TWI431309B

TWI431309B - 加入微量發光標記之工業製程材料的高解析追蹤

Info

Publication number: TWI431309B
Application number: TW95133626A
Authority: TW
Inventors: Mark Bown; John Kraft; Anton Launikonis; Peter Osvath; Gerhard Frederick Swiegers
Original assignee: Datatrace Dna Pty Ltd
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2014-03-21
Also published as: TW200813464A

Description

加入微量發光標記之工業製程材料的高解析追蹤

本發明係關於加入微量發光標記並利用偵測該等發光標記之可攜式讀取器之工業製程材料的高解析追蹤。

工業製造方法中所用材料之高解析追蹤對綜合性材料控制、存貨控制(或庫存控制)、製程控制、物流控制、品質控制及污染控制而言係必要的。這些控制保證可在所需位置、所需時間取得所需量及所需品質之工業製造方法所用的材料並且保證該材料從取得及加工至使用及處理皆可獲得適當說明。

公共及私人部門對工業製程材料之高解析追蹤的需求已因下列因素而提高：擔心爆炸物及農用化學品嚴重濫用、食品/藥物/燃料/飼料之品質及污染、次級品之非法取代、瑕疵產品及建築結構物之可靠性、商品價格及可利用性及環境污染。

對高解析追蹤之興趣亦受到考慮材料及產品之生命週期所驅使。生命週期的觀念係一種”自始至終”的態度，其承認材料及產品在經過原料取得、加工、製造、調配、運送、分配、使用、再利用、保養、回收、處理及廢棄物管理等生命週期階段時皆具有經濟及環境影響力。對於綜合性生命週期之存貨，甚至對於單一原料於一或兩個製造步驟中所製得之簡單產品皆需要強力材料追蹤。

已標準化、無差異、可取代、可交換、可以本質上相同形式批次製造並可大批取得或由多種來源取得之工業製程材料係不易追蹤的。此類材料之實例包括初級商品(如農產品及礦產)及加工品(如製造材料、建築材料及工業化學品)。實際上，這些材料之低固有視覺識別性使高解析追蹤無法進行。

曾提出將發光標記用於識別或鑑別高價物品或材料，特別係安全文件如護照、鈔票、信用卡、支票以及如珠寶、車輛、電子物品等之物品。但是，先前發光標記系統需要極高量之發光材料以在週遭光線中進行可靠偵測，或當利用微量發光材料時，需要複雜且體積龐大之實驗型光譜儀以偵測發光。將高濃度之發光材料用於追蹤一般為低價商品材料，普遍大量生產及大批銷售之工業製程材料係不實用或無經濟效益的。此外，實驗型偵測設備之使用經常需要經過訓練之分析化學家詳細製備樣品且無法用於場外應用以高通量大規模篩檢樣品。

根據本發明，提供一種標記工業製程材料之方法，其包括選擇性地將微量發光標記加至該工業製程材料上及/或加入其中，其中該發光標記之加入量係不足以在週遭光線的存在下以光學方式偵測得到，但足可在野外或現場非破壞性地於該工業製程材料中及/或其上以光學方式就地偵測得到，其中該微量發光標記係用於材料控制、存貨控制、庫存控制、製程控制、物流控制、品質控制及污染控制中至少一者以追蹤、識別或鑑別該工業製程材料。

本發明亦提供一種經由多個工業製程材料之生命週期階段追蹤該工業製程材料之方法，該方法包括下列步驟：藉由選擇性地將微量發光標記加入該工業製程材料中或加於其上以賦予其一獨特發光反應；並在多個該工業製程材料之生命週期階段期間，在野外或現場藉由就地偵測源自該工業製程材料對應於該獨特發光反應之發光反應以識別或鑑別該工業製程材料。

本發明另外提供一種系統，其包含：一可攜式發光讀取器，其係設計成在野外或現場就地偵測賦予工業製程材料及/或由其所形成之產品、部件或結構物之獨特發光反應；一資料庫，其係聯合儲存有關該工業製程材料、產品、部件及/或結構物和其對應賦予之獨特發光反應之資訊；處理器指令，其使處理器比較該可攜式發光讀取器所偵測得到之發光反應及該資料庫中所儲存之所賦予獨特發光反應以識別或鑑別該工業製程材料、產品、部件及/或結構物。

本發明亦提供一種可攜式發光讀取器，其包括一光譜儀光源及光譜儀偵測器，其光徑通常係排列在一具有定義樣品區之開口的不透明圍板內，其中該光譜儀光源及光譜儀偵測器在該樣品區上實質上係等焦距的，且其中當該開口實質上被樣品擋住時，該不透明圍板實質上將周遭光線阻擋於該光譜儀偵測器之外。

如本文所用之術語”發光標記”係指由於先前非熱能轉移而呈現螢光或磷光(放射光)之材料或材料混合物。例如，根據本發明任何方法將發光材料加在工業製程材料上及/或加入其中時，該工業製程材料係稱為經該發光材料”標記”。依此方式，該發光材料係用作為該特定工業製程材料之”發光標記”。此標記可選自一或多種在加入該工業製程材料中及/或加至其上時各提供一獨特發光反應之發光材料。依此方式，微量發光標記之添加賦予該工業製程材料一獨特識別性。分別包含該發光標記之一或多種發光材料可經選擇以利用其獨特發光特性，例如其激發及放射頻率和強度提供該獨特識別性。因此，發光標記可包含一或多種個別或共同具有獨特發光放射及/或激發特性之發光材料。

可個別或組合用於本發明方法中作為發光標記之發光材料之實例包括：a)包含下列各者之發光有機材料： 芳族及雜芳族單體，如苯甲菲、蒽、萘、螢光黃、香豆素、聯苯、苯駢苊、苝、啡、菲、啡啶、吖啶、喹啉、吡啶、櫻草靈(primulene)、鹵化丙啶、四唑、順丁烯二醯亞胺、咔唑、玫瑰紅、萘酚、苯、鹵化乙錠、乙基紫原、螢光胺、稠五苯、1,2－二苯乙烯、對－聯三苯、紫質、聯伸三苯、繖形酮及其衍生物，如9－蒽甲基丙烯酸酯、2－萘基丙烯酸酯、9－乙烯基蒽、7－[4－(三氟甲基)香豆素]丙烯醯亞胺、2－胺基聯苯、2－胺基吡啶、硝酸雙－N－甲基吖啶、二乙醯基苯、二胺基苯、溴化甲菲啶、甲基苯甲菲、2－萘酚、3－十八醯基繖形酮。

已知下列商標名稱之螢光染料：如酸性黃14、吖啶橘、吖啶黃G、奧拉明O、天青A及B、鈣黃綠素(Calcein)藍、香豆素6、香豆素30、香豆素6H、香豆素102、香豆素110、香豆素153、香豆素153、香豆素480d、洋紅Y、伊凡氏藍、Hoechst 33258、亞甲基藍、Mithramycine A、尼羅紅、Oxonol VI、玫瑰紅B、紅螢烯、孟加拉玫瑰紅、Unalizarin、硫代黃素T、二甲酚橘及其衍生物，如甲苯酚紫過氯酸鹽、1,9－二亞甲基藍、十二基吖啶橘溴化物。

聚合物如螢光聚合物，像聚(焦蜜石酸二酐－alt －3,6－二胺基吖啶)、聚((4,4’－六氟亞異丙基)二苯二甲酸酐－alt －硫菫)、發光共軛聚合物，像聚茀基、聚乙炔、聚伸苯基伸乙炔基及聚伸苯基伸乙烯基。

經發光掺雜劑官能化之聚合物，如聚(甲基丙烯酸9－蒽甲酯)、聚[(甲基丙烯酸甲酯－共－(螢光黃O－丙烯酸酯)]、聚[(甲基丙烯酸甲酯－共－(丙烯酸9－蒽甲酯)]。

b)包含下列各者之發光金屬錯合物： 金屬錯合物放射體，如一般種類繁多之配位基的鋅、金、鈀、銠、銥、銀、鉑、釕、硼、銪、銦、釤及稀土金屬之錯合物和其衍生物，如雙(8－羥基喹啉根)鋅、(2,2’－聯吡啶基)二氯鈀(II)、(2,2’－聯吡啶基)二氯鉑(II)、氯雙(2－苯基吡啶基)銠(III)、8－羥基喹啉鋁鹽、四(8－羥基喹啉根)硼鋁、三(二苯甲醯基甲烷)、單(5－胺基啡啉)銪(III)、三氯三(吡啶)銥(III)。其他實例係由下列科學論文所提供：”茀衍生物及其類似物之金屬化分子材料 ”：Coordination Chemistry Reviews,第249卷,2005年5月9－10日發行,第971－997頁；及”以分析物配位至過渡金屬錯合物為基質之發光分子感測器 ”,Coordination Chemistry Reviews,第233－234卷,2002年11月1日,第341－350頁。

c)包含下列各者之磷光體(其中下列物種皆代表經摻雜以及未經摻雜之系統；換言之，例如CaS：Tb,Cl係指CaS(未經摻雜)、CaS：Tb－摻雜及CaS：Cl－摻雜)： 氧化物如CaO：Eu、CaO：Eu,Na、CaO：Sm、CaO：Tb、ThO₂ ：Eu、ThO₂ ：Pr、ThO₂ ：Tb、Y₂ O₃ ：Er、Y₂ O₃ ：Eu、Y₂ O₃ ：Ho、Y₂ O₃ ：Tb、La₂ O₃ ：Eu、CaTiO₃ ：Eu、CaTiO₃ ：Pr、SrIn₂ O₄ ：Pr,Al、SrY₂ O₄ ：Eu、SrTiO₃ ：Pr,Al、SrTiO₃ ：Pr,Y(P,V)O₄ ：Eu,Y₂ O₃ ：Eu、Y₂ O₃ ：Tb、Y₂ O₃ ：Ce,Tb、Y₂ O₂ S：Eu、(Y,Gd)O₃ ：Eu、YVO₄ ：Dy。

矽酸鹽如Ca₅ B₂ SiO₁ ₀ ：Eu、Ba₂ SiO₄ ：Ce,Li,Mn、CaMgSi₂ O₆ ：Eu、CaMgSi₂ O₆ ：Eu/Mn,Ca₂ MgSi₂ O₇ ：Eu/Mn、BaSrMgSi₂ O₇ ：Eu、Ba₂ Li₂ Si₂ O₇ ：Sn、Ba₂ Li₂ Si₂ O₇ ：Sn,Mn、MgSrBaSi₂ O₇ ：Eu、Sr₃ MgSi₂ O₈ ：Eu,Mn、LiCeBa₄ Si₄ O₁ ₄ ：Mn、LiCeSrBa₃ Si₄ O₁ ₄ ：Mn。

鹵矽酸鹽如LaSiO₃ Cl：Ce,Tb。

磷酸鹽如YPO₄ ：Ce,Tb、YPO₄ ：Eu、LaPO₄ ：Eu、Na₃ Ce(PO₄ )₂ ：Tb。

硼酸鹽如YBO₃ ：Eu、LaBO₃ ：Eu、SrO₃ B₂ O₃ ：Sm、MgYBO₄ ：Eu、CaYBO₄ ：Eu、CaLaBO₄ ：Eu、LaAlB₂ O₆ ：Eu、YAl₅ B₄ O₁ ₂ ：Eu、YAl₅ B₄ O₁ ₂ ：Ce,Tb、LaAl₃ B₄ O₁ ₂ ：Eu、SrB₈ O₁ ₃ ：Sm、CaYB₀ _. ₈ O₃ _. ₇ ：Eu、(Y,Gd)BO₃ ：Tb、(Y,Gd)BO₃ ：Eu。

鋁酸鹽及鎵酸鹽如YAlO₃ ：Eu、YAlO₃ ：Sm、YAlO₃ Tb、LaAlO₃ ：Eu、LaAlO₃ ：Sm、Y₄ Al₂ O₉ ：Eu、Y₃ Al₅ O₁ ₂ ：Eu、CaAl₂ O₄ ：Tb、CaTi₀ _. ₉ Al₀ _. ₁ O₃ ：Bi、CaYAlO₄ ：Eu、MgCeAlO₁ ₉ ：Tb、Y₃ Al₅ O₁ ₂ ：Mn。

混雜氧化物如LiInO₂ ：Eu、LiInO₂ ：Sm、LiLaO₂ ：Eu、NaYO₂ ：Eu、CaTiO₃ ：Pr、Mg₂ TiO₄ ：Mn、YVO₄ ：Eu、LaVO₄ ：Eu、YAsO₄ ：Eu、LaAsO₄ ：Eu、Mg₈ Ge₂ O₁ ₁ F₂ ：Mn、CaY₂ ZrO₆ ：Eu。

鹵化物及氧鹵化物如CaF₂ ：Ce/Tb、K₂ SiF₆ ：Mn、YOBr：Eu、YOCl：Eu、YOF：Eu、YOF：Eu、LaOF：Eu、LaOCl：Eu、(ErCl₃ )₀ _. ₂ ₅ (BaCl₂ )₀ _. ₇ ₅ 、LaOBr：Tb、LaOBr：Tm

CaS－型硫化物如CaS：Pr,Pb,Cl、CaS：Tb、CaS：Tb,Cl。

混雜硫化物及氧硫化物如Y₂ O₂ S：Eu、GdO₂ S：Tb、Na₁ _. ₂ ₃ K₀ _. ₄ ₂ Eu₀ _. ₁ ₂ TiSi₅ O₁ ₃ ：xH₂ O：Eu。

燈及陰極射線管磷光體，包括摻雜稀土金屬之磷光體。

放射光子的能量比其所吸收者高之“升頻器”或化合物，如NaYF₄ ：Er,Yb、YF₃ ：Er,Yb、YF₃ ：Tm,Yb。

d)發光性質視微粒尺寸而定之量子點或奈米微粒材料，如金及其他金屬奈米粒子。

由於許多上述發光材料之相關成本，其極少自然存在於工業製程材料中，使其適合作為標記之選項。

此外，該發光標記係適當地選自一或多種在製程製造期間或儲存、運送期間或使用時對物理性質無不利影響或不與工業製程材料反應之發光材料。為保證該標記對該工業製程材料保持惰性，包含該標記之發光材料可經化學或物理改質。例如，該發光材料可由一或多種被物理封裝入包覆外皮內之發光材料所構成。該外皮可由一聚合物(如甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚乙烯或聚苯乙烯)或蠟(如石蠟、蜜蠟、膠蠟、蔬菜蠟或類似物)構成。以聚合物及蠟封裝發光材料之方法係為已知技術。

對於具有長生命週期之工業製程材料而言，該發光標記中所用之一或多種發光材料應選擇這些不隨時間容易降解，因此可長期追蹤之發光材料。可能適合用作發光標記之長命發光材料之實例可包括經Ag活化之硫化鋅、經Mn活化之氟鎵酸鎂(在表面鑲嵌底板中，暴露在陽光下)、苯甲菲及蒽(在塊狀鑲嵌底板之實體內，無暴露在陽光下)。這些發光材料之發光性質隨時間緩慢地降解，因此其可在較長時間內可靠地且可再現地偵測得到，而該段時間實質上或至少部分對應於該相關工業製程材料之平均生命週期期間。

如本文所用術語”工業製程材料”包括(但不限於)下列類型之材料：a)建築用之材料，包括： 混凝土水泥木材經處理之木材黏土及黏土製品玻璃結構用塑膠及聚合物裝飾用塑膠及聚合物密封塑膠及聚合物複合材料陶瓷金屬及金屬合金石膏瀝青瀝青及瀝青混凝土油漆防腐蝕材料，如油漆矽結構用織物

b)在包括汽車、機車、船隻、航空運輸工具及類似物之運輸工具中結構及非結構應用所用之材料，該等材料包括： 橡膠，硫化橡膠及其化合物矽塑膠複合材料環氧樹脂陶瓷材料及陶瓷複合物混合材料如(但不限於)煞車片黏著劑、膠水、(車輛)接合劑金屬及金屬合金玻璃聚碳酸酯油漆、底塗層及底漆修飾產品如磨料化合物、拋光及密封劑防污材料及化合物低摩擦材料及化合物抗靜電化合物潤滑劑冷卻材料及化合物液壓流體抗腐蝕添加劑及化合物織物

c)工業製造物品、組件、衣服及動產所用之材料，其包括： 用作可移除媒介如(但不限於)記憶卡及電子晶片之基板的塑膠及聚合物和複合物用作電腦、電話、電池及塑膠器具和組件、玩具之基材的塑膠及聚合物和複合物玻璃結構目的用之複合材料環氧樹脂膠水陶瓷半導體織物

d)工業製造電腦及以資訊技術為基礎之物品所用之材料，其包括： 陶瓷塑膠聚合物複合材料組件如電路板、處理器及記憶晶片

e)大規模工業封裝物品、組件及動產所用之材料，其包括： 紙紙板塑膠織物

f)初級產業及能量工業所用之材料，其包括： 用作商用大宗化學品及商品材料之塊材推進劑高能材料政策上敏感之材料及化學品氰化物前驅化學品核材料聚集體礦石及經處理及半處理之礦石硝酸鋁其他硝酸鹽農藥、除草劑及其他可能危險材料土壤改良劑洗滌劑在期貨交易場上交換之礦產及農業商品

g)混雜工業製造所用之材料，其包括： 藥品及其前驅物食品添加劑及產品化妝品酒

因此，由上列名單可見工業製程材料可能係一具有低固有視覺識別性之已標準化及/無差異之固態、液態或氣態媒介。該工業製程材料亦可包括兩或多種工業製程材料之混合物。

視製造程序期間何時加入該發光標記而定，可將該發光標記加入該工業製程材料中或加在該工業製程材料上。例如，該工業製程材料係以固體形式製得時，該發光標記可在工業製程材料製造後加入並與其混合。依此方式，該發光標記可包覆在該工業製程材料表面(或其一部分)上，因此係加在該工業製程材料”上”。該發光標記可稱為加”入”工業製程材料中之情況係該發光標記在製程步驟期間加入並位於該最終材料內。另一實例係在工業製程材料製造後，以滲透入該工業製程材料的方式加入該發光標記。

因此，該發光標記可藉由物理加入及/或化學加入方式加入工業製程材料中及/或加在其上。例如，物理加入可包括將發光染料分子、粒子或聚集體物理捕集在塊材結構物或結構組成物內。物理加入之特定實例包括：在澆鑄濕水泥之前對該濕水泥進行線性磷光體微粒之播種；在較高壓力下將分子發光染料驅入木材孔洞結構中；及使發光染料懸浮或溶解於液化形式之大宗化學品及防腐劑中。

化學加入可包括在發光染料分子、粒子或聚集體與該塊材本身之間產生吸引交互作用。化學加入之特定實例包括：分子染料對線及紗之吸附結合；陽離子性發光染料在水泥所用之沙填料內與負電荷之矽石粒子形成離子對；及在芳族染料與含有芳族化學基之塊材間形成π－π吸引交互作用。

為了使該發光標記作為本發明方法之有效標記，其必需以可偵測的量出現。如本文所用之術語”微量”係指僅以微小量存在或僅需微小量以便在週遭光線存在下無法以光學方式偵測得到之發光標記量。該量較佳係介於1ppb(part per billion)與低於該工業製程材料質量之1%之間。要瞭解的是，該微量之發光標記將呈現螢光或磷光，但不以在週遭光線下使該工業製程材料明顯發出螢光或磷光之量存在。因此，根據本發明方法將該發光標記加在該工業製程材料上或加入其中係無法在以肉眼觀察時提供該工業製程材料任何視覺識別性。該發光標記之存在性本身不影響該工業製程材料之正常實體外觀。

本發明方法包括發光標記之添加，其中該發光標記可由多種發光材料所構成。較佳係多種發光材料形成發光標記時，該發光材料係經選擇而使這些發光材料產生不連續之電子躍遷(放射光譜)及/或在這些躍遷中呈現不同強度。該等多種發光材料之使用可發展一通用且密集之編碼流程，藉此加入工業製程材料上或加入其中之多種發光材料所產生的特徵放射可識別該材料。

例如，一編碼流程包括將一包含一或多種發光材料之發光標記以不同量加入或掺入該工業製程材料中，因此賦予該工業製程材料一獨特發光光譜。此光譜特徵可能極度複雜及詳細。此獨特光譜本身可用作識別該工業製程材料之”特徵”。此一光譜可以數位形式儲存在此類光譜之資料庫內，接著藉由適合的配對演算法由此資料庫中識別出。因為在此一光譜指紋中發光材料在發光標記中之成分及相對量可以幾近無限種方式變化，接著可利用此技術設計出極多代碼以標記工業製程材料。

另一範例編碼流程提供N種發光材料以作為發光標記(其各具有不連續之電子躍遷)，其各具有M個可區分狀態，因此可獨特地定義Mⁿ 個不同狀態。在兩狀態可能有或無發光材料存在之M＝2的情況下，該編碼流程因此將可由底2或二進位代碼定義。在三種狀態可能為發光材料以兩個可區分強度存在或發光材料不存在之M＝3的情況下，該編碼流程將由底3代碼或三進位代碼定義。因此，可形成具有優於二階代碼優勢之更高階的代碼，因為會需要較少的發光材料來編碼相同量之資訊。

另一範例編碼方法包括利用賦予該工業製程材料一或多種獨特性質之發光標記，其中該(等)獨特性質僅可在極特定之測量或偵測條件下觀察到。例如，可使用之發光標記係僅在極特定之溫度、壓力、濃度、溶劑化、蒸氣、磁化等條件或類似外部物理條件下放射極具特色的光譜。在此一觀察條件下，可觀察到一特色光譜或觀察到組合光譜並可用於以一獨特識別性編碼一工業製程材料。此方面之其他實例包括(但不限於)使用下列發光標記：(i)當以具有特定極化或各向異性之光(包括無可識別極化或各向異性之光)照射時，放射特定極化或特定各向異性之光者，及(ii)當以具有一或多個特定頻率及接受一特定、經小心控制之脈衝順序之強度特性的光照射時，放出特定光譜或強度特性之光者。

種類繁多之其他編碼技術可藉由將發光標記加至工業製程材料上或加入其中的方式用於賦予其獨特識別性，其中該等發光標記各可選擇性包含一或多種發光材料。

本發明方法中這些代碼之使用係提供一般缺乏識別性之工業製程材料的識別性。此可生命週期追蹤該工業製程材料，其在監測這些工業製程材料的存在性係特別重要的，因為這些工業製程材料在其可用壽命結束時易受到不適當或不合法處置並可能造成環境污染。依此方式追蹤亦可使製造商、消費者及執法機構監測工業製程材料之任何非法買賣或可影響製造商保證之較差材料合法取代並亦可在建立論點起訴違法者時提供可用資訊。

要了解的是，該生命週期追蹤方法將包括在許多生命週期階段期間，例如在製造點識別該工業製程材料以賦予該材料識別性並在運送後確定該材料未曾在運送中被取代之步驟。而且，該工業製程材料可經過加工以製造產品。該產品可為一像該工業製程材料之已標準化、無差異、可取代、可交換、可以本質上相同形式批次製造並可大批取得之大宗產品或該產品可為一高價物品。因此，該生命週期追蹤方法可包括一識別步驟，其包括偵測大宗產品或高價產品中之發光標記。該方法較佳係用於追蹤該工業製程材料或由其衍生得到之工業製程材料及大宗產品。而且，要了解的是，一旦該工業製程材料變換成一產品，必要時，將需要在該產品上進行該發光標記之偵測。

此一般係藉由移出該產品樣品以在實驗型鑲嵌底板中進行分析的方式進行。但是，利用本發明可攜式讀取器系統之具體表現的優點意味該發光標記可無侵略性地，即無危害該產品地在野外就地偵測得到。

先前曾提出將發光材料用於測試生物材料。本發明方法不使用該發光標記生物測試該工業製程材料。

本發明方法具體表現之另一項優點係在於以每日計製造大量體積工業製程材料之庫存控制。再者，因為工業製程材料天生就不易區分一批次物與下一批次物，亦不易進行盤點，因此對所有製得材料負責。藉由添加獨特發光代碼至不同批次之工業製程材料，可定型化整個庫存控制方法。法律規定必須對所有所製得材料負責並提供相關主管機關有關該材料在任何特定時間之行蹤的資訊時，此對危險化學品之製造將係特別重要的。

本發明具體表現之另一相關優點係在於製程控制。例如，如上所討論般在定型化該庫存控制方法時，較易找出可能因加工誤差而有缺陷之特定工業製程材料的批次。製備特定工業製程材料之程序包括多個製程階段時，各階段之製程監測可藉在特定製成階段期間加入不同發光標記的方式完成。依此方式，可逐階段地取得最終材料的特性，藉此可監測各階段之效率並於必要時改變製程參數。

本發明方法之其他更特定的應用如下：a)混凝土方面 為幫助了解含有可能源自不同製造商之多個批次的大型混凝土結構物中之批次及製造商的分配，可使用多樣性之不同發光材料以不同量形成該發光標記而產生上述類型之不同且複雜的代碼以區分不同批次之混凝土。雖然僅可在長時間乾燥(一般3個月)後才可測得所倒混凝土的強度，但必要時可精確找到、限定並取代不符合規格之混凝土批次。

b)木材方面 木材片可經過處理使由一或多種發光材料所組成之發光標記在防腐處理期間加入該木材中。因此，可在任何時間測試存在於所謂房屋架構中之木片以評估所用處理類型及外部及內部處理之成功性。此外，該發光標記可用於提供一處理公司或木材來源林地或任何其他所需變數之指示。

有關木材、其處理、其來源及其操作之更詳細資訊可經由多樣性之不同發光材料之編碼組合的使用而嵌入。例如，為幫助了解批次、製造商或林地分配，如上所討論般，可將多種不同發光染料之不同且複雜的組合加入防腐劑及經處理之木材。

c)礦物加工方面 新鮮採掘的礦石，例如鐵礦石可藉噴以適合的發光標記溶液標記之。微量之發光標記可滲透及/或黏在該礦石中而使其明確。接著可將礦石逐個裝在運送至礦石加工中心之鐵道火車上。該加工中心可被其他礦山使用。在鐵道運送路程後，可將該礦石沉積在含有所有其他礦山之礦石的礦場中。雖然源自不同礦山之礦石可能必須在稍微不同之條件下進行加工，但持續追蹤各礦石批次來源可能係重要的。因此在加工前立刻測試該礦石以確認該發光標記的存在性，藉此識別具來源及其最適加工條件。接著在處理該已標記礦石時，最適化該加工技術以達最大效率。

此方法可經修改以提供有關該特定批次之礦石更詳細的資訊，如日期、時間及在可獲得該礦石之礦山內的精確位置(礦體)。此可藉以發光標記溶液噴該礦石並指定各批次一獨特識別位址的方式達到，其中該發光標記溶液係加入上述多種多樣性發光材料之編碼組合。

d)纖維方面 由一或多種發光材料所組成之發光標記可選擇與天然或合成纖維、線、紗及類似物強力結合者。在特定染色工廠內，可在用於染紗、線及類似物之染料內加入低量發光標記。當以這些染料處理時，該等紗及線較佳係與該發光標記強力結合。利用本發明可攜式讀取器可不含糊且明確測得該發光標記在該等纖維、紗或線上之存在性。

或者，合成纖維可在一或多個特定發光代碼可以整份形式加入該纖維內之條件下製得。例如，可擠壓或抽出合成纖維使其內包含一或多種提供一或多個發光代碼以供辨別之發光材料混合物。接著將此類纖維紡成紗或線及類似物。此類紗或線可以不同量及不同方式加入織物或材料內，其中此類紗或線可作為”標記纖維”；換言之，其係用於提供整個織物或衣服一識別性、批號或類似性質。

必要時，上述方法可經修改以提供基本或詳細資訊，包括有關特定批次之纖維、紗、線之來源及操作資訊或有關所用染料之資訊，如染色日期及時間、染料製造商及染料批號。此可如上述般藉將一由多樣性之發光材料所組成之發光標記加入染料內或所用纖維內並指定各發光材料組合一獨特識別位址的方式達到。依此方式，可將有關(例如)加工條件、所用染料、所用染色工廠、纖維製造技術、纖維製造商、纖維操作程序及該等纖維、紗或線之擁有者、製造商或廠牌持有人之詳細資訊編入該材料中。

e)食品方面 可將分別由一或多種准許用作食品添加劑之發光材料所組成之發光標記加入食物或食品內或其上或加入大量生產之藥物或藥品內或其上。必要時，將微量加入之發光標記用於提供有關這些工業製程材料之基本或詳細資訊，包括有關材料之資訊，例如製造日期及時間、批號、製造方法、包裝方法及製造商的識別性。此可藉指定各包含發光標記之發光材料組合一獨特識別位址的方式達到。此位址可連接至資料庫之上述細節。接著，關於含有該發光標記之特定食品、藥物或藥品的健康及安全議題可利用明確嵌於該材料內之資料進行研究。

f)爆炸物及其前驅物方面 因為邪惡目的轉移的危險，可用於製造炸彈的材料必須在其所有製造、分配、入庫階段並一直到(包括)其物質使用並轉變成適合製造炸彈之形式時密切監測。此類供應品包括多樣性之潛在爆炸性材料，其範圍從軍用爆炸物，如塑膠炸彈至肥料，如硝酸鋁。此方面之主要問題係區別一爆炸物或潛在爆炸性材料的樣品與另一相同樣品。因此，爆炸(或潛在爆炸性)材料之物質製造必須製造多個相同樣品，其可共同儲存、計算及分配。因為各樣品與下一者相同，因此高度可能在盤點期間可能重複計算或完全無計算，因此其未授權轉移容易無偵測到。或者，邪惡目的可在製造後及第一次盤點前立刻轉移，因此造成無法識別其存在或不存在。在此等情況下，已轉移之爆炸性材料樣品可被視為未曾製造或當作未曾製造般處理。另一種可能性係基於邪惡目的已轉移之爆炸性材料樣品可被看上去相同之仿製品材料置換，該仿製品材料之非爆炸性質係直到非常晚才偵測到，在那時間之前係無法測定其在製造及分配鏈中何處被轉移。所有這些可能性皆因無法區分任一爆炸性材料樣品與下一者而升高。

此困難度之解決方法係在製造時提供各爆炸或預爆炸性材料樣品一無疑嵌在該樣品所有部分內之獨特識別性。此可藉在該爆炸性材料內加入一如上述般由多樣性之發光材料組成之發光標記並指定各發光材料組合一獨特識別位址的方式達到。依此方式，將可與下一者區分之位址以不可逆方式注入各獨立樣品中。在製造該爆炸物或潛在爆炸性材料期間，可根據預定位址順序提供各後續樣品一新位址。可應用時，該等位址可利用自動方法於該樣品內產生，其中該自動方法係在製造期間，根據預定順序將微量之發光標記(各包含一或多種預選發光材料)自動加入該等樣品中。因此依此方式，該位址順序可免除人類的損害。

盤點可在製造、入庫、分配或後續物流程序中直到使用或轉變成不適合製造炸彈之形式時之任何階段中進行。盤點可定型化，因為其包括核對所有預期位址是否存在。任一位址不存在會立刻並明確指示錯誤，可直接並明確標出該錯誤來源並調查之。因此，可避免或減少盤點期間重複計算或漏算。此外，亦可防止在製造後及第一次盤點前立刻轉移及以仿製品材料取代。藉由儲存並監測各位址的移動，可監測各樣品的分配鏈並測定其是否曾經轉移及轉移至何處(若曾轉移)。依此方式，可容易地識別出該分配鏈中之微弱連結處，因此可確認該分配鏈之完整性。

上述方法之應用將可利用包含一或多種發光材料之發光標記適當地達到，其中該等發光材料與爆炸性材料高度相容，因為其不會改變該爆炸性材料之主要物理性質或與這些材料反應。可使用真空安定性及摩擦敏感度試驗評估分別包含一或多種發光材料之發光標記對追蹤爆炸性材料之適合性。

g)噴漆方面 氣溶膠型噴漆係廣泛用於非法塗鴉創作中，即一種將油漆塗布在他人所擁有之物品上之破壞藝術行為的形式。為了阻止塗鴉並識別該破壞藝術行為之犯罪者，可使個別噴漆罐加入法醫證明量之由一或多種不同發光材料組成之發光標記以便提供各個別罐一上述類型之獨特識別位址。藉由保留個別氣溶膠噴漆罐購買者之登錄紀錄並藉(利用上述讀取器)測定塗鴉創作中所用油漆之位址，可識別所用之個別噴漆罐以及個別購買者。依此方式，可監測各個別噴漆罐之分配鏈以監測、偵測並防止其非法使用。

此外，氣溶膠型噴漆及亮漆可用作識別一般如鷹架、桌椅、電腦及辦公室家俱之固定資產擁有者的工具。在未來任何階段，可藉簡單測定該發光標記之存在性測得該資產之來源及擁有者。

h)金屬部件方面 由於工業金屬的性質經常視該合金基材中所存在之極小微量物質之存在性而定的事實，當其被標記時係存在特殊問題。即使將法醫證明或微量各包含一或多種發光材料之發光標記加入一金屬合金中可能干擾該金屬之所需性質。此外，金屬的整體性質也受其結晶結構及結晶取向極大影響。即使將法醫證明量或微量之包含一或多種發光材料或其他粒子之發光標記加入該合金基材中可能干擾該金屬之所需結晶結構並以不良方式影響整體金屬的性質。

基於這些及其他原因，因為將此類材料加入至整個金屬基材將對該合金基材或對該金屬或金屬合金之結晶性質有不利且不可預期的作用，因此直到目前為止，一般無法或節省成本地將發光材料容易地加入金屬中或加至其上。而且，在融熔金屬形成製程期間以物理方式將發光材料加入其中時，大部分發光材料之發光性質本身一般變差。

但是，現在可商業取得之技術係可將粒子嵌入金屬表面中或嵌於其上以賦予其及其載體媒介特定動力及熱力能量範圍及組合。此動力及熱力能量組合範圍一般係(但不必係獨佔地)在工業熱及冷噴霧型製程中產生。在這些技術中，將粒子有效地加速至高速，然後使其與金屬或金屬合金表面碰撞。該碰撞製程將該等粒子嵌入、滲入、焊接或者固定或黏貼至該金屬或金屬合金表面上或其中或接近該表面處。此類噴霧製程目前係出現在商業環境中，其中該等噴霧製程一般係用於將材料噴在金屬上以達塗布目的以取代電解或產生其他用於保護以防氧化、腐蝕及磨耗之塗層。例如，商業上可用之冷噴霧(或冷空氣動力)技術可製造煤氣噴嘴溫度低於熱噴霧製程如粉末式火焰、焊線電弧、電漿電弧及高速氧燃料噴霧之塗層。

此類金屬塗布技術可用於將各由一或多種發光材料組成之發光標記嵌入金屬中及其表面上以賦予其及其載體媒介特定動力及熱力能量。雖然許多發光材料係易碎的，意味其性質一般係因應力，如碰撞中所產生之剪切應力而變差，但已發現許多發光材料可利用冷噴霧技術以保留其發光性質而無明顯變差的方式作用或塗布在金屬上。

因此，冷噴霧技術係一適合慣用金屬塗布技術之實例，其可以對金屬或金屬合金的結晶結構或對金屬或金屬合金的熱力史無顯著不利作用之方式用於將各包含一或多種發光材料之發光標記嵌入、併入、滲入、焊接或者固定或黏貼至金屬上。因此，該金屬之主要所需機械性質不受該標記方法所影響。

再者，可已在特定工業製程中製得該金屬後，另外施以此類動力及熱力黏貼方法。例如，可在金屬飛機部件製造後將此類標記塗布於其上。此可將部件個別、分批或以任何其他所需格式作標記。

圖式之詳細描述

圖1說明一用於野外或現場追蹤加在工業製程材料7中及/或其上之發光標記1的系統100。以波長F1之光照射該發光標記1時，其放出含有獨特波長f11之光譜2的光。為了偵測加在工業製程材料7中及/或其上之發光標記1的存在性，以F1照射該材料7並收集該材料7所放出之任何光並檢查之以查看其是否包含波長f11之光。可使用一可攜式發光讀取器3進行此項操作。在該讀取器3中，以所附電腦12啟動時，光源4產生波長F1之光。該電腦12包括至少一個處理器(未顯示出)及可由至少一個處理器執行之處理器指令。視情況而定，由該電腦下指令後，該光源4亦可產生其他波長F2、F3、F4..Fm之光。該光源4所產生之光視情況可經收集並藉由光纖或光纖元件束5傳送。或者，該讀取器3可以視線排列取代光纖集極5的方式構成，其中該視線排列係由光源4將光直接傳送至該材料7。

在該光纖或纖維束5前端(或在使用視線排列的情況下，於讀取孔處)，波長F1之光離開並落在包含微量發光材料1之材料7上。因為只有微量(或法醫證明量)之發光材料2可出現在該材料7中，其僅極微弱地放光(遠比極小部分之週遭光線更弱)。因為週遭光線可干擾該偵測方法，因此每次使用讀取器3的場合皆排除之。此係藉將彈性帽6a(或圍板)裝於該讀取器3之前端6(該讀取孔)的方式達到，其係以將讀取器前端朝該材料7之任何固體或微粒表面向上擠壓時，將其本身塑造成該表面形狀並實質上阻擋所有週遭光線進入緊鄰該讀起器前端6與該材料7間之區域的方式構成。該材料7所放出之任何所得光係由該前端6中所存在之第二光纖或光纖元件束8收集。這些傳送所集得光至光譜儀9，其中該光譜儀9包含可偵測波長f11存在性之適合光敏元件10。

光譜儀9可為任何可偵測該材料7所放出特定頻率的光之慣用儀器。此一儀器可至少包括(例如)下列元件：(a)可以電方式登錄入射光存在性之光敏元件10；及(b)可限制、具體指定或控制該入射光頻率的頻率控制元件。該光敏元件10之實例包括(例如)：(a)螢光光譜儀或類似裝置；(b)適合的CCD晶片或類似裝置；(c)光二極體或類似裝置；(d)光電倍增管或類似裝置；(e)半導體或以所選頻率之光照射時可產生電反應之類似材料；及(f)可以任何方式發出信號表示所選頻率之光存在性的光活性化學品。該頻率控制元件之實例包括(例如)：(a)將該入射光分散並分離成其組成頻率，然後該等組成頻率各可分別被測得之稜鏡及狹縫；及(b)可選擇性容許僅特定頻率之光通過，因此容許選擇性只檢查這些頻率之帶通、截止或其他濾波器。

該光敏元件10沿著電纜11a將所測得數據發送至所連接的電腦12，其計算該光譜或所測得頻率並以波長f11之光的存在或不存在為基礎決定該發光標記1是否存在。該電腦12每次可重複打開及關掉光源4(利用電纜11b)以檢查該光敏元件10因放射波長f11所產生之信號存在或不存在。該電腦12因此可藉重複之或積分該數據的方式數學驗證所量得之觀察值。該電腦12亦可在不同時間點打開及關掉光源4以由該光敏元件10收集數據，藉此刪除假的或背景數據或產生對所用發光標記而言為獨特的特殊反應或反應圖案。

如圖1所說明般，該讀取器3可利用(例如)下列各物為工具：(i)膝上型電腦或個人數位助理(PDA)12及適當的有線或無線網路11；(ii)由Ocean Optics(Dunedin,Florida,USA)所供應之USB2000小型光譜儀9及(iii)由Laser Science公司所供應裝有光纖集極5之VSL－337小型紫外線雷射4。

或者，光源4可包括(例如)下列各物中之一或多者：(i)在250－365毫微米操作之發光二極體(LED)，後者係由日本Nichia公司所供應，(ii)由Ocean Optics所供應之PX2脈衝氙光源；及(iii)可產生多個範圍在365－1100毫微米內之可見光及紅外線輻射之市售LED。可使用各種其他固態或白熾光源4。視情況可將光源加入該排光彈性帽內。視情況可將脈衝產生器，如Systron－Donner公司所供應之Datapulse 100A及LED或其他活化電路板置於該膝上型電腦12與該光源4之間以產生控制良好之光脈衝。

光纖電纜6可以(例如)QBIF400－UV－VIS，Ocean Optics所供應之400微米厚的分叉光纖電纜為工具傳送激發光及放射光。該光纖電纜包含兩層光纖；一外束8排列在一內束5周圍。將該外束末端塞入裝在該雷射上之光纖中。將該內束5末端塞入裝在該光譜儀9上之光纖中。在該光纖電纜6前端處，將該等兩個光纖束組合在所謂”反射探針”中。反射探針一般係由金屬組件所組成，該金屬組件包住兩個光纖束並提供該光纖末端後面一小突唇。希望以這些角度進行測量時可傾斜此突唇(例如，30度)。操作時，欲分析樣品緊托住反射探針；該突唇的目的係盡可能消除該光纖前端6與樣品7間之空間內的外部周遭光線。因為反射探針上的突唇係金屬，其一般無法提供樣品表面完美互補相配性。其本身無法阻擋該讀取器前端6與樣品7間之空間內所存在的所有周遭光線。為克服此困難，此類探針之製造商亦供應含有反射探針可貼身滑入之適合接受孔的大陽極化鋁塊；這些鋁塊係稱為”反射探針固定器”。由於其尺寸(一般為7厘米x 4厘米大小)，這些固定器另外可阻擋周遭光線，但非所有周遭光線。

為實質上消除周遭光線之存在性並可使用微量(或法醫證明量)之由一或多種發光材料組成之發光標記，由厚重橡膠製成之排光帽6a係黏接在該讀取器前端6上(或在無使用光纖集極之情況下，連接至該讀取器孔)。該帽6a係由可將該反射探針6(或該讀取器孔)推入其中之黑色圓錐狀橡膠套所組成的。該帽6a之套係緊裝在該反射探針6上。第二個較寬橡膠圓錐係黏接在接近該帽6a圓錐狀橡膠套之底部處。此圓錐包含一系列同心圓形橡膠突唇，當該讀取器朝樣品表面擠壓時，其各可阻擋周遭光線。橡膠帽6a在測量方法期間可消除周遭光線。

該讀取器3之操作可利用Ocean Optics所供應之OOIBase32(商標)或OOIChem光譜儀操作軟體控制。或者，訂製軟體可用於控制該讀取器3之操作。該軟體打開及關掉該雷射4並收集和處理接收自光譜儀9之數據。將包括控制PDA電腦及其電池之整個讀取器3可裝入一鞋盒大小之體積中，使該讀取器3完全可攜。該讀取器前端6上之橡膠帽6a容許該讀取器例行性地用於野外操作中、允許可靠且容易地就地測定工業製程材料中所存在之法醫證明量的發光材料。該橡膠帽6a幫助此可追溯性。例如，上述VSL雷射4每個脈衝產生近10微焦耳之功率的光。利用此光源4及該讀取器3和橡膠帽6a，可在例行性野外測量中測定市售混凝土中所存在濃度為1－10ppm之特定發光標記。此可能無法實質上無完全排除所有周遭光線地達到。

該讀取器3可使用偵測演算法(或通約)以偵測該發光標記在材料7中之存在性。許多可能的偵測演算法可公式化。在一範例偵測演算法中，該系統100中所用多個發光標記1之特徵放射光譜係儲存在電腦12中所儲存之資料庫中。藉由參考該資料庫，識別出工業製程材料7中所存在之特定發光標記1係可能的。因此，例如，當以頻率F1之光照射時，發光標記1放射具有2所示光譜之光。此光譜可以數位形式儲存在電腦12資料庫中作為光譜2a。此資料庫亦包含多種包含預定發光標記7之其他發光材料的放射光譜。以頻率F1之光照射該工業製程材料7時，其產生一光譜。此光譜藉由演算法與各資料庫光譜比較。若所見光譜符合2a(在預期變異範圍內)，該工業製程材料7一定明確包含發光標記1。藉由此方式，可偵測微量之特定預定發光標記在工業製程材料7內之存在性。對於多種其他發光標記1與工業製程材料7之組合，可重覆此方法。

或者，該放射光譜2可包含頻率f11之特殊及獨特波峰，而系統100中之任何其他發光標記1係無法在以頻率F1之光照射後放出該頻率f11之光。該偵測演算法可藉發光標記1與此波峰在以頻率F1之光照射所產生之放射光譜中的存在性結合進行操作。因此，以頻率F1之光照射該工業製程材料7時，不論是否在頻率f11觀察到特定強度之波峰，該偵測演算法可利用慣用光譜相配技術進行檢查。此一波峰之存在性證實發光標記1之存在性。對於其他包含一或多種具有獨特發光波峰之發光材料之發光標記1可重覆進行該方法。

同樣可測得在多樣性之成分發光材料1、2、3、4...n的發光標記1中之同時存在性，其中以波長F1之光照射時，各成分發光材料放出確實或彼此不同放射波長f11、f12、f13、f14...f1n之光。該讀取器3可經過設計以進行例行程序，其中接著將該照射波長變成其他波長F2、F3、F4...Fm，其各使一或多種多樣性之發光材料1－n放出特殊波長fm1、fm2、fm3、fm4...fmn之光。在此一情況下，該工業製程材料7中之該發光標記1內所加入之各發光材料1－n當以單一波長Fm之光照射時可放出至少一個重要且獨特波長fmn之光，但以其他波長Fm之光照射時將不放光。可使用包含在多個照射波長下放出多個波長之光的發光材料之發光標記1，前提係其放射係彼此不干擾的。

圖2描述一發光材料1－13之實例組的放射性質，其中該等發光材料可選擇性地個別用作發光標記1或以不同組合形式用作發光標記1。當以F1照射時，發光材料1－4強烈放出確實不同波長的光，但以F2－F5照射時，無明顯放光。同樣地，以F2照射時，發光材料6－7確實放光，但在任何其他照射波長下無放光。以F3照射時，僅發光材料8－9有效放光且其特殊放射波長明顯不同。僅於以F4照射時，發光材料11－12特殊放光，而僅於以F5照射時，發光材料13強烈放光。以兩個不同Fm波長照射時，發光材料5及10強烈放光。但是，其放射波長相對於這些以這些波長照射時放光之其他發光材料而言係特殊的。因此，偵測不同材料1－13之混合物時，其存在性不會造成不明確性。

藉以波長F1－F5連續照射可包含由發光材料1－13之混合物組成之發光標記1的工業製程材料7樣品並測定各預期波長fmn存在或不存在，可測定其該發光材料1－13係存在的。因為各發光材料之存在或不存在提供二進位代碼(0＝不存在，1＝存在)，這些發光材料之許多組合係可能的。依此方式可分配工業製程材料一可區別其與所有其他可能位址之獨特”位址”(或代碼)，藉此可區分多個，但經包含發光材料1－13之發光標記1標記之相同物品。

圖3描繪二進位代碼(或”位址”)之示範矩陣，其係衍生自上述構成該發光標記1之13種不同發光材料之存在或不存在性。如果所有發光材料皆不存在則無法提供明確資訊，該發光材料中之一者必須總是存在；該材料將理想地係稀有材料，無法自由取得而且任何其他發光材料無法模仿其性質。在描繪於圖3之實例中，選擇成分發光材料1為總是存在的。當此材料無法廣泛且普遍取得時，其係用做使用該技術之參考標記。在一含有微量所有13種發光材料之工業製程材料的情況下，產生二進位代碼1111111111111，而且其變成該工業製程材料之獨特位址。若所有但除了發光材料2之外皆存在於另一工業製程材料中，其位址係1011111111111。若所有但除了發光材料3之外皆存在於另一工業製程材料中，此提供其二進位代碼位址1101111111111。此方法提供許多不同可能的二進位代碼，藉此可區分極多個不同工業製程材料，其各經由不同發光材料1－13組合所組成的發光標記1作標記且各具有自己的位址。

根據適合進行一或多種特定方法、品質或物流控制任務之演算法，如描繪於圖1中之讀取器3亦可經程式化以偵測並比較選擇性包含在該發光標記1內之一或多種發光材料所放射光輝的強度。此一演算法可包括啟動該光源時(若其係脈衝式的，或在啟動該光源後立刻)測量於一系列紫外線、可見光及紅外線區域之”預期”波長下所接收信號的數位振幅。該”預期”波長係這些任何故意加入之發光材料將強烈放光之波長。例如，在圖2情況中，以F1照射時，該預期波長為：f11、f12、f13及f14；以F2照射時，該預期波長為：f25、f26及f27；以F3照射時，該預期波長為：f38、f39及f310；以F4照射時，該預期波長為：f45、f411及f412；及以F5照射時，該預期波長為：f510及f513。對於各以波長Fm之光照射該樣品，該預期波長隨其個別量得之振幅數據依序儲存在該讀取器3之記憶晶片中。若預期波長之接收振幅超過憑經驗決定之臨界值，則將”1”登錄在該波長之記憶箱中，若無，則登錄為”0”。然後將所得”1”及”0”順序編輯成圖3所說明類型之二進位代碼。此編輯方法必須考慮以兩或多個不同波長Fm照射時，以兩或多個不同波長fmn放光之發光材料。例如，在圖2中，發光材料5在以波長F2照射時係於波長f25放光，亦在以波長F4照射時於波長f45放光。為了將整個發光材料5登錄為”1”，必須將下列各者登錄為”1”：以F2照射時之f25及以F4照射時之f45。依此方式，獲得圖3所繪類型之獨特二進位代碼。

若取代比較發光材料之簡單存在或不存在性(“0”及”1”)，可比較其特殊放射波峰之相對強度，然後可進行較高階編碼。例如，若發光標記1不存在係以0表示，該標記全部存在(最大強度)係以2表示且以半強度存在係以1表示，則可進行包含0、1及2之代碼(換言之，三進位代碼)之編輯。此類代碼包含比三進位代碼更多排列及組合並因此相對更複雜。

一般，若在含有q個非干擾發光標記之系統中，在各可解析之特殊放射波峰中強度之最大級數係p，然後可產生(p＋1)級代碼。此一代碼將具有(p＋1)^q 個可能的排列及組合。

上述偵測演算法及發光編碼技術僅代表一種產生發光代碼的方法，藉此可明確識別含有發光標記1之工業製程材料7。

參考圖4，工業製成材料28包括(例如)以水基液體形式用於工業界如鞣製皮革或開採礦山之特殊或大宗化學品。含有水溶性發光材料之發光標記20係微量溶於化學品28中。然後將所得溶液29用於工業製程(例如以處理及鞣製皮革或由礦體中萃取出礦物)，接著將其沖洗至廢水庫29中以進行處理及銷毀。然後該工業製程的產品(例如，皮革或經部分加工之礦物)包含微量或小量發光標記20並因此在以波長F1之光照射時放出特殊波長f12之光。此光輝強度可提供有關所用化學品28之劑量及其使用均勻性之資訊。再者，該化學品28之移動及最終結果可由接下來分配發光標記20至該廢水庫29中及其周圍的方式進行監測。若該化學品28自該廢水庫29流出，其滲漏30至環境中可利用讀取器3搜尋發光標記20的方式追蹤及限定，其中該讀取器3已調整成在波長F1之照射下對波長f12之特殊微量放射敏感。

例如，若化學品28進入地下水面，其在地下之移動可藉尋找表面池31中濃度如1ppm般低之發光標記20的信號而測得。因此可容易偵測到此一溢流之起源及起因並取得符合有關法規及環境之測量值。再者，若該發光標記20僅可用於考慮中的鞣皮廠或礦山中，該皮革或已部分加工之礦物的起源係無法補救地標記在該產品上。藉由發光標記20的使用可將更詳細的資訊嵌在該大宗或特殊化學品28內，其中該等發光標記20係個別由已編碼之上述多樣性的不同發光材料組合所組成的。

圖5A及5B說明一整合型可攜式發光讀取器200，其係經特殊設計成在野外或現場非破壞性地以光學方式就地偵測工業製程材料中之微量發光標記。該讀取器200包括可攜式光譜儀210，例如可攜式Ocean Optics S1光譜儀。該光譜儀210具有一正面嵌入部分220，其中排列一光學輸入埠230。兩個發光二極體(LED)240亦排列在該嵌入部分220中該光譜儀210之光學輸入埠230的對邊上。該LED240之一或兩者可放射波長範圍在約250毫微米至365毫微米之光學輻射。但是，視特定應用而定，LED 240兩者可放射超出此波長範圍之光學輻射。視LED之尺寸及功率和所涉及之應用而定，該讀取器200可包含兩個以上之LED 240。

較佳係使用已調整至放射波長範圍在約250毫微米至365毫微米之光學輻射的LED 240，因為實質比例之適合的發光標記在此波長範圍內有強烈吸收並因此亦放射如或幾乎如其可在這些條件下放射般強烈的光。因此，操作在約250毫微米至365毫微米之波長範圍中的LED 240可用於激發極多樣性之發光標記。再者，此類LED 240之使用使其一般可使用用量比使用其他頻率之LED 240的情況下小之發光標記。

如圖5A所說明般，LED240係排列在該嵌入部分220中該光譜儀210之光學輸入埠230任一邊上以便照射一直接緊鄰該光學輸入埠230並位於其後之區域。當照射此區域時，將由此區域中任何發光標記所放射之光學輻射部分導向該光譜儀210之光學輸入埠230並為其所捕集。必要時，可將光纖”節”或小鏡片(未顯示出)裝入該光學輸入埠230中以幫助或提高此捕光。該外殼220之嵌入部分係被可撓曲不透明圍板250(例如，橡膠圍板)所環繞，當該讀取器200係置於感興趣之工業製程材料上或緊鄰該材料處時，該不透明圍板可排除該光譜儀210之光學輸入埠230之週遭光線。但是，在特定應用中，可使用其他類型可有效排除週遭光線之配件。例如，可使用裝有含彈簧外殼之狹縫，其係經訂製以符合感興趣之材料。

該光譜儀210及LED 240係與安置在該光譜儀210表面上之訂製電路板260連接操作且由該電路板260與適合供應動力給該讀取器200組件之小電池270一起控制之。該電路板260包含一LED驅動電路板，其容許該電路板260上所含之微處理器280打開及關掉該LED 240。該電路板260亦包含顯示器290及開關300以啟動/停止該讀取器200並進行其他功能。該微處理器280可經由所附數據埠程式化處理數據，例如偵測演算法。可將該讀取器200所用之偵測演算法下載至該微處理器280上，然後在啟動該讀取器200時控制其動作。該讀取器200係封閉在訂製外殼310中，該外殼包含該讀取器200之最外邊可看見的主體。此外層310以外觀上可接受之包裝環繞在該顯示器290、該橡膠排光圍板250及開關300周圍。如此構成之讀取器200係小的並完全可攜，係約大口袋型計算機般大小。其係多方面高度適用的，可應用多種操作動作及偵測演算法以偵測發光標記之大差異性。該讀取器200可與無線及/或有線網路連結操作以無線及/或有線地與遙控電視，例如中央伺服器數據交流。

現在將本發明描述於下列實施例中。該等實施例在任何方面皆不視為限制本發明。

實施例

在下列實施例1－3中，該發光標記1係苯甲菲，其吸收波長337毫微米之光(這些實施例目的之F1)並放出特殊波長367毫微米之光(這些實施例目的之f11)。該發光標記2係經Ag活化之硫化鋅，其吸收波長337毫微米之光(F1)並特別放出451毫微米之光(這些實施例目的之f12)。發光標記3係經Mn活化之氟鎵酸鎂，其在以337毫微米照射時(這些實施例目的之F1)特別放出波長658毫微米之光(這些實施例目的之f13)。發光標記4係蒽，其吸收337毫微米之光並特別放出425毫微米之光(這些實施例目的之f14)。

實施例1：混凝土及水泥產品之品質及物流控制

將發光標記1(15克)溶於含有1500克聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)之聚合物的二氯甲烷溶液中。利用商用噴霧乾燥器噴乾此溶液，獲得經細微聚合物珠粒包封的含有1%重量/重量比例之發光標記1。使微量之發光標記1(1.5克於150克PMMA聚合物內)懸浮於2公升水中並將其加至攪拌車13內之單批混凝土(7立方米)中。然後使該攪拌車以最大轉速運轉4分鐘，就如預拌混凝土工業中之標準般。然後將該攪拌車設定在低轉速並使該車前進至傾倒位置，該混凝土批次物於該處再度以最大轉速混合2分鐘。在傾倒及硬化後，該混凝土批次物之精確位置及其在其他所倒混凝土批次物內之邊界可藉以讀取器檢查該混凝土結構物表面而測得。該讀取器係如圖1所述般並可調整至產生F1並偵測f11。該讀取器係由膝上型電腦、Ocean Optics所供應之USB 2000小型光譜儀及Laser Science公司所供應之VSL－377小型UV雷射所組成，其中該UV雷射係裝有光纖連接器(一種由Systron－Donner公司所供應之Datapulse 100A脈衝產生器)，光纖電纜係以QBIF400－UV－V15(一種Ocean Optics所供應之400毫微米微米厚之分叉光纖電纜)作為攜帶激發光及放射光之工具。該光纖電纜包含兩層光纖，一外束排列在一內束周圍。將該外束末端塞入裝在該雷射上之光纖中。將該內束末端塞入裝在該光譜儀上之光纖中。該探針前端係裝有一帽，其係由圓錐狀橡膠套所組成。第二個較寬的橡膠圓錐係黏接在接近該帽圓錐狀橡膠套底部處。此圓錐包含一系列同心、圓形橡膠突唇，當該讀取器前端朝樣品表面擠壓時，其各可阻擋周遭光線。該讀取器之操作係利用Ocean Optics所供應之OOIBase37(商標)操作軟體控制。偵測可藉使該讀取器前端滑過該混凝土表面而完成。以F1照射後，f11在混凝土放射光譜中之存在性指示該批次物之實體位置。當以F1照射時，不含該發光材料1之其他批次物不產生清晰信號f11。

未經包封之發光材料2及3同樣可藉以F1照射後分別偵測f12及f13的方式用於標記混凝土。

實施例2：木材及木材產品之加工、品質及物流控制

以發光標記4標記該木材產品。發光標記4係以0.003%重量/重量比例溶於商用木材防腐溶液中，其中該防腐溶液係由石油溶劑及強力可溶殺蟲劑組成。該所得混合物包含防腐劑及微量之發光標記4。

將木材片(1米x7厘米x7厘米)裝滿以防腐劑處理木材所用之高壓桶。該桶係僅用於測試目的之非商用實驗工場。該桶經密封並放置在部分真空(85KPa)下達15分鐘。然後以含有該發光標記之木材防腐溶液經由入口閥填回該桶中。該防腐劑帶著發光標記滲透至該木材中。接著對該桶施加正壓(700KPa)達5分鐘以驅使該防腐劑溶劑儘可能大量深入該木材。釋放此壓力後，解除該桶密封並移出木材。

如實施例1所述般，利用該讀取器檢視該木材表面指示以波長F1之光照射時，其均勻放出波長為f14之光。因此，該木材外部係經該防腐溶液均勻處理。當將木材片鋸成兩片時，以該讀取器檢視新切面顯露以波長F1之光照射時，該內面亦放出波長為f14之光。因此，此分析顯露該木材外部及內部皆經發光標記4均勻標記。

實施例3：資產管理用之噴漆

將推進劑、澄清風乾亮漆或瓷漆及0.5重量%之發光標記1或4(換言之，每100克內容物有0.5克)裝入氣溶膠中。用於包裝該氣溶膠的機器係專有的ColorPak 300克氣溶膠漆填裝系統，其係由氣控式氣溶膠裝填機以及專有的預包裝之溶劑與推進劑的混合物組成。該資產係被噴上該氣溶膠並使該亮漆/油漆變乾。波長f11及f14之識別性係藉使該讀取器(如實施例1所述般，其放射波長F1)掃過該資產表面的方式測得。

除非上下文需要，否則應了解在整個此專利說明書及下列申請專利範圍中，用字”包含”及變化詞如”包含”及”含有”意味包含所述整數或步驟或整數群在內，但不排除任何其他整數或步驟或整數群。

在此專利說明書中任何先前刊物(或由其衍生之資訊)或任何已知素材之參考文獻不是且不應當作確認或承認或任何建議該先前刊物(或由其衍生之資訊)或已知素材形成此專利說明書相關探索領域中一般通識之一部分的形式。

1．．．發光標記

2．．．光譜

2a．．．光譜

3．．．讀取器

4．．．光源

5．．．光纖；纖維元件束；光纖集極；內束

6．．．讀取器前端；讀取孔；光纖電纜

6a．．．彈性帽；排光帽

7．．．工業製程材料

8．．．第二光纖；光纖元件束；外束

9．．．光譜儀

10．．．光敏元件

11．．．有線或無線網路

11a．．．電纜

11b．．．電纜

12．．．電腦；個人數位助理(PDA)

13．．．攪拌車

20．．．發光標記

28．．．化學品；工業製成材料

29．．．廢水庫

30．．．滲漏

31．．．表面池

100．．．系統

200．．．整合型可攜式發光讀取器

210．．．可攜式光譜儀

220．．．正面嵌入部分

230．．．光學輸入埠

240．．．發光二極體

250．．．撓曲不透明圍板

260．．．電路板

270．．．電池

280．．．微處理器

290．．．顯示器

300．．．開關

310．．．外殼

F1．．．波長

f11．．．波長

現在將藉由僅參考所附圖式之非限定實例方式描述本發明，其中該等圖式為：圖1係一野外或現場追蹤、識別或鑑別工業製程材料系統之具體表現的流程圖。

圖2為表述13種發光材料彼此不同之放射波長；圖3為表述13種發光材料彼此不同之放射波長存在或不存在之二進位代碼表示法；圖4係一描述利用加入微量發光標記追蹤大宗化學品之流程圖；及圖5A係一根據本發明具體表現之整合型可攜式發光讀取器之透視放大圖，而圖5B係呈組裝形式之圖5A讀取器的透視圖。