專利名稱：生產發(fā)光的鉆石納米微粒的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)光的鉆石以及用于生產發(fā)光的鉆石的方法。本發(fā)明還 涉及這種發(fā)光的鉆石粉末以及該鉆石粉末的用途。
背景技術：
隨著立方八面體在高壓和高溫(HPHT)工藝中生長，在鉆石晶體中 具有如下最常見的點缺陷
-空缺(V),由于原子從晶格位點上缺失造成的缺陷；
-間隙，當額外的原子在正常占據的晶格位點之間的位置被引入結構 中，例如間隙氮原子(N。；
-替代，包括特定種類的原子由不同種類的原子代替，例如，孤立的 /單個的替代氮原子(Ns)代替碳原子。
氮-空缺(N-V)中心由Ns和V組合形成。N-V中心吸收波長范圍 為480-638nm的激發(fā)光，并發(fā)出波長范圍為638-780nm的光。為了在鉆 石中形成N-V中心，包含Ns的粗鉆石被具有少量MeV能量，典型地少 于4MeV能量的電子束輻射，以產生晶格缺陷。這樣，受輻射的鉆石被 退火，以將晶格缺陷與氮原子組合，形成N-V中心。在退火的過程中， 空缺被熱激活從 一 個晶格位點跳到下 一 個晶格位點來移動。造成這種跳 躍的可能性是vexp[-Ea/(kBT)]，其中v是"嘗試逃離頻率"，Ea是激活能量。 在Ib類型(即離散散布類型)的鉆石中，這種隨機的移動持續(xù)不斷，直 到空缺V碰到了孤立的氮原子Ns,在這里其被誘捕以形成N-V中心。 對能夠作為竟爭性缺陷形成的結果而產生的N-V中心形成和均一性具有 限制，因為與缺陷濃度相關的強烈生長區(qū)段依賴，所述缺陷例如鉆石中 的氮。
鉆石中的N-V中心是研究得最詳細的缺陷之一。其具有C3v對稱性， 對稱軸沿著晶軸[lll]排列。N-V中心的主要照片物理參數顯示系統對單
4個中心探測的適配性；其具有激發(fā)波長時的很大的吸收橫截面、很短的
激發(fā)態(tài)壽命以及很高的用于輻射弛豫的量子效率。另外，沒有有效的亞
穩(wěn)態(tài)擱板(shelving)被報道用于室溫下的N-V中心，盡管在低溫下高光 譜的燒孔(hole-burning)效率顯示這種工藝的存在。當這種有顏色的中 心暴露在532nm的激光下，典型的密度為幾個mW cm-2范圍內，其具有 很大的成為耐光的優(yōu)勢，并不呈現任何的閃光(photoblinking)。合成的 Ib鉆石的未處理過的樣品具有非常適合于尋找單個中心的N-V中心的濃 度。
美國專利US4880613公開了一種包括鉆石的發(fā)光元件，所述鉆石包 含N-V中心和可選的H3有顏色的中心(N-V-N )。所7>開的制造這樣的 鉆石的方法暗示了一束能量為2-4MeV并且劑量為Ixl017-2xl018電子 承cn^的電子束，用于產生N-V中心。在這樣的加速能量下，當鉆石的厚 度超過3或4毫米時，電子束并不足夠。因此，當鉆石的厚度更大時， 文獻US4880613建議采用中子束。這意味著被單批的電子束所輻射的鉆 石的量將限制為由電子束的掃描區(qū)域所定義的體積，并且深度gmm。
大塊鉆石(bulk diamond )的重要的限制在于，所述光在高指數材料 中被發(fā)射，這使得其有效提取變得困難。在樣品界面的折射造成小的收 集固態(tài)角度(collection solid angle )并造成偏差。納米晶體的亞波長尺寸 致使折射非相關。納米晶體可以被認為是空氣中的發(fā)光點源。Gruber等 人的"Scanning Confocal Optical Microscopy and Magnetic Resonance on Single Defect Centres", Science 276， 2012-2014， 1997是第一篇使用共焦 顯微術、磁共振、光激發(fā)光等來描述鉆石納米晶體中的N-V中心的論文。
鉆石中的單個氮-空缺顏色中心(N-V中心)提供了用于強大的單個 光源的有前途的系統。光源在需要時能夠發(fā)出單個光子，這會成為量子 密碼術的巨大的潛在應用。需要這樣的源的量子計算方案在最近已經被 提出來了。相當大的活動因此被致力于設計并實現有效的、強大的、室 溫的源，來發(fā)送周期性的包含一個且只包含一個光子的脈沖行列。這些 源是基于單個發(fā)射極的特性，以在一個時間只發(fā)射一個光子。當發(fā)射器 被一個短而強烈的脈沖所激發(fā)，這個發(fā)射器發(fā)出且只發(fā)出一個光子。開 拓性的實驗已經證明了光子反聚束和單個光子狀態(tài)的有條件的準備，而后第一次嘗試建立激發(fā)的單個光子源，產生本實驗集中于更適合實際應 用的固態(tài)方案，例如單個有機分子、自我組裝的半導體量子點或者半導 體納米晶體。這個成功的候選應該在室溫下工作，并且是耐光的。在這
種才匡架下，例i口， Beveratos等人的"Nonclassical radiation from diamond nanocrystals，，， Phys. Rev. A061802, 1-4. (2001)公開了 一種由購自de Beers 的合成的鉆石粉末制備納米晶體的方法。這種缺陷由1.5 MeV光束以 3xl0"個電子cm—"的劑量輻射，再在真空中在85(TC退火2小時所生成。 納米晶體通過超聲處理(sonification )分散lwt. %的聚合物聚乙烯吡咯 烷酮的丙醇溶液中。這使得微粒解聚，并使得其膠體狀態(tài)是穩(wěn)定的。在 11000rpm轉速下離心過濾30分鐘使得作者選擇由動態(tài)光散射所測量的 尺寸為90士30nm的納米晶體。納米晶體中的N-V中心的平均數目已經被 估計為8。所生成的N-V中心的密度于是被估計為理論上在30nm直徑球 體中只有一個。
生物熒光探針，例如有機染料、熒光蛋白質和熒光半導體納米晶體 (或者量子點)，能夠吸收波長大于500nm的光，并能發(fā)射波長大于 600nm的光，所述發(fā)射具有很長的穿透細胞和組織的深度。這些探針具 有幾個有害的特性，例如光致漂白和閃光或者細胞毒性(cytoxicity)和 化學不穩(wěn)定性(復雜量子點表面化學)。另一方面，最近已經顯示，具 有內晶體N-V中心的鉆石納米晶體是無毒的，并允許在生物細胞中單個 鉆石納米微粒的長期監(jiān)測，所述N-V中心已知用來強烈地吸收560nm左 右的光，并且有效地發(fā)射出700nm左右的熒光，其能夠與發(fā)生內生熒光 的光"i普區(qū)iiM艮好i也隔離開來。Yu等人的"Bright fluorescent nanodiamonds: no photobleaching and low cytotoxicity", JAm Chem Soc. 21， 17604-5 (2005 )從合成的lb類型、名義尺寸為10nm的鉆石粉末，以5xl015 個離子/cr^的劑量用3 MeV的質子束輻射，隨后在800。C的真空中退火2 小時，產生了具有低細胞毒性的高度熒光的納米鉆石(FND) 。 Wei P. 等人的"Characterization and application of single fluorescent nanodiamonds as cellular biomarkers", PNAS 104, 727-732， ( 2007 )通過質子輻射(3 Mev， 10"cn^個離子)，隨后在700°C的真空中退火2小時，用羧基或 者氨基去除非鉆石外殼并進行表面功能化，由合成的lb類型的35或lOOnm的鉆石微粒制備了熒光的鉆石納米晶體。作者顯示了單個35nm的 鉆石的熒光明顯亮于單個染料分子例如Alexa Fluor 546的熒光。后者在 激光能量密度為104 W/cn^的條件下在10s的范圍內光致漂白，然而納 米鉆石微粒沒有顯示出光致漂白的跡象，即便是5分鐘的持續(xù)激發(fā)之后。 另外，沒有在lms的時間分辨度內檢測到焚光閃光。這些微粒的光物理 特性并沒有退化，即便是用羧基進行表面功能化之后，所述羧基和聚L-賴氨酸形成了共價鍵，所述聚L-賴氨酸通過靜電力與DNA分子與相互 作用。使用表面功能化的焚光納米鉆石作為單個微粒生物標記物的可行 性被固定的和活的海拉(HeLa)細胞所證明。

發(fā)明內容
因此，能夠實現以低廉的價格生產具有N-V中心的大樣品鉆石的方 法是有優(yōu)勢的。特別地，生產能夠被用作發(fā)射器的納米鉆石是有優(yōu)勢的， 所述發(fā)射器用于以下幾種應用分子標記物(核酸、蛋白質、脂質、糖 類、藥物等等)、用于藥物向量化的熒光標簽、分析化學、材料的光致 發(fā)光涂層、量子密碼學等。
為了更好地說明一個或者多個關系，本發(fā)明的第一個方面提供一種 由通過高壓和高溫工藝生長并含有獨立的替代氮、尺寸大于150微米的 鉆石來生產含有氮-空缺中心的鉆石的方法，包括
-通過電子束輻射所述鉆石，輻射劑量為每平方厘米10'7至1019個電
子；
-在真空或者惰性環(huán)境中在高于700。C的溫度下退火經輻射的鉆石至 少1小時；
其特征在于，所述電子束的加速度能量大于7MeV。
所述方法能夠有優(yōu)勢地通過由生長的高壓/高溫(HPHT)鉆石開始， 生產具有受控的N-V中心濃度的鉆石納米晶體。這些光致發(fā)光納米微粒 在電子、光學、生物、涂層、分析化學和其他應用中都是有用的。
當更高的加速度能量使得鉆石的厚層(超過幾毫米，通常為1厘米 或者更厚)產生輻射，所述方法有優(yōu)勢地比起傳統方法具有更高的產量。
隨著高能量的電子產生更多的空缺，所述方法還具有增加發(fā)光中心
7的密度的優(yōu)勢。
在本發(fā)明的第二個方面，具有Ib類型的氮原子的發(fā)光鉆石含有超過 30%的氮中心，所述氮中心為發(fā)光元件。
有利地，具有更高密度的發(fā)光元件的發(fā)光鉆石、基于所述鉆石的納 米微粒為更好的生物標記物。


通過參考如下描述的實施例，本發(fā)明的這些和其他的方面將會變得
清晰明了
-圖1是本發(fā)明方法的一個實施方式的流程-圖2是鉆石所吸收的輻射劑量作為鉆石層的深度和電子束輻射能量 的函數的示意-圖3顯示了根據圖1所示的方法所產生的鉆石在由頻率加倍的 532nm的Nd-YAG激光照射下的光發(fā)射-圖4A， 4B和4C是給出每個鉆石納米晶體中潛在的N-V中心的數 目的圖；以及
-圖5是在輻射、退火和在一個相對的噴射研磨器中預研磨之后的 80-100目鉆石的掃描電子圖片。
具體實施例方式
參考圖1，根據本發(fā)明的一個實施方式，在步驟10, —個盒子被填 滿Ib類型的鉆石。
如前面所提到的，Ib類型的鉆石是在高溫高壓(HPHT)工藝下產生 的合成鉆石。粗鉆石的尺寸大于0.1微米，通常達到80-100目(mesh)。
所述盒子由鋁合金(例如Dural)或者聚酰亞胺(例如Vespel)制成。 裝配有冷卻系統(流動的冷水)的盒子具有多種形式，其取決于用于輻 射鉆石的電子束裝置的特性。通常地，容器具有平行六面體形或者圓環(huán) 形。對于一個給定的光束能量和面積鉆石密度或者深度(用g cn^來表 示)，用圖2中所示的深度-劑量曲線調整層厚。
如圖2所示，在5MeV到15MeV之間，由Bethe-Bloch公式所提供的鉆石中的停止能量從大約1.7MeV cm2 g"增長至2MeV cm2 g"。被假定 為等于入射電子通量并接近于能量損失的給定的能量沉積或者輻射劑 量，隨著光束能量超比例地增加。
在圖1的步驟12中，包含鉆石的盒子被加速度能量為7MeV到 15MeV的電子束輻射，入射電子通量高于1018e-cm—2。
隨著輻射產生熱量進入容器和鉆石中， 一股水流被用來將鉆石樣品 保持在低于8(TC,來防止容器和樣品在輻射過程中損壞。對于暴露在高 能量電子束下的lcm或者更高的厚層，水比起空氣來是更好的冷卻流體。 然而，對于超過1019個電子cm々的輻射劑量，為了保持較短的輻射時間， 光束密度增加使得樣品冷卻變得更加困難，這樣輻射時間會變得更長， 以在富Ns鉆石晶格中引入過量的空缺。例如，對于5pAcn^的光束密度 (lpA大約等于6.24xl012eY'),將需要大約90小時的輻射來獲得 1019&01-2的劑量。超過7MeV的電子束能量具有更均一地輻射包含在反 應盒子中的厚鉆石樣品的優(yōu)勢。高至15MeV的電子束能量能夠被有利地 應用，而不觸發(fā)核反應并不引發(fā)金屬雜質(催化劑)或者包含在合成鉆 石中的發(fā)光元件的殘留的放射性。
如圖2所示，更高的光束能量批準使用更厚的鉆石層。例如，對于 超過最大輻射劑量60%的劑量，在4MeV時最大的深度為大約為lgcm—2， 在12MeV時最大的深度為大約為5g cm-2。高光束能量的另一個優(yōu)勢同 樣在圖2中有例證對于不同深度，由于與高能量的光束中的電子密度 的緩慢降低相應的深度-劑量曲線的增加尾部，輻射劑量具有更好的分 布。因此，鉆石塊在一個批次中的輻射隨著光束能量的增加而增加。例 如，在電子束技術中 (http:〃www.electronbeam.com/弁irradiation)， 具有 1.5MeV的輻射光束能量的電子束具有240平方厘米的電子束的掃描區(qū) 域。對于80到100目的鉆石砂，輻射超過240平方厘米的最大的樣品塊 每批次為96克。在更小的Ionisos工具(http:〃www.ionisos.com )中，電 子束具有10MeV的輻射光束能量以及400平方厘米的掃描區(qū)域。對于相 同類型的鉆石(密度2.3),最大的樣品塊為大約每批次1公斤鉆石。
在圖1的步驟14中，被輻射的鉆石在溫度高于700°C、通常在800°C 到850。C的真空中或者惰性環(huán)境中退火。所需要的退火時間至少為1小時，通常退火條件包括1到2小時的間隔時間。
在真空或者惰性環(huán)境中執(zhí)行退火，來防止鉆石表面氧化。較粗糙的
鉆石微粒的退火步驟的唯一目的是重排晶格并創(chuàng)造N-V中心。在大氣壓 下在流動的氮氣中退火具有比起真空中處理更容易和更便宜的優(yōu)勢。在 步驟16,經退火的鉆石被研磨成尺寸小于l微米或者小于100納米的納 米微粒。在標準的可獲得的工業(yè)研磨機上的研磨需要最少250克的量， 其僅用高光束能量輻射所產生。
在步驟18，這樣的鉆石微粒被處理，例如，通過分散在液體媒介如 純水中，或者被引入固態(tài)媒介中制成復合物。通過前述方法獲得的包含 N-V的鉆石是粉紅/紅色的。如果在綠光下照射，它們會變得無限制時間 地熒光，發(fā)出紅色的光。圖3顯示了 HPHT鉆石納米晶體的熒光發(fā)射光 語(8MeV， 2xl0"個電子cm-2, 820°C， 1小時)。激發(fā)激光是532nm 的。該光譜顯示了用于N-V缺陷的典型發(fā)射。這樣的光譜包括在637nm 的相對尖銳的零-聲子線，還有在光譜的紅移區(qū)域延伸的廣闊的聲子側 帶。
高電子束能量的使用具有雙重優(yōu)勢。第一個優(yōu)勢是，大量的空缺的 產生能夠結合孤立的替代氮原子(Ns)從而產生N-V中心。第二個優(yōu)勢 是，當大樣品能夠在一個步驟中被輻射，能夠允許必要的輻射后步驟(即 退火和研磨)產生包含N-V中心的鉆石納米微粒。圖4B顯示了 2xlO'V cn^的輻射劑量能夠在20nm的鉆石晶體中引入大約4到16個N-V中心， lxl019e- cm々的輻射劑量能夠在10nm的鉆石晶體中產生IO個N-V中心, 以及在15nm的鉆石晶體中產生8個N-V中心。這樣的高輻射劑量只能 夠用來生長HPHT鉆石晶體。應用于商業(yè)鉆石納米粉末上的相同類型的 輻射產生納米微粒的非晶化-聚集。已經做了 一些初步的實驗來比較不同 類型的輻射(電子、質子、中子等)， 一些類型的HPHT鉆石砂作為可 能的原材料來產生具有N-V中心的鉆石納米微粒。這些測試的結果是生 長的HPHT鉆石晶體的電子輻射-退火-研磨看上去是最好的方法論。相比 之下，應用于HPHT鉆石納米粉末(其具有表面功能基團)上的相同的 處理產生包含聚集的N-V和非鉆石碳污染的納米微粒。
第一系列的實驗使用了核科學學院
10(http:〃ssf.ugent.be/linac/linac/contact.php )的電子束i殳備，通過4丸4亍具 有8MeV的電子束能量和5xl0"至1><1019個電子cm^的通量的初步電子 輻射。小的樣品(200 300mg)由以下物質產生
-商業(yè)HPHT 80~100目鉆石微粒(例如e6 PDA 999 80-100; http:〃www.e6.com)。沒有測量假定成為該鉆石中的納米晶體的每納米管 中的Ns數目，但是能夠估計為〈100卯m (大約10|9個原子cm—3)。
陽商業(yè)的 HPHT 0至 50nm 的鉆石微粒(SYP 0~0.05 ; www.vanmoppes.ch)。這種鉆石的平均微粒尺寸大約是40nm。用來除去 由研磨粗HPHT微鉆石而引入的污染物的酸處理留下了高密度的表面功 能基團。沒有測量該鉆石中Ns濃度，但是可以估計為〈100ppm(大約1019 個原子cm—3)。
對于80 100目的鉆石微粒，在實驗之前，存在于初始鉆石材料中的 Ns的光吸收為400 500nm波長光，這使得該鉆石為透明的黃色(互補 色)。
電子輻射通過移動碳原子、將其推進空隙位置來產生空缺。在包含 Ns的鉆石中，輻射一開始在負電荷態(tài)產生空缺(因為Ns是電供給者)。 負空缺(V-)在光譜的紫外部分導致"ND1"吸收帶，這樣Ib鉆石保持 黃色直到空缺濃度超過Ns的原始濃度。
在這一點上，輻射在中性狀態(tài)產生空缺(VQ)。吸收隨著中性狀態(tài) 下的空缺而發(fā)生，造成在GR1中心(General Radiation)的741nm吸收 紅光，因此顯示了其互補的顏色，綠色或者藍綠色。因此，微鉆石PDA 999 80 100的電子輻射后產生的綠色會指示電子輻射誘導了氮空隙復合體的 形成，這里氮占據了兩個最近的相鄰碳原子的中間位置，處在它們之間 的軸夕卜(Collins and Dahwich， "The production of vacancies in type lb diamond", J. Phys.: Condens. Matter. 15, L591 L596, 2003 )，解釋了 綠色，盡管相對于在整個鉆石或者在一些生長區(qū)域中的初始Ns濃度，輻 射劑量相對較低。
在電子輻射(8MeV，從2xl0"至1><1019個電子cm^的通量)和退 火(在820。C流動氦氣退火1小時)之后，紫色/粉紅色顏色產生了。紫 色/粉紅色與N-V缺陷在575~637nm ( 1.95~2.15eV)周圍的吸收有關，
ii而，在光學顯微鏡下，鉆石晶體由于上面所參
的。電子輻射單獨地顯示為用來在藍光激發(fā)下增強綠-橙光致發(fā)光的量， 所述藍光激發(fā)目前通常是很弱的。隨后的退火強烈地削弱這種光致發(fā)光，
并且產生綠光激發(fā)下的N-VG和N-V-紅外發(fā)光顏色中心。N-V"N-V-的相 對量取決于輻射參數。在N-V-中心的負電荷被認為來自鄰近的氮原子 過量的空缺的產生導致更低數目的可獲得的不與N-V-中心接合的氮原 子，導致N-VG更高的比例。在這個微晶體中，結晶缺陷可以有很多不 管是在532nm或者是在473nm激發(fā)波長下都無法在樣品上，包括非輻射 的微晶體上觀察到拉曼線。
商業(yè)HPHT鉆石粉末SYP 0-0.05的輻射和退火在應用于HPHTM敬鉆 石的相同條件下，最初顯示與表面上的非鉆石層的形成相關的問題。這 種非鉆石碳導致納米晶體聚集成典型尺寸為幾個微米的微粒。樣品在沸 騰的硫酸、硝酸和高氯酸混合物中的處理，使得部分的鉆石純化。單個
行。這種組合研究允許探索單個鉆石納米晶體的光學特性和結構特性之 間的相互關系。因此，經輻射和退火的納米晶體能夠被認為是熒光標記 物。每個納米晶體的N-V缺陷的確切數目都是由光子反聚束的時間分辨 測量來確定的(數據未示)。 一般地，經過8MeV (通量2xl0"個電子 cm-2)的電子輻射和在820。C下的退火， 一半鉆石微粒都不發(fā)熒光，50nm 的單個納米晶體平均只包含兩個N-V缺陷。更高劑量下(1"019個電子 cm—2)的輻射產生更強的聚集非晶態(tài)，以及更低的N-V引入率。
微晶體和納米晶體的兩種實驗的比較證明了通過使用微米晶體獲得
更好的結果。
在這兩個在8MeV的實驗之后，工業(yè)實驗已經使用Ionisos電子加速 器(http://ionisos.fr)。這個設備的最大電子束具有10MeV的輻射光束 能量，具有大約400cn^的掃描區(qū)域。在這個測試中，兩個125x80x10毫 米的Dural盒子被填滿了 80至100目(密度大約2.3 )的Ib類型的鉆石， 總共250克。在輻射期間， 一股水流冷卻鉆石容器。為了在2xl0"個電 子cm—z的劑量下輻射鉆石，鉆石被輻射了 18小時(平均密度5(^A/cm2)。
12輻射的鉆石粉末顯示輻射性等級，其明顯低于由法律規(guī)定的安全水平。 在經過約820。C下的持續(xù)1小時的退火步驟后，使用工業(yè)技術研磨鉆石。
在第 一 步驟，包含 N-V 的微鉆石通過 Alpine Hosokawa (http:〃www.alpinehosokawa.com )的N2相對噴射研磨機謬皮自生地研磨成 200 300nm的微粒(具有更小的納米微粒的小片段，如圖5所示)。經 過這個第一次研磨步驟，通過行星研磨(在Fritsch進行的實驗， www.fritsch.de)或者通過用純水在攪拌的媒介中研磨的自生研磨(在 Alpine Hosokawa進行的實驗，www.alpinehosokawa.com)， 容易地獲得 小于50nm的納米微粒。
納米微粒的光致發(fā)光分析顯示，4個入射電子產生一個N-V中心(而 不是通常的"大拇指法則"所說的每1個入射電子形成一個N-V)，很可 能作為低通量-劑量轉換系數、低空缺產量、氮-空缺聚集比率等的結果。 最后 一 個實驗在 Institut fiir Ker叩hysik Universist汪t Mainz (http:〃www.kph.uni-mainz.de/)使用15MeV的電子束。在研究光致發(fā)光 之前，用高電子輻射劑量(從2xl0'8個電子cir^至大于2xl0"個電子cm—2) 在兩種類型的用不同的金屬添加劑所制備的HPHT微鉆石上進行蓋格計 數器放射性分析，因為鉆石中含有的金屬微?？赡軙a生長壽命的放射 性元素。經過幾個小時或者幾天的處理后，分析沒有顯示任何可以檢測 到的感應放射性。
所有用15MeV光束和高達lxlO"個電子cn^的輻射處理過的樣品 沒有顯示出任何非晶化的跡象(用Raman和XRD光鐠學檢測)，并顯 示出如圖3所示的強烈地光致發(fā)光激發(fā)光譜。
附圖和前面的說明書詳細地示出并描述了本發(fā)明，然而這樣的示出 和描述應該被理解為僅僅是示例性或者舉例性的，而不是限制性的；本 發(fā)明并不局限于所公開的實施方式。
例如，研磨步驟可以在輻射步驟之前進行，或者在退火步驟之前進 行。然而，退火后再研磨鉆石似乎會產生更好質量的熒光鉆石。所公開
權利要求書的研究后，能夠被實施所要求發(fā)明的本領域技術人員理解并 影響。已經做了努力來確保關于數字的精確性(例如數量、溫度、比率、 時間等)，但是也會有一些誤差或者背離。
在權利要求書中，術語"包括"不排除其他元素，并且不定冠詞"a"或 者"an"也不排除多個。
權利要求
1、由通過高壓高溫工藝生長并含有獨立的替代氮、尺寸大于150微米的鉆石來生產包含氮-空缺中心的鉆石的方法，包括-通過電子束輻射(12)所述鉆石，輻射劑量為每平方厘米1017至1019個電子；-在真空或者惰性環(huán)境中在高于700℃的溫度下退火(14)經輻射的鉆石至少1小時；其特征在于，所述電子束的加速度能量大于7MeV。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電子束的加速度 能量小于15MeV。
3、 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述電子束的加速度 能量為8至10MeV。
4、 根據權利要求1 、 2或3所述的方法，其特征在于，在輻射過程 中，所述鉆石的溫度保持在低于或者等于80°C。
5、 根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述鉆石被循環(huán)于所 述鉆石之中的液體流所冷卻。
6、 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述液體主要由水組成。
7、 根據權利要求1至6所述的方法，其特征在于，所述退火在800°C 至85(TC之間的溫度下進行。
8、 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述退火進行小于2 小時。
9、 根據權利要求1至8所述的方法，其特征在于，進行所述輻射的 所述鉆石的尺寸大于0.1微米。
10、 根據權利要求9所述的方法，其特征在于，退火之后，所述鉆 石被研磨成尺寸小于20納米的鉆石納米微粒。
11、 鉆石，其特征在于，所述鉆石每立方微米包含超過600個氮-空 缺中心。
12、 根據權利要求1至10中任一項所述的方法制造的包含氮-空缺 中心的鉆石的粉末，所述粉末包含尺寸為15至20納米的鉆石納米微粒。
13、 根據權利要求11所述的鉆石的用途，其作為量子密碼術系統的 光發(fā)射器。
14、 包含根據權利要求11所述的鉆石的納米微粒的單微粒生物標記物。
全文摘要
由高壓和高溫工藝下生長并含有獨立的替代氮的鉆石來產生包含氮-空缺中心的鉆石的方法，包括-通過電子束來輻射(12)所述鉆石，輻射劑量為每平方厘米10¹⁷到10¹⁹個電子；-在真空或者在惰性環(huán)境中以高于700℃的溫度退火(14)經輻射鉆石至少一小時，其特征在于，所述電子束的加速度能量大于7MeV。
文檔編號C30B29/04GK101679040SQ200880015526
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月7日 優(yōu)先權日2007年5月10日
發(fā)明者帕特里克·屈爾米, 讓-保羅·布杜 申請人:國家健康與醫(yī)學研究院