способ создания в теле листового материала изображения из кристаллов различных материалов, видимого невооруженным глазом в проходящем и отраженном свете

Формула изобретения

1. Способ создания в теле листового материала изображения из кристаллов различных материалов, видимого невооруженным глазом в проходящем и отраженном свете, заключающийся в введении в листовой материал в составе раствора материалов для образования кристаллов, включающих металлы, металлоиды или полупроводники, воздействии импульсами лазерного излучения на заданные точки листового материала с образованием в этих точках глухих каналов, создании в каналах в области лазерного пятна низкотемпературной плазмы с образованием в течение действия импульса лазерного излучения газообразной среды с присутствием атомарного водорода, восстановлении в этой среде материала кристаллов до чистого материала с образованием высокой концентрации кластеров, их разлета с большой скоростью, внедрении в поверхность канала, плавлении с образованием жидкой подложки, с последующим получением при остывании материала зародышей, их роста с образованием кристаллов, сросшихся с листовым материалом, отличающийся тем, что перед воздействием импульса лазерного излучения на раствор в теле листового материала через одну из его поверхностей, на эту поверхность наносят слой материала с зеркальной поверхностью, образуют в нем каждым импульсом лазерного излучения отверстие над каналом в теле листового материала, задерживают слоем материала с зеркальной поверхностью выделяющееся при кристаллизации в зоне канала тепло, затягивают фазу существования расплава материала при образовании жидкой подложки в процессе кристаллизации, снижают скорость роста кристаллов, выращивая в каналах крупные тонкие, пропускающие свет ориентированные кристаллы с высокой степенью совершенства и создают из заданной совокупности каналов с выращенными в них кристаллами изображение, видимое в проходящем и отраженном свете.

2. Способ по п.2, отличающийся тем, что варьируют состав материалов, вводимых вместе с раствором вовнутрь листового материала, и параметры импульсов лазерного излучения, вызывают изменение состава газовой среды над растущими кристаллами и состава жидкой подложки, создают дефекты в растущих кристаллах, являющиеся центрами их окраски, и выращивают кристаллы, окрашенные в различные цвета.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что подпитывают рост кристаллов в одном канале расплавом, поступающим из соседнего канала через входные отверстия этих каналов в период существования в соседнем канале жидкой подложки, кристаллизуют расплав у входных отверстий этих каналов при его остывании и образуют из сплавленных между собой кристаллов друзы.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что подсвечивают кристаллы в каналах листового материала светом, проходящим вовнутрь листового материала со стороны, противоположной размещению слоя материала с зеркальной поверхностью, отражают этот свет от ориентированных кристаллов с высокой степенью совершенства на слой материала с зеркальной поверхностью, возвращают его на кристаллы и усиливают яркость их свечения.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что на поверхности слоя материала с зеркальной поверхностью создают дифракционную решетку, осуществляют дифракцию прошедших вовнутрь листового материала лучей от штрихов этой решетки и от граней ориентированных кристаллов с высокой степенью совершенства, превращают созданное в теле листового материала изображение из кристаллов в переливающееся цветами радуги при его рассматривании под различными углами.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к специальным видам печати, позволяющим создавать в теле листового материала изображение, защищающее его от подделки и легко идентифицируемое пользователями без помощи каких-либо технических средств.

Предшествующий уровень техники

Известен способ создания в теле листового материала металлизированного изображения, заключающийся в том, что в листовой материал вводят в составе раствора соль металла и воздействуют на раствор в заданных точках внутри листового материала импульсами лазерного излучения, вызывая в этих точках выделение металла из раствора и образование металлизированных точек, из совокупности которых создают изображение для защиты листового материала от подделки (см., например, патент РФ № 2267408 С2, кл. B44F 1/00, G03F 7/00).

Этот способ позволяет создать в теле листового материала изображение, защищающее его от подделки. Однако созданное изображение видно в проходящем свете только с использованием технических средств, например лупы.

Известен также способ образования наноразмерных кластеров и создания из них упорядоченных структур, который также позволяет создавать в теле листового материала изображение, защищающее его от подделки (см., например, патент РФ № 2279400 С2, кл. В82В 3/00).

Этот способ заключается в том, что в листовой материал вводят в составе раствора металлы, металлоиды или полупроводники, воздействуют на раствор в заданных точках в каналах внутри листового материала импульсами лазерного излучения, образуют в зоне лазерного пятна низкотемпературную плазму, создают в области ее существования газообразную среду для восстановления в ней ионов материала до чистого материала и по мере остывания плазмы образуют в каналах кристаллы, сросшиеся с листовым материалом, из совокупности которых образуют защитное изображение.

Это изображение защищает листовой материал от подделки, однако пользователь может рассмотреть его в проходящем свете только с использованием технических средств, например лупы.

Раскрытие изобретения

В основу изобретения положена задача получения такого способа создания в теле листового материала изображения из кристаллов различных материалов, которое не только бы защитило листовой материал от подделки, но и было бы отчетливо видимым в проходящем и отраженном свете без использования каких-либо технических средств.

Поставленная задача решается тем, что в способе создания в теле листового материала изображения из кристаллов различных материалов, видимого невооруженным глазом в проходящем и отраженном свете, заключающегося во введении в листовой материал в составе раствора материалов для образования кристаллов, включающих металлы, металлоиды или полупроводники, воздействии импульсами лазерного излучения на заданные точки листового материала с образованием в этих точках глухих каналов, создании в каналах в области лазерного пятна низкотемпературной плазмы с образованием в течение действия импульса лазерного излучения газообразной среды с присутствием атомарного водорода, восстановлении в этой среде материала кристаллов до чистого материала с образованием высокой концентрации кластеров, их разлета с большой скоростью, внедрении в поверхность канала, плавлении с образованием жидкой подложки, с последующим получением при остывании материала зародышей, их роста с образованием кристаллов, сросшихся с листовым материалом, в соответствии с изобретением, перед воздействием импульса лазерного излучения на раствор в теле листового материала через одну из его поверхностей, на эту поверхность наносят слой материала с зеркальной поверхностью, образуют в нем каждым импульсом лазерного излучения отверстие над каналом в теле листового материала, задерживают слоем материала с зеркальной поверхностью выделяющееся при кристаллизации в зоне канала тепло, затягивают фазу существования расплава материала при образовании жидкой подложки в процессе кристаллизации, снижают скорость роста кристаллов, выращивая в каналах крупные тонкие, пропускающие свет ориентированные кристаллы с высокой степенью совершенства и создают из заданной совокупности каналов с выращенными в них кристаллами изображение, видимое в проходящем и отраженном свете.

При таком способе создания в теле листового материала изображения из крупных тонких кристаллов, в одной и той же совокупности каналов, создается уникальное изображение, одинаково видимое невооруженным глазом в проходящем и отраженном свете.

Целесообразно, что варьируют состав материалов, вводимых вместе с раствором вовнутрь листового материала, и параметры импульсов лазерного излучения, вызывают изменение состава газовой среды над растущими кристаллами и состава жидкой подложки, создают дефекты в растущих кристаллах, являющиеся центрами их окраски, выращивают кристаллы, окрашенные в различные цвета.

При таком способе создания в теле листового материала изображения из кристаллов различных материалов полученное внутри листового материала изображение из окрашенных в различные цвета кристаллов обеспечивает более надежную защиту этого материала от подделки.

Целесообразно, что подпитывают рост кристаллов в одном канале расплавом, поступающим из соседнего канала через входные отверстия этих каналов в период существования в соседнем канале жидкой подложки, кристаллизуют расплав у входных отверстий этих каналов при его остывании и образуют из сплавленных между собой кристаллов друзы.

При таком способе создания в теле листового материала изображения из кристаллов различных материалов сплавленные между собой кристаллы у входных отверстий соседних каналов становятся еще более заметными и созданные из них изображения легко различаются пользователями без помощи каких-либо технических средств.

Целесообразно, что подсвечивают кристаллы в каналах листового материала светом, проходящим вовнутрь листового материала со стороны, противоположной размещению слоя материала с зеркальной поверхностью, отражают этот свет от ориентированных кристаллов с высокой степенью совершенства на слой материала с зеркальной поверхностью, возвращают его на кристаллы и усиливают яркость их свечения.

При таком способе создания в теле листового материала изображения из кристаллов различных материалов созданное в каналах листового материала изображение из кристаллов становится еще более различимым для пользователей.

Целесообразно, что на поверхности слоя материала с зеркальной поверхностью создают дифракционную решетку, осуществляют дифракцию прошедших вовнутрь листового материала лучей от штрихов этой решетки и от граней ориентированных кристаллов с высокой степенью совершенства, превращают созданное в теле листового материала изображение из кристаллов в переливающееся цветами радуги при его рассматривании под различными углами.

При таком способе создания в теле листового материала изображения из кристаллов различных материалов разложенный в спектр белый свет направляют на созданные в теле листового материала кристаллы, изменяя их окраску в зависимости от угла поворота листового материала и делают изображение из этих кристаллов еще более заметным для пользователей.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего настоящее изобретение варианта осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг.1 иллюстрирует предлагаемый способ создания в теле листового материала изображения из кристаллов различных материалов, видимого невооруженным глазом в проходящем и отраженном свете,

фиг.2 и фиг.3 иллюстрирует созданные в теле листового материала изображения для защиты этого материала от подделки из окрашенных в различные цвета кристаллов.

Лучшие варианты осуществления изображения

В качестве варианта осуществления изобретения выбрано нанесение защитного изображения на листы бумаги, на которых, в частности, печатают банкноты. Изображение, защищающее банкноты от подделки, должно быть оригинальным, его должно быть невозможно или трудно подделать. В то же время это изображение должно быть легко различимо пользователями без использования каких-либо технических средств.

Предлагаемый способ создания в теле листового материала, в частности листа бумаги, изображения из кристаллов различных материалов, видимого невооруженным глазом в проходящем и отраженном свете, осуществляют следующим образом.

На заданный участок поверхности 1 листа 2 бумаги наносят раствор 3, содержащий материалы для образования кристаллов, и вводят вовнутрь бумажного листа в составе раствора металлы, металлоиды или полупроводники.

Затем на участок поверхности 1 листа 2 бумаги, через который раствор 3 ввели вовнутрь бумажного листа, наносят слой материала 4 с зеркальной поверхностью, например, в виде металлической фольги.

Далее через слой материала 4 c зеркальной поверхностью воздействуют на раствор в заданных точках внутри листа 2 бумаги импульсами 5 лазерного излучения, образовывая отверстия 6 в слое материала 4 и глухие каналы 7 в листе бумаги.

В результате воздействия каждого импульса 5 лазерного излучения на раствор в канале 7 в зоне лазерного пятна возникает низкотемпературная плазма, создающая в области своего существования в течение действия короткого импульса лазерного излучения (10 нс - 100 нс) газообразную среду с присутствием атомарного водорода. В этой среде происходит восстановление материала кристаллов до чистого материала с образованием высокой концентрации кластеров, которые во время продолжения действия импульса 5 лазерного излучения с большой скоростью разлетаются, внедряются в поверхность канала 7, плавятся с образованием жидкой подложки с последующим получением при остывании материала зародышей, их роста и образования кристаллов, сросшихся с материалом листа 2 бумаги.

Однако благодаря слою материала с зеркальной поверхностью, задерживающему в зоне каналов 7 выделяющееся в процессе кристаллизации материала тепло, процесс кристаллизации в данном канале затягивается настолько, что до его завершения начинается кристаллизация материала в соседнем канале 8.

Происходит подпитка роста группы кристаллов в канале 7 расплавом материала, переливающимся в канал 7 из канала 8 через входные отверстия этих каналов.

В результате из-за снижения скорости роста кристаллов увеличиваются их размеры, в каналах образуются крупные ориентированные кристаллы небольшой толщины с высокой степенью совершенства 9, пропускающие свет, и из совокупности каналов с выращенными в них кристаллами создается в теле бумажного листа изображение, видимое и в проходящем, и в отраженном свете.

В каналах внутри листового материала можно создавать описанным способом кристаллы, окрашенные в различные цвета. Для этого варьируют состав материалов, вводимых вместе с раствором вовнутрь листового материала, и параметры импульсов лазерного излучения. Это приводит к изменению состава газовой среды над растущими кристаллами и состава жидкой подложки, созданию дефектов в растущих кристаллах, которые являются центрами их окраски, в результате чего выращивают кристаллы, окрашенные в различные цвета.

В то же время из-за перелива расплава материала из одного канала в другой через их входные отверстия в зоне входных отверстий смежных каналов при остывании расплава образуются друзы из сплавленных между собой ориентированных кристаллов с высокой степенью совершенства. Такие кристаллы еще более заметны пользователям, которые очень легко идентифицируют созданные из них изображения, не прибегая к каким-либо техническим средствам.

С помощью слоя материала 4 с зеркальной поверхностью изображение из созданных в каналах кристаллов становится еще более заметным. Это происходит потому, что свет, прошедший вовнутрь листового материала 2 через его поверхность, противоположную поверхности с нанесенным на нее слоем материала 4, отражается от кристаллов на слой материала 4 и, возвратившись на кристаллы, подсвечивает их, делая это изображение еще более ярким и различимым.

Созданное внутри листа 2 бумаги изображение также может переливаться цветами радуги. Для этого на поверхности слоя материала 4 с зеркальной поверхностью создают дифракционную решетку 10. Лучи света, прошедшие вовнутрь бумажного листа 2 с его гладкой стороны, разложатся в спектр на штрихах дифракционной решетки и гранях ориентированных кристаллов 9 и окрасят эти кристаллы цветами радуги при повороте листа бумаги под различными углами, что сделает изображение из кристаллов еще более заметным для пользователей.

Возможность видеть в листовом материале изображение из одних и тех же кристаллов в проходящем и отраженном свете, возможность создавать в каналах внутри листового материала изображение из кристаллов, окрашенных в различные цвета, возможность подсвечивать кристаллы внутри листового материала, возможность делать изображение из этих кристаллов переливающимся цветами радуги делают изображение из кристаллов, созданное внутри листового материала для защиты его от подделки, уникальным.

Промышленная применимость

Так как описанным способом в листовом материале создают уникальный защитный признак в виде двух изображений, образованных в одних и тех же каналах и видимых в проходящем и отраженном свете, не требующий для идентификации каких-либо технических, средств или навыков этот способ может найти самое широкое применение для защиты от подделки банкнот, ценных бумаг, банковских карт, других документов строгой отчетности и различных товаров.