發(fā)光磷光體化合物、包括這種化合物的制品及其制備方法和用途
【專利摘要】實(shí)施方案包括發(fā)光磷光體化合物及其制備方法，所述發(fā)光磷光體化合物包含一種或多種發(fā)射離子和一種或多種干擾離子。當(dāng)一種發(fā)射離子未受干擾時(shí)，所述化合物中的該發(fā)射離子可以由第一衰減時(shí)間常數(shù)表征。但是，所述化合物中與所述發(fā)射離子不同的一種相應(yīng)干擾離子導(dǎo)致所述發(fā)射離子具有預(yù)定的目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)，該衰減時(shí)間常數(shù)大于零且小于所述第一衰減時(shí)間常數(shù)。配置鑒別系統(tǒng)的實(shí)施方案以測(cè)量應(yīng)用于制品的磷光體化合物的衰減時(shí)間常數(shù)，和測(cè)定該衰減時(shí)間常數(shù)是否對(duì)應(yīng)于包含特殊干擾離子的磷光體化合物(例如，為了測(cè)定制品是否是真正的)。
【專利說(shuō)明】發(fā)光磷光體化合物、包括這種化合物的制品及其制備方法和用途
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
本申請(qǐng)要求2012年6月29日遞交的U.S.非臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)13/538，745的權(quán)益；并且要求2011年7月15日遞交的U.S.臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)61/508295的權(quán)益。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及輻射發(fā)射化合物、包括這種化合物的制品及其制備方法和用途，并且更特別涉及發(fā)光磷光體化合物、包括作為鑒別部件的這種化合物的制品及其制備方法和用途。
【背景技術(shù)】
[0003]發(fā)光磷光體化合物是在紅外、可見(jiàn)和/或紫外光譜中在化合物通過(guò)外部能量源受到激發(fā)時(shí)能夠發(fā)出可檢測(cè)量的輻射的化合物。典型的發(fā)光磷光體化合物至少包括主體晶格、發(fā)射離子(例如稀土金屬離子)和在有些情況下，“敏化”離子(例如，過(guò)渡金屬離子或可以將能量吸收或傳遞到發(fā)射稀土金屬離子的不同的稀土金屬離子)。通過(guò)如下方式完成由磷光體化合物產(chǎn)生輻射:通過(guò)發(fā)射離子或者主體晶格和敏化離子二者或者主體晶格和敏化離子之一吸收入射輻射，能量從主體晶格/敏化離子傳遞到發(fā)射離子，傳遞的能量通過(guò)發(fā)射尚子進(jìn)行福射。
[0004]所選擇的磷光體化合物組分導(dǎo)致該化合物具有特定的性能，包括對(duì)于其激發(fā)能特定的波長(zhǎng)(“激發(fā)輻射”)和對(duì)于通過(guò)磷光體化合物的發(fā)射離子發(fā)射(“發(fā)射輻射”)的能量峰特定的光譜位置。不是每一種離子在所有的主體晶格中都具有發(fā)射。有許多實(shí)例，其中具有發(fā)射潛能的輻射被淬滅或者從吸收離子或主體晶格到發(fā)射離子的能量傳遞非常差，使得輻射效應(yīng)幾乎觀察不到。在其它主體晶格中，輻射效應(yīng)可以非常大且量子效率接近一致。
[0005]對(duì)于產(chǎn)生可觀察到的發(fā)射輻射的特定的磷光體化合物，可以用其發(fā)射輻射峰的光譜位置(即，其“光譜特征”(spectral signature))從不同的化合物中獨(dú)特地識(shí)別出磷光體化合物。光譜特征主要是由于稀土離子。然而，由于主體晶格對(duì)各種離子的影響，典型地通過(guò)晶體場(chǎng)強(qiáng)度和分裂而可能存在光譜干擾。這對(duì)于發(fā)射輻射的時(shí)間特性也是正確的。
[0006]一些磷光體化合物獨(dú)特的光譜性能使得它們很好地適用于鑒別或識(shí)別具有特別價(jià)值或重要性的制品(例如，鈔票、護(hù)照、生物樣品等)。相應(yīng)地，具有已知的光譜特征的發(fā)光磷光體化合物已被引入到各種類型的制品中以提高檢測(cè)該類制品的偽造或假冒的復(fù)制品的能力，或者跟蹤或識(shí)別該制品的能力。例如，發(fā)光磷光體化合物已經(jīng)以添加劑、涂料和印刷的或其它施加的鑒別部件的形式被引入到各種類型的制品中。
[0007]可以使用特殊設(shè)計(jì)的鑒別設(shè)備鑒別包括發(fā)光磷光體化合物的制品。更特別地，制造商可以將已知的磷光體化合物引入到其“真正的”制品中。該類磷光體化合物可稱作“鑒另IJ”磷光體化合物(即:具有已知的光譜和可能已知的時(shí)間特性以及特定的激發(fā)條件的磷光體化合物，其用于識(shí)別和/或鑒別目的)。配置用以檢測(cè)該類制品的真實(shí)性的鑒別設(shè)備具有可吸收激發(fā)輻射的波長(zhǎng)和與鑒別磷光體化合物關(guān)聯(lián)的發(fā)射輻射的光譜性能的知識(shí)(例如，存貯的信息)。當(dāng)提供用于鑒別的樣品制品時(shí)，鑒別設(shè)備將該制品暴露于激發(fā)輻射，所述激發(fā)輻射具有與直接或間接導(dǎo)致所需發(fā)射輻射的發(fā)光磷光體的已知的吸收特征波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)。鑒別設(shè)備感應(yīng)和表征用于可由制品產(chǎn)生的任何發(fā)射輻射的光譜參數(shù)。當(dāng)檢測(cè)到的發(fā)射輻射的光譜信號(hào)在與鑒別磷光體化合物對(duì)應(yīng)的檢測(cè)裝置的鑒別參數(shù)范圍(稱之為“檢測(cè)參數(shù)空間”)內(nèi)時(shí)，可以認(rèn)為該制品是真的。相反地，當(dāng)鑒別設(shè)備沒(méi)有感應(yīng)到在檢測(cè)參數(shù)空間內(nèi)預(yù)期的信號(hào)時(shí)，可以認(rèn)為該制品不是真的(例如，偽造的或假冒的制品)。
[0008]上述技術(shù)在檢測(cè)和阻遏相對(duì)簡(jiǎn)單的偽造和假冒活動(dòng)上是非常有效的。然而，具有適當(dāng)來(lái)源和設(shè)備的個(gè)體能夠反向設(shè)計(jì)鑒別系統(tǒng)和/或使用光譜技術(shù)以便測(cè)定一些磷光體化合物的組分。然后該磷光體化合物可以被復(fù)制和應(yīng)用于非真制品，這樣危害了否則可以通過(guò)特定的磷光體化合物提供的鑒別利益。相應(yīng)地，盡管已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多磷光體化合物以便于以上述方式進(jìn)行制品鑒別，但是所希望的是開(kāi)發(fā)用于鑒別制品的另外的化合物和技術(shù)，所述化合物和技術(shù)使得偽造和假冒活動(dòng)更加困難，和/或可以證明有利于識(shí)別和跟蹤特定利益的制品。而且，由后面的本發(fā)明的詳細(xì)描述和所附的權(quán)利要求、結(jié)合附圖和本發(fā)明的背景，本發(fā)明的其它所希望的特征和特性將變得顯而易見(jiàn)。
[0009]發(fā)明簡(jiǎn)述
發(fā)光磷光體化合物的一個(gè)實(shí)施方案包括發(fā)射離子和與發(fā)射離子不同的干擾離子和任選地敏化尚子。當(dāng)該發(fā)射尚子未受干擾時(shí)，該發(fā)射尚子具有第一裳減時(shí)間常數(shù)。該干擾尚子使發(fā)射離子具有預(yù)定的受干擾衰減時(shí)間常數(shù)，該常數(shù)大于零且小于第一衰減時(shí)間常數(shù)。
[0010]另一個(gè)實(shí)施方案包括用于安全應(yīng)用的發(fā)光磷光體化合物，其包括一種或多種發(fā)射離子和一種或多種干擾離子。當(dāng)所述一種或多種發(fā)射離子未受干擾時(shí)，所述一種或多種發(fā)射離子具有一個(gè)或多個(gè)第一衰減時(shí)間常數(shù)。所述一種或多種干擾離子與所述一種或多種發(fā)射離子不同，并且所述一種或多種干擾離子以如下量包含在所述磷光體化合物中，該量將導(dǎo)致所述一種或多種發(fā)射離子中的至少一種具有預(yù)定的目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)，該目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)大于零且小于相應(yīng)的所述一個(gè)或多個(gè)第一衰減時(shí)間常數(shù)之一。所述第一衰減時(shí)間常數(shù)和所述目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)可以通過(guò)鑒別裝置進(jìn)行區(qū)分。
[0011]另一個(gè)實(shí)施方案包括一種用于制備發(fā)光磷光體化合物的方法，該方法包括獲得基線磷光體化合物的步驟，所述基線磷光體化合物包括磷光體主體晶格材料、一種或多種發(fā)射離子和一定量的稀土雜質(zhì)，其中所述基線磷光體化合物由一個(gè)或多個(gè)第一衰減時(shí)間常數(shù)表征。該方法進(jìn)一步包括合成受干擾磷光體化合物，其包括所述磷光體主體晶格材料、所述一種或多種發(fā)射離子、所述一定量的稀土雜質(zhì)和一定量的一種或多種干擾離子。測(cè)量所述受干擾磷光體化合物的一個(gè)或多個(gè)第二衰減時(shí)間常數(shù)。測(cè)定所述一個(gè)或多個(gè)第二衰減時(shí)間常數(shù)是否基本上等于一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)，所述目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)大于零且小于相應(yīng)的所述一個(gè)或多個(gè)第一衰減時(shí)間常數(shù)之一。當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)第二衰減時(shí)間常數(shù)中的至少一個(gè)基本上不等于所述一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)時(shí)，重復(fù)對(duì)于另外的備選受干擾磷光體化合物的合成、測(cè)量和測(cè)定步驟，所述另外的備選受干擾磷光體化合物具有與初始量不同的調(diào)整量的所述一種或多種干擾離子。
[0012]制品的實(shí)施方案包括襯底和襯底表面上或集成在襯底內(nèi)的鑒別部件。所述鑒別部件包括發(fā)光磷光體化合物，所述發(fā)光磷光體化合物包含一種或多種發(fā)射離子和一種或多種干擾離子以及任選地一種或多種敏化離子。當(dāng)該一種或多種發(fā)射離子未受干擾時(shí)，該一種或多種發(fā)射離子具有一個(gè)或多個(gè)第一衰減時(shí)間常數(shù)。該一種或多種干擾離子與該一種或多種發(fā)射離子不同，并且該一種或多種干擾離子包括在磷光體化合物中，其量將導(dǎo)致該一種或多種發(fā)射離子中的至少一種具有預(yù)定的目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)，該常數(shù)大于零且小于相應(yīng)的該一個(gè)或多個(gè)第一衰減時(shí)間常數(shù)之一。
[0013]用于進(jìn)行制品鑒別的方法的實(shí)施方案包括如下步驟:將制品暴露于激發(fā)輻射、中斷提供激發(fā)輻射和以一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)間隔檢測(cè)來(lái)自制品的發(fā)射輻射。該方法進(jìn)一步包括如下步驟:對(duì)表征發(fā)射輻射的信息進(jìn)行分析和基于該分析測(cè)定一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間是否在包括一種或多種發(fā)射離子和一種或多種干擾離子的磷光體組合物的特定范圍內(nèi)。當(dāng)該一個(gè)或多個(gè)衰減時(shí)間在所述特定范圍內(nèi)時(shí)，該制品被鑒定為是真的。當(dāng)該一種或多種衰減時(shí)間不在所述特定范圍內(nèi)時(shí)，該制品被鑒定為不是真的。
[0014]附圖簡(jiǎn)述
下文中將結(jié)合下面的附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方案，其中同樣的數(shù)字表示同樣的元件，且其中:
圖1描述了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的實(shí)施方案的磷光體化合物的潛在組分；
圖2是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施方案，對(duì)于實(shí)施例的磷光體組合物而言衰減時(shí)間常數(shù)作為干擾離子濃度的函數(shù)的示意圖；
圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施方案用于制備磷光體化合物的方法的流程圖；
圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施方案用于鑒別制品的系統(tǒng)；
圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施方案用于進(jìn)行可能包括磷光體化合物的制品鑒別的方法的流程圖；和
圖6描述了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施方案，具有含磷光體、包埋和印刷的鑒別部件的制品的剖視圖。
[0015]詳細(xì)描述
下面本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案的詳細(xì)描述本質(zhì)上僅僅是舉例性的，并非意在限制本發(fā)明的主題或本發(fā)明的主題的應(yīng)用和用途。另外，并不打算受前面【背景技術(shù)】中所述的或下面詳細(xì)描述的任何理論的束縛。
[0016]在本文中描述了發(fā)光磷光體化合物、引入這種化合物的制品及其制造方法和用途。下面描述的磷光體化合物可以用于各種應(yīng)用，包括但不限于將這種磷光體化合物引入制品中以提高制品鑒別效果(effort)。下面描述的磷光體化合物的實(shí)施方案，各自包括一種或多種“發(fā)射離子”、一種或多種“干擾離子”和任選地一種或多種敏化離子。當(dāng)這些磷光體化合物之一暴露于激發(fā)輻射時(shí)，該激發(fā)輻射可以直接被一種或多種發(fā)射離子吸收，和/或任選地被一種或多種敏化離子和/或被主體晶格吸收，接著能量傳遞到該一種或多種發(fā)射離子。激發(fā)輻射無(wú)論以哪一種方式吸收，磷光體化合物的發(fā)射離子都產(chǎn)生具有獨(dú)特光譜特征和可測(cè)量的衰減時(shí)間常數(shù)的發(fā)射輻射。在沒(méi)有干擾離子的情況下，由磷光體化合物產(chǎn)生的發(fā)射輻射具有第一衰減時(shí)間常數(shù)。然而，在帶有干擾離子的情況下，由磷光體化合物產(chǎn)生的發(fā)射輻射具有第二非零的衰減時(shí)間常數(shù)，該常數(shù)與第一衰減時(shí)間常數(shù)不同(例如，比第一衰減時(shí)間常數(shù)短)。衰減時(shí)間常數(shù)值減小的量級(jí)是干擾離子類型、干擾離子性質(zhì)和替代進(jìn)入晶格中的干擾離子的量的函數(shù)。[0017]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，替代進(jìn)入獲得的一批主體晶格的干擾離子的量(或多種干擾離子的量)基于該批原料的評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)性測(cè)定(在本文中也稱為“磷光體原料”、“常規(guī)制備的磷光體”或“基線磷光體化合物”)，所述原料包括主體晶格、發(fā)射離子、(任選地)敏化離子和一定量的稀土雜質(zhì)。替代進(jìn)入主體晶格的干擾離子的量(或多種干擾離子的量)基于磷光體原料的評(píng)價(jià)進(jìn)行測(cè)定以便達(dá)到對(duì)于待合成的磷光體化合物的預(yù)定的目標(biāo)衰減時(shí)間常數(shù)(下面稱為“目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)”)。
[0018]如已知，在磷光體化合物制備中可以使用的磷光體原料中的雜質(zhì)水平可以非常廣泛地變化(例如，通過(guò)常規(guī)生產(chǎn)磷光體的生產(chǎn)商得到的原料)?？捎玫牧坠怏w原料一般規(guī)定為99 %、99.9 %、99.95 %、99.99 %或99.999%的純度。此數(shù)值給出了所需稀土元素(例如，所需的發(fā)射離子和敏化離子)在所有的稀土元素的總量中的(重量)百分比，所有稀土元素均以氧化物表示，在分析證書(shū)中一般縮寫(xiě)稱作“TRE0” (總的稀土氧化物)。例如，在99.9%純度的材料的情況下，剩余部分為0.1%或1000ppm(百萬(wàn)分率)。
[0019]稀土元素的剩余部分由其它稀土元素雜質(zhì)(即:除了所需的發(fā)射離子和敏化離子之外的稀土元素)的混合物構(gòu)成。更特別地，所述剩余部分包括若干種、一般是所有的稀土離子。稀土離子的相對(duì)濃度取決于所需的稀土原料。人們可以預(yù)期各元素在其性能上越接近，就越難以將它們從所需的稀土元素中分離出來(lái)。一般而言，在元素周期表中彼此接近的稀土元素更難以分離，盡管并非總是如此。另外，取決于用于產(chǎn)生磷光體原料的礦石的組成，雜質(zhì)型式可以變化。就是說(shuō)，礦石的稀土分布型式可能影響參與磷光體原料合成的稀土原料中的雜質(zhì)型式。因此，隨著時(shí)間的過(guò)去，非常不可能收到具有相同起始型式和雜質(zhì)量的磷光體原料。
[0020]再次談及99.9%純度的材料的情況，當(dāng)與有意摻雜進(jìn)主體晶格材料中的發(fā)射離子(和任選地敏化離子)的量比較時(shí)，雜質(zhì)的量是重要的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，如下面將要更詳細(xì)地說(shuō)明的那樣，當(dāng)與替代進(jìn)入主體晶格的一種或多種干擾離子的量比較時(shí)，該量甚至更加重要。然而，磷光體原料的成本隨著純度水平增加顯著增加。例如，超純材料(例如，99.999%純度)的成本極其昂貴，然而合理純度的材料(例如，99.9%純度)的成本明顯較便宜。因此，磷光體化合物制造商可能希望使用最小純度的材料，由此它們實(shí)際上可以生產(chǎn)出具有所需特性的磷光體化合物。然而，雜質(zhì)稀土離子的量和特征(即:類型)在原料批次之間則可以不同，并且在許多情況下也并非進(jìn)行完全分析。
[0021]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，并非所有雜質(zhì)離子都具有與替代進(jìn)入主體晶格的干擾離子相同的強(qiáng)度。另外，并非所有的雜質(zhì)離子都影響每一發(fā)射離子，并且它們?cè)诿恳恢黧w晶格中不可能具有相同的影響。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，使用磷光體化合物合成方法以確保合成的磷光體化合物品質(zhì)基本恒定。更特別地，實(shí)施方案包括用于制備以衰減時(shí)間常數(shù)為特征的磷光體化合物的方法，所述衰減時(shí)間常數(shù)可以與由相應(yīng)的磷光體原料制成的磷光體的衰減時(shí)間常數(shù)不同，但基本上等于預(yù)定的目標(biāo)衰減時(shí)間常數(shù)。
[0022]另外，實(shí)施方案包括以目標(biāo)衰減時(shí)間常數(shù)為特征的合成的磷光體化合物，不考慮不同批的磷光體原料中存在不同量的雜質(zhì)。在有些情況下，磷光體材料批料可以具有非常低的純度和/或可以具有如此大的天然存在的稀土離子(除了所需的發(fā)射離子之外)百分比使得磷光體材料的衰減時(shí)間常數(shù)事實(shí)上低于目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)。因?yàn)樗p時(shí)間常數(shù)隨著干擾離子的量增加而降低(如將結(jié)合圖2所討論)，所以這種磷光體原料將不方便用于合成具有目標(biāo)衰減時(shí)間常數(shù)的受干擾磷光體化合物，除非進(jìn)行另外的加工處理步驟以進(jìn)一步純化該磷光體原料。具有足夠高的純度和合理的成本的磷光體原料的選擇是成本/性能平衡，這可以有效地進(jìn)行調(diào)整以便以經(jīng)濟(jì)的方式產(chǎn)生具有所需性能(例如，所需的預(yù)定的目標(biāo)衰減時(shí)間常數(shù))的磷光體化合物。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，選擇具有高于目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)的衰減時(shí)間常數(shù)的磷光體原料，并加入干擾離子以便將合成的磷光體化合物的衰減時(shí)間常數(shù)降低到目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)。
[0023]下面描述的磷光體化合物的實(shí)施方案增加了可用于鑒別的可用材料的多樣性。除了光譜位置之外，還可以使用在本文中討論的表征磷光體化合物實(shí)施方案的變化的衰減時(shí)間常數(shù)作為用于鑒別目的的可測(cè)量的量。
[0024]圖1描述了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的實(shí)施方案的磷光體化合物100的潛在組分。根據(jù)各個(gè)實(shí)施方案，磷光體化合物100包括主體晶格材料130、一種或多種發(fā)射離子110和一種或多種干擾離子120。磷光體化合物110還可包括其它材料(例如，一種或多種敏化離子)，盡管所述其它材料在本文中并沒(méi)有具體進(jìn)行討論。
[0025]如上所述，對(duì)于發(fā)射離子110接收用于隨后輻射的能量至少存在三種機(jī)理。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，發(fā)射離子110能夠直接吸收激發(fā)輻射，并且之后發(fā)射離子110可以至少輻射一些吸收的能量(一般以與激發(fā)輻射不同的波長(zhǎng)輻射)。在其它實(shí)施方案中，主體晶格材料130或其離子(例如，釩酸根離子)能夠直接吸收激發(fā)輻射，并將能量傳遞到發(fā)射離子110。在另一實(shí)施方案中，主體晶格材料130可以含有一種或多種被一種或多種發(fā)射離子110和干擾離子120以及可以吸收激發(fā)輻射且將所獲得的能量傳遞到發(fā)射離子110的任選地一種或多種敏化離子替代的“晶格離子”。在有些情況下主體晶格吸收可能是有用的，盡管主體晶格吸收在大多數(shù)情況下不是特別有用。更典型地，使用過(guò)渡金屬離子(例如鉻)或稀土金屬離子(例如鉺)作為敏化離子。這些元素也可以充當(dāng)發(fā)射離子，或者它們也可以將能量傳遞到其它離子(例如發(fā)射離子110)，然后所述其它離子將所傳遞的能量輻射。事實(shí)上所有主體晶格材料在紫外范圍內(nèi)都可以充當(dāng)吸收體，因?yàn)榧ぐl(fā)光子能量在此范圍內(nèi)非常高。然而，這一現(xiàn)象根本不能由引入的所需離子產(chǎn)生任何發(fā)射。
[0026]可以被替代的晶格離子是在可以被一種或多種敏化離子(如果包括的話)、一種或多種發(fā)射離子110和一種或多種干擾離子120替代至最高達(dá)到且包括100%替代的主體晶格材料130內(nèi)的離子。100%替代較罕見(jiàn)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)發(fā)射離子就在100%替代水平以下被很好地集中淬滅(concentration quenched)。然而，存在少數(shù)值得注意的例外，其中特定的離子允許更大的替代度，因?yàn)槿缦旅嫠枋鏊鼈冊(cè)谥黧w晶格中可以更容易地被分離。發(fā)射離子和干擾離子110、120可以以非常低的替代百分比(例如，以小于1%摻雜)、中等替代百分比(例如，1%_20%)或高的替代百分比(例如，20%-100%)被替代。例如但不限制地，釹(Nd)可以以最高1.5%的相對(duì)低的百分比被替代，欽(Ho)和鐿(Yb)可以以最高20%的中等百分比被替代，鉺(Er)可以以最高60%的相對(duì)高的百分比被替代，盡管這些離子和其它離子同樣可以以不同的百分比被替代。如在本文中所用，術(shù)語(yǔ)“替代”是指以任意百分比被替代的，包括低的、中等的和高的替代百分比。替代進(jìn)入主體晶格材料的每種離子的量通常以原子百分比描述，其中可以被敏化離子、發(fā)射離子和/或干擾離子代替的主體晶格材料的離子數(shù)值等于100%。允許用敏化離子、發(fā)射離子和/或干擾離子代替的主體材料的離子一般可以具有與它將要被代替的離子相似的尺寸、相似的加載量和相似的配位優(yōu)選。由于主體晶格內(nèi)可以存在各種位置，在這些位置的每一個(gè)上的離子將占100原子百分比。
[0027]主體晶格材料130包含其中引入(例如，替代)了發(fā)射離子110和干擾離子120以及任選地敏化劑的材料。更特別地，主體晶格材料130可以為其中不同的化學(xué)組成可以替代晶格內(nèi)的各不同位置的晶格形式。在各個(gè)實(shí)施方案中，主體晶格材料130包括選自如下的材料:氧化物、氟化物、氧硫化物、齒化物、硼酸鹽、硅酸鹽、沒(méi)食子酸鹽、磷酸鹽、釩酸鹽、鹵氧化物、鋁酸鹽、鑰酸鹽、鎢酸鹽、石榴石和鈮酸鹽，盡管也可以使用其它主體晶格材料。例如，但并非限制地，主體晶格130可以包括釔⑴鋁石榴石(YAG，*Y3A15012)、氧硫化釔(Y0S，或Y202S)、釓(Gd)鎵石榴石(GGG，Gd3Ga5012)或其它材料。
[0028]在各個(gè)的實(shí)施方案中，替代進(jìn)入主體晶格材料130的發(fā)射離子110總濃度足以導(dǎo)致磷光體化合物在適當(dāng)?shù)亟?jīng)受激發(fā)輻射后產(chǎn)生可檢測(cè)的發(fā)射。例如，主體晶格材料中替代的發(fā)射離子110的總濃度可以為大約0.095原子百分比至大約99.995原子百分比。然而，可以被替代而依然產(chǎn)生磷光體化合物功能(例如，暴露于激發(fā)輻射時(shí)產(chǎn)生發(fā)射的功能)的發(fā)射離子110的濃度取決于被替代的離子類型。換言之，有些離子可以以相對(duì)高的百分比被替代而依然保持磷光體化合物的功能，但是如果其它離子以相同的、相對(duì)高的百分比替代，該功能可能失效。
[0029]根據(jù)各個(gè)不同的實(shí)施方案，發(fā)射離子110包括選自如下的元素的離子中的一種或多種:鉻(Cr)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、欽(Ho)、鉺(Er)、錢(Tm)和鐿(Yb)。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，發(fā)射離子110中的一種或多種可以具有+3價(jià)，盡管在其它實(shí)施方案中發(fā)射離子110中的一種或多種可以具有不同的化合價(jià)(例如+2 和 / 或 +4)。
[0030]在根據(jù)多個(gè)實(shí)施方案中任一個(gè)的磷光體化合物中，磷光體化合物100內(nèi)的干擾離子120與發(fā)射離子110不同。在各個(gè)不同的實(shí)施方案中，替代進(jìn)入主體晶格材料130的干擾離子120的總濃度可以為大約0.0003原子百分比至大約0.5原子百分比，并優(yōu)選為大約
0.001至0.2原子百分比或更高，盡管干擾離子120也可以以更低或更高的原子百分比被包括。替代進(jìn)入主體晶格材料130的干擾離子120的濃度可以大于原料的任何背景雜質(zhì)水平，同時(shí)為足以達(dá)到所需的衰減時(shí)間常數(shù)的濃度。如下面將要更詳細(xì)地解釋，對(duì)于磷光體化合物來(lái)說(shuō)干擾離子120的濃度正比于衰減時(shí)間常數(shù)的減小。以較低濃度添加干擾離子120的益處在于:在沒(méi)有機(jī)會(huì)使用復(fù)雜的設(shè)備和技術(shù)(例如，輝光放電質(zhì)譜法(GDMS))的情況下干擾離子120可能非常難以檢測(cè)。相應(yīng)地，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，磷光體化合物的元素組成可能非常難以反向設(shè)計(jì)。例如，典型的能量色散X射線微量分析、電子背散射衍射或微量X射線熒光系統(tǒng)可能不能定量磷光體化合物中濃度低(例如，1%或更低)的元素。
[0031]根據(jù)各個(gè)的實(shí)施方案，干擾離子120包括選自如下的元素中的一種或多種離子:鉻(Cr)、錳(Μη)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、欽(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鐵(Fe)、鈷(Co)和鎳(Ni)。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，干擾離子120中的一種或多種可以具有+3價(jià)，盡管在其它實(shí)施方案中干擾離子120中的一種或多種可以具有不同的化合價(jià)(例如+2和/或+4)。
[0032]暴露于激發(fā)輻射之后，磷光體化合物內(nèi)的發(fā)射離子110發(fā)射光子，發(fā)射強(qiáng)度隨著時(shí)間可以觀察到。移除激發(fā)輻射時(shí)，發(fā)射強(qiáng)度隨著時(shí)間衰減，每一發(fā)射離子110的衰減速率可以用衰減時(shí)間常數(shù)表征。例如，對(duì)于樣品發(fā)射強(qiáng)度的指數(shù)式衰減，衰減時(shí)間常數(shù)可以通過(guò)方程式中的常數(shù)τ表示:
it = Ι0e-t/t,(方程式 1)
其中τ表示時(shí)間，J表示時(shí)間?時(shí)的發(fā)射強(qiáng)度，表示?=0時(shí)的發(fā)射強(qiáng)度(例如，?=0對(duì)應(yīng)于激發(fā)輻射的提供中斷時(shí)的瞬間)。盡管對(duì)于有些磷光體化合物來(lái)說(shuō)發(fā)射強(qiáng)度可能根據(jù)上述簡(jiǎn)單的方程式衰減，但是對(duì)于其它磷光體化合物來(lái)說(shuō)發(fā)射強(qiáng)度可能受多重指數(shù)式衰減的影響(例如，當(dāng)存在影響衰減的多重機(jī)理時(shí))。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，如果該發(fā)射離子在磷光體化合物內(nèi)是“未受干擾的”(例如，作為常規(guī)制備的磷光體)，每一發(fā)射離子110將通過(guò)第一衰減時(shí)間常數(shù)表征。當(dāng)應(yīng)用于發(fā)射離子時(shí)，術(shù)語(yǔ)“未受干擾的”是指該發(fā)射離子包括在無(wú)相應(yīng)的干擾離子的磷光體化合物中，所述相應(yīng)的干擾離子否則對(duì)發(fā)射離子發(fā)射可以具有顯著的影響，其中“顯著的影響”是指，該影響可測(cè)量地大于否則由于常規(guī)制備磷光體中存在的稀土雜質(zhì)(例如，少量存在的雜質(zhì)，如幾ppm)而可能產(chǎn)生的效應(yīng)。與未受干擾的發(fā)射離子相關(guān)的此衰減時(shí)間常數(shù)在本文中稱作“未受干擾的衰減時(shí)間常數(shù)”，它表征了不包括超出可能與原料關(guān)聯(lián)的稀土雜質(zhì)水平的任何干擾離子120的磷光體化合物(例如，常規(guī)制備的磷光體)。如前面所討論，“未受干擾的”磷光體化合物中稀土雜質(zhì)的水平取決于磷光體原料的純度水平。盡管相對(duì)低的雜質(zhì)水平可能使磷光體化合物的發(fā)射輻射時(shí)間性能僅僅產(chǎn)生較小的變化，但是較高的雜質(zhì)水平可能在磷光體化合物的時(shí)間性能中產(chǎn)生更顯著的變化。
[0033]實(shí)施方案包括用于制備以發(fā)射輻射時(shí)間性能(例如目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù))為特征的受干擾磷光體化合物的方法，所述時(shí)間性能顯著不同于相應(yīng)的常規(guī)制備磷光體的發(fā)射輻射時(shí)間性能。在一個(gè)實(shí)施方案中，添加一種或多種干擾離子在相應(yīng)的常規(guī)制備磷光體的發(fā)射輻射時(shí)間性能中產(chǎn)生顯著的變化。如本文所用并根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，發(fā)射輻射時(shí)間性能的“顯著變化”可以定義為磷光體化合物的衰減時(shí)間常數(shù)減小20%或更多。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，發(fā)射輻射時(shí)間性能的“顯著變化”可以定義為磷光體化合物的衰減時(shí)間常數(shù)減小僅10%或更多。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“未受干擾的衰減時(shí)間常數(shù)”是指與由發(fā)射離子(例如，發(fā)射離子110之一)產(chǎn)生的發(fā)射關(guān)聯(lián)的衰減時(shí)間常數(shù)，所述發(fā)射離子存在于不包括超出可能與磷光體原料(或常規(guī)制備磷光體)關(guān)聯(lián)的稀土雜質(zhì)水平的干擾離子(例如，干擾離子120之一)的磷光體化合物中。
[0034]然而，根據(jù)各個(gè)的實(shí)施方案，磷光體化合物(例如，磷光體化合物100)包括一種或多種干擾離子120，并且每一干擾離子120對(duì)于發(fā)射離子110中的至少一種來(lái)說(shuō)均導(dǎo)致未受干擾的衰減時(shí)間常數(shù)“顯著的變化”。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，對(duì)于特定的主體晶格和發(fā)射離子110來(lái)說(shuō)，選擇干擾離子120使得對(duì)于磷光體化合物來(lái)說(shuō)在衰減時(shí)間常數(shù)上將產(chǎn)生需要的顯著變化。當(dāng)包括在具有特定的發(fā)射離子110的特定的主體晶格中時(shí)，有些干擾離子120可以導(dǎo)致衰減時(shí)間常數(shù)顯著變化，而其它干擾離子120不可能導(dǎo)致衰減時(shí)間常數(shù)顯著變化(盡管當(dāng)包括在不同的主體晶格中或具有不同的發(fā)射離子110時(shí)那些其它干擾離子120可能導(dǎo)致顯著變化)。被干擾離子120改變的衰減時(shí)間常數(shù)在本文中稱為“受干擾衰減時(shí)間常數(shù)”?！澳繕?biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)”是具有預(yù)定值的受干擾衰減時(shí)間常數(shù)。根據(jù)一個(gè)特定的實(shí)施方案，一定量的干擾離子120 (或多種干擾離子)被替代進(jìn)入主體晶格材料130中，導(dǎo)致發(fā)射離子110 (或多種發(fā)射離子)具有受干擾衰減時(shí)間常數(shù)(或更具體地，目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù))，所述受干擾衰減時(shí)間常數(shù)大于零且小于發(fā)射離子110的未受干擾的衰減時(shí)間常數(shù)。換言之，干擾離子120具有降低發(fā)射離子110的衰減時(shí)間常數(shù)的效果，而沒(méi)有完全淬滅發(fā)射。替代進(jìn)入主體晶格130以便達(dá)到磷光體化合物100的目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)的干擾離子120的量取決于相應(yīng)的磷光體原料中雜質(zhì)的水平，并且此量經(jīng)驗(yàn)地測(cè)定，如下面將要更詳細(xì)討論。在各個(gè)不同的實(shí)施方案中，在添加一定量的干擾離子120之后，衰減時(shí)間常數(shù)的降低可呈幾乎線性的形式發(fā)生。該相互關(guān)系也可遵循非線性方程，例如但不限制地二次函數(shù)。可以預(yù)言在干擾離子的量與衰減時(shí)間常數(shù)之間有關(guān)系。相應(yīng)地，磷光體化合物開(kāi)發(fā)者可以預(yù)選對(duì)于目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)來(lái)說(shuō)所需的值，并且可以制備通過(guò)由許多可能的干擾離子進(jìn)行選擇和預(yù)測(cè)它們?cè)诨衔镏邪ǖ牧繉?shí)現(xiàn)了該值的合成磷光體化合物。
[0035]如下面也將要更詳細(xì)地討論，鑒別系統(tǒng)(例如系統(tǒng)400，圖4)能夠測(cè)量磷光體化合物(例如，磷光體化合物100)的衰減時(shí)間常數(shù)。當(dāng)測(cè)量的對(duì)于特定發(fā)射離子110的衰減時(shí)間常數(shù)相當(dāng)于受干擾衰減時(shí)間常數(shù)時(shí)，該磷光體化合物可與常規(guī)制備磷光體(例如，沒(méi)有干擾離子120的相同的化合物，該化合物具有不受干擾的衰減時(shí)間常數(shù))不同。更特別地，當(dāng)測(cè)量的衰減時(shí)間常數(shù)基本上與目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)相等時(shí)，可以認(rèn)為該磷光體化合物是鑒別磷光體化合物。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，在本上下文中“基本上相等”意思是測(cè)量的衰減時(shí)間常數(shù)在相應(yīng)于目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)的相對(duì)窄的衰減時(shí)間常數(shù)范圍內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)高的安全水平，所希望的是目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)相對(duì)較窄的范圍(例如，范圍上限為5%，10%或一些其它百分比的范圍下限)。在至少有些實(shí)施方案中，盡管衰減時(shí)間常數(shù)不同，但具有干擾離子120的磷光體化合物的光譜特征可以(在波長(zhǎng)上)與相應(yīng)的常規(guī)制備磷光體的光譜特征基本上相同，不過(guò)不可能總是如此。無(wú)論如何，磷光體化合物100中包括的干擾離子120的量希望是足夠使受干擾衰減時(shí)間常數(shù)與相應(yīng)的未受干擾衰減時(shí)間常數(shù)不同。另外，受干擾和未受干擾的衰減時(shí)間常數(shù)之差應(yīng)當(dāng)足以解釋制備純度變化和潛在的測(cè)量誤差。相應(yīng)地，各實(shí)施方案包括具有受干擾衰減時(shí)間常數(shù)(和更特別是目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù))的磷光體化合物100，所述衰減時(shí)間常數(shù)可檢測(cè)地與相應(yīng)的常規(guī)制備磷光體的未受干擾衰減時(shí)間常數(shù)不同，由此提供可以用于鑒別和其它目的的另外的磷光體化合物。
[0036]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，術(shù)語(yǔ)“受干擾的磷光體化合物”意思是包括已特意加入到該磷光體化合物中的一種或多種干擾離子的磷光體化合物，而“未受干擾的磷光體化合物”是指不含(超出可能與原料有關(guān)的雜質(zhì)水平的)干擾離子的相同的磷光體化合物。在有些情況下，發(fā)射離子(例如，圖1中發(fā)射離子110之一)經(jīng)由直接的吸收過(guò)程受激發(fā)，此過(guò)程包括提供在發(fā)射離子吸收譜帶內(nèi)的激發(fā)輻射?；蛘撸缜八?，主體晶格或敏化離子可以用作激發(fā)發(fā)射離子的途徑。在前一情況下，來(lái)自發(fā)射離子的發(fā)射迅速地由吸收共振能級(jí)衰減到儲(chǔ)能級(jí)(storage level)。通常，吸收譜帶在儲(chǔ)能級(jí)之上,并且與來(lái)自儲(chǔ)能級(jí)的衰減時(shí)間相比來(lái)自吸收共振能級(jí)的衰減時(shí)間非常迅速，盡管并非總是如此。由儲(chǔ)能級(jí)且在沒(méi)有適當(dāng)?shù)母蓴_離子的情況下，在由儲(chǔ)能級(jí)和較低的能級(jí)確定的波長(zhǎng)譜帶，可能會(huì)發(fā)生自發(fā)的光子發(fā)射。
[0037]對(duì)于特定的發(fā)射離子的適當(dāng)?shù)母蓴_離子在由儲(chǔ)能級(jí)至較低能級(jí)的躍遷中可以與儲(chǔ)能級(jí)有共振，這可以允許能量?jī)?yōu)先向干擾離子傳遞而不是經(jīng)由常規(guī)的發(fā)射途徑(例如，光子發(fā)射)。對(duì)于干擾離子，可以在非常迅速的非輻射性衰減到基態(tài)的過(guò)程中釋放出由發(fā)射離子傳遞到干擾離子的能量(例如，由干擾離子“吸收的”能量)。這使得干擾離子返回非激發(fā)態(tài)，重復(fù)上述過(guò)程。在各個(gè)實(shí)施方案中，可以選擇傾向于具有非常多的能級(jí)(例如，Dy)的干擾離子，盡管并不要求如此。這使得干擾離子對(duì)于相對(duì)大量的發(fā)射離子都會(huì)有共振或者接近共振(例如，“好的”輻射離子)，因此，如果在主體晶格材料中不存在干擾離子，發(fā)射離子的激發(fā)態(tài)能量就會(huì)被干擾離子快速虹吸走，而沒(méi)有與應(yīng)當(dāng)發(fā)生的一樣多的輻射輸出。正如將在下面更詳細(xì)地解釋，可以使用從發(fā)射離子110中的一種或多種發(fā)射的電磁輻射的衰減時(shí)間常數(shù)測(cè)定磷光體化合物100是否相應(yīng)于鑒別磷光體化合物。
[0038]圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施方案說(shuō)明對(duì)于實(shí)施例的磷光體組合物而言衰減時(shí)間常數(shù)(τ )作為干擾離子濃度的函數(shù)的曲線圖200。更特別地，曲線圖200說(shuō)明了對(duì)于其中帶有大約4%的鉺(Er)替代作為發(fā)射尚子和不同量的鏑(Dy)替代作為干擾尚子的99.99%純度的釔鋁石榴石(YAG)的衰減時(shí)間常數(shù)(以毫秒計(jì)ms)的影響。
[0039]點(diǎn)201對(duì)應(yīng)于不包括任何特意替代的鏑的YAG:Er磷光體化合物，盡管在YAG:Er原料中稀土雜質(zhì)幾乎必定含有一定量的鏑，連同其它稀土(和非稀土)雜質(zhì)。如將在下面更詳細(xì)地描述，點(diǎn)201可以通過(guò)測(cè)量基線磷光體化合物的未受干擾衰減時(shí)間常數(shù)，量化得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(例如，方框304中，圖3)。相比之下，點(diǎn)202-206分別對(duì)應(yīng)于包括大約50ppm、100 ppm、200 ppm、400 ppm和800 ppm量的鏑(作為干擾離子)的YAG:Er磷光體化合物。如還將在下面更詳細(xì)地描述，各量的鏑可以認(rèn)為是“實(shí)驗(yàn)量”的干擾離子(例如，如方框306中所定義，圖3)，點(diǎn)202-206可以通過(guò)測(cè)量相應(yīng)的受干擾磷光體化合物的干擾衰減時(shí)間常數(shù)量化得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(例如，方框310中，圖3)。
[0040]再參考圖2,零至800ppm特意替代的鏑,衰減時(shí)間常數(shù)由大約5.00ms降至大約
2.50ms，這表示衰減時(shí)間常數(shù)減小50%。如圖所示，衰減時(shí)間常數(shù)隨著干擾離子濃度增加而減小在替代范圍內(nèi)接近線性。然而，對(duì)于許多主體晶格、發(fā)射離子和干擾離子組合來(lái)說(shuō)，可能觀察不到線性減小。除了衰減時(shí)間常數(shù)減小之外，隨著干擾離子濃度增加還可觀察到顯著的信號(hào)降低。信號(hào)降低在限制的替代范圍內(nèi)也可能是(或可能不是)接近線性的。
[0041]如前所述，各實(shí)施方案包括合成具有預(yù)定的目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)的受干擾磷光體化合物，其中衰減時(shí)間常數(shù)可以在相對(duì)窄的衰減時(shí)間常數(shù)范圍內(nèi)。例如，對(duì)于圖2的YAG:Er磷光體化合物，希望通過(guò)替代一定量的鏑制備能產(chǎn)生約4.00ms的目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)的受干擾的YAG:Er磷光體化合物。更特別地，希望制備具有范圍210內(nèi)的干擾衰減時(shí)間常數(shù)的受干擾YAG:Er磷光體化合物，該范圍包括4.00ms的目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)。例如，目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)可以是大約3.50ms至大約4.50ms范圍內(nèi)的任何衰減時(shí)間常數(shù)，如范圍下限和范圍上限212、214所示。此范圍210對(duì)應(yīng)于4.00 ms +/- 12.5%的目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)(例如，+/- 12.5%的精確度范圍)。如圖2中所示，點(diǎn)204和205落在范圍210內(nèi)，并且這些點(diǎn)204、205分別對(duì)應(yīng)于200 ppm和400 ppm的鏑添加。相應(yīng)地，對(duì)于所給的YAG:Er原料，為了制備以在范圍210內(nèi)的干擾衰減時(shí)間常數(shù)為特征的受干擾磷光體化合物，可以以約200 ppm、400 ppm或界于其間的某些量加入鏑。
[0042]因?yàn)榻M成磷光體原料的YAG:Er在作為干擾離子的鏑進(jìn)行特意替代之前已經(jīng)含有一定量的稀土雜質(zhì)，所以對(duì)應(yīng)于點(diǎn)201的衰減時(shí)間常數(shù)同樣顯著地低于超純(例如，99.999%純度)的YAG:Er磷光體化合物的衰減時(shí)間常數(shù)。但是，如前面所討論，超純材料的成本大大高于合理純度材料的成本，并且下面討論的實(shí)施方案便于使用價(jià)格經(jīng)濟(jì)的磷光體原料制備具有所需的預(yù)定受干擾衰減時(shí)間常數(shù)的受干擾磷光體化合物。然而，在有些情況下，希望使用具有較高純度的磷光體原料，因?yàn)槭褂幂^高純度的材料的磷光體產(chǎn)率可高于使用較低純度的材料可獲得的產(chǎn)率。因此，在選擇用于不同實(shí)施方案的磷光體原料時(shí)，可以
考慮成本/產(chǎn)率。
[0043]圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施方案用于制備磷光體化合物(例如，磷光體化合物100，圖1)的方法的流程圖。通常，可以使用任何的本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的許多常規(guī)方法制造根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的磷光體化合物，除了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案在化合物制造過(guò)程中，使用含有一種或多種干擾離子的相容的源分子向化合物中添加相對(duì)小比例的一種或多種干擾離子(例如，干擾離子120，圖1)?？梢曰趯?duì)磷光體原料(即:主體晶格、發(fā)射離子、(任選的)敏化離子和包括的稀土雜質(zhì))的分析，和隨后對(duì)包括不同量和/或類型的干擾離子的一種或多種備選磷光體化合物的分析測(cè)定干擾離子的量(或多種干擾離子的量)?；旧希褂媒?jīng)驗(yàn)技術(shù)制備以目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)為特征的磷光體化合物，其中通過(guò)替代一定量的干擾離子進(jìn)入主體晶格實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)，所述量尤其是取決于原料批料的純度。盡管該方法的下述說(shuō)明描述了僅僅一個(gè)干擾衰減時(shí)間常數(shù)(包括僅與一個(gè)目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)的比較)的分析，但是要理解的是該方法也可以用于分析與多種發(fā)射離子關(guān)聯(lián)的多個(gè)干擾衰減時(shí)間常數(shù)(包括與多個(gè)目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)的比較)。
[0044]在經(jīng)驗(yàn)測(cè)定要包括在受干擾磷光體化合物中的干擾離子的量(或多種干擾離子的量)之前，可對(duì)基線磷光體化合物(例如，用特定批次的磷光體原料產(chǎn)生的磷光體化合物)和/或其構(gòu)成原料進(jìn)行化學(xué)分析。如上面所討論，磷光體原料包括一些量的雜質(zhì)，其可由各種濃度的不同稀土雜質(zhì)組成?；瘜W(xué)分析可包括，例如，測(cè)定哪些雜質(zhì)影響基線磷光體化合物的時(shí)間特性以及哪些不影響。元素周期表中非常接近發(fā)射離子的稀有元素雜質(zhì)可能具有最大的影響。另外，盡管有些包括在內(nèi)的雜質(zhì)的濃度非常低(例如痕量)，但是它們依然會(huì)對(duì)基線磷光體化合物的時(shí)間特性具有顯著的影響。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，基線磷光體化合物的時(shí)間特性和在化學(xué)分析的情況下獲得的知識(shí)可以用于確定產(chǎn)生所需的時(shí)間特性(例如，目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù))的適合的干擾離子(或干擾離子組合)。
[0045]在方框302中，可以通過(guò)獲得(例如，作為磷光體原料)或合成基線磷光體化合物開(kāi)始該方法，所述磷光體化合物包含主體晶格材料、一種或多種發(fā)射離子、(任選地)一種或多種敏化離子和一些數(shù)量的稀土雜質(zhì)。如前面所討論，稀土雜質(zhì)的量限定了基線磷光體化合物的純度。實(shí)施方案可以使用具有不同量的稀土雜質(zhì)(包括顯著量的稀土雜質(zhì))的基線磷光體化合物。例如，實(shí)施方案可以使用具有任何純度水平的基線磷光體化合物，包括表征為99 %、99.9 %、99.95 %、99.99 %或99.999%的純度的基線磷光體化合物。
[0046]基線磷光體化合物的合成包括制備磷光體主體晶格材料(例如，主體晶格材料130，圖1)、一種或多種發(fā)射離子(例如，一種或多種發(fā)射離子110，圖1)和(任選地)一種或多種敏化離子的組合，以形成初級(jí)磷光體化合物。在有些情況下，這可用固態(tài)化學(xué)完成。例如但不限制地，當(dāng)磷光體化合物是氧化物磷光體時(shí)，這可包括將正確比例的各種氧化物與發(fā)射離子和敏化離子的氧化物結(jié)合起來(lái)。混合這些氧化物并燃燒規(guī)定的時(shí)間。在其它情況下，可以使用溶液化學(xué)技術(shù)，其中將各種材料溶解，隨后沉淀，并接著燃燒。如前面所討論，當(dāng)引入到主體晶格材料內(nèi)時(shí)，所選擇的用于該化合物的每種發(fā)射離子都有第一衰減時(shí)間常數(shù)，該第一衰減時(shí)間常數(shù)可受基線磷光體化合物中存在的雜質(zhì)的影響。
[0047]取決于產(chǎn)生該化合物所用的特定過(guò)程，在形成基線磷光體化合物的主體晶格材料、發(fā)射離子和敏化離子的組合中可以包括其它材料。例如但不限制地，基線磷光體化合物中可以包括各種助熔劑和其它前體。將磷光體原料合并之后，對(duì)基線磷光體化合物后加工。例如但不限制地，后加工可以包括對(duì)基線磷光體化合物進(jìn)行下面加工工藝中的任何一種或多種:燃燒；退火；懸??；前體去除(例如，除去助熔劑)；磨碎；沉降；和超聲處理。
[0048]在方框304中，在預(yù)選的發(fā)射譜帶/波長(zhǎng)測(cè)量基線磷光體化合物的衰減時(shí)間，以測(cè)定基線衰減時(shí)間常數(shù)(或未受干擾衰減時(shí)間常數(shù))。例如，可以使用基線衰減時(shí)間常數(shù)來(lái)確保受干擾磷光體化合物的受干擾衰減時(shí)間常數(shù)與表征未受干擾的磷光體化合物的衰減時(shí)間常數(shù)顯著不同。后面結(jié)合圖4和5更詳細(xì)地討論用于測(cè)量衰減時(shí)間的方法和裝置，為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，在此不討論所述方法和裝置。
[0049]基線衰減時(shí)間常數(shù)一旦測(cè)定，則反復(fù)進(jìn)行合成和分析備選磷光體化合物的過(guò)程，以便測(cè)定應(yīng)當(dāng)替代進(jìn)入主體晶格以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)的干擾離子的量(或多種干擾離子的量)。在方框306中，規(guī)定了對(duì)于一種或多種干擾離子中的每一種的初始實(shí)驗(yàn)量。例如，每一種干擾離子的初始實(shí)驗(yàn)量開(kāi)始時(shí)可以為相對(duì)低的量，并且反復(fù)過(guò)程可以逐漸增加所述量(例如，在方框318中)直到達(dá)到目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)。相反地，每一種干擾離子的初始實(shí)驗(yàn)量開(kāi)始時(shí)可以為相對(duì)高的量，并且反復(fù)過(guò)程可以逐漸降低所述量(例如，在方框314中)直到達(dá)到目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)。下面描述的工藝流程考慮了這兩種方法。
[0050]在方框308中，合成了一種備選受干擾磷光體化合物，其包含基線磷光體化合物中的磷光體原料(即，主體晶格材料、一種或多種發(fā)射離子、(任選地)一種或多種敏化離子和稀土雜質(zhì))和初始實(shí)驗(yàn)量的一種或多種干擾離子中的每一種。盡管也可以使用不同的工藝，但希望使用基本上與用于合成基線磷光體化合物相同的工藝進(jìn)行受干擾磷光體化合物的合成(例如，步驟302)。
[0051]在方框310中，在預(yù)選的發(fā)射譜帶/波長(zhǎng)測(cè)量備選受干擾磷光體化合物的衰減時(shí)間，以測(cè)定備選受干擾磷光體化合物的受干擾衰減時(shí)間常數(shù)。然后測(cè)定干擾衰減時(shí)間常數(shù)是否等于可接受的精確度范圍內(nèi)(例如，在1% — 5%或其它精確度內(nèi))的目標(biāo)衰減時(shí)間常數(shù)。例如，在方框312中首先測(cè)定方框310中測(cè)量的干擾衰減時(shí)間常數(shù)是否小于目標(biāo)衰減時(shí)間常數(shù)。
[0052]當(dāng)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)小于目標(biāo)衰減時(shí)間常數(shù)時(shí)，可推測(cè)備選受干擾磷光體化合物中的一種或多種干擾離子的實(shí)驗(yàn)量太高(例如，干擾離子淬滅太多來(lái)自發(fā)射離子的發(fā)射)。在該情況下，在方框314中，降低該一種或多種干擾離子中的至少一種的實(shí)驗(yàn)量。然后如所示反復(fù)進(jìn)行該方法，其中對(duì)新的備選受干擾磷光體化合物進(jìn)行合成(在方框308中)和分析(在方框310、312中)。
[0053]再次參考方框312，當(dāng)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)不小于目標(biāo)衰減時(shí)間常數(shù)時(shí)，在方框316中進(jìn)一步測(cè)定干擾衰減時(shí)間常數(shù)是否大于目標(biāo)衰減時(shí)間。當(dāng)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)大于目標(biāo)衰減時(shí)間常數(shù)時(shí)，可推測(cè)備選受干擾磷光體化合物中的一種或多種干擾離子的實(shí)驗(yàn)量太低(例如，干擾離子沒(méi)有淬滅足夠的來(lái)自發(fā)射離子的發(fā)射)。在該情況下，在方框318中增加該一種或多種干擾離子中的至少一種的實(shí)驗(yàn)量。然后如所示反復(fù)進(jìn)行該方法，其中對(duì)新的備選受干擾磷光體化合物進(jìn)行合成(在方框308中)和分析(在方框310、312和316中)。應(yīng)當(dāng)理解的是在另外的實(shí)施方案中方框312和314可以反向順序進(jìn)行。
[0054]在測(cè)定受干擾磷光體化合物中包括的干擾離子的量的過(guò)程中，一旦已經(jīng)收集了足夠量的數(shù)據(jù)，就可以確立衰減時(shí)間差(即:特定的備選受干擾磷光體化合物的干擾衰減時(shí)間常數(shù)與目標(biāo)衰減時(shí)間常數(shù)之間的差值)與磷光體化合物中應(yīng)當(dāng)包括以達(dá)到目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)的干擾離子(或干擾離子的組合)的量之間的關(guān)系(例如，相關(guān)曲線)。
[0055]當(dāng)測(cè)定受干擾衰減時(shí)間常數(shù)等于可接受的精確度水平內(nèi)的目標(biāo)衰減時(shí)間常數(shù)時(shí)(即:步驟312和316均產(chǎn)生負(fù)的結(jié)果)，可推測(cè)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了每種干擾離子的量，其生成以目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)為特征的受干擾磷光體化合物。相應(yīng)地，在方框320中，考慮對(duì)該方法中使用的特定批次的磷光體原料確定每種干擾離子的量。
[0056]一旦測(cè)定了每種干擾離子的量(例如，使用圖3的方法)，則可以采用使用該方法測(cè)定的每種干擾離子的量合成大量的受干擾磷光體化合物。然后可以將所得的受干擾磷光體化合物引入到任何的各種制品中，從而可以實(shí)現(xiàn)其各種特性的益處。例如但不限制地，可以將該受干擾磷光體化合物引入到制品中以提供鑒別制品的途徑。
[0057]圖4是根據(jù)實(shí)施例的實(shí)施方案用于鑒定制品450的系統(tǒng)400。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，系統(tǒng)400包括處理系統(tǒng)402、激發(fā)輻射發(fā)生器404、發(fā)射輻射檢測(cè)器406、數(shù)據(jù)存貯408和用戶界面410。處理系統(tǒng)402可包括一個(gè)或多個(gè)處理器和關(guān)聯(lián)的電路，配置該系統(tǒng)以實(shí)施與鑒別制品(例如，制品450)關(guān)聯(lián)的控制和分析處理(例如，以可執(zhí)行的軟件算法的形式)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，配置處理系統(tǒng)402以向激發(fā)輻射發(fā)生器404提供控制信號(hào)，這使得激發(fā)福射發(fā)生器404弓丨導(dǎo)激發(fā)福射420指向制品450。在控制彳目號(hào)中，處理系統(tǒng)402可以規(guī)定提供激發(fā)輻射的計(jì)時(shí)(例如，開(kāi)始時(shí)間、停止時(shí)間和/或持續(xù)時(shí)間)，和/或其它與要發(fā)生的特定激發(fā)輻射關(guān)聯(lián)的其它參數(shù)(例如，強(qiáng)度和/或其它參數(shù))。典型地，激發(fā)輻射的帶寬是基于作為激發(fā)輻射發(fā)生器404的一部分被包括的激發(fā)源預(yù)定的(例如，通過(guò)選擇的發(fā)光二極管或激光器二極管產(chǎn)生的激發(fā)帶寬)。各種計(jì)時(shí)和/或輻射發(fā)生參數(shù)可以例如由數(shù)據(jù)存貯408重新得到。例如但不限制地，激發(fā)輻射發(fā)生器404可以包括一種或多種激光器、激光器二極管、發(fā)光二極管(LED)、白熾燈絲、燈或其它激發(fā)源。
[0058]除了控制激發(fā)輻射發(fā)生器404之外，還配置處理系統(tǒng)402以向發(fā)射輻射檢測(cè)器406提供控制輸入，這導(dǎo)致發(fā)射輻射檢測(cè)器406嘗試檢測(cè)由制品450對(duì)已(直接或間接地)吸收至少一些激發(fā)輻射420響應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的發(fā)射輻射422。例如但不限制地,發(fā)射輻射檢測(cè)器406可以包括濾光器、一個(gè)或多個(gè)光電傳感器、光電倍增管、雪崩光電二極管、光電二極管、電荷耦合器件、電荷注入器件、膠片或其它檢測(cè)器件。在特定的實(shí)施方案中，發(fā)射輻射檢測(cè)器406包括位于制品450和光電檢測(cè)器之間的濾光器。濾光器僅使有關(guān)的光譜帶內(nèi)的光穿過(guò)，不接受所有其它的光。光電檢測(cè)器在有關(guān)的光譜帶內(nèi)具有敏感性，并因此可以檢測(cè)在那個(gè)光譜帶內(nèi)穿過(guò)濾光器的光。發(fā)射輻射檢測(cè)器406可以在一個(gè)或多個(gè)預(yù)選擇的間隔(例如，在t=0開(kāi)始，接著之后每0.1ms，進(jìn)行幾個(gè)間隔)處將強(qiáng)度值數(shù)字化。發(fā)射輻射檢測(cè)器406提供信息給處理系統(tǒng)402 (例如，數(shù)字化的強(qiáng)度值)，這使任何檢測(cè)的輻射422的時(shí)間性能得以表征。
[0059]配置處理系統(tǒng)402，用于在其接收時(shí)分析這樣的信息，以便測(cè)定任何檢測(cè)的輻射的時(shí)間性能(例如，衰減時(shí)間常數(shù))是否對(duì)應(yīng)于鑒別磷光體化合物的時(shí)間性能。另外，在一個(gè)實(shí)施方案中，處理系統(tǒng)402可以測(cè)定檢測(cè)的輻射的量級(jí)是否在預(yù)定的范圍內(nèi)。例如，表征一種或多種鑒別磷光體化合物的時(shí)間性能和發(fā)射量級(jí)范圍的信息可以由數(shù)據(jù)存貯408重新獲得。根據(jù)各種實(shí)施方案，可以用系統(tǒng)400在單一的相對(duì)窄的頻帶內(nèi)檢測(cè)發(fā)射的時(shí)間性能(例如，檢測(cè)來(lái)自單發(fā)射離子的發(fā)射)，或者可以用系統(tǒng)400在多頻帶內(nèi)檢測(cè)發(fā)射的時(shí)間性能(例如，檢測(cè)來(lái)自多發(fā)射離子的發(fā)射)。更特別地，系統(tǒng)400可以在一個(gè)或多個(gè)頻帶內(nèi)檢測(cè)發(fā)射的衰減時(shí)間常數(shù)。
[0060]然后，系統(tǒng)400可以測(cè)定檢測(cè)的輻射的時(shí)間性能(和/或發(fā)射量級(jí))是否的確對(duì)應(yīng)于鑒別磷光體化合物的時(shí)間性能(和/或發(fā)射量級(jí)范圍)。例如，系統(tǒng)400可以測(cè)定測(cè)量的衰減時(shí)間常數(shù)是否等于與鑒別磷光體化合物關(guān)聯(lián)的目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)。當(dāng)檢測(cè)的輻射的時(shí)間性能的確對(duì)應(yīng)于鑒別磷光體化合物的時(shí)間性能時(shí)，處理系統(tǒng)402可以采取與識(shí)別制品450是真制品相關(guān)的一些行動(dòng)。例如，處理系統(tǒng)402可以發(fā)送信號(hào)給用戶界面410，這導(dǎo)致用戶界面410產(chǎn)生用戶可感知的為真實(shí)的指示(例如，顯示的標(biāo)記、光、聲等)，和/或處理系統(tǒng)402可以導(dǎo)致系統(tǒng)400的路由組件(未示意出)將制品450發(fā)送至歸為真制品的路線或接收器(bin)。或者，當(dāng)檢測(cè)到輻射不足或檢測(cè)的輻射的時(shí)間性能不對(duì)應(yīng)于鑒別磷光體化合物的預(yù)期的預(yù)定鑒別參數(shù)(例如，衰減時(shí)間常數(shù)不等于目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù))時(shí)，處理系統(tǒng)402可以采取與識(shí)別制品450為非真制品相關(guān)的一些行動(dòng)。例如，處理系統(tǒng)402可以發(fā)送信號(hào)給用戶界面410，這導(dǎo)致用戶界面410產(chǎn)生為非真的用戶感知指示(例如，顯示的標(biāo)記、光、聲等)，和/或處理系統(tǒng)402可以導(dǎo)致系統(tǒng)400的路由組件(未示意出)將制品450發(fā)送至歸為非真制品的路線或接收器。
[0061]用戶界面410可以包括許多可由用戶操作以向系統(tǒng)400提供輸入的組件中的任一種(例如，鍵盤、按鈕、觸摸屏等)，或所述組件可以由處理系統(tǒng)402控制以產(chǎn)生用戶可感知的指示(例如，顯示屏、燈、揚(yáng)聲器等)。上述過(guò)程可以以對(duì)通過(guò)例如用戶與用戶界面410相互作用提供的用戶輸入的響應(yīng)開(kāi)始?；蛘撸鲜鲞^(guò)程可以通過(guò)系統(tǒng)400自動(dòng)開(kāi)始，如當(dāng)制品450已經(jīng)定位在可以進(jìn)行激發(fā)和檢測(cè)過(guò)程的位置時(shí)。
[0062]圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施方案用于進(jìn)行可包括磷光體化合物的制品鑒別的方法的流程圖。例如，可以通過(guò)鑒別系統(tǒng)(例如，鑒別系統(tǒng)400，圖4)進(jìn)行圖5中描述的方法的實(shí)施方案。在方框502中，當(dāng)待鑒別的制品(例如，制品450，圖4)被鑒別系統(tǒng)接收時(shí)，該方法可以開(kāi)始。例如，將制品手動(dòng)放置在鑒別系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)慕邮芷鲀?nèi)，或者將制品自動(dòng)傳送入接受器中(例如，通過(guò)分揀和運(yùn)送系統(tǒng))。
[0063]在方框504中，將制品暴露于激發(fā)輻射。例如，制品可以移動(dòng)到激發(fā)位置(例如，在激發(fā)窗口下)，并且處理系統(tǒng)(例如，處理系統(tǒng)402，圖4)可以發(fā)送控制信號(hào)給激發(fā)輻射發(fā)生器(例如，激發(fā)輻射發(fā)生器404，圖4)，這導(dǎo)致激發(fā)輻射發(fā)生器引導(dǎo)激發(fā)輻射指向所述制品?；蛘?，激發(fā)輻射發(fā)生器可以連續(xù)地提供激發(fā)輻射或可以調(diào)制激發(fā)輻射。
[0064]在方框506中，向制品提供激發(fā)輻射是不連續(xù)的。這可通過(guò)關(guān)閉激發(fā)輻射完成(例如，在其中制品可保持靜止且激發(fā)福射為脈沖的系統(tǒng)中)，或通過(guò)移動(dòng)制品遠(yuǎn)尚激發(fā)福射指向的區(qū)域并移動(dòng)到檢測(cè)位置(例如，在檢測(cè)窗口下)來(lái)完成。鑒別系統(tǒng)接著可以在一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)間隔檢測(cè)(例如，通過(guò)發(fā)射輻射檢測(cè)器406，圖4)來(lái)自制品的發(fā)射輻射(例如，在一個(gè)或多個(gè)譜帶內(nèi))，所述檢測(cè)間隔從朝向制品的激發(fā)輻射的指向中斷的時(shí)間開(kāi)始測(cè)量。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，配置該系統(tǒng)以檢測(cè)大約700nm-大約2200nm范圍內(nèi)的發(fā)射輻射，盡管也可以配置該系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)具有更低或更高波長(zhǎng)的發(fā)射輻射。
[0065]接下來(lái)分析表征時(shí)間特性和在有些情況下，檢測(cè)到的發(fā)射輻射強(qiáng)度的信息。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，測(cè)定在一個(gè)或多個(gè)譜帶內(nèi)的發(fā)射輻射的衰減時(shí)間，并且在方框510中，測(cè)定對(duì)于特定的磷光體化合物衰減時(shí)間是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，其表明衰減時(shí)間等于目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)。例如，規(guī)定的范圍可以表明測(cè)量的衰減時(shí)間應(yīng)當(dāng)與相應(yīng)的目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)相關(guān)的精確度水平。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以基于在多個(gè)時(shí)刻(例如，t=0,t=0.1ms等)檢測(cè)的發(fā)射輻射強(qiáng)度測(cè)定衰減時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施方案中，盡管在單一譜帶內(nèi)測(cè)定的衰減時(shí)間可以用作鑒別制品的基礎(chǔ)，但是在其它實(shí)施方案中，也可以通過(guò)分析多個(gè)譜帶中發(fā)射輻射的相對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定(例如，分析多個(gè)譜帶中發(fā)射輻射強(qiáng)度之比)。用相對(duì)強(qiáng)度的分析比絕對(duì)強(qiáng)度評(píng)價(jià)更理想，因?yàn)椴蝗菀捉忉尩母鞣N因素都可能影響絕對(duì)強(qiáng)度讀數(shù)的精確度。例如，僅舉幾種因素，發(fā)射輻射的強(qiáng)度可受到制品或鑒別部件上的污物和/或磨損，在鑒別部件印刷、光學(xué)幾何、襯底的反射率、襯底內(nèi)的光散射、制品的尺寸和形狀、襯底厚度相對(duì)激發(fā)輻射的穿透厚度和激光的功率水平方面的變化的影響。
[0066]當(dāng)發(fā)射輻射的時(shí)間特性(例如，衰減時(shí)間常數(shù))對(duì)于特定的檢測(cè)時(shí)間(如在方框510中測(cè)定)在規(guī)定的范圍內(nèi)時(shí)，該系統(tǒng)可識(shí)別制品為“真的，”并且在方框512中可以采取相應(yīng)的行動(dòng)。例如，系統(tǒng)可以產(chǎn)生用戶可感知的為真的指示，和/或可以導(dǎo)致系統(tǒng)的路由組件將制品450發(fā)送至歸為真制品的路線或接收器?；蛘?，當(dāng)發(fā)射輻射的時(shí)間特性不在規(guī)定的范圍內(nèi)(如在方框510中測(cè)定)時(shí)，系統(tǒng)可以識(shí)別制品為“非真，”并且在方框514中采取相應(yīng)的行動(dòng)。例如，系統(tǒng)可以產(chǎn)生用戶可感知的為非真的指示，和/或可以使系統(tǒng)的路由組件將制品450發(fā)送至歸為非真制品的路線或接收器。
[0067]圖6描述了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施方案包括含受干擾磷光體材料的制品600的剖視圖。例如，制品600的一種實(shí)施方案可以包括包埋和/或表面施加的鑒別部件610、620，和/或制品600可以包括在制品600的一個(gè)或多個(gè)組件內(nèi)(例如，在襯底602內(nèi)和/或制品的一個(gè)或多個(gè)層或其它組件內(nèi))均勻或不均勻分散的磷光體顆粒630。鑒別部件610、620和顆粒630的各種相對(duì)尺寸在圖6中并不成比例。盡管示例了制品600包括包埋的和表面施加的鑒別部件610、620和顆粒630，但另一種制品可能包括包埋的鑒別部件、表面施加的鑒別部件和分散的磷光體顆粒中的一種或組合。最后，盡管圖6中只示意了包埋的鑒別部件610、620中的各一種，但是制品可以包括多于一種的任何一種類型的鑒別部件610、620。
[0068]在各種實(shí)施方案中，制品600包括襯底602，該襯底可以是剛性的或柔性的，并且可以由一個(gè)或多個(gè)層或組件形成。襯底602的構(gòu)型變化太多而不勝枚舉，因?yàn)楦鞣N實(shí)施方案的磷光體化合物可以與繁多的不同類型的制品結(jié)合使用。因此，盡管圖6中僅示例了一種簡(jiǎn)單的整體襯底602，但是應(yīng)當(dāng)理解襯底602可以具有許多不同構(gòu)型中的任一種。此外，盡管在本文中討論了無(wú)生命的固體制品，但是應(yīng)當(dāng)理解“制品”也可以包括人類、動(dòng)物、生物樣品、液體樣品和事實(shí)上其中或其上可包括一個(gè)實(shí)施方案的磷光體化合物的任何其它物體或材料。
[0069]包埋的鑒別部件610包含一種或多種其中或其上包括一個(gè)實(shí)施方案的受干擾磷光體化合物的剛性或柔性的材料。例如但不限制地，包埋的鑒別部件610可以配置為離散的剛性或柔性襯底、安全線或其它類型的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)各種實(shí)施方案，包埋的鑒別部件610可以具有大約1微米到最高達(dá)襯底602的厚度604范圍內(nèi)的厚度612，并且包埋的鑒別部件610可以具有小于或等于襯底602的寬度和長(zhǎng)度的寬度和長(zhǎng)度。
[0070]例如但不限制地，表面施加的鑒別部件620可以是印刷的鑒別部件或包括一種或多種剛性或柔性材料的鑒別部件，所述材料中或其上包括一個(gè)實(shí)施方案的磷光體化合物。例如但不限制地，表面施加的鑒別部件620可以包含包括一個(gè)實(shí)施方案的磷光體化合物的油墨、顏料、涂料或油漆?；蛘撸砻媸┘拥蔫b別部件620可以包含其中或其上包括一個(gè)實(shí)施方案的磷光體化合物的一種或多種剛性或柔性的材料，其中接著將該襯底粘附或否則連接到制品襯底602的表面。根據(jù)不同的實(shí)施方案，表面施加的鑒別部件620可以具有大約1微米或更高的厚度622，并且表面施加的鑒別部件620可以具有小于或等于襯底602的寬度和長(zhǎng)度的寬度和長(zhǎng)度。
[0071]磷光體顆粒630可以均勻或不均勻地分散在襯底602內(nèi)，如圖6所示，或在其它實(shí)施方案中，分散在制品600的一個(gè)或多個(gè)其它組件內(nèi)(例如，制品的一個(gè)或多個(gè)層或其它組件內(nèi))。磷光體顆粒630可以分散在襯底602或其它組件內(nèi)，例如但不限制地，通過(guò)將顆粒630混合進(jìn)用于襯底602或其它組件的基礎(chǔ)材料(例如，紙漿、塑料基礎(chǔ)樹(shù)脂等)中，和/或通過(guò)用顆粒630的膠體分散體浸潰襯底602或其它組件。例如可以通過(guò)印刷、滴注或噴霧工藝進(jìn)行浸潰。在一個(gè)實(shí)施方案中，磷光體顆粒630可以具有1微米-20微米范圍內(nèi)的粒徑，盡管磷光體顆粒630也可小于或大于上面給出的范圍。
[0072]在各種實(shí)施方案中，制品600可以是選自下組的任何類型的制品:該組包括但不限于身份證、駕駛證、護(hù)照、身份證明文件、鈔票、支票、公文、紙張、股票、包裝組件、信用卡、銀行卡、標(biāo)簽、封印、郵票、液體、人類、動(dòng)物和生物樣品。襯底602可以是各種類型的襯底中的任一種，且包括選自下組的一種或多種材料:該組包括但不限于紙張、聚合物、玻璃、金屬、織物和纖維。
[0073]雖然在前面的詳細(xì)描述中至少提出了一個(gè)示例性的實(shí)施方案，但是應(yīng)當(dāng)理解存在大量變型。還應(yīng)當(dāng)理解該一個(gè)或多個(gè)示例性的實(shí)施方案僅僅只是例子，并不是意圖以任何方式限制本發(fā)明的主題的范圍、適用性或構(gòu)型。反之，前面的詳細(xì)描述將給本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供完成本發(fā)明的示例性的實(shí)施方案方便的路線圖，應(yīng)當(dāng)理解的是在示例性的實(shí)施方案中描述的元件的功能和排列方面可以進(jìn)行各種變化，但并不脫離如所附的權(quán)利要求書(shū)和它們的法律等效物闡述的本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.用于安全應(yīng)用的發(fā)光磷光體化合物，其包含:一種或多種發(fā)射尚子和一種或多種干擾尚子，其中當(dāng)所述一種或多種發(fā)射尚子未受干擾時(shí)，所述一種或多種發(fā)射離子具有一個(gè)或多個(gè)第一衰減時(shí)間常數(shù)，所述一種或多種干擾離子與所述一種或多種發(fā)射離子不同，并且所述一種或多種干擾離子以如下量包含在所述磷光體化合物中，該量將導(dǎo)致所述一種或多種發(fā)射離子中的至少一種具有預(yù)定的目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)，該目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)大于零且小于相應(yīng)的所述一個(gè)或多個(gè)第一衰減時(shí)間常數(shù)之一，并且其中所述第一衰減時(shí)間常數(shù)和所述目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)可以通過(guò)鑒別裝置進(jìn)行區(qū)分。
2.權(quán)利要求1的發(fā)光磷光體化合物，其中所述一種或多種發(fā)射離子包括選自鉻、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、欽、鉺、銩和鐿的一種或多種元素的一種或多種離子。
3.權(quán)利要求1的發(fā)光磷光體化合物，其中所述一種或多種干擾離子包括選自鉻、錳、鈰、鐠、釹、釤、銪、鋱、鏑、欽、鉺、銩、鐿、鐵、鈷和鎳的一種或多種元素的一種或多種離子。
4.權(quán)利要求1的發(fā)光磷光體化合物，其中所述一種或多種干擾離子包括選自鐠、釤、銪、鋱和鏑的一種或多種元素的一種或多種離子。
5.權(quán)利要求1的發(fā)光磷光體化合物，其中通過(guò)吸收由所述一種或多種發(fā)射離子中的至少一種在從儲(chǔ)能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)放出的能量和通過(guò)非輻射性地放出該能量，所述一種或多種干擾離子導(dǎo)致所述一種或多種發(fā)射離子中的至少一種具有所述目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)。
6.權(quán)利要求1的發(fā)光磷光體化合物，其中所述一個(gè)或多個(gè)第一衰減時(shí)間常數(shù)中的至少一個(gè)在0.5毫秒至10毫秒范圍內(nèi)，并且其中所述目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)在0.2毫秒至8毫秒范圍內(nèi)。
7.權(quán)利要求1的發(fā)光磷光體化合物，其中所述發(fā)光磷光體化合物進(jìn)一步包含:一種或多種另外的發(fā)射離子，當(dāng)所述一種或多種另外的發(fā)射離子未受干擾時(shí)它們具有一個(gè)或多個(gè)另外的第一衰減時(shí)間常數(shù)，其中所述一種或多種干擾離子或一種或多種另外的干擾離子導(dǎo)致所述一種或多種另外的發(fā)射離子中的至少一種具有一個(gè)或多個(gè)另外的預(yù)定目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)，該預(yù)定目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)大于零且小于相應(yīng)的所述一個(gè)或多個(gè)另外的第一衰減時(shí)間常數(shù)之一。
8.制備發(fā)光磷光體化合物的方法，其包括如下步驟:獲得基線磷光體化合物，其包含磷光體主體晶格材料、一種或多種發(fā)射離子和一定量的稀土雜質(zhì)，其中所述基線磷光體化合物由一個(gè)或多個(gè)第一衰減時(shí)間常數(shù)表征；合成受干擾磷光體化合物，其包含所述磷光體主體晶格材料、所述一種或多種發(fā)射離子、所述一定量的稀土雜質(zhì)和一定量的一種或多種干擾離子；測(cè)量所述受干擾磷光體化合物的一個(gè)或多個(gè)第二衰減時(shí)間常數(shù)；測(cè)定所述一個(gè)或多個(gè)第二衰減時(shí)間常數(shù)是否基本上等于一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)，所述目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)大于零且小于相應(yīng)的所述一個(gè)或多個(gè)第一衰減時(shí)間常數(shù)之一；和當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)第二衰減時(shí)間常數(shù)中的至少一個(gè)基本上不等于所述一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)時(shí)，重復(fù)所述合成、測(cè)量和測(cè)定步驟以得到另外的備選受干擾磷光體化合物，該另外的備選受干擾磷光體化合物具有經(jīng)調(diào)整量的所述一種或多種干擾離子，該經(jīng)調(diào)整的量與所述初始量不同。
9.權(quán)利要求8的方法，其中重復(fù)所述合成步驟包括:當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)第二衰減時(shí)間常數(shù)大于所述一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)時(shí)，增加所述一種或多種干擾離子的量；和當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)第二衰減時(shí)間常數(shù)小于所述一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)時(shí)，減少所述一種或多種干擾尚子的量。
10.制品，其包含:襯底；和在所述襯底表面上或集成在所述襯底內(nèi)的鑒別部件，其中所述鑒別部件包括包含一種或多種發(fā)射離子和一種或多種干擾離子的發(fā)光磷光體化合物，其中當(dāng)所述一種或多種發(fā)射離子未受干擾時(shí)，所述一種或多種發(fā)射離子具有一個(gè)或多個(gè)第一衰減時(shí)間常數(shù)，和所述一種或多種干擾離子與所述一種或多種發(fā)射離子不同，且所述一種或多種干擾離子以如下量包含在所述磷光體化合物中，該量將導(dǎo)致所述一種或多種發(fā)射離子中的至少一種具有預(yù)定目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)，該預(yù)定目標(biāo)受干擾衰減時(shí)間常數(shù)大于零且小于相應(yīng)的所述一個(gè)或多個(gè)第一衰減時(shí)間常數(shù)之一 。
【文檔編號(hào)】G01N21/64GK103649728SQ201280034895
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月15日
【發(fā)明者】C.勞, J.凱恩, W.R.拉波波爾特 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司