專利名稱：熒光標(biāo)準(zhǔn)品及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熒光標(biāo)準(zhǔn)品或光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)品及其應(yīng)用，尤其是，涉及用于校準(zhǔn)光學(xué)檢測(cè) 器和熒光光譜學(xué)儀器例如顯微鏡、成像裝置、分光光度計(jì)讀板器、側(cè)向流檢測(cè)器等的熒光標(biāo) 準(zhǔn)品。
背景技術(shù)：
熒光是指在用一種波長(zhǎng)的光或廣義來說電磁輻射激發(fā)后，被激發(fā)的電子狀態(tài)向低 能狀態(tài)躍遷后自發(fā)發(fā)射的持續(xù)時(shí)間短的另一種波長(zhǎng)的光。存在大量在其中發(fā)生熒光現(xiàn)象的 天然和合成物質(zhì)或化合物，它們因此被稱為熒光團(tuán)。在熒光光譜術(shù)中，存在著對(duì)熒光標(biāo)準(zhǔn)品的需要，以便為進(jìn)行的測(cè)量提供參比點(diǎn)。常 規(guī)的熒光標(biāo)準(zhǔn)品或熒光染料一般由有機(jī)化合物構(gòu)成。這些熒光染料的基礎(chǔ)是熒光染料的分 子當(dāng)被可見或紫外光照射時(shí)，將一部分吸收的能量作為已知的不同波長(zhǎng)的熒光光線發(fā)射出 來。這些染料分子用在各種不同的生物學(xué)分析中，例如在它們發(fā)射的熒光信號(hào)可以提供關(guān) 于正在研究的系統(tǒng)的信息的情況下的生物學(xué)分析中。但是，現(xiàn)有的熒光標(biāo)準(zhǔn)品和熒光染料具有下列一種或多種缺點(diǎn)它們?cè)谶m用時(shí)間 段中不穩(wěn)定，容易衰減(特別是在長(zhǎng)期照射下或以高強(qiáng)度照射時(shí))，只可用于狹窄的光譜范 圍內(nèi)，成本高，機(jī)械、熱和化學(xué)不穩(wěn)定，以及可能老化或變干，這導(dǎo)致熒光強(qiáng)度的變化。本發(fā)明的目的是提供不受上述缺點(diǎn)困擾的熒光標(biāo)準(zhǔn)品。發(fā)明簡(jiǎn)述根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過使用熒光礦物質(zhì)或含有熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)作為熒光 標(biāo)準(zhǔn)品，實(shí)現(xiàn)了上述目的。這可以是天然礦物質(zhì)或合成礦物質(zhì)。有利情況下，熒光礦物質(zhì)是剛玉、特別是紅寶石或藍(lán)寶石、螢石、綠螢石、綠松石、 鋯石、黝簾石、堇青石(iolite)或堇青石(cordierite)、尖晶石、黃玉、氟化鈣、閃鋅礦 (sphalerite)或閃鋅礦(zincblende)、纖鋅礦、方解石(calcite)或方解石(calcspar)、 磷灰石、白鎢礦或鎢酸鈣、鉬鈣礦、硅鋅礦、長(zhǎng)石、方鈉石、鈾礦物質(zhì)、磷灰石或氟磷灰石或氯 磷灰石或羥基磷灰石、巖鹽、坦桑石、海藍(lán)寶石、電氣石、透閃石、鋅日光石、纖沸石、日光榴 石、鈣柱石、白鈹石、硅鈹鋁鈉石、氟鹽、硅鋇鈹?shù)V、白硅鈹石、鈉長(zhǎng)石、方沸石、鈮鋯鈉石、鈣 薔薇輝石、天青石、粒硅鎂石、貴橄欖石或斜纖蛇紋石(clinochrysolite)、金綠寶石、異極 礦、六水瀉鹽、碳鍶礦、斑彩石、中長(zhǎng)石、鐵白云石、文石、緬甸硬琥珀、玉髓、白鉛礦、查羅石、 金鋼石、透輝石、水鋁石、硅鈣鐵鈾釷礦、異性石、紅錳鐵礦、硫鎘礦、鈣鋁榴石、紫鋰輝石、青 金石、鋰云母、鉛丹、塊硅鎂石、奧長(zhǎng)石、蛋白石、硅硼鈣鋁石、角鉛礦、磷葉石、硼鋰鈹銫礦 (rhodicite)、菱錳礦、菱鎂礦、硫磺、碳酸鈉鈣石、菱鐵礦、灰硅鈣石、鋰輝石、鎢鉛礦、釩鉛 礦、黑鎢礦、鉬鉛礦、YAG、紅鋅礦、辰砂、氯黃晶、菱鋅礦、鉛礬、微斜長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石、賽黃晶、水 氯鉛礦、單斜水氯鉛礦、硅鋯鈉石、硅酸釷礦、硅酸鋇鈦礦、硅鈹石、鋰霞石、白云石、砷灰石、 針鈉鈣石、鎂錳閃石、錳斧石、硅鈣鉛鋅礦、硫硅鈣鉛礦、鎂柱石、菱鎘礦、硅砷錳鈉礦、藍(lán)晶 石、鈣鉻榴石、透長(zhǎng)石、方柱石、碳硅石(SiC)、立方氧化鋯、琥珀、珊瑚、珍珠、珍珠母、象牙或 含有Al3+的礦物質(zhì)或氧化物和氫氧化物礦物質(zhì)。
任選地，熒光礦物質(zhì)可以摻雜有活化劑或活化劑的組合，其中適合的活化劑是二 價(jià)錳、鉛、銻、鈰特別是三價(jià)鈰、三價(jià)鉻、二價(jià)或三價(jià)鐵、三價(jià)或四價(jià)鈦、銅、銀、二價(jià)釤、二價(jià) 或三價(jià)銪、三價(jià)鋱、三價(jià)鏑、三價(jià)鈥、三價(jià)鉺、鈾?；衔?、釕化合物、錫化合物、鉈化合物、鉍 化合物、鎢酸鹽化合物、鉬酸鹽化合物、硫磺、釩化合物、鑭化合物、鐠化合物、釹化合物、钷 化合物、釓化合物、銩化合物、鐿化合物、镥化合物。活化劑可以0. 001%到20% (重量百分比)的摻雜率存在于礦物質(zhì)中。熒光礦物質(zhì)可以各種不同形式用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品，例如采用圓柱體、棱柱、平板、晶 胞、管、毛細(xì)管、立方體、薄片、球?；蛑樽?、納粒的形式，或作為粉末。在珠子、納?；蚍勰┑?情況下，熒光礦物質(zhì)可以包埋或聚合在聚合物或例如由玻璃、塑料或水凝膠制成的載體基 質(zhì)中。采用多個(gè)小顆粒例如珠子的形式將熒光礦物質(zhì)用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品，增加了標(biāo)準(zhǔn)品的均 勻性，因?yàn)槟軌虼_定測(cè)量過程中的統(tǒng)計(jì)學(xué)平均值。任選地，可以通過將具有所需功能的官能團(tuán)化學(xué)連接到熒光礦物質(zhì)的表面，針對(duì) 作為熒光標(biāo)準(zhǔn)品的目標(biāo)應(yīng)用對(duì)熒光礦物質(zhì)進(jìn)行官能化。具體來說，氧化物和氫氧化物礦物 質(zhì)容易進(jìn)行化學(xué)修飾。然后可以將官能化的礦物質(zhì)結(jié)合到作為檢測(cè)標(biāo)志物的其他分子上， 作為熒光標(biāo)準(zhǔn)品。另一種類型的結(jié)合可以通過包封在例如已經(jīng)被官能化或可以被官能化的 珠子、納米材料、聚合物、凝膠、水凝膠、玻璃和球粒中來進(jìn)行。有利情況下，熒光礦物質(zhì)用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品來校準(zhǔn)光學(xué)儀器。有利情況下，熒光礦物質(zhì)用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品來鑒定產(chǎn)物或物體。有利情況下，熒光礦物質(zhì)用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品來測(cè)定熒光礦物質(zhì)上的入射光的量。有利情況下，熒光礦物質(zhì)用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品來測(cè)量以及如果可行的話、控制溫度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，制備了用于容納至少一種樣品的樣品板，所述樣品板包 含作為熒光標(biāo)準(zhǔn)品的熒光礦物質(zhì)(天然或合成的)或含有熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)。該樣品板可以被設(shè)計(jì)成例如具有多個(gè)孔(例如96個(gè)孔)的微量滴定板，或優(yōu)選設(shè) 計(jì)成孔板，其中多個(gè)孔貫穿孔板，這些孔的尺寸被制造成使得導(dǎo)入到這些孔中的樣品因?yàn)?毛細(xì)管力對(duì)抗重力而保持在孔中。根據(jù)本發(fā)明，整個(gè)樣品板或樣品板的僅僅一部分可以由作為熒光標(biāo)準(zhǔn)品的熒光礦 物質(zhì)或包含熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)制成?；蛘撸诰哂卸鄠€(gè)孔的微量滴定板的情況下，作為熒光標(biāo)準(zhǔn)品的熒光礦物質(zhì)或包 含熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)可以位于至少一個(gè)孔中，即使得它可以移除或永久地結(jié)合到樣品板 上。在具有多個(gè)孔的孔板的情況下，作為熒光標(biāo)準(zhǔn)品的熒光礦物質(zhì)可以位于至少一個(gè)孔中。 在這種可選方案中，微量滴定板或孔板本身可以由已知材料例如塑料或玻璃制成。優(yōu)選情 況下，作為熒光標(biāo)準(zhǔn)品的熒光礦物質(zhì)具有與微量滴定板的孔的形狀或孔板的孔的形狀對(duì)應(yīng) 的形狀(優(yōu)選為圓柱形)。本發(fā)明的方面的其他有利實(shí)施方案限定在相關(guān)的權(quán)利要求中。


圖Ia顯示了作為熒光標(biāo)準(zhǔn)品的本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)的優(yōu)選圓柱形的形狀。圖Ib示意顯示了提供有圖Ia的作為熒光標(biāo)準(zhǔn)品的本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)的樣品板 的頂視圖。
圖Ic顯示了圖Ib沿著線A-A的橫截面圖。圖2示意顯示了特別適合與本發(fā)明的熒光標(biāo)準(zhǔn)品一起使用的光學(xué)讀數(shù)裝置。圖3a到3η以直方圖的形式顯示了對(duì)本發(fā)明的熒光標(biāo)準(zhǔn)品以及用于比較目的的一 些常規(guī)熒光標(biāo)準(zhǔn)品在不同激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)處測(cè)量到的熒光強(qiáng)度。圖4a到4f以直方圖的形式顯示了對(duì)本發(fā)明的熒光標(biāo)準(zhǔn)品以及用于比較目的的一 些常規(guī)熒光標(biāo)準(zhǔn)品在不同激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)處測(cè)量到的熒光強(qiáng)度的概述。圖5顯示了采用紅寶石形式的本發(fā)明的熒光標(biāo)準(zhǔn)品的測(cè)量到的熒光強(qiáng)度，作為用 532nm激發(fā)波長(zhǎng)處的光照射的持續(xù)時(shí)間的函數(shù)。圖6顯示了采用紅寶石形式的本發(fā)明的熒光標(biāo)準(zhǔn)品的發(fā)射光譜的溫度依從性。圖7顯示了采用紅寶石形式的本發(fā)明的熒光標(biāo)準(zhǔn)品加熱到約200或250°C時(shí)的熒 光強(qiáng)度作為時(shí)間的函數(shù)。發(fā)明詳述作為廣泛檢驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，令人吃驚地確定了熒光礦物質(zhì)或包含熒光礦物質(zhì)的 物質(zhì)或材料適合有利地用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品，其與現(xiàn)有技術(shù)的熒光標(biāo)準(zhǔn)品相比具有大量?jī)?yōu)點(diǎn)， 正如下面的本發(fā)明的詳細(xì)描述所顯示的。本領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)了解，某些天然存在的礦物質(zhì)具有少量的一種或多種活化 劑，其中活化劑以摻入到礦物質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)中的原子、分子或離子的形式存在，并且在礦物質(zhì) 被輻照激發(fā)時(shí)導(dǎo)致熒光現(xiàn)象。但是，也存在無定形的熒光礦物質(zhì)。就此而言，一些礦物質(zhì)能 夠在廣泛的激發(fā)和發(fā)射光波長(zhǎng)范圍內(nèi)表現(xiàn)出熒光。理想的熒光標(biāo)準(zhǔn)品是在應(yīng)用所需范圍內(nèi) 的光的整個(gè)光譜范圍內(nèi)表現(xiàn)出基本上恒定的熒光強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)、不衰減、易于加工并能制成不 同形狀、隨溫度盡可能穩(wěn)定、化學(xué)惰性并且不老化的標(biāo)準(zhǔn)品。就此而言，化學(xué)惰性意味著熒 光標(biāo)準(zhǔn)品在暴露于化學(xué)物質(zhì)時(shí)其熒光性質(zhì)不改變。但是，正如下文進(jìn)一步描述的，本發(fā)明的 熒光標(biāo)準(zhǔn)品也能被化學(xué)官能化。令人吃驚的是，廣泛的實(shí)驗(yàn)已證實(shí)紅寶石(天然或合成的)是與理想相對(duì)接近的 熒光標(biāo)準(zhǔn)品。但是也可以使用其他材料，例如藍(lán)寶石、螢石、綠松石、琥珀、鋯石、黝簾石、堇 青石(iolite)或堇青石(cordierite)、尖晶石、黃玉、氟化鈣、閃鋅礦(sphalerite)或閃 鋅礦(zincblende、方解石(calcite)或(calcspar)、磷灰石、白鎢礦或鎢酸鈣、硅鋅礦、長(zhǎng) 石、方鈉石、鈾礦物質(zhì)、含有Al3+的礦物質(zhì)。其他根據(jù)本發(fā)明可用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的熒光礦物 質(zhì)描述在書《熒光紫外光下的寶石和礦物質(zhì)》(Fluorescence =Gems and Minerals under Ultraviolet Light, Manuel Robbins, GeoSciences Press, Inc. , Phoenix, Arizona, 1994)和《熒光礦物質(zhì)的世界》(The World of Fluorescent Minerals, Stuart Schneider, Schiffer Publishing Ltd.，Atglen，PA，2006)中，在此以其全文明確引為參考。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，為了進(jìn)一步改進(jìn)熒光標(biāo)準(zhǔn)品的性質(zhì)、特別是在廣泛 波長(zhǎng)范圍內(nèi)熒光強(qiáng)度的較低波長(zhǎng)依從性方面，提供不同熒光礦物質(zhì)的混合物可能是有利 的，這些不同熒光礦物質(zhì)能夠一起工作，使得混合物具有應(yīng)用所需的熒光強(qiáng)度的波長(zhǎng)依從 性。上述礦物質(zhì)可以摻雜有下列活化劑之一或其組合二價(jià)錳、鉛、銻、鈰特別是三價(jià) 鈰、三價(jià)鉻、二價(jià)或三價(jià)鐵、三價(jià)或四價(jià)鈦、銅、銀、二價(jià)釤、二價(jià)或三價(jià)銪、三價(jià)鋱、三價(jià)鏑、 三價(jià)鈥、三價(jià)鉺、鈾酰化合物、釕化合物、鎢酸鹽化合物、鉬酸鹽化合物、硫磺和其他稀土元素。在這種情況下，活化劑可以0.001%到20% (重量百分比)的摻雜率存在于礦物質(zhì)中。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為，上面提到的礦物質(zhì)如果可以與至少一種活化劑組合使用，不僅 在UV光激發(fā)下發(fā)熒光，而且能夠在廣泛波長(zhǎng)范圍內(nèi)被激發(fā)，即在某些情況下在超過eoonm 的波長(zhǎng)處被激發(fā)。除了天然存在的熒光礦物質(zhì)之外，合成生產(chǎn)的熒光礦物質(zhì)(通常也稱為合成寶 石)也適合本發(fā)明的作為熒光標(biāo)準(zhǔn)品的應(yīng)用。例如，下列礦物質(zhì)或?qū)毷梢院铣缮a(chǎn)并可 商購(gòu)金鋼石、碳化硅(碳硅石)、紅寶石、藍(lán)寶石、鋯石、綠柱石、祖母綠、蛋白石、石英、翡 翠、黃玉、綠松石、青金石、金綠寶石、琥珀、尖晶石、電氣石、坦桑石、閃鋅礦、纖鋅礦等。對(duì) 于合成礦物質(zhì)或?qū)毷脑敿?xì)描述，我們向本領(lǐng)域技術(shù)人員指出下列書籍，其在此以其全文 明確引為參考《人造寶石》(Artificial Gemstones, Michael 0' Donoughue, NAG Press, London, 2005)。因?yàn)樯厦婷枋龅挠米鳠晒鈽?biāo)準(zhǔn)品的本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)通常是固體，取決于作為 熒光標(biāo)準(zhǔn)品的所需應(yīng)用，它們可以各種不同的形式提供，例如薄片、圓柱、棱柱或其他幾何 形狀，磨光的或粗糙的，切碎、碾碎、砍碎，并且優(yōu)選作為粉末或包埋的或聚合的粉末，其能 夠被加工或制備/生成所有尺寸。粉碎具有不產(chǎn)生廢物、消除了切削和磨光的高額費(fèi)用、使 熒光標(biāo)準(zhǔn)品的不均質(zhì)性達(dá)到平均、不同材料的粉末可以混合在一起以及粉末可以進(jìn)一步包 埋在其他材料(例如聚合物、樹脂、凝膠等)中的優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)選情況下，本發(fā)明的用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的熒光礦物質(zhì)具有圓柱形狀，正如在圖Ia 中示意顯示的。就此而言，例如，可以將粉狀紅寶石(例如紅寶石納粒)包埋在聚合物(例 如C0C[環(huán)烯烴共聚物]、COP[環(huán)烯烴聚合物]、丙烯酸類物等)或水凝膠中，并模制、也就 是說完全聚合成具有不同直徑和長(zhǎng)度的圓柱體。這樣的圓柱體可以按照需要切割成適合的 較短的圓柱體。這代表了不同圓柱體尺寸的容易和經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法。正如提到的，用作熒 光標(biāo)準(zhǔn)品的本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)具有圖Ia中的圓柱形狀，其中圓柱體2的長(zhǎng)度和直徑小于 圓柱體4的長(zhǎng)度和直徑。用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)優(yōu)選采用圓柱形狀的另一個(gè)原因是，采取 這種形式的用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)可以非常容易地插入到相應(yīng)儀器的相 應(yīng)形狀的孔中，用于例如儀器校準(zhǔn)的目的。有利情況下，上面描述的用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)可以整合在用于 容納多個(gè)樣品的樣品板或樣品載體中。該樣品板可以體現(xiàn)為例如顯微鏡載片或具有多個(gè)孔 (例如96個(gè)孔)的微量滴定板。在這種情況下，整個(gè)顯微鏡載片或微量滴定板或其僅僅某 一部分，可以由用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)制成?；蛘撸景l(fā)明的樣品載體可以 被設(shè)計(jì)成容納多個(gè)毛細(xì)管、小室、反應(yīng)容器、凝膠、聚合物、管和/或微流體芯片。在微滴定板的情況下，用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)可以位于至少一個(gè) 孔中。例如，如果用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)以上述的圓柱體形狀存在，并且微 量滴定板中的孔具有相應(yīng)互補(bǔ)的圓柱形狀，那么用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)可 以容易地插入到一個(gè)或多個(gè)這些孔中，即，使得它可以被移除或通過例如粘合永久地結(jié)合 到樣品板上。在圖Ib和Ic中，顯示了用于容納多個(gè)樣品的樣品板的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，其中 上述用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)可以集成良好的優(yōu)點(diǎn)。圖Ib和Ic中顯示的樣品板是具有多個(gè)孔12a、12b、12c、14a、14b、14c的孔板，它們貫穿孔板10，這些孔的尺寸被 制成使得導(dǎo)入到這些孔12a、12b、12c、14a、14b、14c中的樣品由于毛細(xì)管力對(duì)抗重力而保 持在孔中。圖Ib和Ic中顯示的孔板10具有例如6個(gè)孔12a、12b、12c、14a、14b、14c，其中 三個(gè)孔的組具有同樣的直徑，孔12a、12b、12c的直徑小于孔14a、14b、14c的直徑。但是，本 領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明不限于圖Ia和Ib中顯示的孔的數(shù)量、形狀和排列。正如同上面描述的顯微鏡載片和微量滴定板的情況，整個(gè)孔板10或其僅僅一部 分可以根據(jù)本發(fā)明由用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的熒光礦物質(zhì)制成。但是，優(yōu)選情況下，采用圓柱體、例如來自圖1的圓柱體2和4的形狀的用作熒光 標(biāo)準(zhǔn)品的熒光礦物質(zhì)被插入到孔板10的至少一個(gè)孔中。因此，例如，用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的熒 光礦物質(zhì)位于圖Ib顯示的孔板10中的每個(gè)孔12b和14b中。液體樣品位于孔12a和14a 中，孔12c和14c是空的。與上面描述的微量滴定板的情況相同，用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的熒光礦 物質(zhì)的圓柱體可以插入到孔板10中，使得它可以被移除或例如通過粘合永久地結(jié)合到孔 板10上。適合用于本發(fā)明的孔板的其他優(yōu)選實(shí)施方案更詳細(xì)地描述在PCT/EP2009/002333 中，該專利申請(qǐng)?jiān)诖艘云淙拿鞔_引為參考。圖2中顯示的光學(xué)測(cè)量?jī)x器50由德國(guó)的ESE GmbH公司銷售，并更詳細(xì)地描述在 國(guó)際專利申請(qǐng)PCT/EP2008/001468中，該專利申請(qǐng)?jiān)诖艘云淙拿鞔_引為參考，所述光學(xué) 測(cè)量?jī)x器50已被證明特別適合與上述的熒光標(biāo)準(zhǔn)品和樣品板一起使用。測(cè)量?jī)x器50包括 整體電光學(xué)模塊52，其含有用于執(zhí)行測(cè)量的光學(xué)和電子組件。該模塊同樣更詳細(xì)描述在上 面引用的PCT/EP2008/001468中，具有共焦光學(xué)設(shè)計(jì)。此外，測(cè)量?jī)x器50包括用于容納樣品板56的插入件54，所述樣品板可以是上面描 述的樣品板之一，即顯微鏡載片、微量滴定板或孔板，其中整合有本發(fā)明的用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品 的熒光礦物質(zhì)。樣品板56可以放置在插入件54中并相對(duì)于模塊52移動(dòng)。此外或可替選 地，模塊52可以相對(duì)于樣品板56移動(dòng)。測(cè)量?jī)x器50附加地裝備有用于控制測(cè)量的小鍵盤 或控制板58，以及用于顯示已經(jīng)獲得的測(cè)量結(jié)果的顯示器60。上面描述的本發(fā)明的熒光標(biāo)準(zhǔn)品和由這種熒光標(biāo)準(zhǔn)品制成的樣品板，適合于用于 測(cè)量穩(wěn)態(tài)熒光、時(shí)間分辨熒光、熒光壽命和/或熒光偏振的儀器的校準(zhǔn)。在這種情況下，校 正或校準(zhǔn)的概念涉及熒光信號(hào)的波長(zhǎng)、熒光信號(hào)的強(qiáng)度、熒光信號(hào)的壽命或長(zhǎng)度和/或樣 品板的方向。方向可以通過相對(duì)于光讀數(shù)器移動(dòng)樣品板來控制或調(diào)節(jié)，即進(jìn)入例如其中觀 察到最大熒光強(qiáng)度的位置。本發(fā)明的熒光標(biāo)準(zhǔn)品將用于監(jiān)測(cè)例如熒光傳感器的準(zhǔn)確性和操作功能性。熒光標(biāo) 準(zhǔn)品可以內(nèi)置于例如分析儀器(例如上述光學(xué)測(cè)量?jī)x器50)中，以便保證這些儀器的機(jī)能。 例如，儀器執(zhí)行自檢、包括傳感器功能。在此期間，傳感器照射熒光標(biāo)準(zhǔn)品并測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)品的 熒光強(qiáng)度。然后將該值與儲(chǔ)存的值進(jìn)行比較。如果兩個(gè)值位于允許的公差范圍內(nèi)，那么自 檢被報(bào)告為通過。在此過程中，檢查了儀器的光源、檢測(cè)器、電子器件以及機(jī)械部件(如果 傳感器一開始必須移動(dòng)的話)。本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)的用途不僅限于強(qiáng)度測(cè)量。熒光可用于強(qiáng)度測(cè)量，但是也可 以時(shí)間分辨的方式用于激發(fā)態(tài)的壽命測(cè)定，用于偏振測(cè)量，用于具有調(diào)制過的強(qiáng)度的被激 發(fā)熒光的相位移測(cè)量，以及用于旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間的測(cè)量，這是因?yàn)闊晒夥肿釉趶募ぐl(fā)到發(fā)射 的時(shí)間延遲過程中可以移動(dòng)，并且如果以偏振方式發(fā)射的話，能夠發(fā)射超過特定立體角的光。因此，本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)或其混合物能夠用作所有這些類型的熒光測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)品。本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)的用途不限于它們作為熒光標(biāo)準(zhǔn)品的應(yīng)用；相反，礦物質(zhì)也 可以用作顏色標(biāo)準(zhǔn)品或反射測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)品，總的來說用作光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)品。類似地，本發(fā)明的熒光標(biāo)準(zhǔn)品可以例如通過將官能團(tuán)化學(xué)結(jié)合到表面上而被官能 化。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，氧化物例如剛玉/紅寶石/藍(lán)寶石或硅酸鹽，可以利用硅 化學(xué)(硅烷、硅氧烷)相對(duì)容易地裝配上所有可能的官能團(tuán)。此外，將本發(fā)明的熒光礦物質(zhì) 包封在球粒或珠子、特別是納珠中并在流通式計(jì)數(shù)器中使用它們，也是可能的。此外，根據(jù)本發(fā)明，使用本發(fā)明的熒光標(biāo)準(zhǔn)品獨(dú)特地鑒定任何所需產(chǎn)物或物體，也 是可能的。也就是說，用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)對(duì)于光、溫度和其他影響來說 是穩(wěn)定的，因此可以用它容易地提供例如標(biāo)簽、條形碼、包裝等，并且它們?cè)谙鄬?duì)長(zhǎng)時(shí)期后 仍然能夠被可靠地讀出或識(shí)別。在這種設(shè)計(jì)中，人們可以使用各種不同的穩(wěn)定的熒光礦物 質(zhì)作為熒光標(biāo)準(zhǔn)品，并在不同波長(zhǎng)下的顏色或強(qiáng)度組合的基礎(chǔ)上推演出原始物體。這在例 如超市的收銀機(jī)、進(jìn)行多重生物化學(xué)分析、在海關(guān)鑒定供應(yīng)鏈和原件、用于防偽身份證、鈔 票以及用于定制和可追溯藝術(shù)家的畫作時(shí)，是重要的。此外，通過使用其熒光特定用于溫度檢測(cè)器，本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)或包含這些本 發(fā)明的礦物質(zhì)的物質(zhì)可用于監(jiān)測(cè)溫度和用于測(cè)量的溫度校準(zhǔn)。因?yàn)楸景l(fā)明的熒光礦物質(zhì)的 熒光強(qiáng)度依賴于其溫度并且它們具有相對(duì)高的熔點(diǎn)(例如，紅寶石的熔點(diǎn)約為2050°C )，如 果可以在不同波長(zhǎng)或甚至在單一波長(zhǎng)下使用的話，人們可以根據(jù)熒光強(qiáng)度通過熒光測(cè)量確 定溫度。就此而言，特別有趣的是只有非常少的常規(guī)溫度測(cè)量裝置覆蓋了高達(dá)2000°C以上 的范圍，但是這對(duì)于例如工業(yè)燒結(jié)工藝來說是非常重要的。例如紅寶石的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是無毒和難以溶解。這使它可以用于醫(yī)療技術(shù)中，例如 在植入物中，并用于許多診斷目的，例如作為監(jiān)測(cè)植入物中的葡萄糖含量的標(biāo)準(zhǔn)品
實(shí)施例1.將可商購(gòu)的彩色玻璃與用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的本發(fā)明的礦物質(zhì)進(jìn)行比較。這里，激 發(fā)(在圖中縮寫為Ex)發(fā)生在365nm到660nm范圍內(nèi)的值處，發(fā)射(在圖中縮寫為Em)在 480nm到720nm范圍內(nèi)的值處測(cè)量，使用體現(xiàn)為ESE FluoSens傳感器的上述測(cè)量?jī)x器50。使用的對(duì)比玻璃是可以從Schott玻璃公司商購(gòu)的彩色玻璃，產(chǎn)品名稱為OG 550 (熔號(hào)(melt number) :339636，尺寸為 50. Ox 50. 0mm，厚度為 1. 0mm)、OY 530 (尺寸為 13. Omm,直徑，厚度為2. Omm)和OY 570 (尺寸為13. Omm,厚度為2. Omm)。圖3a到3η以直方圖的形式顯示了對(duì)紅寶石、琥珀、綠松石、氟化鈣和三種可以從 Schott獲得的不同熒光標(biāo)準(zhǔn)品、即玻璃OG 550、0Υ530和OY 570，在不同激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)處 測(cè)量到的用mV表示的熒光強(qiáng)度?？缮藤?gòu)玻璃用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的有限適用性立即顯現(xiàn)出來，因?yàn)樗鼈冊(cè)谠S多波長(zhǎng)組 合處(激發(fā)(Ex)/檢測(cè)(Em))顯示出非常輕微的信號(hào)或甚至沒有信號(hào)。相比之下，例如紅寶石，在幾乎所有波長(zhǎng)組合處、但特別是在較長(zhǎng)波長(zhǎng)處顯示出非 常清楚的熒光信號(hào)。在該范圍內(nèi)，事實(shí)上不存在用作“耐光的”、也就是說在相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間輻照 下不衰減(漂白)的熒光標(biāo)準(zhǔn)品的有機(jī)化合物。本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)、特別是紅寶石的另 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是明顯的熒光強(qiáng)度，并具有大的“Stokes頻移”，也就是激發(fā)波長(zhǎng)(Ex)與發(fā)射波長(zhǎng)(Em)之間的差。圖4a到4f以直方圖的形式顯示了所研究的材料在不同波長(zhǎng)處測(cè)量到的熒光強(qiáng)度 的概述。數(shù)碼鍵中列出的參數(shù)G表示熒光傳感器的靈敏度設(shè)置。一般來說，G的數(shù)值越高， 靈敏度越高。G與用于激發(fā)的LED的功率相關(guān)。LED的功率越高，它的發(fā)光越亮，并且激發(fā) 就越有效。而且，對(duì)于紅寶石來說尤其可以注意到在廣泛波長(zhǎng)范圍內(nèi)的顯著的熒光強(qiáng)度。3.圖5顯示使用在532nm激發(fā)波長(zhǎng)處具有18MW輸出的激光器進(jìn)行的“漂白”試驗(yàn) 的結(jié)果。在該試驗(yàn)中，將紅寶石用激光器照射或激發(fā)不同長(zhǎng)度的時(shí)間，并測(cè)量熒光強(qiáng)度。圖 顯示出了基本上水平的回歸線，這表明紅寶石的熒光強(qiáng)度不依賴于照射的時(shí)間長(zhǎng)度，事實(shí) 上特別是在較長(zhǎng)時(shí)間的照射后沒有降低。換句話說，當(dāng)本發(fā)明的紅寶石用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品時(shí)， 沒有發(fā)生熒光標(biāo)準(zhǔn)品的衰減(漂白)。這里，我們出于比較的目的指出，只有常規(guī)的有機(jī)熒 光標(biāo)準(zhǔn)品或染料在532nm激發(fā)波長(zhǎng)處、在日光強(qiáng)度下、在僅僅幾分鐘內(nèi)顯著衰減，所述日光 強(qiáng)度比該實(shí)驗(yàn)中使用的激發(fā)光低幾個(gè)數(shù)量級(jí)，其由輸出為18MW的激光產(chǎn)生。4.圖6顯示了不同溫度下紅寶石測(cè)量到的熒光強(qiáng)度作為波長(zhǎng)的函數(shù)。紅寶石用波 長(zhǎng)為400nm的光激發(fā)。不同曲線顯示了室溫與約65°C之間的溫度下的測(cè)量值，其中最大熒 光強(qiáng)度在約65°C的溫度下在約693nm的發(fā)射波長(zhǎng)處測(cè)得。5.圖7以另一種形式顯示了紅寶石的熒光對(duì)溫度的依從性。在該實(shí)驗(yàn)中，將紅寶 石用加熱槍加熱到約200到250°C。在通過加熱槍加熱停止在t = 0的時(shí)間后，將紅寶石 冷卻回到室溫。在該紅寶石的冷卻階段、也就是說降低溫度的過程中，在同樣的激發(fā)光波長(zhǎng) (470nm)和強(qiáng)度下測(cè)量了熒光強(qiáng)度作為時(shí)間、因此也是溫度的函數(shù)。測(cè)量在520nm波長(zhǎng)處進(jìn) 行。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)容易地認(rèn)識(shí)到，本文描述的本發(fā)明的熒光礦物質(zhì)或包含這些 熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)，可以上面描述的方式之外的其他方式有利地使用，這些方式同樣打算 包含在隨附的權(quán)利要求書中定義的本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。尤其是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn) 識(shí)到，本文使用的術(shù)語(yǔ)“熒光標(biāo)準(zhǔn)品，，應(yīng)該被廣義解釋，并包括所有在其中使用了本發(fā)明的 礦物質(zhì)的熒光特性的應(yīng)用，所述熒光特性即是在適當(dāng)激發(fā)后在確定波長(zhǎng)處發(fā)射出具有可測(cè) 量的物理性質(zhì)(例如強(qiáng)度、偏振、壽命、相位移、旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間)的電磁輻射。
權(quán)利要求
1.熒光礦物質(zhì)或包含熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)用作光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)品或熒光標(biāo)準(zhǔn)品的應(yīng)用，其中礦 物質(zhì)可以是天然存在的礦物質(zhì)或合成生產(chǎn)的礦物質(zhì)。
2.權(quán)利要求1的應(yīng)用，其中熒光礦物質(zhì)是剛玉、特別是紅寶石或藍(lán)寶石、螢石、綠螢 石、綠松石、鋯石、黝簾石、堇青石(iolite)或堇青石(cordierite)、尖晶石、黃玉、氟化 鈣、閃鋅礦(sphalerite)或閃鋅礦(zincblende)、纖鋅礦、方解石(calcite)或方解石 (calcspar)、磷灰石、白鎢礦或鎢酸鈣、鉬鈣礦、硅鋅礦、長(zhǎng)石、方鈉石、鈾礦物質(zhì)、磷灰石或 氟磷灰石或氯磷灰石或羥基磷灰石、巖鹽、坦桑石、海藍(lán)寶石、電氣石、透閃石、鋅日光石、纖 沸石、日光榴石、鈣柱石、白鈹石、硅鈹鋁鈉石、氟鹽、硅鋇鈹?shù)V、白硅鈹石、鈉長(zhǎng)石、方沸石、 鈮鋯鈉石、鈣薔薇輝石、天青石、粒硅鎂石、貴橄欖石或斜纖蛇紋石(clinochrysolite)、金 綠寶石、異極礦、六水瀉鹽、碳鍶礦、斑彩石、中長(zhǎng)石、鐵白云石、文石、緬甸硬琥珀、玉髓、白 鉛礦、查羅石、金鋼石、透輝石、水鋁石、硅鈣鐵鈾釷礦、異性石、紅錳鐵礦、硫鎘礦、鈣鋁榴 石、紫鋰輝石、青金石、鋰云母、鉛丹、塊硅鎂石、奧長(zhǎng)石、蛋白石、硅硼鈣鋁石、角鉛礦、磷葉 石、硼鋰鈹銫礦(rhodicite)、菱錳礦、菱鎂礦、硫磺、碳酸鈉鈣石、菱鐵礦、灰硅鈣石、鋰輝 石、鎢鉛礦、釩鉛礦、黑鎢礦、鉬鉛礦、YAG、紅鋅礦、辰砂、氯黃晶、菱鋅礦、鉛礬、微斜長(zhǎng)石、正 長(zhǎng)石、賽黃晶、水氯鉛礦、單斜水氯鉛礦、硅鋯鈉石、硅酸釷礦、硅酸鋇鈦礦、硅鈹石、鋰霞石、 白云石、砷灰石、針鈉鈣石、鎂錳閃石、錳斧石、硅鈣鉛鋅礦、硫硅鈣鉛礦、鎂柱石、菱鎘礦、硅 砷錳鈉礦、藍(lán)晶石、鈣鉻榴石、透長(zhǎng)石、方柱石、碳硅石(SiC)、立方氧化鋯、琥珀、珊瑚、珍珠、 珍珠母、象牙或含有Al3+的礦物質(zhì)或氧化物和氫氧化物礦物質(zhì)。
3.權(quán)利要求1的應(yīng)用，其中熒光礦物質(zhì)含有活化劑或活化劑的組合，所述活化劑或活 化劑組合選自二價(jià)錳、鉛、銻、鈰特別是三價(jià)鈰、三價(jià)鉻、二價(jià)或三價(jià)鐵、三價(jià)或四價(jià)鈦、銅、 銀、二價(jià)釤、二價(jià)或三價(jià)銪、三價(jià)鋱、三價(jià)鏑、三價(jià)鈥、三價(jià)鉺、鈾?；衔?、釕化合物、錫化合 物、鉈化合物、鉍化合物、鎢酸鹽化合物、鉬酸鹽化合物、硫磺、釩化合物、鑭化合物、鐠化合 物、釹化合物、钷化合物、釓化合物、銩化合物、鐿化合物、镥化合物。
4.權(quán)利要求3的應(yīng)用，其中礦物質(zhì)中包含的活化劑或多種活化劑的摻雜率按重量計(jì)為 0. 001% 到 20%。
5.權(quán)利要求1的應(yīng)用，其中熒光礦物質(zhì)或包含熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)以圓柱體、棱柱、平 板、薄片、球?；蛑樽?、納粒或粉末的形式存在。
6.權(quán)利要求1的應(yīng)用，其中熒光礦物質(zhì)或包含熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)包埋或聚合在聚合 物、凝膠、水凝膠、玻璃或載體基質(zhì)中。
7.權(quán)利要求1的應(yīng)用，其中用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的應(yīng)用包括測(cè)量熒光的強(qiáng)度、偏振、壽命、 相位移和/或旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間。
8.權(quán)利要求1的應(yīng)用，其中熒光礦物質(zhì)或包含熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)通過將具有所需功能 的官能團(tuán)化學(xué)連接到熒光礦物質(zhì)的表面，針對(duì)作為熒光標(biāo)準(zhǔn)品的所需應(yīng)用進(jìn)行官能化。
9.權(quán)利要求1的應(yīng)用，其中熒光礦物質(zhì)或包含熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)被包埋在用于所需應(yīng) 用的納粒中。
10.權(quán)利要求1的應(yīng)用，其中熒光礦物質(zhì)或包含熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品來 校準(zhǔn)光學(xué)儀器。
11.權(quán)利要求1的應(yīng)用，其中熒光礦物質(zhì)或包含熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品，以 便執(zhí)行光學(xué)測(cè)量?jī)x器的儀器自檢或檢查儀器的機(jī)能。
12.權(quán)利要求1的應(yīng)用，其中熒光礦物質(zhì)或包含熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品，以 便校準(zhǔn)或讀出化學(xué)反應(yīng)或生物化學(xué)或診斷分析或檢驗(yàn)。
13.權(quán)利要求12的應(yīng)用，其中被讀取的分析或檢驗(yàn)是葡萄糖監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)、免疫分析、蛋白 檢測(cè)分析、細(xì)胞分析、細(xì)胞計(jì)數(shù)檢驗(yàn)、激素檢驗(yàn)、水分析、食品分析、表面分析或核酸檢驗(yàn)或 核酸擴(kuò)增檢驗(yàn)。
14.權(quán)利要求1的應(yīng)用，其中熒光礦物質(zhì)或包含熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)通過將其作為標(biāo)記 物施加到分子而用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品。
15.權(quán)利要求1的應(yīng)用，其中熒光礦物質(zhì)或包含熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品來 鑒定產(chǎn)物或物體。
16.權(quán)利要求1的應(yīng)用，其中熒光礦物質(zhì)或包含熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品來 測(cè)量以及如果可行的話控制溫度，尤其是熒光礦物質(zhì)的溫度。
17.用于容納至少一種樣品的樣品板，所述樣品板包含用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的熒光礦物質(zhì) 或含有熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)。
18.權(quán)利要求17的樣品板，其中樣品板完全由熒光礦物質(zhì)或含有熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)構(gòu)成。
19.權(quán)利要求17的樣品板，其中熒光礦物質(zhì)或含有熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)包埋在載體基質(zhì)中。
20.權(quán)利要求17的樣品板，其中樣品板是具有多個(gè)孔的微量滴定板。
21.權(quán)利要求17的樣品板，其中用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的熒光礦物質(zhì)或包含熒光礦物質(zhì)的物 質(zhì)位于樣品板的至少一個(gè)孔中，即，使得它可以移除或永久地結(jié)合到樣品板上。
22.權(quán)利要求17的樣品板，其中樣品板是孔板，在孔板中多個(gè)孔貫穿孔板，并且這些孔 的尺寸被制成使得導(dǎo)入到這些孔中的樣品由于毛細(xì)管力對(duì)抗重力而保持在孔中。
23.權(quán)利要求22的樣品板，其中用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的熒光礦物質(zhì)或包含熒光礦物質(zhì)的物 質(zhì)位于孔板的至少一個(gè)孔中，并具有與孔板的孔的形狀基本上對(duì)應(yīng)的形狀。
24.權(quán)利要求17的樣品板，其中樣品板是毛細(xì)管、小室、反應(yīng)容器、凝膠、聚合物、管或 微流體芯片。
25.熒光礦物質(zhì)或包含熒光礦物質(zhì)的物質(zhì)用作電磁輻射、尤其是UV、可見光和紅外區(qū) 域以及χ-射線區(qū)域的電磁輻射的檢測(cè)器的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及熒光標(biāo)準(zhǔn)品，特別是用于校準(zhǔn)光學(xué)檢測(cè)器的熒光標(biāo)準(zhǔn)品。根據(jù)本發(fā)明，使用熒光礦物質(zhì)或礦物質(zhì)的混合物用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品。熒光礦物質(zhì)可以是天然存在的礦物質(zhì)或合成生產(chǎn)的礦物質(zhì)。優(yōu)選的用作熒光標(biāo)準(zhǔn)品的熒光礦物質(zhì)是剛玉、螢石、綠松石、琥珀、鋯石、黝簾石、堇青石(iolite)或堇青石(cordierite)、尖晶石、黃玉、氟化鈣、閃鋅礦(sphalerite)或閃鋅礦(zincblende、方解石(calcite)或(calcspar)、磷灰石、白鎢礦或鎢酸鈣、硅鋅礦、長(zhǎng)石、方鈉石、鈾礦物質(zhì)、含有Al3+的礦物質(zhì)，特別是紅寶石和藍(lán)寶石。
文檔編號(hào)G01K11/32GK102007395SQ200980113299
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者克勞斯·哈伯施特羅, 康拉德·福爾施蒂希 申請(qǐng)人:凱杰博登湖有限公司