Name: 锶铝酸盐磷光体中相位依赖性阱深度控制及持续发光 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-12-05T13:50:00.000+00:00
Duration: 6 min 16 s
Description: 探索锶铝酸盐磷光体中相位依赖性阱深度控制及持续发光特性，研究SAO-B和SAO-G两种陶瓷的热释光与余辉性能差异。该方法为动态防伪技术和显示应用中的持久性磷光体优化提供了重要参考。

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本工作由法国国家研究局（ANR）项目&#34;PERSIST&#34;（ANR-18-CE08-0012 PERSIST）资助。作者感谢T. Delgado博士、M. Allix博士和V. Casting博士在我们近期工作中的帮助与讨论。

注意：材料与实验流程的示意图见图1，测量系统见图2。以下是基于临床实验流程，对经紫外光预激发的SAO-B和SAO-G陶瓷的持久发光（PersL）和热释光（TL）特性进行测量的详细、分步标准操作规程。
1. 样品制备与预处理
<ol>
	<li>准备样品。
	<ol>
		<li>PersL 样品可以是粉末或大尺寸的陶瓷和晶体。使用以下程序测量粉末：在单轴压力为 3.5 吨的条件下压制 SAO-B 和 SAO-G 的压片，持续 5 分钟。 
		&#8203;注意：每个样品通常质量约为 120 mg，形状均匀，直径为 10 mm，厚度为 1.0 mm17。</li>
		<li>通过加热样品去除 PersL 样品中的所有陷阱。在 350 K 下加热 10 分钟仅能清除浅层/表面陷阱，而保留较深的陷阱，这些深层陷阱在室温（RT）下不会影响 PersL。为实现完全预清洁，测量前需在 480 K 下加热 10 分钟。请注意，此温度可能因材料不同而有所差异。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>陷阱清空后进行样品存放。
	<ol>
		<li>在样品台上涂抹一层薄而均匀的银浆。</li>
		<li>等待 10–15 分钟，直至银浆完全干燥，粉末牢固附着。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 样品的安装
<ol>
	<li>安装支架。
	<ol>
		<li>始终使用相同的螺丝固定样品支架，准确匹配其位置。</li>
		<li>以对角方式拧紧螺丝，循环三圈，以确保压力均匀。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>安装内腔。
	<ol>
		<li>将内腔（四周带有通孔）插入样品安装座上。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>连接外腔。
	<ol>
		<li>将外部腔体放置到位，使封闭窗口朝上（用于紫外-可见光[UV-Vis]激发）。</li>
		<li>此过程中保持阀门关闭。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 系统准备与抽气
<ol>
	<li>启动泵：关闭阀门后启动真空泵。</li>
	<li>监测泵状态：当泵的指示灯由黄色（闪烁）变为绿色时，打开阀门。</li>
	<li>预抽真空：保持阀门开启，等待15–20分钟，以确保达到足够的真空度。</li>
	<li>监测压力。
	<ol>
		<li>抽气过程中检查压力计：红色闪烁表示气体压力（黑色刻度）；绿色闪烁表示压力（红色刻度）。</li>
		<li>在打开通向腔室的阀门前，确保最终压力低于1 × 10-3（mbar）。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. 光学装置与遮光
<ol>
	<li>安装光纤和屏蔽装置。
	<ol>
		<li>调节光纤以优化发射光的收集效率。</li>
		<li>用黑色遮光布覆盖整个装置，以避免杂散光和背景激发。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
5. 冷却与温度控制（适用于热释光）
<ol>
	<li>水冷系统：使用低温恒温器和压缩机前，先打开水源。</li>
	<li>温度控制器：打开控制器电源，设置加热范围（例如 50 mW）和目标温度（例如 10 K）。然后进入相应菜单，确认两次设置参数。</li>
	<li>让系统逐步达到目标温度。</li>
	<li>在重新关闭阀门前，需等待温度降至 150 K 以下。</li>
	<li>持续抽气以确保样品台处于真空状态。 
	注意：实验结束时，样品温度可能升至较高水平（约 500 K）。每次实验结束前，务必先将加热器重置至 10 K。在温度降至 350 K 以下之前，切勿关闭压缩机，以免损坏设备。</li>
</ol>
6. 激发与测量
<ol>
	<li>选项 A：用于持久发光（PersL）：
	<ol>
		<li>预激发：用紫外光（例如，275 nm 紫外 LED 激发，2 mW·cm-2，其他详细信息参见补充表 1）或可见光照射样品所需时间（通常为 5 分钟）18。 
		&#8203;注意：相机和光谱仪的积分（曝光）时间设置为 2 秒。探测器增益设为默认灵敏度（不可由用户调节）。应用约 3 秒的门控窗口。采集距离为 5 cm，入射狭缝完全打开，且未安装光栅。进行背景扣除和暗帧校正。激发后，立即并连续记录发射强度随时间的变化（从数秒至数分钟或数小时），使用由 WinSpec32 软件包控制的 ICCD 相机完成。其他检测与采集参数见补充表 1。除非各图注中另有说明，所有测量均采用相同的参数。</li>
		<li>采集 PersL：对已预激发的样品进行 PersL 测量。通过与光谱仪耦合的、在 -65 °C 下冷却的增强型电荷耦合器件（ICCD）相机，经由光纤收集发射光，用于光谱分析。</li>
		<li>激发后，使用 ICCD 相机及检测软件系统立即并随时间连续记录发射强度（从数秒至数分钟或数小时）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>选项 B：用于热释光（TL）：
	<ol>
		<li>预激发：如上所述，用紫外光或可见光激发样品。</li>
		<li>升温程序：激发后，以受控速率（例如，10 K·min-1）将样品温度升至目标温度（例如，470 K）。</li>
		<li>在温度升高的过程中，连续记录发射（发光）光谱。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
7. 完成与安全注意事项
<ol>
	<li>确保加热器设置在低温设定点（例如，10 K）。</li>
	<li>在关闭压缩机之前，让温度降至350 K以下。在打开腔室前，使腔室恢复至大气压。</li>
	<li>当系统达到室温后，拆卸腔室和样品台。</li>
</ol>
8. 数据处理
<ol>
	<li>使用检测软件分析PersL衰减曲线和TL发光曲线。</li>
	<li>确保数据标注激发类型、样品、日期及相关实验条件。 
	注意：实验开始前，必须通过将样品加热至350 K来清空所有陷阱（去陷阱温度与材料相关）。在进行敏感测量时，始终屏蔽环境光。对所有样品进行标记并跟踪，以确保可重复性。记录压力、温度和系统状态日志，以便故障排查和结果复现。为获得最佳可重复性，所有样品应始终采用相同的操作流程，并记录任何偏差。为保证可重复性，应控制激发和检测条件，例如强度、检测距离和时间。</li>
</ol>

<ol><li>Giordano, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Persistent+luminescence+induced+by+upconversion%3A+an+alternative+approach+for+rechargeable+bio-emitters%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Opt+Mater%22%5BJournal%5D)">Persistent luminescence induced by upconversion: an alternative approach for rechargeable bio-emitters.</a> Adv Opt Mater. 11 (11), 2201468(2023).</li>
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</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

成功重复本实验方案依赖于对多个实验参数的精确控制。样品几何形状需保持一致（压片厚度约 1 mm，直径 8–10 mm），以确保激发和热梯度的一致性。激发开始前，必须确认真空度达到或低于 1 × 10-3 mbar，且泵的指示处于“绿色”范围。必须在快门关闭后立即开始数据采集（延迟 &lt; 0.5 s），以准确捕捉持久发光（PersL）初期的衰减动力学。样品平面的辐照度应保持恒定（275 nm 激发时约为 2 mW·cm-2），以确保陷阱填充的可重复性。热释光（TL）测量中的升温速率必须稳定在 10 K·min-1，以便对不同样品的发光峰进行定量比较。最后，在所有实验运行中进行一致的暗场扣除和归一化处理，对于有效的强度比较和动力学拟合至关重要。
如果早期的PersL信号接近探测器饱和，应降低激发辐照度或曝光时间，同时保持增益恒定。多次循环后信号减弱可能表明陷阱未完全清空；此时，可在下一次测量前将样品预热至420 K并保持10分钟，以清除深陷阱中的残余电荷。不同测量之间基线水平不一致通常源于样品台的温度漂移，因此在激发前留出5分钟的平衡时间可最大限度减少这种波动。当信噪比持续偏低时，可收窄采集光阑，或添加中心波长为520 nm的光学带通滤光片，以抑制杂散紫外光。
如果可见光激发（450-470 nm）产生的发射信号可忽略不计，则可将曝光时间延长至5-10秒，或返回使用紫外激发，因为Eu2+在此波长范围内的吸收尾部显著减弱。信号强度还与测量中所用材料的种类和数量有关。在保存光谱之前，务必确认WinSpec32或其他检测软件中已启用背景校正，以避免残留暗噪声。
在两种SAO持久发光（PersL）荧光粉中，Eu2+ 通过4f⁶5d¹ <img alt='DNA转录符号“DNA→RNA”带箭头；分子生物学示意图。
' src="/files/ftp_upload/69595/69595eq1.jpg" style="font-size: 14px; margin: 0px;" data-altupdatedat="1778558422000" data-alt="方程1">4f⁷ 跃迁作为发光中心，而Dy³⁺则引入电子陷阱，在室温下捕获并逐步释放载流子5。B³⁺的掺杂有助于晶格致密化，并改变氧空位环境，从而形成略深的陷阱态，延长持久发光时间5。然而，SAO-G与SAO-B在持久发光（PersL）和热释光（TL）行为上的差异源于其不同的晶体结构。SrAl2O4结晶于单斜晶系，晶格参数为：a = 8.447 Å；b = 8.816 Å；c = 5.163 Å；β = 93.42°；空间群P21，Z = 4。Sr4Al14O25则结晶于正交晶系Pmma空间群，晶格参数为a = 24.745 Å，b = 8.473 Å，c = 4.881 Å，Z = 25。这种结构差异调节了Eu²⁺周围的局部晶体场，使其5d能级相对于导带发生偏移。在Sr-O配位更紧密的SAO-B中，Eu²⁺的5d态更接近导带底，有利于形成更深且热稳定性更高的陷阱（0.78 eV），从而在更长时间尺度上维持发光。相反，在SAO-G中，5d态与导带之间的能隙略大，导致陷阱较浅（0.62 eV），载流子释放更快，因而产生强度较高但持续时间较短的余辉5。
本研究比较了两种具有代表性的锶铝酸盐相，但未系统性地改变掺杂剂浓度。未来的工作应包括未掺杂的SAO、仅掺杂Eu以及共掺杂Dy/B的系列样品，以明确每种掺杂剂对陷阱形成和持久发光效应的独立贡献。在420 K以上发生的热猝灭会降低发射强度，并限制高温下的可读性，这表明需要引入具有更深陷阱能级的共掺杂剂以实现高温条件下的有效工作。此外，本文所展示的光学读出依赖于实验室级探测器；便携式探测器可能需要进行精细校准，以保持相当的灵敏度。
传统的动态防伪策略通常依赖于混合材料复合物，这些复合物结合了多种不同颜色或衰减时间的磷光体4。这些方法可能面临分散不均、光学串扰以及在反复激发下各组分性能退化等问题。相比之下，本研究采用的相依赖型SAO方法利用单一化学家族内部固有的结构差异，无需复杂的混合过程，即可实现可重复且化学稳定的、随时间和温度变化的响应特性。这种单一家族策略简化了油墨配方，增强了多层器件中的相容性，并在不同批次的制备过程中保持可预测的发光动力学行为。尽管其可实现的颜色范围较多种磷光体系统更窄，但在重现性和可调的持久发光行为方面的优势，使其在实际光学标记和防伪应用中具有明显优势。
本方案建立了一个可重复的框架，用于评估基于SAO陶瓷的持久性发光（PersL）和热释光（TL），重点强调了真空密封性、时间精度和参数报告等关键步骤。定量采集参数与机理讨论相结合，为将这种相依赖的发光体系拓展应用于温度响应型传感器和动态防伪器件奠定了基础。从应用前景来看，SAO持久发光陶瓷不仅可嵌入油墨中，用于快速制备防伪图案，还可与其他商用材料混合，用于生物成像20,21,22和3D打印23,24。颜色可调的铝酸锶基持久发光荧光粉有望推动新一代光学信息标记与防伪技术的发展。

高质量的防伪应用通常受益于通过混合多种不同发光材料产生的多色发射1，但这种方法可能带来界面不兼容、成本较高2,3、质量不一致等问题，甚至可能增加被仿冒的风险4。事实上，采用相同基质或组分的材料有助于简化制备过程，提高化学和物理稳定性，并可通过波长调控或结构设计实现多通道光学信号输出5，从而提升防伪效率6。尽管具有上述潜力，目前针对利用蓝色和绿色发射的铝酸锶（SAO）材料独特的相依赖发光特性来构建动态、时间分辨防伪图案的研究仍十分有限7,8。
蓝色和绿色 SAO 荧光粉表现出特征性的持久发光（PersL）和热释光（TL）特性&#160;由 Eu 控制2+&#160;发射与缺陷相关的陷阱结构5,9. Green SrAl2O4铕2+,Dy3+ 在510-520 nm处显示出强烈且持久的余辉，其中Eu2+&#160;作为发光中心和Dy3+&#160;（连同本征缺陷一起）提供了广泛的电子陷阱分布，可在室温下逐渐释放载流子，从而产生强烈的持久发光（PersL）。对该材料的热释光（TL）研究 consistently 显示出多个对应于浅陷阱和深陷阱的发光峰，证实其优异的持续发光特性源于在不同陷阱深度范围内通过热激活机制释放载流子。9,10. 相比之下，蓝色的 Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+ 在440–490 nm范围内发光，当存在深陷阱时通常表现出较长的余辉。热释光（TL）测量显示在较高温度下（350–440 K）出现明显的发光峰，表明相较于绿色相具有更深的陷阱能级9,11PersL 和 TL 分析结果共同表明，这些 SAO 磷光体的发光光谱颜色、衰减行为及余辉持续时间由 Eu 之间的相互作用所调控2+&#160;发射特性以及共掺杂剂和晶格缺陷所形成的陷阱能级分布。尽管SAO-B和SAO-G各自已被广泛研究，但它们在不同物相下的配对行为尚未被明确用于单一化学体系的动态防伪技术。填补这一研究空白，将显著推动SAO材料在高性能、安全导向型应用中的发展。
本研究重点考察了两种陶瓷材料的持久发光（PersL）特性：Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+,B3+（在490 nm处发射蓝光，SAO-B）和SrAl2O4:Eu2+,Dy3+,B3+（在520 nm处发射绿光，SAO-G）。关键在于，通过详细的热释光（TL）实验，可系统评估这些材料在紫外光（UV）11,12以及可见光预激发（例如450 nm）13,14条件下的陷阱能级分布和发光稳定性。需注意，B3+可促进铝酸盐的相形成/烧结过程，并通过玻璃形成体/助熔剂行为调节缺陷化学和陷阱分布5,15，从而在中等温度下提升PersL的稳定性。SAO荧光粉的信号可在50–450 K范围内进行测量。TL表征为理解持久发光行为的内在机制提供了关键信息16，揭示出SAO-B具有更深的电子陷阱和更长的衰减持续时间，而SAO-G则表现出更强的初始发射强度。
基于这些基本认识，我们通过以下方式填补了研究空白：（i）在相同条件下对持久发光（PersL）和热释光（TL）进行并行表征；（ii）系统化演示时间/温度编码的光学标签。我们提出了用于“温度分辨”和“时间分辨”防伪应用的创新策略。该方法利用所研究材料特有的、相依赖的持久发光特性，展现出随时间和温度可预测演化的动态发射模式。因此，本项系统性研究不仅增进了对陷阱调控发光机制的基本认知，还为优化基于铝酸锶（SAO）的材料在安全标识、安全照明和动态显示等先进技术领域的应用提供了切实可行的框架。

<table><tbody><tr><td>405 nm LED</td><td>Thorlabs</td><td>N/A</td><td>热释光测量的激发光源</td></tr><tr><td>455 nm LED</td><td>Thorlabs</td><td>N/A</td><td>持久发光的激发光源</td></tr><tr><td>Acton SpectraPro 2150i 光谱仪&amp;nbsp;</td><td>Princeton Instruments</td><td>Acton Spectra Pro</td><td>可见光单色仪；300 条/毫米，中心波长 500 nm；与 ICCD 耦合用于热释光测量</td></tr><tr><td>硼酸（H&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;BO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10043-35-3</td><td>B的前体&lt;sup&gt;3+&lt;/sup&gt; 固相反应中的掺杂</td></tr><tr><td>闭循环氦气流低温恒温器</td><td>住友冷凍技术</td><td>HC-4E</td><td>用于热释光实验，温度可降至15 K</td></tr><tr><td>加热板</td><td>Thermo Scientific</td><td>88880004</td><td>用于在量子产率（QY）测量前对样品进行预加热，以实现热释陷阱</td></tr><tr><td>光场</td><td>Princeton Inc.</td><td>N/A</td><td>检测软件&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>溴化钾（KBr）</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7758-02-3</td><td>用作压片基质（50 mg 样品 + 300 mg KBr） &amp;rarr; 压制成直径1 cm &amp;times; 2 mm 厚度的片剂</td></tr><tr><td>Scientific Pixis 100 ICCD 相机&amp;nbsp;</td><td>普林斯顿仪器（Roper Scientific）</td><td>Pixis 100</td><td>ICCD 相机；用于 TL、PersL、RL 检测（冷却至 &amp;minus;65 &amp;deg;X射线测量用 C</td></tr><tr><td>Sr&lt;sub&gt;&lt;span style=&quot;字体大小：10.8333px&quot;&gt;4&lt;/span&gt;&lt;/sub&gt;Al&lt;sub&gt;14&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;25&lt;/sub&gt;:Eu&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;,Dy&lt;sup&gt;3+&lt;/sup&gt;，B&lt;sup&gt;3+&lt;/sup&gt; 样品</td><td>BREVALOR S&amp;agrave;rl</td><td>Daniel Rytz 准备</td><td>通过固相反应在1400 °C下于实验室合成 &amp;deg;C 使用氧化物（4 N 纯度）；Eu&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; ~1.0 mol%，Dy&lt;sup&gt;3+&lt;/sup&gt; ~1.5 mol%，B&lt;sup&gt;3+&lt;/sup&gt; ~17.5 mol%</td></tr><tr><td>SrAl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;:Eu&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;,Dy&lt;sup&gt;3+&lt;/sup&gt;，B&lt;sup&gt;3+&lt;/sup&gt; 样品</td><td>BREVALOR S&amp;agrave;rl</td><td>Daniel Rytz prepared</td><td>商用粉末；Eu&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; 约1.5 mol%，Dy&lt;sup&gt;3+&lt;/sup&gt; ~5.0 mol%，B&lt;sup&gt;3+&lt;/sup&gt; ~0.9 wt%</td></tr><tr><td>温度控制器</td><td>Lakeshore</td><td>Model 340</td><td>连接至冷冻恒温器以控制热释光</td></tr><tr><td>Winspec32</td><td>Winspec33</td><td>N/A</td><td>检测软件&amp;nbsp;</td></tr></tbody></table>

铝酸锶荧光粉中陷阱深度与持久发光的相依赖性调控

Phase-Dependent Control of Trap Depth and Persistent Luminescence in Strontium Aluminate Phosphors

持久发光（PersL）材料因其在激发后具有长时间的发光特性，在可视化、信号传递、生物成像和防伪等领域受到广泛关注。然而，实现长持续发光时间与稳定的发光性能仍具挑战性。本研究介绍了两种先前在实验室合成的陶瓷材料：Sr4Al14O25:Eu2+, Dy3+, B3+（在490 nm处发射蓝光，SAO-B）和SrAl2O4: Eu2+, Dy3+, B3+（在520 nm处发射绿光，SAO-G），二者均属于铝酸锶荧光粉。本工作&#160;展示了一套完整的实验方法，包括详细的热释光（TL）和持久发光（PersL）表征。在不同激发光源（紫外光和可见光）下，我们发现SAO-B具有更深的陷阱能级和更长的衰减时间，而SAO-G则表现出更强的初始发光强度。此外，视频展示了两种新颖的“温度分辨”和“时间分辨”动态防伪技术，时间尺度覆盖数秒至数分钟。所提供的方法为致力于优化持久荧光粉在安全防护、应急照明和动态显示应用中的研究人员提供了有价值的参考。

在275 nm紫外光激发后，室温下系统比较了SAO-B和SAO-G的持久发光（PersL）特性，如两种化合物的发射光谱所示（图3A）。SAO-B发射峰值位于490 nm的蓝光；而SAO-G则发射峰值位于520 nm的绿光。两种化合物均表现出优异的持久发光性能，其长余辉发射对应于Eu2+的5d <img alt='DNA转录符号“DNA→RNA”，带箭头；分子生物学示意图。' src="/files/ftp_upload/69595/69595eq1.jpg" style="font-size: 14px; margin: 0px;" data-altupdatedat="1778558422000" data-alt="公式1"> 4f跃迁。值得注意的是，SAO-B的发光衰减时间长于SAO-G（图3B）。
TL 峰对应于两种样品中 Eu2+ 的 5d<img alt='DNA 转录符号“DNA→RNA”，带箭头；分子生物学示意图。
' src="/files/ftp_upload/69595/69595eq1.jpg" style="font-size: 14px; margin: 0px;" data-altupdatedat="1778558422000" data-alt="公式 1">4f 跃迁。SAO-B 在 300 K 以上出现强 TL 信号，而 SAO-G 在 250 K 以上即出现强 TL 信号（图 4）。SAO-B 的最大 TL 强度与 SAO-G 相当，表明紫外激发对两种样品的电子跃迁均具有较高效率。具体而言，SAO-B 的 TL 发光曲线在 350 K 处呈现一个宽峰（蓝色曲线），而 SAO-G 则在 290 K 和 320 K 处表现出两个明显峰（绿色曲线），说明其陷阱能级分布更广。根据 Urbach 公式19，可得：
(E = Tmax / 500)
SAO-B 的计算陷阱深度为 0.78 eV，SAO-G 为 0.62 eV5。通常情况下，SAO-B 表现出更深的电子陷阱，导致其余辉时间显著长于 SAO-G。
在室温（RT，约300 K）下观察到的超长持久发光现象见补充视频1。这些SAO陶瓷材料在防伪领域具有潜在应用价值。利用SAO-B和SAO-G持久发光陶瓷制备了双色防伪标记“PSL”（图5，补充视频1）。在紫外光预激发后，该防伪图案可发出双色光超过1小时。
此外，该视频还提出了一种新颖的“温度分辨防伪”策略，利用 PersL SAO-G 和 SAO-B（图6，补充视频2）。这些磷光材料在热刺激下表现出独特的发光响应，可将其集成于安全标签中。该应用依赖于 SAO 材料的热释光（TL）特性。在室温约 300 K 时，观察到强烈的持续发光。当温度缓慢升高至 330 K 时，发光强度和发射特性发生系统性变化。在 370 K 时，与标记为蓝色的“PARIS”相比，标记为绿色的“CHIMIE”的持续发光强度显著降低。最终，在 420 K 时，标记为绿色的“CHIMIE”的持续发射已无法分辨，仅剩标记为蓝色的“PARIS”仍在发光。通过控制升温速率，时间和温度共同影响发光行为。这种“光学信息存储的时间/温度依赖性”特性提供了一种高度安全的防伪机制。
<img alt="SAO基质示意图：发射过程、陷阱、掺杂剂（Eu²⁺, Dy³⁺, B³⁺）、X射线/紫外激发。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69595/69595fig1.jpg" data-altupdatedat="1778558422000" data-alt="图1"> 
图1：Eu2+、Dy3+、B3+掺杂SAO陶瓷材料的持久发光（PersL）示意图。 SAO-B与SAO-G的示意图，展示了Eu2+发射中心以及概念化的陷阱能级结构（Dy相关的电子陷阱；B辅助的晶格/缺陷调控）。该动态防伪概念将时间依赖性和温度依赖性响应集成于同一材料体系中。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69595/69595fig1large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
<img alt="用于光谱分析的真空室中X射线和紫外光激发装置。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69595/69595fig2.jpg" data-altupdatedat="1778558422000" data-alt="图2"> 
图2：SAO-B和SAO-G陶瓷在紫外光预激发后，其持续发光（PersL）和热释光（TL）特性测量装置示意图。 真空室/低温恒温器、紫外/可见光激发光路、光纤耦合收集系统及检测链的整体布局，用于PersL成像、PersL光谱和TL信号采集。关键检查点已标明：泵指示灯为绿色；气压 ≤ 1 × 10-3 mbar；腔体避光密封。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69595/69595fig2large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="吸收与发射光谱、强度随时间变化图；光学激发分析、光谱学研究。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69595/69595fig3.jpg" data-altupdatedat="1778558422000" data-alt="图 3"> 
图 3：持久发光光谱与衰减曲线。（A）SAO-B 和 SAO-G 荧光粉的持久发光光谱，以及（B）其衰减曲线。在 275 nm（LED；≈ 2 mW cm-2）紫外光预激发 5 分钟后，记录的 SAO-B（蓝色）和 SAO-G（绿色）的发射光谱与衰减曲线。积分时间 = 2 s；门控 ≈ 3 s；探测器增益 = 默认灵敏度；采集距离 = 5 cm；狭缝全开；无光栅；已应用暗帧扣除。数据以均值 ± 标准差（n = 3）表示，并包含 95% 置信区间阴影。通过 ICCD 相机与 Winspec32-Princeton 软件进行采集。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69595/69595fig3large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
<img alt="SAO-G、SAO-B材料的归一化强度与温度关系图；热分析比较" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69595/69595fig4.jpg" data-altupdatedat="1778558422000" data-alt="图4"> 
图4：SAO-B和SAO-G荧光粉的热释光（TL）特性。 TL强度随温度的变化（β = 10 K min-1；50–450 K），检测条件与图3相同。积分时间 = 2 s；采集距离 = 5 cm；已进行背景扣除。曲线表示均值 ± 标准差（n = 3），阴影区域为95%置信区间。完整的采集参数见补充表1。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69595/69595fig4large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的高清版本。</a>
<img alt="PSL在490 nm和520 nm处的光谱吸收图，展示光学激发特性" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69595/69595fig5.jpg" data-altupdatedat="1778558422000" data-alt="图5"> 
图5：利用SAO-B和SAO-G荧光粉实现时间分辨防伪。 原始的时间分辨防伪视频见补充视频1。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69595/69595fig5large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="温度变化防伪示意图；在 60°C、100°C 和 150°C 下文字的可见性。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69595/69595fig6.jpg" data-altupdatedat="1778558422000" data-alt="图 6"> 
图 6：使用 SAO-B 和 SAO-G 荧光粉实现温度分辨防伪。 原始的时间分辨防伪视频见补充视频 2。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69595/69595fig6large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
补充表1：检测与采集参数。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69595/Supplementary%20Table%201.xlsx" target="_blank">请点击此处下载该文件。</a>
补充视频 1：时间分辨防伪技术.mp4 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69595/Supplementary%20Video%201.mov" target="_blank">请点击此处下载该文件。</a>
补充视频 2：温度响应型防伪技术.mp4 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69595/Supplementary%20Video%202.mp4" target="_blank">请点击此处下载该文件。</a>

本研究探讨了两种持久发光陶瓷SAO-B（蓝色）和SAO-G（绿色）的标准光学测量方法，如热释光（TL）和持久发光（PersL）。通过调控电子陷阱深度，本工作创新性地提出了“温度分辨”和“时间分辨”动态防伪方法。

长余辉（PersL）材料因其在可视化、信号传递、生物成像等方面的应用而受到广泛关注。

我的研究探索了持久发光材料（例如偏铝酸锶）及其结构如何实现生物成像和先进防伪应用。该领域的进展体现在单一持久发光荧光粉组分可实现余辉颜色调控以及随温度变化的发光分辨。首先，称取SAO-B和SAO-G粉末，并在3.5吨的单轴压力下压片5分钟，制成片状样品。确保每个样品具有均匀的形状，质量约为120毫克，直径为10毫米，厚度为1毫米。将样品在350 K下加热10分钟，以去除浅层或表面陷阱。然后将样品在480 K下孵育10分钟，以消除深层陷阱。现在，在样品台表面涂抹一层薄而均匀的银浆，并将其均匀铺开，以确保接触牢固。将样品放置在样品台上，静置10至15分钟，直至银浆完全干燥，然后使用指定的螺丝安装样品台，确保每颗螺丝都位于其对应的正确位置。以对角方式拧紧螺丝，重复三次，以施加均匀的压力。将四周带有通孔的内层腔室插入已固定的样品上。接着，将外层腔室套在内层腔室外部，使封闭窗口朝上，以用于紫外-可见光激发，并确保在整个过程中阀门保持关闭状态。在保持阀门关闭的情况下，启动真空泵。监测泵的指示器。观察右侧指示灯由红色变为绿色，左侧指示灯由黄色变为红色，表明压力已降至低于1×10⁻³毫巴，然后打开通向腔室的阀门。现在连接光纤电缆，并调整其位置以最优收集所发射的光。用黑色毯子完全覆盖整个装置，以阻挡杂散光和背景激发。接下来，在启动恒温器和压缩机进行冷却之前，先打开水源。打开温度控制器，将加热范围设为 50 瓦，目标温度设为 10 开尔文。使用显示的菜单并两次确认设置。现在，让系统冷却直至达到目标温度。继续抽气以维持样品台周围的真空状态。对于热释光实验，使用紫外光或可见光激发样品。激发后，以每分钟10开尔文的受控速率升高样品温度，直至达到目标温度（例如470开尔文），并在温度升高的过程中持续记录发光强度和光谱。最后，待系统恢复至室温后，拆卸腔室并取出样品支架。在275纳米紫外光激发下，SAO-B在490纳米处表现出持久发光峰，而SAO-G在520纳米处出现发光峰，分别证实了其蓝色和绿色发射特性。在相同的紫外预激发条件下，SAO-B表现出比SAO-G更长的衰减时间。SAO-B的热释光峰位于350开尔文附近，而SAO-G则在290开尔文和320开尔文处呈现两个明显的峰，表明其具有更宽的陷阱深度分布。经过紫外光预激发后，由SAO-B和SAO-G陶瓷制成的双色防伪图案分别持续发出蓝色和绿色荧光超过一小时。在温度响应型防伪应用中，标记为绿色的Chimie荧光强度在约100摄氏度时显著减弱，而标记为蓝色的Paris仍清晰可见。在约150摄氏度时，标记为绿色的Chimie发光已无法分辨，仅剩标记为蓝色的Paris持续发光。我阐明了晶体晶面控制和陷阱深度如何实现具有不同DQ行为的蓝色或绿色持久发光。本研究解决了动态时间或温度分辨持久发光研究的不足。我未来的研究将聚焦于新型海豚结构，以实现可调的发光寿命、颜色及生物医学应用。

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