижении зависимости качества изображения от загрязнения исследуемой поверхности. В качестве метастабильной среды, как правило, используют переохлажденный водяной пар из окружающего воздуха, образующийся при соприкосновении воздуха с охлажденным исследуемым объектом. Изображение структур, образованных частицами стабильной фазы метастабильной среды, получают в виде капель воды на поверхности исследуемого объекта. Динамика образования на поверхности объекта стабильной фазы из метастабильной среды зависит от величины свободной поверхностной энергии или от величины адгезии. На участках поверхности с различной поверхностной энергией по-разному происходит образование стабильной фазы из метастабильной среды. Метка является долговечной, так как модифицирование участков поверхности объекта с изменением поверхностной энергии, например полученная с помощью пространственно модулированных ионных пучков металлов (например, гафния, хрома), приводит к стабильному (в том числе и при комнатных условиях) изменению состава и структуры поверхности с измененной поверхностной энергией. Пример конкретной реализации патентуемого способа. На полированной поверхности алмазного образца было сформировано скрытое (оптически невидимое) изображение метки в виде надписи и цифр путем модифицирования участков поверхности образца с помощью ионного пучка (ионов гафния), пропущенного через маску - трафарет. После этого осуществлялась электризация и очистка исследуемой поверхности с модифицируемыми участками посредством трения. Для электризации и очистки поверхности использовалась ткань для протирки оптических элементов, закрепленная в диэлектрическую оправу. Заметим, что при сильной загрязненности поверхности для ее очистки могут применяться различные растворители, однако непосредственно перед визуализацией изображения процесс электризации и очистки поверхности образца проводится без использования-2 013984 каких-либо жидкостей (посредством сухого трения). Для визуализации оптически невидимого изображения метки образец в течение нескольких секунд контактировал с холодной поверхностью термоэлектрического элемента Пельтье. В результате этого на охлажденной поверхности образца происходила конденсация водяного пара из окружающего воздуха. Оптически невидимое изображение метки визуализировалось в виде капель водяного конденсата, определенным образом распределенных по поверхности исследуемого объекта, как это показано на фиг. 2, где визуально воспринимаемое изображение метки,сформированное из капель водяного конденсата, показано с 30 увеличением. Испытания, проведенные в течение одного года с исходной меткой (показанной на фиг. 2), не выявили уменьшения контраста метки при ее многократной визуализации в течение периода испытания. С момента создания упомянутой метки многократное применение процесса ее визуализации с помощью метастабильной среды не превращает оптически невидимое изображение метки в постоянно видимое,как это происходит, например, в аналоге, после того, как оптически невидимую метку в полимерной пленке визуализируют с применением травления щелочью. Промышленная применимость Таким образом, заявленное изобретение может найти широкое применение в различных областях науки и техники для осуществления записи-считывания скрытой от визуального восприятия информации. В частности, может быть использовано для многократной визуализации идентифицирующих объект скрытых изображений (меток), которые обеспечивают его защиту от несанкционированного воспроизведения (подделки), а также в научно-исследовательских целях для обеспечения визуализации оптически невидимых структур, различающихся лишь величиной поверхностной энергии. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ создания и визуализации оптически невидимой метки, согласно которому поверхность исследуемого объекта предварительно полируют, на полированной поверхности образуют оптически невидимое изображение метки путем модифицирования по меньшей мере одного участка этой поверхности, в результате которого изменяется поверхностная энергия модифицируемых участков, после чего осуществляют визуализацию упомянутого изображения метки за счет создания в зоне упомянутой поверхности исследуемого объекта метастабильной среды, посредством которой изображение метки получают в виде различия структур, образованных частицами стабильной фазы метастабильной среды, на участках поверхности с различной поверхностной энергией, отличающийся тем, что перед осуществлением процесса визуализации оптически невидимого изображения метки исследуемую поверхность с модифицированными участками электризуют и очищают посредством трения.