Неизвестный алмаз. «Артефакты» технологии

В эксперименте «мягкое направление» (см. рис. 7.2) условие «симметричного воздействия» на твердые направления b₁ и b₂ сформировало в приповерхностной области кристалла в момент контакта инструмента с алмазом энергетический вихрь, энергии которого оказалось достаточно, чтобы повлиять на характер атомных связей в мягком направлении а.

В этом случае модуль упругости алмаза в кристаллографическом направлении а в приповерхностной области кристалла перешел в состояние функции, стремящейся к нулю. Изменилось физико-химическое состояние поверхности алмаза в этом направлении, и сопротивление поверхности прикладываемому воздействию упало почти до нуля. Это хорошо видно на сформированном рельефе поверхности в виде неких «барханов» (см. рис. 7.3).

Конфигурации граней алмаза, прилегающих к поверхности грани воздействия обрабатывающего инструмента, по всей видимости, сформировали энергетический вихрь в направлении а такой мощности и величины, что в центральной части этого вихря функция модуля упругости алмаза перешла в область отрицательных значений, и внутри этой флуктуации вихревое давление оказалось намного ниже давления матрицы алмаза. Этого оказалось достаточно, чтобы перераспределились ослабевшие энергетические связи и сформировался «колодец» с поверхности алмаза в объем кристалла.

Рис. 8.2. На прозрачной обработанной грани: b₁ и b₂ — твердые направления; а — мягкое направление; Н — входное отверстие «колодца»; h – наблюдаемое дно «колодца»

На рис. 8.2 приведено изображение поверхности воздействия (см. рис. 7.3), твердые направления b₁ и b₂ мягкое направление а, входное шестигранное отверстие «колодца» Н на прилегающей грани алмаза (см. рис. 7.4), наблюдаемое через прозрачную грань дно «колодца» h в виде треугольника. Через прозрачную поверхность обработанной грани (см. рис. 7.3) наблюдается поверхность противоположной необработанной грани.

Здесь следует заметить, что изменение условий «симметричного воздействия» на плоскости октаэдра путем изменения, например, начальной кристаллографической ориентации поверхности на 3–5° относительно мягкого направления а не приводит к резкому изменению модуля упругости поверхности алмаза. Обработка октаэдрической грани проходит в обычном режиме с высококачественной полировкой ее поверхности.

Как правило, режим целенаправленного «симметричного воздействия» твердых (или иных) направлений в процессе обработки алмаза нами не применяется. Целенаправленно этот режим был включен в обработку только в экспериментальных целях. Используемые обычно технологические режимы воздействия не жестко привязаны с конкретной кристаллографической ориентации алмаза и входят в общий алгоритм выполнения поставленной задачи. В этом случае образование вихревого энергетического потока может происходить на отличных от основных (сингулярных) кристаллографических направлениях (например, вицинальных) или их комбинациях.

Создание энергетических вихрей, например, по вицинальным направлениям с учетом определенных частот ß (см. рис. 4.4) приводит к поверхностным эффектам перераспределения атомных связей на всей поверхности и, как правило, к сглаживанию поверхностного рельефа всего кристалла, т. е. проявлению в полной мере эффекта автополировки.

При формировании поверхностей второго порядка за счет динамики изменения положения кристалла относительно плоскости инструмента, выполняется воздействие на различные кристаллографические направления, определяемые геометрическим размером (площадью) конкретной области обработки. Динамическая вихревая среда алмаза при этом формируется из условий общего алгоритма воздействия на кристаллографические направления данной области контакта инструмента и алмаза. Если таких областей воздействия на кристалл несколько, то каждая область вносит свой вклад в формирование общей волновой среды кристалла (например, Эксперименты 1, 2, 3).

При решении технологических задач иногда возникает необходимость применять принцип «симметричного воздействия» без привязки к какому-либо конкретному кристаллографическому направлению алмаза. Порой классификацию кристаллографических направлений в обрабатываемой области определить визуально весьма проблематично. В этих условиях применяется периодическая кристаллографическая разориентация области воздействия инструмента относительно произвольно выбранной оси (например, «пошаговый съем» «рассасывающейся подковы», с. 34).

Взаимодействие энергетических потоков в этом случае может сформировать поверхностные вихри другой природы и привести к трансформации морфологии поверхности алмаза в виде «пупырышек». Что мы и наблюдаем, например, в случае обработки цилиндрической поверхности (рис. 8.3). В этом случае вихревое давление внутри энергетической флуктуации оказывается выше, чем окружающее ее давление матрицы алмаза. Перераспределение поверхностных атомных связей приводит к трансформации поверхности кристалла (миграции атомов поверхности) с образованием островков различных форм и конфигураций (высота этих островков ~200 мкм).