CN111316131B - 测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量 - Google Patents
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Abstract
本申请是关于通过以下步骤来测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量：a)提供传感器材料；b)使所述传感器材料曝露于所述预定类型辐射，用于使所述预定类型辐射在所述传感器材料中保留预定时间段；c)使已曝露于所述预定类型辐射的所述传感器材料经受热处理和/或经受光学刺激；以及d)测定所述传感器材料由于经受所述热处理和/或经受所述光学刺激而发射的可见光的量；其中所述传感器材料是由以下式(I)所表示(M')8(M”M”')6O24(X,X')2:M””式(I)。
Description
发明领域
本申请涉及用于测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量的方法。本申请还涉及用于测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量的检测装置及系统。本申请还涉及不同的用途。
背景技术
紫外线(UV)照射程度升高无论是否由阳光或鞣制(tanning)紫外线装置所造成，都有使皮肤癌、其它皮肤病以及皮肤老化机率增大的负面效应。知道何时寻求遮挡紫外线辐射、或何时涂抹或再涂抹防晒乳液从而具有重要性。这对其它型辐射同样适用，诸如在例如医疗电器或诊断装置中的不同应用中使用的X辐射或者α辐射、β辐射、或γ辐射。因此知道物体已被曝露于的辐射的量具有重要意义。发明人已认识到需要一种方式来指示或测定对象已被曝露于的预定类型辐射的量。
目的
本申请的目的在于提供一种用于测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量的新方法。再者，本申请的目的在于提供一种用于测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量的新检测装置。再者，本申请的目的在于提供一种用于测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量的新系统。再者，本申请的目的在于提供不同的用途。
发明内容
根据本申请的方法特征在于其是用于测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量的方法，其中，所述方法包括：
a)提供传感器材料；
b)使所述传感器材料曝露于所述预定类型辐射，用于使所述预定类型辐射在所述传感器材料中保留预定时间段；
c)使已曝露于所述预定类型辐射的所述传感器材料经受热处理和/或经受光学刺激；以及
d)测定所述传感器材料由于经受所述热处理和/或经受所述光学刺激而发射的可见光的量；
其中，所述传感器材料是由以下式(I)所表示
(M')8(M”M”')6O24(X,X')2:M””
式(I)
其中，
M'表示选自IUPAC元素周期表第1族的碱金属的单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合；
M”表示选自IUPAC元素周期表第13族的元素的三价单原子阳离子、或选自IUPAC元素周期表第3至12族中任一族的过渡元素的三价单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合；
M”'表示选自IUPAC元素周期表第14族的元素的单原子阳离子、或选自IUPAC元素周期表第13族和第15族中任一族的元素的单原子阳离子、或Zn的单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合；
X表示选自IUPAC元素周期表第17族的元素的阴离子、或此类阴离子的任意组合，或其中X不存在；
X'表示选自IUPAC元素周期表第16族的元素的阴离子、或此类阴离子的任意组合，或其中X'不存在；以及
M””表示选自IUPAC元素周期表过渡金属的元素的掺杂阳离子、或此类阳离子的任意组合，或其中M””不存在；
条件是X和X'中的至少一个存在。
根据本申请的检测装置特征在于其是用于测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量的检测装置(1)，其中，所述检测装置包含：
-上述的由式(I)表示的传感器材料(2)；
-配置成使已曝露于所述预定类型辐射的所述传感器材料经受热处理的加热单元(4)、和/或配置成使已曝露于所述预定类型辐射的所述传感器材料经受光学刺激的刺激单元(5)；以及
-配置成对所述传感器材料由于经受所述热处理和/或经受所述光学刺激而发射的光的量进行测量的测量单元(6)。
根据本申请的系统特征在于其是用于测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量的系统(7)，其中，所述系统包含：
-辐射单元(3)，其配置成使所述传感器材料曝露于所述预定类型辐射，用于使所述预定类型辐射在所述传感器材料中保留预定时间段；以及
-上述的检测装置。
根据本申请的用途特征在于其是热处理和/或光学刺激用于测定照射在上述的由式(I)表示的传感器材料上的预定类型辐射的量的用途；上述的由式(I)表示的传感器材料用于测定照射在所述传感器材料上的预定类型辐射的量的用途，其中，将所述传感器材料曝露于所述预定类型辐射用于使所述预定类型辐射在所述传感器材料中保留预定时间段、以及然后使所述传感器材料经受热处理和/或光学刺激；以及上述的由式(I)表示的传感器材料在热发光剂量计中或在光学刺激发光剂量计中的用途。
附图说明
所包括用来对检测装置、系统、及方法提供进一步理解、及构成本说明书一部分的附图例示具体实施例，并且连同描述有助于阐释以上的原理。在附图中：
图1示意性例示了检测装置的一种实施方案；
图2示意性例示了系统的一种实施方案；
图3和图4公开了实施例4的试验结果；
图5公开了实施例5的试验结果；以及
图6公开了实施例6的试验结果。
详细描述
本申请涉及用于测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量的方法，其中所述方法包括：
a)提供所述传感器材料；
b)使所述传感器材料曝露于所述预定类型辐射，用于使所述预定类型辐射在所述传感器材料中保留预定时间段；
c)使已曝露于所述预定类型辐射的所述传感器材料经受热处理和/或经受光学刺激；以及
d)测定所述传感器材料由于经受所述热处理和/或经受所述光学刺激而发射的可见光的量；
其中，所述传感器材料是由以下式(I)所表示
(M')8(M”M”')6O24(X,X')2:M””
式(I)
其中，
M'表示选自IUPAC元素周期表第1族的碱金属的单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合；
M”表示选自IUPAC元素周期表第13族的元素的三价单原子阳离子、或选自IUPAC元素周期表第3至12族中任一族的过渡元素的三价单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合；
M”'表示选自IUPAC元素周期表第14族的元素的单原子阳离子、或选自IUPAC元素周期表第13族及第15族中任一族的元素的单原子阳离子、或Zn的单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合；
X表示选自IUPAC元素周期表第17族的元素的阴离子、或此类阴离子的任意组合，或其中X不存在；
X'表示选自IUPAC元素周期表第16族的元素的阴离子、或此类阴离子的任意组合，或其中X'不存在；以及
M””表示选自IUPAC元素周期表过渡金属的元素的掺杂阳离子、或此类阳离子的任意组合，或其中M””不存在；
条件是X和X'中的至少一个存在。
本申请涉及用于测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量的检测装置，其中，所述检测装置包括：
-如本说明书中所定义的由式(I)表示的传感器材料；
-配置成使已曝露于所述预定类型辐射的所述传感器材料经受热处理的加热单元、和/或配置成使已曝露于所述预定类型辐射的所述传感器材料经受光学刺激的刺激单元；以及
-配置成对所述传感器材料由于经受所述热处理和/或经受所述光学刺激而发射的可见光的量进行测量的测量单元。
本申请还涉及用于测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量的系统，其中，所述系统包含：
-辐射单元，其配置成使所述传感器材料曝露于所述预定类型辐射，用于使所述预定类型辐射在所述传感器材料中保留预定时间段；以及
-如本说明书中所定义的检测装置。
本申请还涉及用于测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量的系统，其中，所述系统包含：
-如本说明书中所定义的由式(I)表示的传感器材料；
-辐射单元，其配置成使所述传感器材料曝露于所述预定类型辐射，用于使所述预定类型辐射在所述传感器材料中保留预定时间段；
-配置成使已曝露于所述预定类型辐射的所述传感器材料经受热处理的加热单元、和/或配置成使已曝露于所述预定类型辐射的所述传感器材料经受光学刺激的刺激单元；以及
-配置成对所述传感器材料由于经受所述热处理和/或经受所述光学刺激而发射的可见光的量进行测量的测量单元。
本申请还涉及热处理和/或光学刺激用于测定照射在如本说明书中所定义的由式(I)表示的传感器材料上的预定类型辐射的量的用途。
本申请还涉及如本说明书中所定义的由式(I)表示的传感器材料用于测定照射在所述传感器材料上的预定类型辐射的量的用途，其中，将所述传感器材料曝露于所述预定类型辐射用于使所述预定类型辐射在所述传感器材料中保留预定时间段、以及然后使其经受热处理和/或光学刺激。
本申请还涉及如本说明书中所定义的由式(I)表示的传感器材料在热发光剂量计中或在光学刺激发光剂量计中的用途。
在一种实施方案中，预定类型辐射的量是指预定类型辐射的剂量(dose)和/或强度。在一种实施方案中，由传感器材料所发射的可见光的量是指由传感器材料所发射的可见光的剂量和/或强度。
发明人令人惊讶地发现，由式(I)所表示的传感器材料能够保留照射于其上的辐射。再者，发明人令人惊讶地发现，由式(I)所表示的传感器材料充当发光材料的能力、连同其上保留辐射的能力使其能够在涉及照射的不同应用中用于指示或测定照射在例如物体上的预定类型辐射的量。能够准确地测定对象已被曝露于的辐射的量在许多应用中是有利的，诸如光疗期间。发光材料是一种能够接收及吸收由例如发光组件所发射的第一波长范围的光、以及以一种或多种其它波长范围发射所吸收能量的材料。
在一种实施方案中，预定类型辐射是一种预定类型粒子辐射。在一种实施方案中，粒子辐射是α辐射、β辐射、中子辐射、或以上的任意组合。
在一种实施方案中，预定类型辐射是一种预定类型电磁辐射。在一种实施方案中，预定类型辐射是所具波长为高于0nm至590nm、或高于0nm至560nm、或高于0nm至500nm、或高于0nm至400nm、或高于0nm至300nm、或0.000001nm至590nm、或0.000001nm至560nm、或0.000001nm至500nm、或10nm至590nm、或10nm至560nm、或10nm至500nm、或0.000001nm至400nm、或0.000001nm至300nm、或0.000001nm至10nm、或10nm至400nm、或10nm至300nm、或0.01nm至10nm的电磁辐射。在一种实施方案中，辐射单元配置成使所述传感器材料曝露于所具波长为高于0nm至590nm、或高于0nm至560nm、或高于0nm至500nm、或高于0nm至400nm、或高于0nm至300nm、或0.000001nm至590nm、或0.000001nm至560nm、或0.000001nm至500nm、或10nm至590nm、或10nm至560nm、或10nm至500nm、或0.000001nm至400nm、或0.000001nm至300nm、或0.000001nm至10nm、或10nm至400nm、或10nm至300nm、或0.01nm至10nm的电磁辐射。
在一种实施方案中，预定类型辐射是紫外线辐射、X辐射、γ辐射、或以上的任意组合。在一种实施方案中，预定类型辐射是紫外线辐射。在一种实施方案中，预定类型辐射是X辐射。在一种实施方案中，预定类型辐射是γ辐射。
紫外光是所具波长为10nm(30PHz)至400nm(750THz)的电磁辐射。紫外线辐射(UVR)的电磁谱可以细分成ISO标准ISO-21348建议的若干范围，包括紫外线A(UVA)、紫外线B(UVB)、紫外线C(UVC)。UVA的波长大致认为是315nm至400nm，UVB的波长大致认为是280nm至320nm，UVC的波长大致认为是100nm至290nm。
在一种实施方案中，紫外线辐射包含紫外线A辐射、紫外线B辐射和/或紫外线C辐射。在一种实施方案中，紫外线辐射是由紫外线A辐射、紫外线B辐射和/或紫外线C辐射所组成。在一种实施方案中，紫外线辐射是紫外线A辐射、紫外线B辐射和/或紫外线C辐射。
X辐射是所具波长为0.01nm至10nm的电磁辐射。
伽玛辐射是所具波长为0.000001nm至0.01nm的电磁辐射。
在一种实施方案中，预定类型电磁辐射是阳光。在一种实施方案中，预定类型电磁辐射源自于人造辐射或源自于阳光。在一种实施方案中，人造辐射是UV光、LED光、卤素光、太阳仿真器光、荧光、X辐射、或其任意组合。
在一种实施方案中，将传感器材料曝露于预定类型辐射0.5秒至60秒或1秒至20秒。在一种实施方案中，将传感器材料曝露于预定类型辐射0.5秒至6周。在一种实施方案中，将传感器材料曝露于预定类型辐射0.5周至6周、或1周至4周、或2周至3周。允许传感器材料曝露于预定类型辐射的时间可取决于使用传感器材料的应用，从而取决于传感器材料将曝露于其的辐射类型。
在一种实施方案中，在使传感器材料经受热处理和/或经受光学刺激的前，先使照射的预定类型辐射在传感器材料中保留预定时间段。在一种实施方案中，预定时间段是至少1分钟、或至少2分钟、或至少5分钟、或至少10分钟、或至少15分钟、或至少0.5小时、或至少1小时、或至少2小时、或至少5小时、或至少6小时、或至少8小时、或至少12小时、或至少18小时、或至少24小时、或至少一周、或至少一个月。在一种实施方案中，预定时间段是至多3个月、或至多一个月、或至多一周、或至多24小时。在一种实施方案中，预定时间段是1分钟至3个月、或10分钟至一个月、或0.5小时至一周。在一种实施方案中，预定时间段是0.5小时至3个月。
发明人令人惊讶地发现，如本申请中所述的传感器材料有能力保留辐射能量，亦即，传感器材料能够将辐射截留于其中。发明人更令人惊讶地发现，可通过热处理和/或通过光学刺激使保留的辐射从传感器材料释放。发明人令人惊讶地发现，有可能使传感器材料由于升高其温度而发射可见光。亦即，将传感器材料的温度从使用传感器材料时的温度升高可导致传感器材料能够发射可见光。在一种实施方案中，热处理包括加热传感器材料。在一种实施方案中，热处理包括升高传感器材料的温度。在一种实施方案中，热处理包括相较于与步骤b)中传感器材料的温度将传感器材料的温度升高。在一种实施方案中，热处理包括将传感器材料的温度升高至少10℃、或至少50℃、或至少100℃、或至少500℃。在一种实施方案中，热处理包括使传感器材料经受-196℃至600℃、或-196℃至400℃、或0℃至600℃、或120℃至500℃、或180℃至400℃的温度。在一种实施方案中，加热单元配置成加热传感器材料。在一种实施方案中，加热单元配置成升高传感器材料的温度。在一种实施方案中，加热单元配置成相较于传感器材料受曝露于预定类型辐射时的温度将传感器材料的温度升高。在一种实施方案中，加热单元配置成将传感器材料的温度升高至少10℃、或至少50℃、或至少100℃、或至少500℃。在一种实施方案中，加热单元配置成使传感器材料经受-196℃至600℃、或-196℃至400℃、或0℃至600℃、或120℃至500℃、或180℃至400℃的温度。在一种实施方案中，传感器材料经受0.5秒至10分钟、或1秒至5秒、或1秒至3分钟的热处理。
在一种实施方案中，所述传感器材料的所述光学刺激包括使所述传感器材料经受所具波长为310nm至1400nm的电磁辐射。在一种实施方案中，所述传感器材料的所述光学刺激包括使所述传感器材料经受紫外线辐射和/或经受近红外线辐射。在一种实施方案中，所述刺激单元配置成使所述传感器材料经受所具波长为310nm至1400nm的电磁辐射。在一种实施方案中，传感器材料的光学刺激是通过使用激光器、发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)、白炽灯、卤素灯、任何其它光学刺激发光光源、或以上的任意组合来进行。在一种实施方案中，刺激单元是使用激光器、发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)、白炽灯、卤素灯、任何其它光学刺激发光光源、或以上的任意组合。
在一种实施方案中，由传感器材料所发射的可见光的量是通过光学成像、通过摄影、通过热刺激发光、和/或通过光学刺激发光来测定。在一种实施方案中，由传感器材料所发射的可见光的量是采目视方式测定。
在一种实施方案中，所述方法包括：e)将所述传感器材料所发射的可见光的所述所测定量与参考作比较，所述参考指示所发射可见光的量与所述传感器材料已被曝露于的所述预定类型辐射的量的相关性。在一种实施方案中，所述检测装置包含参考，所述参考配置成指示所述测定的由传感器材料发射的可见光的量与所述传感器材料已被曝露于的所述预定类型辐射的量的相关性。在一种实施方案中，所述系统包含参考，所述参考配置成指示所述测定的由所述传感器材料发射的可见光的量与所述传感器材料已被曝露于的所述预定类型辐射的量的相关性。所述参考可以是例如指示预定类型辐射的量与由所述传感器材料发射的可见光的量之间的相关性的卡片或类似物。
发明人令人惊讶地发现，由式(I)所表示的传感器材料所发射的可见光的量取决于辐射曝露。在一种实施方案中，由传感器材料所发射的可见光的量与传感器材料已被曝露于的预定类型辐射的量相关、或取决于所述预定类型辐射的量。在一种实施方案中，由传感器材料所发射的可见光的量与传感器材料已被曝露于的预定类型辐射的量成比例。
在一种实施方案中，M'表示选自Na、Li、K和Rb的碱金属的单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合。在一种实施方案中，M'表示选自Li、K和Rb的碱金属的单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合。
在一种实施方案中，M'表示选自IUPAC元素周期表第1族的碱金属的单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合；条件是M'不表示仅Na的单原子阳离子。在一种实施方案中，M'不表示仅Na的单原子阳离子。
在一种实施方案中，传感器材料是合成材料。在一种实施方案中，合成制备所述传感器材料。
除非另有叙述，否则应将本说明书中应存在X和X'中的至少一种的条件理解为使得X或X'存在、或使得X和X'都存在。
在本说明书中，除非另有叙述，否则应将“单原子离子”这个表述理解为由单一原子所组成的离子。如果离子含有多于一个原子，即使这些原子属于相同元素，也应将其理解为多原子离子。因此，在本说明书中，除非另有叙述，否则应将“单原子阳离子”这个表述理解为由单一原子所组成的阳离子。
紫方钠石(Hackmanite)(其为方钠石(sodalite)材料的变形)是具有化学式Na8Al6Si6O24(Cl,S)2的天然矿物。可制备显示长发射余晖(afterglow)的合成紫方钠石基材料。由式(I)所表示的传感器材料由于曝露于例如紫外线辐射或阳光而具有显示长白色余晖的技术功效。在一种实施方案中，传感器材料的发射波长为370nm至730nm。在一种实施方案中，传感器材料的发射峰值为约515nm。
在本说明书中，除非另有叙述，否则应将“余晖”、“发光”、“持续发光”、“磷光”等表述、或任何相应表述理解为意指材料在经受热处理和/或经受光学刺激后于黑暗中发光所遭遇的现象。
在一种实施方案中，M'表示选自IUPAC元素周期表第1族的不同碱金属的至少两种单原子阳离子的组合。
在一种实施方案中，M'表示选自IUPAC元素周期表第1族的不同碱金属的至少两种单原子阳离子的组合，以及其中所述组合包含至多66摩尔百分比(mol-％)的Na的单原子阳离子。在一种实施方案中，M'表示选自IUPAC元素周期表第1族的不同碱金属的至少两种单原子阳离子的组合，以及其中所述组合包含至多50mol-％的Na的单原子阳离子。在一种实施方案中，M'表示选自IUPAC元素周期表第1族的不同碱金属的至少两种单原子阳离子的组合，以及其中所述组合包含至多40mol-％的Na的单原子阳离子、或至多30mol-％的Na的单原子阳离子、或至多20mol-％的Na的单原子阳离子。
在一种实施方案中，M'表示选自IUPAC元素周期表第1族的不同碱金属的至少两种单原子阳离子的组合，以及其中所述组合包含0mol-％至98mol-％的Na的单原子阳离子。在一种实施方案中，M'表示选自IUPAC元素周期表第1族的不同碱金属的至少两种单原子阳离子的组合，所述组合包含0mol-％至100mol-％的K的单原子阳离子。在一种实施方案中，M'表示选自IUPAC元素周期表第1族的不同碱金属的至少两种单原子阳离子的组合，其中所述组合包含0mol-％至100mol-％的Rb的单原子阳离子。在一种实施方案中，M'表示选自IUPAC元素周期表第1族的不同碱金属的至少两种单原子阳离子的组合，以及其中所述组合包含0mol-％至100mol-％的Li的单原子阳离子。
在一种实施方案中，M'表示选自Li、Na、K和Rb的不同碱金属的至少两种单原子阳离子的组合。在一种实施方案中，M'表示选自Li、Na、K和Rb的不同碱金属的两种单原子阳离子的组合。在一种实施方案中，M'表示选自Li、Na、K和Rb的不同碱金属的三种单原子阳离子的组合。在一种实施方案中，M'表示Li、Na、K和Rb的单原子阳离子的组合。
在一种实施方案中，M'表示Na的单原子阳离子与Li的单原子阳离子、与K的单原子阳离子和/或与Rb的单原子阳离子的组合。在一种实施方案中，M'表示Na的单原子阳离子与K的单原子阳离子或与Rb的单原子阳离子的组合。在一种实施方案中，M'表示Na的单原子阳离子与K的单原子阳离子及Rb的单原子阳离子的组合。
在一种实施方案中，M'表示Na的单原子阳离子与K的单原子阳离子的组合；或Na的单原子阳离子与Rb的单原子阳离子的组合；或K的单原子阳离子与Rb的单原子阳离子的组合；或Na的单原子阳离子、K的单原子阳离子与Rb的单原子阳离子的组合；或K的单原子阳离子与Rb的单原子阳离子的组合。
在一种实施方案中，M'表示Li的单原子阳离子与Na的单原子阳离子的组合；或Li的单原子阳离子与K的单原子阳离子的组合；或Li的单原子阳离子与Rb的单原子阳离子的组合；或Li的单原子阳离子、K的单原子阳离子与Rb的单原子阳离子的组合；或Li的单原子阳离子、Na的单原子阳离子、K的单原子阳离子与Rb的单原子阳离子的组合。
在一种实施方案中，M'表示Li的单原子阳离子。在一种实施方案中，M'表示K的单原子阳离子。在一种实施方案中，M'表示Rb的单原子阳离子。
通过控制选自IUPAC元素周期表第1族的不同碱金属的至少两种单原子阳离子的组合，有可能调整材料改变颜色和/或显示余晖的效果。
在一种实施方案中，M”表示选自Al和Ga的金属的三价单原子阳离子、或此类阳离子的组合。
在一种实施方案中，M”表示B的三价单原子阳离子。
在一种实施方案中，M”表示选自Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Zn的元素的三价单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合。
在一种实施方案中，M”'表示选自Si、Ge、Al、Ga、N、P和As的元素的单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合。
在一种实施方案中，M”'表示选自Si和Ge的元素的单原子阳离子、或此类阳离子的组合。
在一种实施方案中，M”'表示选自Al、Ga、N、P和As的元素的单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合。
在一种实施方案中，M”'表示选自Al和Ga的元素的单原子阳离子、或此类阳离子的组合。
在一种实施方案中，M”'表示选自N、P和As的元素的单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合。
在一种实施方案中，M”'表示Zn的单原子阳离子。
在一种实施方案中，X表示选自F、Cl、Br、I和At的元素的阴离子、或此类阴离子的任意组合。在一种实施方案中，X表示选自F、Cl、Br和I的元素的阴离子、或此类阴离子的任意组合。在一种实施方案中，X不存在。
在一种实施方案中，X'表示选自O、S、Se和Te的元素的阴离子、或此类阴离子的任意组合。在一种实施方案中，X'表示S的阴离子。在一种实施方案中，X'不存在。
在一种实施方案中，所述材料掺杂有至少一种过渡金属离子。在一种实施方案中，所述材料是由式(I)所表示，其中M””表示选自IUPAC元素周期表过渡金属的元素的阳离子、或此类阳离子的任意组合。在一种实施方案中，M””表示选自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn的元素的阳离子、或此类阳离子的任意组合。在一种实施方案中，M””表示Ti的阳离子。
在一种实施方案中，所述材料是由式(I)所表示，其中M””不存在。在该实施方案中，所述材料未经掺杂。
在一种实施方案中，基于所述材料总量，由式(I)所表示的材料包含0.001mol-％至10mol-％、或0.001mol-％至5mol-％、或0.1mol-％至5mol-％的量的M””。
在一种实施方案中，所述材料选自：
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8(Al,Ga)6Si6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8(Al,Cr)6Si6O24(Cl,S)2:Ti
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8(Al,Mn)6Si6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8(Al,Fe)6Si6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8(Al,Co)6Si6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8(Al,Ni)6Si6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8(Al,Cu)6Si6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8(Al,B)6Si6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Mn6Si6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Cr6Si6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Fe6Si6O24(Cl,S)2:Ti、
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Co6Si6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Ni6Si6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Cu6Si6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8B6Si6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Ga6Si6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Al6(Si,Zn)6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Al6(Si,Ge)6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Al6Zn6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Al6Ge6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Al6(Ga,Si,N)6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Al6(Ga,Si,As)6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Al6(Ga,N)6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Al6(Ga,As)6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8(Al,Ga)6Ge6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8(Al,Cr)6Ge6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8(Al,Mn)6Ge6O24(Cl,S)2:Ti、
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8(Al,Fe)6Ge6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8(Al,Co)6Ge6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8(Al,Ni)6Ge6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8(Al,Cu)6Ge6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8(Al,B)6Ge6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Mn6Ge6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Cr6Ge6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Fe6Ge6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Co6Ge6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Ni6Ge6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Cu6Ge6O24(Cl,S)2:Ti，
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8B6Ge6O24(Cl,S)2:Ti，以及
(LixNa1-x-y-zKyRbz)8Ga6Ge6O24(Cl,S)2:Ti，
其中，
x+y+z≤1，以及
x≥0、y≥0、z≥0。
在一种实施方案中，所述材料选自：(Li,Na)8(AlSi)6O24(Cl,S)2:Ti(Na,K)8(AlSi)6O24(Cl,S)2:Ti、以及(Na,Rb)8(AlSi)6O24(Cl,S)2:Ti。
在一种实施方案中，所述材料根据以下通过反应来合成：Norrbo等人(Norrbo,I.；
P.；Paturi,P.；Sinkkonen,J.；Lastusaari,M.,Persistent Luminescenceof Tenebrescent Na8Al6Si6O24(Cl,S)2：Multifunctional OpticalMarkers.Inorg.Chem.2015,54,7717-7724)，其参考文献是基于Armstrong&Weller(Armstrong,J.A.；Weller,J.A.Structural Observation ofPhotochromism.Chem.Commun.2006,1094-1096)，使用化学计量的沸石A与Na2SO4以及LiCl、NaCl、KCl和/或RbCl作为起始材料。添加至少一种掺杂剂作为氧化物，诸如TiO2。所述材料可制备如下：首先使沸石A于500℃干燥1小时。然后将初始混合物在空气中于850℃加热48小时。接着将产物自由冷却至室温并且研磨(ground)。最后，将产物在流动的12％H2+88％N2气氛下于850℃再加热2小时。用水清洗所制备的材料以移除任何过量的LiCl/NaCl/KCl/RbCl杂质。纯度可利用X射线粉末衍射测量来验证。
在一种实施方案中，传感器材料可接收第一波长的光，以及发射至少部分藉此接收的能量作为第二波长的光，第二波长比第一波长更长。在一种实施方案中，传感器材料配置成接收至少部分由照明装置发射的光，以及发射至少部分藉此接收的能量作为第二波长的光，第二波长比第一波长更长。在一种实施方案中，发射的光至少部分由传感器材料吸收，以及藉此吸收的能量至少部分由传感器材料发射，以使得由发光传感器材料发射的光的光谱有别于其所接收的光的光谱。第二波长比第一波长更长意味着由发光材料所发射的光的光谱的峰值波长高于由发光材料所吸收的光的光谱的峰值波长。
在一种实施方案中，传感器材料是白色发光材料。在一种实施方案中，传感器材料配置成持续至少50小时、或至少55小时、或至少60小时、或至少65小时。传感器材料具有附加效用，能够显示白色的长余晖。在不将本发明限制于关于传感器材料为何导致前述优点的任何具体理论的情况下，应认为掺杂阳离子的存在以使其能够长期持续(persistent)的方式来影响材料。
在一种实施方案中，传感器材料是传感器组件的部分。可将发光传感器材料或传感器组件应用于例如瓶子上的标签中。亦可将所述材料以粉末形式混合在用于生产塑料瓶、贴纸、玻璃及类似产品的原料中。本申请还涉及根据本说明书中所述的一种或多种实施方案的材料在3D打印中的用途。
在一种实施方案中，本说明书中所述的方法用于成像、诊断、药物开发、产品开发、试验、或检测技术。在一种实施方案中，本说明书中所述的检测装置用于成像、诊断、药物开发、产品开发、试验、或检测技术。在一种实施方案中，本说明书中所述的系统用于成像、诊断、药物开发、产品开发、试验、或检测技术。在一种实施方案中，所述成像是体内成像。在一种实施方案中，所述成像是医学成像。在一种实施方案中，所述诊断是体内诊断。在一种实施方案中，所述试验是定点看护试验。在一种实施方案中，本说明书中所述的方法、检测装置、和/或系统可用于诊断从人体或动物体收到的样品。在一种实施方案中，所述样品选自体液和组织。在一种实施方案中，所述样品包括血液、皮肤、组织和/或细胞。
将会理解的是，上述益处及优点可涉及一种实施方案、或可涉及多种实施方案。所述实施方案不限于解决任何或全部所述问题的那些、或具有任何或全部所述效益与优点的那些。
本文中前述本发明的实施方案可彼此任意组合使用。可将所述实施方案中的多个组合在一起以形成本发明的又一实施方案。本发明涉及的检测装置、系统、用途或方法可包含本文中前述本发明的实施方案中的至少一个。
传感器材料具附加效用，其能够用于大范围的应用，有利于能够测定传感器材料已被曝露于的辐射的量。传感器材料具有成本低且材料可重复使用的附加效用。所述材料具有环保的附加效用，因为其不含任何稀土元素或其它重金属元素。
本申请的方法、检测装置、及系统具有附加效用，能够以有效率的方式来测定物体已暴露于其的预定类型辐射(诸如存在于例如阳光中的紫外辐射)量或剂量。
实施例
现将详细参照所述实施方案，其实施例例示于附图中。
以下说明详细公开一些实施方案，使得本领域技术人员能够利用基于本公开内容的检测装置及方法。并非实施方案的所有步骤都有详细论述，因为基于本说明书，步骤中有许多对于本领域技术人员将会是显而易见的。
为简单起见，在组件重复的情况下，以下示例性实施方案中将保持项号。
图1示意性例示检测装置1的一种实施方案，用于测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量。如图1所示的检测装置1包含如本说明书中所述的传感器材料2。传感器材料2能够保留曝露的辐射。如图1所示的检测装置1还包括加热单元4和/或刺激单元5。所述加热单元配置成使曝露于预定类型辐射的传感器材料经受热处理。所述刺激单元配置成使曝露于预定类型辐射的传感器材料经受光学刺激。通过使用热和/或光学刺激，能够使传感器材料发射可见光。接着，由传感器材料所发射的可见光的量可通过测量单元6来测量，测量单元6配置成测量由传感器材料所发射的可见光的量。传感器材料由于经受热处理和/或经受光学刺激而发射的可见光的量对应于该传感器材料已被曝露于的预定类型辐射的量、或与所述预定类型辐射的量相关。
图2示意性例示系统7的一种实施方案，用于测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量。如图2所示的系统7包括辐射单元3，辐射单元3配置成使如本说明书中所述的传感器材料2曝露于预定类型辐射。图2中的粗体箭头表示由辐射单元3照射在传感器材料2上的辐射。传感器材料2能够保留曝露的辐射，藉此可在需要时将传感器材料从照射处转移到另一处进行分析。然而，传感器材料同样可在照射处进行分析。如图2所示的系统还包括加热单元4和/或刺激单元5。所述加热单元配置成使曝露于预定类型辐射的传感器材料经受热处理。所述刺激单元配置成使曝露于预定类型辐射的传感器材料经受光学刺激。通过使用热和/或光学刺激，能够使传感器材料发射可见光。接着，由传感器材料所发射的可见光的量可通过测量单元6来测量，测量单元6配置成测量由传感器材料所发射的可见光的量。传感器材料由于经受热处理和/或经受光学刺激而发射的可见光的量对应于该传感器材料已被曝露于的预定类型辐射的量、或与所述预定类型辐射的量相关。
在以下实施例中，提供如何制备由式(I)所表示的材料。
实施例1-制备(Li,Na)8Al6Si6O24(Cl,S)2:Ti
采用以下方式制备由化学式(Li,Na)8Al6Si6O24(Cl,S)2:Ti所示的材料：将0.7000g的经干燥的(500℃干燥1小时)沸石A、0.0600g的Na2SO4及0.1700g的LiCl粉末与0.006g的TiO2粉末混合在一起。将所述混合物在空气中于850℃加热48小时。将产物自由冷却至室温并且研磨。最后，将产物在流动的12％H2+88％N2气氛下于850℃再加热2小时。
实施例2-制备(Na,K)8Al6Si6O24(Cl,S)2:Ti
采用以下方式制备由化学式(Na,K)8Al6Si6O24(Cl,S)2:Ti所示的材料：将0.7000g的经干燥的(500℃干燥1小时)沸石A、0.0600g的Na2SO4及0.1800g的NaCl以及0.0675g的KCl粉末与0.006g的TiO2粉末混合在一起。将所述混合物在空气中于850℃加热48小时。将产物自由冷却至室温并且研磨。最后，将产物在流动的12％H2+88％N2气氛下于850℃再加热2小时。
实施例3-制备(Na,Rb)8Al6Si6O24(Cl,S)2:Ti
采用以下方式制备由化学式(Na,Rb)8Al6Si6O24(Cl,S)2:Ti所示的材料：将0.7000g的经干燥的(500℃干燥1小时)沸石A、0.0600g的Na2SO4及0.4957g的RbCl粉末与0.006g的TiO2粉末混合在一起。将所述混合物在空气中于850℃加热48小时。将产物自由冷却至室温并且研磨。最后，将产物在流动的12％H2+88％N2气氛下于850℃再加热2小时。
实施例4-测试样品(Na,K)8Al6Si6O24(Cl,S)2
首先，采用以下方式制备由化学式(Na,K)8Al6Si6O24(Cl,S)2所示的材料：将0.7000g的经干燥的(500℃干燥1小时)沸石A、0.0600g的Na2SO4及0.1800g的NaCl与0.0675g的KCl粉末混合。将所述混合物在空气中于850℃加热48小时。将产物自由冷却至室温并且研磨。最后，将产物在流动的12％H2+88％N2气氛下于850℃再加热2小时。
接着，测试所制备的传感器材料的样品。首先，使用4W手持式254nm UV灯(UVPUVGL-25)将所制备的材料的样品照射10秒。用不同辐照度(0-2.0mW/cm2)来照射各样品。照射3天后，通过以10℃/s的速率将样品的温度从0℃升高到400℃来加热样品。它们的热发光辉光能力使用MikroLab Thermoluminescent Materials Laboratory Reader RA'04来测量。结果示于图3中，其中对于不同辐照度提供热辉光曲线及总热发光强度。
因此，图3中呈现的结果表明所制备的材料能够保留照射于其上的辐射，使得辐射量可随后基于传感器材料当经受热处理时发射可见光的能力来测定。
另外，所制备材料的样品曝露于WK X射线的剂量(59.3keV)。然后将材料存放于暗容器中过夜。然后使用470nm刺激及10秒数据读取时间来进行光学刺激发光(opticallystimulated luminescence；OSL)读取。结果示于图4中。
实施例5-测试样品(Na,Rb)8Al6Si6O24(Cl,S)2
采用以下方式制备由化学式(Na,Rb)8Al6Si6O24(Cl,S)2所示的材料：将0.7000g的经干燥的(500℃干燥1小时)沸石A、0.0600g的Na2SO4与0.4957g的RbCl粉末混合。将所述混合物在空气中于850℃加热48小时。将产物自由冷却至室温并且研磨。最后，将产物在流动的12％H2+88％N℃气氛下于850℃再加热2小时。
接着，测试所制备传感器材料的样品。所制备材料的样品曝露于90Sr/90Yβ辐射的剂量(1.48GBq)。然后，将材料存放于暗容器中过夜。然后，使用470nm刺激及10秒数据读取时间来进行光学刺激发光(OSL)读取。结果示于图5中。
实施例6-测试样品Na8Al6Si6O24(Cl,S)2
采用以下方式制备由化学式Na8Al6Si6O24(Cl,S)2 所示的材料：将0.7000g的经干燥的(500℃干燥1小时)沸石A与0.0600g的Na2SO4混合。将所述混合物在空气中于850℃加热48小时。将产物自由冷却至室温并且研磨。最后，将产物在流动的12％H2+88％N2气氛下于850℃再加热2小时。
接着，测试所制备传感器材料的样品。所制备材料的样品曝露于UVC辐射的剂量(254nm)。然后，将材料存放于暗容器中过夜。然后，使用470nm刺激及10秒数据读取时间来进行光学刺激发光(OSL)读取。结果示于图6中。
要注意的是，权利要求书的实施方案不限于以上所述的那些，而其他实施方案可存在于权利要求书的范围内。
Claims (27)
1.用于测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量的方法，其中，所述方法包括：
a)提供传感器材料；
b)使所述传感器材料曝露于所述预定类型辐射，用于使所述预定类型辐射在所述传感器材料中保留预定时间段；
c)使已曝露于所述预定类型辐射的所述传感器材料经受热处理和/或经受光学刺激；以及
d)测定所述传感器材料由于经受所述热处理和/或经受所述光学刺激而发射的可见光的量；
其中，所述传感器材料是由以下式(I)所表示
(M')8(M”M”')6O24(X,X')2:M””
式(I)
其中，
M'表示选自IUPAC元素周期表第1族的碱金属的单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合；
M”表示选自IUPAC元素周期表第13族的元素的三价单原子阳离子、或选自IUPAC元素周期表第3至12族中任一族的过渡元素的三价单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合；
M”'表示选自IUPAC元素周期表第14族的元素的单原子阳离子、或选自IUPAC元素周期表第13族和第15族中任一族的元素的单原子阳离子、或Zn的单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合；
X表示选自IUPAC元素周期表第17族的元素的阴离子、或此类阴离子的任意组合，或其中X不存在；
X'表示选自IUPAC元素周期表第16族的元素的阴离子、或此类阴离子的任意组合，或其中X'不存在；以及
M””表示选自IUPAC元素周期表过渡金属的元素的掺杂阳离子、或此类阳离子的任意组合，或其中M””不存在；
条件是X和X'中的至少一个存在。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述预定类型辐射是所具波长为高于0nm至590nm、或高于0nm至560nm、或高于0nm至500nm、或高于0nm至400nm、或高于0nm至300nm、或0.000001nm至590nm、或0.000001nm至560nm、或0.000001nm至500nm、或10nm至590nm、或10nm至560nm、或10nm至500nm、或0.000001nm至400nm、或0.000001nm至300nm、或0.000001nm至10nm、或10nm至400nm、或10nm至300nm、或0.01nm至10nm的电磁辐射。
3.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述热处理包括升高所述传感器材料的温度。
4.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述传感器材料的所述光学刺激包括使所述传感器材料经受所具波长为310nm至1400nm的电磁辐射。
5.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述方法包括：e)将所述测定的由所述传感器材料发射的光的量与参考作比较，所述参考指示所述发射的可见光的量与所述传感器材料已被曝露于的所述预定类型辐射的量的相关性。
6.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，M'表示选自IUPAC元素周期表第1族的碱金属的单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合，条件是M'不表示仅Na的单原子阳离子。
7.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，M'表示选自IUPAC元素周期表第1族的不同碱金属的至少两种单原子阳离子的组合。
8.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，M'表示选自Li、Na、K和Rb的不同碱金属的至少两种单原子阳离子的组合。
9.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，M'表示选自Li、K和Rb的碱金属的单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合。
10.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，M'表示Na的单原子阳离子与Li的单原子阳离子、与K的单原子阳离子和/或与Rb的单原子阳离子的组合。
11.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，M”表示选自Al和Ga的金属的三价单原子阳离子、或此类阳离子的组合。
12.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，M”表示B的三价单原子阳离子。
13.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，M”'表示选自Si和Ge的元素的单原子阳离子、或此类阳离子的组合。
14.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，M”'表示选自Al、Ga、N、P和As的元素的单原子阳离子、或此类阳离子的任意组合。
15.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，X表示选自F、Cl、Br和I的元素的阴离子、或此类阴离子的任意组合。
16.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，X'表示选自O、S、Se和Te的元素的阴离子、或此类阴离子的任意组合。
17.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，M””表示选自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn的元素的阳离子、或此类阳离子的任意组合。
18.用于测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量的检测装置(1)，其中，所述检测装置包含：
-权利要求1至17中任一项所述的由式(I)表示的传感器材料(2)；
-配置成使已曝露于所述预定类型辐射的所述传感器材料经受热处理的加热单元(4)、和/或配置成使已曝露于所述预定类型辐射的所述传感器材料经受光学刺激的刺激单元(5)；以及
-配置成对所述传感器材料由于经受所述热处理和/或经受所述光学刺激而发射的光的量进行测量的测量单元(6)。
19.如权利要求18所述的检测装置，其中，所述加热单元(4)配置成升高所述传感器材料的温度。
20.如权利要求18至19中任一项所述的检测装置，其中，所述刺激单元(5)配置成使所述传感器材料经受所具波长为310nm至1400nm的电磁辐射。
21.如权利要求18至19中任一项所述的检测装置，其中，所述刺激单元(5)是激光器、发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)、白炽灯、卤素灯、或其任意组合。
22.用于测定照射在传感器材料上的预定类型辐射的量的系统(7)，其中，所述系统包含：
-辐射单元(3)，其配置成使所述传感器材料曝露于所述预定类型辐射，用于使所述预定类型辐射在所述传感器材料中保留预定时间段；以及
-权利要求18至21项中任一项所述的检测装置。
23.如权利要求22所述的系统，其中，所述辐射单元(3)配置成使所述传感器材料曝露于所具波长为高于0nm至590nm、或高于0nm至560nm、或高于0nm至500nm、或高于0nm至400nm、或高于0nm至300nm、或0.000001nm至590nm、或0.000001nm至560nm、或0.000001nm至500nm、或10nm至590nm、或10nm至560nm、或10nm至500nm、或0.000001nm至400nm、或0.000001nm至300nm、或0.000001nm至10nm、或10nm至400nm、或10nm至300nm、或0.01nm至10nm的电磁辐射。
24.如权利要求22至23中任一项所述的系统，其中，所述系统(7)包含参考，所述参考配置成指示所述测定的由所述传感器材料发射的光的量与所述传感器材料已被曝露于的所述预定类型辐射的量的相关性。
25.热处理和/或光学刺激用于测定照射在权利要求1至17中任一项所述的由式(I)表示的传感器材料上的预定类型辐射的量的用途。
26.权利要求1至17中任一项所述的由式(I)表示的传感器材料用于测定照射在所述传感器材料上的预定类型辐射的量的用途，其中，将所述传感器材料曝露于所述预定类型辐射用于使所述预定类型辐射在所述传感器材料中保留预定时间段、以及然后使所述传感器材料经受热处理和/或光学刺激。
27.权利要求1至17中任一项所述的由式(I)表示的传感器材料在热发光剂量计中或在光学刺激发光剂量计中的用途。
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