Карасёв В.Ю., Пинтус С.М., Гладченков Е.В., Безпалов О.А.
Научно-производственное предприятие «Микроприбор».
121108, Москва, ул. Ивана Франко, 4
Тел/факс: (499) 146-1939
E-mail: murena11@bk.ru, info@mikropribor.ru.
Научно – производственное предприятие «Микроприбор» представляет свой новый проект, который мы назвали «Талисман». Среди ключевых ювелирных коллекций компании De Beers таких, как Bridal, Secret of Rose, Wildflowers и другие существует коллекция Talisman. В данной коллекции представлены самые разнообразные изделия, украшенные восьмигранными необработанными алмазами. Подобные ювелирные изделия из необработанных алмазов сегодня стремительно входят в моду. Ведущие ювелирные дома Италии, США, Испании уже несколько лет успешно реализуют на рынке подобные изделия, популярность которых растёт с каждым годом.
На следующем рисунке представлены несколько образцов изделий ювелирных домов «Diamond in the Rough» (Италия) и «DIANE WEST JEWELRY» (США), фото взято с официальных сайтов.
Подобные тенденции развития мировой ювелирной моды объяснимы. Ювелиры ищут новые формы и новые дизайнерские решения в создании своей продукции. Кристаллы алмаза, обладающие неповторимостью и многообразием своих природных форм, наиболее полно удовлетворяют этим творческим требованиям.
Вполне понятно, что для создания ювелирного изделия из всего многообразия алмазного сырья отбираются кристаллы определённой формы и структуры. На следующем рисунке приведены только некоторые виды природных алмазов, применяемых сегодня в ювелирном деле в этом направлении.
Как мы видим, редкие кристаллы алмаза обладают гладкой поверхностью, через которую видна реальная структура алмаза. В основном кристаллы покрыты дефектным поверхностным слоем, т.н. «рубашкой», которая образовалась в процессе роста алмаза. Вполне очевидно, что отсутствие этого слоя или сведение его к минимуму (полирование), могло бы придать природному кристаллу алмаза ещё большую привлекательность, неповторимость и очарование.
Специалистами нашей фирмы разработан проект, который позволяет проводить высококачественную обработку поверхности алмаза, повторяя все её природные конфигурации, и по возможности не менять основную форму кристалла, созданную Природой.
Основанием для разработки проекта «Талисман» явилась созданная новая квантово-волновая технология обработки алмаза. Суть этой технологии заключается в создании в объёме алмаза системы упругих когерентных волн. В рамках этого доклада мы не ставим цель детального обсуждения основ новой технологии. Ограничимся только общим принципом образования волнового процесса в кристалле и эффектами, которые возникают в его объёме при механическом воздействии инструмента на алмаз.
На этой схеме приведёно схематическое представление процесса локального взаимодействия обрабатывающего инструмента с объектом. Проекция сечения композиции объект – инструмент на плоскость xz. Ось y направлена в сторону наблюдателя. (a) – статическая ситуация взаимодействия (t = 0); (б) – начальная стадия динамического взаимодействия (t > 0). Движение зерна происходит в направлении по оси x к оси y. ПС – приповерхностный слой.
При движении зерна абразива происходит локальное упругое деформирование поверхностного слоя алмаза, которое создаёт вынужденные упругие колебания кристаллической решётки кристалла. Задача обрабатывающей системы – не переходить предел упругости поверхностного слоя алмаза и не допускать образование микросколов.
Упругие волны в кристалле несут энергию. Скорость распространения этих волн в объёме алмаза составляет ~ 18 000 км/сек. Поскольку эти волны когерентны (имеют равные значения по частоте и амплитуде), то при их взаимодействии в объёме материала происходит локальная концентрация волновой энергии. По нашим расчётам за время ~ 10-14 секунды локальная концентрация волновой энергии в отдельном домене объёма алмаза может достигать значения 10-13 ¸10-14 Дж, и в объеме домена может развиваться температурный импульс в несколько тысяч градусов Кельвина.
Этот волновой эффект в алмазе проявляется: снятием внутренних напряжений кристаллической решётки кристалла, изменением его дефектно-примесной структуры. Как показывают экспериментальные данные, наш метод волнового воздействия на алмаз может эффективно обрабатывать кристалл в любом кристаллографическом направлении. Для обеспечения и контроля этого волнового процесса нашими специалистами разработано новое, не имеющее аналогов специализированное высокоточное оборудование.
На следующем рисунке представлены сформированные конфигурации поверхности алмаза, описываемые уравнениями второго порядка.
Достигнутые результаты по формированию криволинейных поверхностей и позволило специалистам нашей фирмы приступить к реализации проекта «Талисман», т.е. сформировать изделие из натурального алмаза, обработав поверхность кристалла таким образом, чтобы повторить все её природные конфигурации, максимально сохранив изначальный вес и форму алмаза. Особое внимание при этом было обращено на сложное, напряжённое и дефектное сырьё.
Основанием для пристального внимания наших специалистов к низкосортному сырью послужили полученные экспериментальные данные, связанные с процессами релаксации внутренних напряжений алмаза при волновом возбуждении кристалла с применением определённого алгоритма воздействия обрабатывающей системы на кристалл.
В традиционной технологии обработки алмазов в бриллианты в дефектном и напряжённом сырье, при определённых условиях воздействия на алмаз, в объёме кристалла иногда возникают участки, на которых происходит разложение падающего или проходящего света на цвета оптического спектра. Этот, известный огранщикам эффект, мы условно назвали «радуга».
В общих чертах этот принцип образования радуги в напряжённом алмазном сырье известен. При изменении или нарушении изначальной формы кристалла (при распиловке, обдирки или подшлифовке) может происходить спонтанная релаксация внутренних напряжений в кристалле с образованием областей (границ раздела), на которых происходит дисперсия светового потока.
На следующем рисунке видно образование радуги после распиловки напряжённого сырья. Это сырьё относится к категории «Rejection Stones».
Поскольку в этом случае происходит частичная релаксация напряжений, то остаточные напряжения в кристалле можно подвергнуть волновой обработке при, например, полировке плоскости. На следующем рисунке представлено продолжение образования радуги в объёме алмаза после нашего волнового воздействия.
Проведённые эксперименты по отработке алгоритмов при формировании внутренней структуры напряжённого кристалла позволили выделить из всего многообразия три характерных типа радуги. Конечно – это условная классификация, связанная с применением определённого алгоритма волнового возбуждения алмаза.
Радуга первого типа может возникать в природном алмазе при применении нами определённого типа воздействия. Этот алгоритм формирования напряжённых участков в алмазе мы назвали принцип «частотной модуляции». Суть этого алгоритма сводится к следующему.
Сначала в кристалле алмаза при его обработке создаётся система упругих когерентных волн одной частоты. За определённое время в алмазе, под воздействием этого волнового поля, происходит частичное снятие внутренних напряжений. После этого к алмазу прикладывается волновое возбуждение другой частоты. Поскольку первая волна уже сформировала определённую периодичность частично релаксированного напряжённого поля кристалла, то наложение второй волны приводит к взаимодействию волновых полей и формированию некой модулированной периодичности остаточных внутренних напряжений в кристалле. На этой сформированной волновыми процессами области может происходить эффект дисперсии светового потока.
Подобная процедура повторяется несколько раз. При этом обязательно требуется соблюдать условие строгой стабильности волнового процесса. Характерное изображение радуги первого типа приведено на следующем рисунке.
Проведённые эксперименты позволяют утверждать, что этот принцип «частотной модуляции» волнового поля напряжённого кристалла формирует характерные участки внутренних напряжений, на которых происходит дисперсия светового потока, во всём объёме кристалла. При этом наблюдаемая периодичность структуры сформированных областей сохраняется.
Радуга второго типа формируется при применении алгоритма, который мы назвали «фазовая модуляция» волнового поля алмаза. В этом случае в объёме кристалла создаётся волновое поле строго заданной частоты. В процессе воздействия через определённое время, сохраняя заданную частоту, меняется (сдвигается) фаза прилагаемого волнового возбуждения. В этом случае напряжённые области в объёме алмаза формируются во вполне характерные для этого типа возбуждения конфигурации, на которых происходит дисперсия светового потока, отличного от радуги первого типа.
На следующем рисунке приведено изображение радуги второго типа, полученной при формировании конусообразной поверхности на алмазе.
Радуга третьего типа в основном формируется, как нами замечено, при применении комбинированного алгоритма волнового воздействия, когда происходит изменение и частоты вынужденных колебаний и фазы входящего волнового потока. Отличие этого типа дисперсии от вышеприведённых заключается, по всей видимости, в исходной структуре дефектных областей алмаза. Как правило, эти тонкие области имеют небольшие линейные размеры и при волновом возбуждении формируются в некие полусферические образования, на которых происходит дисперсия светового потока.
Следует ещё раз отметить, что формирование радуги того или иного типа связано в первую очередь с состоянием внутренних напряжений в дефектных областях алмаза. Мы создаём только условия для определённой релаксации этих напряжений. По какому пути пойдёт формирование напряжённых участков в объёме кристалла и возникновение на них дисперсии светового потока определяется и типом дефектов кристаллической решётки, и наличием различных примесей, границ раздела и т.д. и т.п. И в этом случае получаемая внутренняя картина алмаза полностью определяется изначальным состоянием его дефектно-примесной структуры.
В качестве примера создания конечного продукта по проекту «Талисман» мы приведём изображение кристалла алмаза, сформированного нашей технологией. Это изначальное сырьё относилось к категории «Boart». На следующем рисунке приведён один из исходных кристаллов, покрытый природной «рубашкой» и являющимся характерным представителем этого типа сырья, обработанного при помощи волновых процессов.
Основной акцент при представлении конечного изделия мы сделаем на сформированных криволинейных поверхностях, повторяющих природную морфологическую форму алмаза. Общий вид нашего изделия приведён на следующих снимках.
Одной из основных поставленных задач при обработке алмаза являлось максимальное сохранение массы кристалла. Поэтому обработка, например грани, прекращалась при снятии «рубашки» и достижении определённого качества полированной поверхности. Отсюда сохранялся природный, паутинообразный рельеф поверхности, как переходной слой между «рубашкой» и основной структурой кристалла и который не мешает прохождению светового потока.
Все рёбра и грани кристалла имеют сформированную округлую поверхность, повторяя природную морфологию. Вершины алмаза в основном имели так же сферические формы или комбинированные образования, которые в процессе обработки формировались как совокупность сферических, конусообразных, цилиндрических или параболических поверхностей. На следующем рисунке приведена вершина кристалла, на которой была сначала создана сферическая поверхность, а потом сформированы два усечённых конуса по определённому математическому алгоритму.
По нашему мнению, подобная конфигурация вершины алмаза может вносить определённое влияние на прохождение светового потока в объём кристалла.
Ниже мы приводим изображения остальных вершин кристалла.
Подобное многообразие формирования вершин кристалла, а так же рёбра и грани, обработанные по криволинейным траекториям, является не только показателем нашей технологии, но и вносят определённый вклад в формирование оптики прохождения светового потока в алмазе в целом, создавая неповторимую картину восприятия изделия, которую сотворила Природа.
На наш взгляд, подобный подход к сложному и напряжённому сырью позволяет утверждать о создании нового направления в ювелирном деле. Это направление открывает неограниченные возможности в создании новых оригинальных изделий и заставляет обратить пристальное внимание на те типы алмазного сырья, которые пока не нашли должного применения в творческом процессе ювелирного дизайна.