Luminescent ceramics based on polycrystalline calcium fluoroapatite Ca₁₀(P0₄)₆F₂:Eu³⁺
The FAP and FAP:Eu³⁺ powders have been prepared using precipitation from aqueous solution. The as-prepared powders were compacted into tablets at 660 MPa and sintered in oxygen atmosphere at 600-1200°C. XRD analysis has shown that within the whole range of sintering temperature, the samples contain...
Збережено в:
Дата: | 2008 |
---|---|
Автори: | , , , |
Формат: | Стаття |
Мова: | English |
Опубліковано: |
НТК «Інститут монокристалів» НАН України
2008
|
Назва видання: | Functional Materials |
Теми: | |
Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134566 |
Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
Цитувати: | Luminescent ceramics based on polycrystalline calcium fluoroapatite Ca₁₀(P0₄)₆F₂:Eu³⁺ // N.V. Babayevskaya, P.V. Mateychenko, T.G. Deineka, Z.I. Kolupaeva // Functional Materials. — 2008. — Т. 15, № 2. — С. 259-264. — Бібліогр.: 23 назв. — англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraineid |
irk-123456789-134566 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
irk-123456789-1345662018-06-14T03:07:17Z Luminescent ceramics based on polycrystalline calcium fluoroapatite Ca₁₀(P0₄)₆F₂:Eu³⁺ Babayevskaya, N.V. Mateychenko, P.V. Deineka, T.G. Kolupaeva, Z.I. Technology The FAP and FAP:Eu³⁺ powders have been prepared using precipitation from aqueous solution. The as-prepared powders were compacted into tablets at 660 MPa and sintered in oxygen atmosphere at 600-1200°C. XRD analysis has shown that within the whole range of sintering temperature, the samples contain crystalline fluorapatite along with a small amount of amorphous phase, which decreases as the sintering temperature rises. The sintering temperature elevation results in extension of the coherent scattering area size (L = 42 to 54 nm). The FAP:Eu³⁺ ceramics density attains 84.67 % at Tsint = 1100°C and decreases above that value. As the temperature increases, the average grain size grows from 5 to 15 μm and the porosity decreases. The photoluminescence efficiency of Eu³⁺ in the FAP structure is maximum for ceramics sintered at 1100°C. Порошки фторапатиту кальцію (ФАП) та ФАП:Eu³⁺ отримано методом осадження з водних розчинів. Свіжоприготовлені порошки компактувались у таблетки при 660 МПа та спікалися у атмосфері кисню у діапазоні температур Tsint = 600-1200°С. 3а даними XRD, у всьому діапазоні температур спікання поряд з кристалічною фазою ФАП присутня невелика кількість аморфної фази, яка з ростом температури спікання зменшується. 3 ростом температури спікання збільшується розмір областей когерентного розсіювання (L = 42-54 нм). Густина кераміки ФАП:Eu³⁺ досягає 84.67 % при Tsint = 1100°С і вище цього значення знижується. 3і збільшенням Tsint середній розмір зерен зростає від 5 до 15 мкм та пористість знижується. Вихід фотолюмінесценції Eu³⁺ у структурі ФАП є максимальним для кераміки, спеченої при 1100°С. Порошки фторапатита кальция (ФАП) и ФАП:Eu³⁺ получены методом осаждения из водных растворов. Свежеприготовленные порошки компактировались в таблетки при 660 МПа и спекались в атмосфере кислорода в диапазоне температур Tsint = 600-12000С. По данным XRD, во всем диапазоне температуры спекания наряду с кристаллической фазой ФАП, присутствует небольшое количество аморфной фазы, которое с ростом температуры спекания уменьшается. С ростом температуры увеличивается размер областей когерентного рассеяния (L = 42-54 нм). Плотность керамики ФАП:Eu³⁺ достигает 84.67 % при Tsint = 1100°С и выше этого значения снижается. С увеличением Tstnt средmrй размер зерен растет от 5 до 15 мкм и сmrжается пористость. Выход фотолюминесценции Eu³⁺ в структуре ФАП максимален для керамики, спеченной при 1100°С. 2008 Article Luminescent ceramics based on polycrystalline calcium fluoroapatite Ca₁₀(P0₄)₆F₂:Eu³⁺ // N.V. Babayevskaya, P.V. Mateychenko, T.G. Deineka, Z.I. Kolupaeva // Functional Materials. — 2008. — Т. 15, № 2. — С. 259-264. — Бібліогр.: 23 назв. — англ. 1027-5495 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134566 en Functional Materials НТК «Інститут монокристалів» НАН України |
institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
collection |
DSpace DC |
language |
English |
topic |
Technology Technology |
spellingShingle |
Technology Technology Babayevskaya, N.V. Mateychenko, P.V. Deineka, T.G. Kolupaeva, Z.I. Luminescent ceramics based on polycrystalline calcium fluoroapatite Ca₁₀(P0₄)₆F₂:Eu³⁺ Functional Materials |
description |
The FAP and FAP:Eu³⁺ powders have been prepared using precipitation from aqueous solution. The as-prepared powders were compacted into tablets at 660 MPa and sintered in oxygen atmosphere at 600-1200°C. XRD analysis has shown that within the whole range of sintering temperature, the samples contain crystalline fluorapatite along with a small amount of amorphous phase, which decreases as the sintering temperature rises. The sintering temperature elevation results in extension of the coherent scattering area size (L = 42 to 54 nm). The FAP:Eu³⁺ ceramics density attains 84.67 % at Tsint = 1100°C and decreases above that value. As the temperature increases, the average grain size grows from 5 to 15 μm and the porosity decreases. The photoluminescence efficiency of Eu³⁺ in the FAP structure is maximum for ceramics sintered at 1100°C. |
format |
Article |
author |
Babayevskaya, N.V. Mateychenko, P.V. Deineka, T.G. Kolupaeva, Z.I. |
author_facet |
Babayevskaya, N.V. Mateychenko, P.V. Deineka, T.G. Kolupaeva, Z.I. |
author_sort |
Babayevskaya, N.V. |
title |
Luminescent ceramics based on polycrystalline calcium fluoroapatite Ca₁₀(P0₄)₆F₂:Eu³⁺ |
title_short |
Luminescent ceramics based on polycrystalline calcium fluoroapatite Ca₁₀(P0₄)₆F₂:Eu³⁺ |
title_full |
Luminescent ceramics based on polycrystalline calcium fluoroapatite Ca₁₀(P0₄)₆F₂:Eu³⁺ |
title_fullStr |
Luminescent ceramics based on polycrystalline calcium fluoroapatite Ca₁₀(P0₄)₆F₂:Eu³⁺ |
title_full_unstemmed |
Luminescent ceramics based on polycrystalline calcium fluoroapatite Ca₁₀(P0₄)₆F₂:Eu³⁺ |
title_sort |
luminescent ceramics based on polycrystalline calcium fluoroapatite ca₁₀(p0₄)₆f₂:eu³⁺ |
publisher |
НТК «Інститут монокристалів» НАН України |
publishDate |
2008 |
topic_facet |
Technology |
url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134566 |
citation_txt |
Luminescent ceramics based on polycrystalline calcium fluoroapatite Ca₁₀(P0₄)₆F₂:Eu³⁺ // N.V. Babayevskaya, P.V. Mateychenko, T.G. Deineka, Z.I. Kolupaeva // Functional Materials. — 2008. — Т. 15, № 2. — С. 259-264. — Бібліогр.: 23 назв. — англ. |
series |
Functional Materials |
work_keys_str_mv |
AT babayevskayanv luminescentceramicsbasedonpolycrystallinecalciumfluoroapatiteca10p046f2eu3 AT mateychenkopv luminescentceramicsbasedonpolycrystallinecalciumfluoroapatiteca10p046f2eu3 AT deinekatg luminescentceramicsbasedonpolycrystallinecalciumfluoroapatiteca10p046f2eu3 AT kolupaevazi luminescentceramicsbasedonpolycrystallinecalciumfluoroapatiteca10p046f2eu3 |
first_indexed |
2025-07-09T21:41:22Z |
last_indexed |
2025-07-09T21:41:22Z |
_version_ |
1837207163952431104 |
fulltext |
/XPLQHVFHQW�FHUDPLFV�EDVHG�RQ�SRO\FU\VWDOOLQHFDOFLXP�IOXRURDSDWLWH�&D���32���)��(X��1�9�%DED\HYVND\D���3�9�0DWH\FKHQNR��7�*�'HLQHND��=�,�.ROXSDHYD
,QVWLWXWH�IRU�6LQJOH�&U\VWDOV��67&��,QVWLWXWH�IRU�6LQJOH�&U\VWDOV���
1DWLRQDO�$FDGHP\�RI�6FLHQFHV�RI�8NUDLQH��
���/HQLQ�$YH���������.KDUNLY��8NUDLQH
5HFHLYHG�-DQXDU\��������
7KH� )$3� DQG� )$3�(X��� SRZGHUV� KDYH� EHHQ� SUHSDUHG� XVLQJ� SUHFLSLWDWLRQ� IURP� DTXHRXV
VROXWLRQ�� 7KH� DV�SUHSDUHG� SRZGHUV�ZHUH� FRPSDFWHG� LQWR� WDEOHWV� DW� ����03D�DQG� VLQWHUHG� LQ
R[\JHQ�DWPRVSKHUH�DW���������&��;5'�DQDO\VLV�KDV�VKRZQ�WKDW�ZLWKLQ�WKH�ZKROH�UDQJH�RI
VLQWHULQJ�WHPSHUDWXUH��WKH�VDPSOHV�FRQWDLQ�FU\VWDOOLQH�IOXRUDSDWLWH�DORQJ�ZLWK�D�VPDOO�DPRXQW
RI�DPRUSKRXV�SKDVH��ZKLFK�GHFUHDVHV�DV� WKH�VLQWHULQJ�WHPSHUDWXUH�ULVHV��7KH�VLQWHULQJ�WHP�
SHUDWXUH�HOHYDWLRQ�UHVXOWV�LQ�H[WHQVLRQ�RI�WKH�FRKHUHQW�VFDWWHULQJ�DUHD�VL]H��/� ����WR����QP��
7KH�)$3�(X���FHUDPLFV�GHQVLW\�DWWDLQV���������DW��VLQW� ������&�DQG�GHFUHDVHV�DERYH�WKDWYDOXH��$V�WKH�WHPSHUDWXUH�LQFUHDVHV��WKH�DYHUDJH�JUDLQ�VL]H�JURZV�IURP���WR����PP�DQG�WKH
SRURVLW\� GHFUHDVHV�� 7KH� SKRWROXPLQHVFHQFH� HIILFLHQF\� RI� (X��� LQ� WKH� )$3� VWUXFWXUH� LV
PD[LPXP�IRU�FHUDPLFV�VLQWHUHG�DW������&�
�º¯º�}Ò�Á�º¯È¹È�Ò�È�}Èã �Ò«��nk���Ò�nk��(X���¹ºã��ËÓ©�äË�º�ºä�º°ÈÎ�ËÓÒ«�ÒÏ
mº�Ó©²� ¯È°�mº¯ºm�� vmËÎ˹¯Ò�º�ºmãËÓÓ©Ë� ¹º¯º�}Ò� }ºä¹È}�Ò¯ºmÈãÒ° � m� �ÈãË�}Ò� ¹¯Ò
���� l�È� Ò� °¹Ë}ÈãÒ° � m� È�亰Á˯Ë� }Ұ㺯º�È� m� �ÒȹÈϺÓË� �Ëä¹Ë¯È��¯� �VLQW� ����Ü�����&���º��ÈÓÓ©ä�;5'��mº�m°Ëä��ÒȹÈϺÓË��Ëä¹Ë¯È��¯©�°¹Ë}ÈÓÒ«�Óȯ«���°�}¯Ò°�Èã�
ãÒ�˰}º®�ÁÈϺ®�nk��� ¹¯Ò°��°�m�Ë�� Ó˺ã �ºË� }ºãÒ�˰�mº� È亯ÁÓº®�ÁÈÏ©�� }º�º¯ºË� °
¯º°�ºä��Ëä¹Ë¯È��¯©�°¹Ë}ÈÓÒ«��äËÓ �ÈË�°«��v�¯º°�ºä��Ëä¹Ë¯È��¯©��mËãÒ�ÒmÈË�°«�¯ÈÏä˯
ºãȰ�Ë®�}º�˯ËÓ�Óº�º�¯È°°Ë«ÓÒ«��/� ���Ü���Óä����ãº�Óº°� �}˯ÈäÒ}Ò�nk��(X����º°�Ò�È�
Ë����������¹¯Ò��VLQW� ������&� �Ò�m©�Ë�ª�º�º�ÏÓÈ�ËÓÒ«�°ÓÒÎÈË�°«��v��mËãÒ�ËÓÒËä��VLQW°¯Ë�ÓÒ®�¯ÈÏä˯�Ï˯ËÓ�¯È°�Ë��º�����º����ä}ä�Ò�°ÓÒÎÈË�°«�¹º¯Ò°�º°� ��{©²º��Áº�ºã
äÒÓË�
°�ËÓ�ÒÒ�(X���m�°�¯�}��¯Ë�nk��äÈ}°ÒäÈãËÓ��ã«�}˯ÈäÒ}Ò��°¹Ë�ËÓÓº®�¹¯Ò������&�
5HFHQWO\�� WKH� FHUDPLFV� RQ� WKH� EDVLV� RI
DSDWLWH�OLNH� PDWHULDOV� LV� XQGHU� LQWHQVH� LQ�
YHVWLJDWLRQ� >��@�� 6XFK� PDWHULDOV� DUH� XVHG
VXFFHVVIXOO\� LQ� SURVWKHWLFV� DQG� LPSODQW
PDQXIDFWXULQJ� GXH� WR� WKHLU� XQLTXH� SURSHU�
WLHV� VXFK� DV� ELRFRPSDWLELOLW\�� ELRDFWLYLW\�
LRQ�H[FKDQJH�DELOLW\��HWF��>������@��7KH�K\�
GUR[\DSDWLWH�&D���32���2+���+$3��FHUDPLFVRI� YDULRXV� SRURVLW\� LV� XVHG� ZLGHO\� DV� ERQH
ILOOHUV� DQG� ERQH� VXEVWLWXWHV�� 7KH� FRPSDFW
FHUDPLFV� RQ� WKH� EDVLV� RI� QDQRFU\VWDOOLQH
+$3� DQG� IOXRUR� VXEVWLWXWHG�+$3� SUHSDUHG
E\� VROLG� SKDVH� PHWKRG� KDV� EHHQ� VWXGLHG� LQ
>������@��7KH�VWUXFWXUH�DQG�PRUSKRORJ\�SUR�
SRVHG� E\� WKH� DXWKRUV� ZDV� VKRZQ� WR� EH� WKH
PRVW� DFFHSWDEOH� LQ� ERQH� UHJHQHUDWLRQ�� 7KH
VWUXFWXUH�DQDORJ�RI�FDOFLXP�K\GUR[\DSDWLWH�
QDPHO\�� IOXRURDSDWLWH� &D���32���)�� �)$3�DV� ZHOO� DV� RWKHU� KDORJHQ�SKRVSKDWHV� DFWL�
YDWHG�ZLWK�UDUH�HDUWK�LRQV�DUH�RI�JRRG�SURV�
SHFWV� LQ� PDQXIDFWXULQJ� RI� FU\VWDO� OXPLQR�
SKRUV��OLJKW�FRQYHUWLQJ�FRDWLQJV��89�SURWHFW�
LQJ�FRDWLQJV��ODVHU�PDWHULDOV��HWF��>������@�
8QOLNH�WKH�+$3�FHUDPLFV��WKH�)$3�RQH�LV
VWLOO� LQYHVWLJDWHG�LQVXIILFLHQWO\��,Q�>������@�
WKH� )$3� FHUDPLFV� KDV� EHHQ� REWDLQHG� LQ
DUJRQ�DQG�R[\JHQ�DWPRVSKHUH��7KH�IOXRURD�
SDWLWH�SKDVH�KDV�EHHQ�VKRZQ�WR�EH�VWDEOH�XS
WR� �����&�� 7KH� DUJRQ� DWPRVSKHUH� SURYLGHV
WKH� PDLQWDLQLQJ� RI� FRQVWDQW� GHQVLW\� DW
)XQFWLRQDO�0DWHULDOV�����1R��������� ��������,QVWLWXWH�IRU�6LQJOH�&U\VWDOV
)XQFWLRQDO�PDWHULDOV������������� ���
KLJKHU� WHPSHUDWXUHV� WKDQ� LQ� WKH� FHUDPLFV
V\QWKHVL]HG� XQGHU� R[\JHQ�� 7KH� VWURQWLXP
VXEVWLWXWHG� JODVV� FHUDPLFV� RI� FDOFLXP
IOXRURDSDWLWH�IRU�PHGLFDO�SXUSRVHV�KDV�EHHQ
SUHSDUHG� LQ� >��@�� 7KH� DXWKRUV� KDYH� VKRZQ
WKDW� VWURQWLXP� LQWURGXFWLRQ� LQWR� WKH� &D�
)$3� VWUXFWXUH� HIIHFWV� LQVLJQLILFDQWO\� WKH
VWUXFWXUH�� QXFOHDWLRQ� DQG� FU\VWDOOL]DWLRQ
SURFHVVHV� RI� WKH� JODVV� FHUDPLFV�� ,QWURGXF�
WLRQ� RI� PDJQHVLXP� LRQV� LQWR� FDOFLXP
IOXRURDSDWLWH�FHUDPLFV�FDXVHV�FKDQJHV�LQ�WKH
FHUDPLFV� FU\VWDOOLQLW\� DQG� PRUSKRORJ\� DQG
DSSHDUDQFH� RI� DGGLWLRQDO� 0J�)�32��� SKDVHDW�HOHYDWHG�WHPSHUDWXUHV�>��@��,Q�FRQQHFWLRQ
ZLWK� GHYHORSPHQW� RI� QRYHO� OXPLQHVFHQW� FH�
UDPLF�PDWHULDOV��RI�LPSRUWDQFH�LV�WKH�VHDUFK
IRU� DSSURSULDWH� PDWULFHV�� RSWLPL]DWLRQ� RI
WKH�V\QWKHVLV�FRQGLWLRQV��DQG�VWXGLHV�RI�WKH
FHUDPLFV�SURSHUWLHV�EHLQJ�RI�LQWHUHVW�IRU�SR�
WHQWLDO� WHFKQLFDO� DSSOLFDWLRQV�� 7KXV�� WKH
SXUSRVH� RI� WKLV� ZRUN� LV� WR� V\QWKHVL]H� DQG
VWXG\�WKH�FHUDPLFV�RQ�WKH�EDVLV�RI�SRO\FU\V�
WDOOLQH� )$3� DQG� )$3� DFWLYDWHG� ZLWK� HXUR�
SLXP�LRQV�
7KH� LQLWLDO� SRZGHUV� SUHFLSLWDWHV� RI� )$3
DQG�)$3�DFWLYDWHG�ZLWK� WULYDOHQW�HXURSLXP
LRQV�ZHUH�REWDLQHG�E\�HDUO\�GHVFULEHG�SURFH�
GXUH�>�����@���7KH�)$3�DQG�)$3�(X���SRZ�
GHUV�ZHUH�VLQWHUHG�LQ�R[\JHQ�DWPRVSKHUH�DW
WHPSHUDWXUHV� UDQJLQJ� IURP� ���� WR� �����&�
7KH�SRZGHUV�WR�EH�VLQWHUHG�ZHUH�FRPSDFWHG
SUHYLRXVO\� XQGHU� ���� 03D� LQWR� WDEOHWV
����PP� WKLFN� WDEOHWV� RI� ����PP�GLDPHWHU�
7KH� SKDVH� FRPSRVLWLRQ� RI� WKH� VDPSOHV� RE�
WDLQHG�ZDV�VWXGLHG�XVLQJ�;5'��'521����)H
.D�HPLVVLRQ��O� ���������c�� WKH�VFDQ�DQJOHUDQJH��T���������7KH�VL]H�RI�FRKHUHQW�VFDW�
WHULQJ�DUHD�LQ�WKH�VLQWHUHG�VDPSOHV�ZDV�FDO�
FXODWHG�IURP�WKH�;5'�OLQH�KDOI�ZLGWK�XVLQJ
WKH� 6HO\DNRY�6FKHUUHU� HTXDWLRQ�� 7KH�PLFUR�
VWUXFWXUH�FKDUDFWHULVWLFV�RI�WKH�VDPSOHV�ZDV
VWXGLHG� XVLQJ� D� -60����� VFDQQLQJ� HOHFWURQ
PLFURVFRSH�HTXLSSHG�ZLWK�WKH�PLFURDQDO\VLV
V\VWHP��7KH�OXPLQHVFHQFH�DQG�LWV�H[FLWDWLRQ
VSHFWUD� ZHUH� UHFRUGHG� XVLQJ� DQ� DXWRPDWHG
6'/���VHWXS��/202��6W��3HWHUVEXUJ��
$FFRUGLQJ�WR�WKH�HOHPHQWDO�DQDO\VLV�GDWD�
WKH� UDWLRV� RI� PDLQ� FRPSRQHQWV� LQ� WKH� )$3
DQG� )$3�(X��� FHUDPLFV� DPRXQWHG� DV� IRO�
ORZV�� &D�3�� ���� WR� ����� &D�)�� ���� WR� ����
WKDW�LV�FORVH�WR�WKH�)$3�VWRLFKLRPHWU\��7KH
HXURSLXP�FRQFHQWUDWLRQ�ZDV��r��DW�����7KH
;5'� DQDO\VLV� KDV� VKRZQ� WKDW� ZKHQ� HXUR�
SLXP�LRQV�DUH�HQWHUHG�WKH�)$3�VWUXFWXUH�LQ
DQ�DPRXQW�XS�WR���DW����WKH�;5'�SDWWHUQV
FRQWDLQ� D� VHW� RI� PDLQ� UHIOHFWLRQV� FRUUH�
VSRQGLQJ� WR�)$3��$ERYH� WKDW�YDOXH��D� WZR�
FRPSRQHQW� V\VWHP� LV� IRUPHG� FRQVLVWLQJ� RI
)$3� DQG� (X32��� 7KDW� LV� ZK\� WKH� IXUWKHU
VWXGLHV�ZHUH�FDUULHG�RXW�XVLQJ�FHUDPLFV�FRQ�
WDLQLQJ���DW����(X�
)LJ���� SUHVHQWV� WKH� ;3$� UHVXOWV� IRU
)$3�(X��� FHUDPLFV� VLQWHUHG� LQ� R[\JHQ� DW�
PRVSKHUH�� 7KH� ;5'� SDWWHUQV� IRU� VDPSOHV
REWDLQHG� ZLWKLQ� WKH� ZKROH� VLQWHULQJ� WHP�
SHUDWXUH�UDQJH�FRQWDLQ�D�VHW�RI�PDLQ�UHIOHF�
WLRQV� FRUUHVSRQGLQJ� WR� )$3� FU\VWDO� ODWWLFH�
7KH� UHIOHFWLRQV� DUH� QDUURZ� HQRXJK�� WKXV
HYLGHQFLQJ� WKH� SUHVHQFH� RI� ODUJH� FU\VWDO�
OLWHV��6LQFH�LW�LV�YHU\�GLIILFXOW�WR�REWDLQ�WKH
VWRLFKLRPHWULF� )$3� �&D�3� �������� WKH� IRU�
PDWLRQ� RI� DGGLWLRQDO� LPSXULW\� SKDVHV�� VXFK
DV�&D2��&D)���HWF���LV�TXLWH�SRVVLEOH��,W�KDVEHHQ� VKRZQ� >��@� WKDW� WKH� VLQWHULQJ� RI� QRQ�
DFWLYDWHG�FDOFLXP�IOXRURDSDWLWH�LQ�DUJRQ�DW�
PRVSKHUH� DERYH� �����&� FDXVHV� WKH� DSSHDU�
DQFH� RI� DGGLWLRQDO� &D2� SKDVH� �GXH� WR� K\�
GURO\VLV� RI�&D)�� LPSXULW\� SKDVH��� WKH�&D2DPRXQW� LQFUHDVLQJ� DV� WKH� WHPSHUDWXUH� LV
HOHYDWHG�� $W� )$3�(X��� SRZGHU� VLQWHULQJ
XQGHU� R[\JHQ� DWPRVSKHUH�� WKH� DEVHQFH� RI
&D2� SKDVH� LV� GXH� WR� LWV� GLVVROXWLRQ� LQ� WKH
OLTXLG� SKDVH� FRUUHVSRQGLQJ� WR� WKH� )$3�LP�
SXULW\�HXWHFWLFV��LQ�SDUWLFXODU��ZLWK�IOXRULWH
DV�WKH�LPSXULW\�SKDVH�
1R� DGGLWLRQDO� SKDVHV� KDYH� EHHQ� UHYHDOHG
LQ� GLIIUDFWLRQ� SDWWHUQ� RI� FHUDPLFV� REWDLQHG
LQ�RXU�H[SHULPHQWV��7KH�VDPSOHV�VLQWHUHG�DW
ORZ� WHPSHUDWXUHV� FRQVLVW� RI� DPRUSKRXV
SKDVH� WKDW� LV� LQGLFDWHG� E\� D� ZLGH� KDOR� DW
VPDOO�DQJOHV��7KH�DPRUSKRXV�SKDVH�DPRXQW
GHFUHDVHV�DV�WKH�WHPSHUDWXUH�ULVHV��,Q�SDUDO�
OHO�� WKH� DPRXQW� RI� FU\VWDOOLQH� FDOFLXP�)$3
LQFUHDVHV�� DV� LV� HYLGHQFHG� E\� LQFUHDVLQJ� LQ�
WHQVLW\� RI�GLIIUDFWLRQ� OLQHV��7KH�GLIIUDFWLRQ
SDWWHUQ� IRU� VDPSOHV� VLQWHUHG� DW� ����� DQG
�����&�FRQWDLQ� WKH�UHIOHFWLRQ�VHW�RI�WKH�HV�
VHQWLDOO\�VLQJOH�SKDVH�)$3��7DEOH���VXPPD�
UL]HV� WKH� ;3$� UHVXOWV� RI� )$3�(X��� FHUDP�
LFV��7KH�)$3�ODWWLFH�SDUDPHWHUV��ERWK�D�DQG
F� RQHV�� DUH� VHHQ� WR� EH� HVVHQWLDOO\� FRQVWDQW
�WKH� FKDQJHV� DUH� ZLWKLQ� WKH� FDOFXODWLRQ
)LJ����� ;5'� SDWWHUQ� IRU� )$3�(X��� FHUDPLFV
VLQWHUHG�DW������&�
1�9�%DED\HYVND\D�HW�DO����/XPLQHVFHQW�FHUDPLFV�EDVHG����
��� )XQFWLRQDO�PDWHULDOV�������������
HUURU��ZLWKLQ� WKH�ZKROH� WHPSHUDWXUH� UDQJH�
+RZHYHU�� WKH� FRKHUHQW� VFDWWHU� DUH� VL]H� �/�
JURZV�DV�WKH�VLQWHULQJ�WHPSHUDWXUH�ULVHV�
)LJ���� SUHVHQWV� WKH� GHSHQGHQFH� RI� WKH
)$3�(X���FHUDPLFV�GHQVLW\�RQ�WKH�VLQWHULQJ
WHPSHUDWXUH�� 7KH� GHQVLW\� DQG� SRURVLW\� RI
WKH� VDPSOHV� ZHUH� GHWHUPLQHG� XVLQJ� K\GUR�
VWDWLF� ZHLJKLQJ�� 7KH� GHQVLW\� DQG� SRURVLW\
GDWD� DUH� VXPPDUL]HG� LQ� 7DEOH���� ,W� LV� VHHQ
IURP�WKH�)LJ����DQG�7DEOH���WKDW�KH�GHQVLW\
LQFUHDVHV� ZLWK� WKH� VLQWHULQJ� WHPSHUDWXUH
DQG� DWWDLQV� D� PD[LPXP� DW� �����&�� $ERYH
WKDW�WHPSHUDWXUH��WKH�JUDLQ�JURZWK�EHFRPHV
VXEVWDQWLDO�DQG�IDYRUV�WKH�LQWHUJUDQXODU�SR�
URVLW\� WKDW� LV� UHVSRQVLEOH� IRU� WKH� GHQVLW\
GHFUHDVH�� 7KH� FHUDPLFV� SRURVLW\� GHFUHDVHV� DV
WKH�GHQVLW\� LQFUHDVHV��7KH�PLQLPXP�SRURVLW\
YDOXH� RI� ������ LV� DWWDLQHG� DW� WKH�PD[LPXP
GHQVLW\�U� ���������RI�WKHRUHWLFDO�YDOXH�
7KH�PRUSKRORJ\�RI�WKH�FHUDPLFV�REWDLQHG
ZDV�VWXGLHG�E\�VFDQQLQJ�HOHFWURQ�PLFURVFRS\�
7KH�LPDJHV�DUH�VKRZQ�LQ�)LJV����DQG����,W� LV
VHHQ� IURP� )LJ���� �D�� E�� WKDW� WKH� JUDLQ� VL]H
LQFUHDVHV� IURP��� WR����PP�DV� WKH� VLQWHULQJ
WHPSHUDWXUH�ULVHV��7KH�SRURVLW\�LV�PLQLPXP
LQ� ERWK� QRQ�DFWLYDWHG� DQG� DFWLYDWHG� FHUDP�
LFV�VLQWHUHG�DW������&�
'XH�WR�VSHFLILF�IHDWXUHV�RI�WKH�)$3�FU\V�
WDO� VWUXFWXUH�� WKH� FKDUJH� FRPSHQVDWLRQ� DW
WKH� LQWURGXFWLRQ� RI� KHWHURYDOHQW� (X��� LRQV
�U�(X���� ������c�� U�&D���� ������c� >��@��
PD\� SURFHHG� DFFRUGLQJ� WR� YDULRXV� PHFKD�
QLVPV�� LQ� DFFRUGDQFH� ZLWK� WKH� *ROGVFKPLGW
UXOH� DQG� LQ� DJUHHPHQW� ZLWK� >��@�� ,Q� WKH
&D�,��SRVLWLRQ�ZKHUH�WKH�FDOFLXP�LRQ� LV�VXU�
URXQGHG� ZLWK� �� R[\JHQ� DWRPV�� WZR� FKDUJH
FRPSHQVDWLRQ�PHFKDQLVPV�DUH�SRVVLEOH�
�&D���o��5(�����1D��.���DQG
�&D���o��5(�����9&D��9&D� EHLQJ� FDOFLXP� YDFDQF\��� 7KH� YDFDQF\PD\� EH� SRVLWLRQHG� LQ� YDULRXV� FU\VWDO�
)LJ�����'HSHQGHQFH� RI� UHODWLYH�GHQVLW\� RI� FH�
UDPLF�VDPSOHV�RQ�WKH�VLQWHULQJ�WHPSHUDWXUH�
)LJ�����0RUSKRORJ\�RI�QRQ�DFWLYDWHG�)$3�VDPSOHV��DV�SUHSDUHG�)$3��D��DQG�)$3�VLQWHUHG�DW������&��E��
7DEOH���� 6XPPDUL]HG� GHQVLW\� DQG� SRURVLW\
GDWD�IRU�)$3�(X���FHUDPLFV
&HUDPLFV 7VLQW���& UDEV��� UUHO��� 3�SRURVLW\��
��
)$3�(X�� � ���� ����� ����
)$3�(X�� ��� ���� ����� ����
)$3�(X�� ���� ���� ����� ���
)$3�(X�� ���� ���� ����� ����
7DEOH���� 6XPPDUL]HG� ;3$� GDWD� IRU
)$3�(X���FHUDPLFV
&HUDPLFV 7VLQWHU���&
;5'�DQDO\VLV
Dr������c F��c /��QP
)$3�(X�� � ���� ���� ��
)$3�(X�� ��� ���� ���� ��
)$3�(X�� ���� ���� ���� ����
)$3�(X�� ���� ���� ���� ����
)$3�(X�� ���� ���� ���� ��
1�9�%DED\HYVND\D�HW�DO����/XPLQHVFHQW�FHUDPLFV�EDVHG����
)XQFWLRQDO�PDWHULDOV������������� ���
ORJUDSKLF� SRVLWLRQV� ZLWK� UHVSHFW� WR� HXUR�
SLXP� LRQ�� 7KH� ILUVW�PHFKDQLVP� LV� WKH� OHDVW
SUREDEOH��VLQFH�WKH�SRWDVVLXP�LRQ�UDGLXV�H[�
FHHG� FRQVLGHUDEO\� WKDW� RI� FDOFLXP� �U�.���
�����c�� U�&D���� ������c��� 7KH� SUHVHQFH� RI
SRWDVVLXP� DQG� VRGLXP� LRQV� LV� GXH� WR� WKH
LPSXULWLHV� LQ� WKH� LQLWLDO� FRPSRQHQWV�� 7KLV
PHFKDQLVP�LV�PRVW�RIWHQ�GHVFULEHG�LQ�OLWHUD�
WXUH�ZKHUH�1D��RU�.��LV�LQWURGXFHG�LQWR�WKH
)$3�VWUXFWXUH�DORQJ�ZLWK�D�GLYDOHQW�FDWLRQ�
WKXV� FRPSHQVDWLQJ� WULYDOHQW� 5(� LRQ� >��@�
7KH�VHFRQG�PHFKDQLVP�LV�PRUH�SUREDEOH�IRU
RXU� V\VWHPV� DQG� VXSSRVHV� WKH� SUHVHQFH� RI
GHIHFWV�� LQ� SDUWLFXODU�� FDOFLXP�YDFDQF\� IRU�
PDWLRQ��,W�WKH�&D�,,��SRVLWLRQ��FDOFLXP�LRQ�LV
VXUURXQGHG�ZLWK���R[\JHQ�DWRPV�WKDW�IRUP
WKH�SKRVSKDWH�WHWUDKHGURQV��+HUH��WKH�FU\V�
WDO� ILHOG� LV�GHIRUPHG�GXH� WR� VXEVWLWXWLRQ�RI
IOXRULQH� LRQ� IRU�R[\JHQ�RQH�DQG� WKH�FKDUJH
FRPSHQVDWLRQ�VXSSRVHV�WKH�VFKHPH�
&D�����)±�o�5(�����2�±�
:KHQ� VWXG\LQJ� WKH� GHSHQGHQFH� RI� (X��
OXPLQHVFHQFH�LQWHJUDO�LQWHQVLW\�RQ�HXURSLXP
FRQFHQWUDWLRQ�LQ�WKH�)$3�PDWUL[��D�SHDN�RI
OXPLQHVFHQFH�\LHOG�ZDV�REVHUYHG�LQ�WKH�DFWL�
YDWRU�FRQFHQWUDWLRQ�UDQJH�RI�����WR���DW����
,Q�RXU�RSLQLRQ��WKDW�GHSHQGHQFH�LV�GXH�WR�D
VWURQJ� FRQFHQWUDWLRQ� TXHQFKLQJ� RI�(X��� OX�
PLQHVFHQFH�LQ�WKH�IOXRURDSDWLWH�PDWUL[�
7KH� OXPLQHVFHQFH� VSHFWUXP� RI� )$3�(X��
�&(X� ��� DW� ���� �)LJ����� FRQWDLQV� IRXU�PRVW
)LJ����� 0RUSKRORJ\� DQG� SRURVLW\� GLVWULEXWLRQ� RI� )$3�(X��� FHUDPLF� VDPSOHV� VLQWHUHG� LQ� R[\JHQ
DWPRVSKHUH�DW�WHPSHUDWXUHV���&������D��������E���������F���������G���������H��
1�9�%DED\HYVND\D�HW�DO����/XPLQHVFHQW�FHUDPLFV�EDVHG����
��� )XQFWLRQDO�PDWHULDOV�������������
LQWHQVH�JURXSV�RI�OLQHV�ZLWK�PD[LPD�DW�����
����� ����� DQG� ���� QP�� FRUUHVSRQGLQJ� WR
PDLQ� WUDQVLWLRQV� �'��o��)��� �'��o��)���'��o��)��DQG��'��o��)��RI�WULYDOHQW�HXUR�SLXP� H[FLWHG� DW� ���� QP�� 7KH� EDQGV� FRUUH�
VSRQGLQJ�WR�WKH�PDJQHWR�GLSROH���'��o��)��DQG� HOHFWULF�GLSROH� �VXSHUVHQVLWLYH�
�'��o��)�� WUDQVLWLRQV� SUHGRPLQDWH�� 7KHUHODWLYHO\�ORZ�LQWHQVLW\�RI��'��o���)��WUDQ�VLWLRQ�DV�FRPSDUHG�WR�WKH��'��o��)��RQH�DVZHOO� DV� WKH� WRWDO� QXPEHU� RI� EDQGV� LQ� WKH
VSHFWUXP� HYLGHQFH� WKDW� (X��� LRQV� LQ� WKH
VWUXFWXUH�RI�DOO�WKH�VWXGLHG�FHUDPLF�VDPSOHV
DUH�ORFDOL]HG�SUHGRPLQDQWO\�LQ�WKH�ORZ�V\P�
PHWU\�&D�,,��SRVLWLRQ�ZLWK�WKH�ORFDO�&V�V\P�PHWU\��7KH�PD[LPXP�LQWHQVLW\�RI�HXURSLXP
OXPLQHVFHQFH�LV�REVHUYHG�LQ�WKH�VDPSOHV�VLQ�
WHUHG� DW� �����&�� 7KH� FRUUHODWLRQ� EHWZHHQ
WKH�OXPLQHVFHQFH�LQWHQVLW\�DQG�WKH�VLQWHULQJ
WHPSHUDWXUH� LV� VKRZQ� VFKHPDWLFDOO\� LQ� WKH
LQVHW�WR�)LJ����
7KXV�� ZH� KDYH� REWDLQHG� OXPLQHVFHQW� FH�
UDPLFV�RQ�WKH�EDVLV�RI�FDOFLXP�IOXRURDSDWLWH
DFWLYDWHG� ZLWK� HXURSLXP� LRQV�� ,W� KDV� EHHQ
VKRZQ� WKDW� HXURSLXP� RFFXSLHV� SUHGRPL�
QDQWO\�WKH�&D�,,��SRVLWLRQ�LQ�WKH�)$3�FU\VWDO
ODWWLFH��7KH�OXPLQHVFHQFH�LQWHQVLW\�LQFUHDVHV
VKDUSO\�LQ�WKH�DFWLYDWRU�FRQFHQWUDWLRQ�UDQJH
RI� ���� WR��� DW�����7KH� OXPLQHVFHQFH� LQWHQ�
VLW\� GHFUHDVH� DW� D� IXUWKHU� LQFUHDVH� RI� WKH
DFWLYDWRU�FRQFHQWUDWLRQ�LV�GXH�WR�FRQFHQWUD�
WLRQ�TXHQFKLQJ�RI�(X��� OXPLQHVFHQFH� LQ�WKH
)$3� PDWUL[�� 7KH� RSWLPXP� VLQWHULQJ� WHP�
SHUDWXUH�SURYLGLQJ� WKH�PD[LPXP�(X���SKR�
WROXPLQHVFHQFH� \LHOG� LQ� WKH� )$3� VWUXFWXUH
KDV�EHHQ�HVWDEOLVKHG�WR�EH������&�
$FNQRZOHGJPHQWV�� 2QH� RI� WKH� DXWKRUV
�1�%DED\HYVND\D�� DUH� JUDWHIXO� WR� 'UV�
$�.U\]KDQRYVN\D� DQG�<X�6DYLQ� IRU� KHOSIXO
GLVFXVVLRQV�
5HIHUHQFHV
� ���3�/D\UROOH�� $�/HEXJOH�� &KHP��0DWHU��� ��� ���
�������
� ���6]�&K�/LRX�� 6�<�&KHQ�� '�0�/LX�� -��%LRPHG��
0DWHU��5HV��3DUW� %�$SSO��%LRPDWHU��� ���� ���
�������
� ���0�0LUVDQHK�� ,�0�5HDQH\�� 3�9�+DWWRQ�
3�)�-DPHV��-��$P��&HUDP��6RF������������������
� ���*�5RVHQPDQ��'�$URQRY��/�2VWHU�HW�DO���-��/X�
PLQHVFHQFH����������������������
� ���6�+�5KHH��-��$P��&HUDP��6RF������������������
� ���6�6DULJ��)�.DKDQD��-��&U\VW��*URZWK���������
�����������
� ���(�,�6XYRURYD��9�9�.OHFKNRYVND\D��9�)�.RPD�
URY�HW�DO���.ULVWDOORJUDILD�����������������
� ���+�:�.LP�� /�+�/L�� <�+�.RK� HW� DO��� -��$P�
&HUDP��6RF�������������������
� ���(�-�/HH�� +�:�.LP�� +�(�.LP�� -��$P��&HUDP�
6RF��������������������
����+�0�5RRWDUH��-�0�3RZHUV��5�*�*UDJ��-��'HQW�
5HV������������������
����-�+�&KDQJ�� 0�(�3DUN�� <�6KLQ� HW� DO��� -��0DW�
&KHP������������������
����%�9LVZDQDWK�� 1�5DYLVKDQNDU��1DQRWHFKQRORJ\��
�������������
����5�5DPHVK�� 5�-DJDQQDWKDQ�� -��3K\V��&KHP��
������������������
����6�/LX�� =K�;LX��;�;X� HW� DO���0DWHU��/HWW��� ���
������������
����)�%�$\HG�� -�%RXD]L]�� .�%RX]RXLWD�� -��$OOR\V
&RPS�������������������
����)�%�$\HG�� -�%RXD]L]�� .�%RX]RXLWD�� -��(XU�
&HUDP��6RF�������������������
����5�*�+LOO�� $�6WDPERXOLV�� 5�9�/DZ� HW� DO��� -�
1RQ�&U\VWDOO��6RO�������������������
����0�+LGRXUL��.�%RX]RXLWD��)�.RROL��,�.KDWWHFK�
0DWHU��&KHP��DQG�3K\V������������������
����1�9�%DED\HYVND\D��<X�1�6DYLQ��$�9��7ROPDFKHY�
)XQFWLRQDO�0DWHULDOV�����������������
����1�9�%DED\HYVND\D��<X�1�6DYLQ��$�9��7ROPDFKHY�
,QRUJDQLF�0DWHULDOV�����������������
����<X�/XU\H�� 5HIHUHQFH� %RRN� RQ� $QDO\WLFDO
&KHPLVWU\��.KLPL\D��0RVFRZ�������� >LQ�5XV�
VLDQ@��
����0�.DUERZLDN��6�+XEHUW��-��$OOR\V�&RPS�������
����������
���� 0�7RXPL�� /�6PLUL�'RJJX\�� $�%XORX�� -��6RO�
6WDWH�&KHP��������������������
)LJ�����/XPLQHVFHQFH�VSHFWUD�RI�)$3�(X���FH�
UDPLFV�VLQWHUHG�LQ�R[\JHQ�DWPRVSKHUH�DW�WHP�
SHUDWXUHV���&���������������������������������
��������������
1�9�%DED\HYVND\D�HW�DO����/XPLQHVFHQW�FHUDPLFV�EDVHG����
)XQFWLRQDO�PDWHULDOV������������� ���
�
äLÓ˰�ËÓ�ÓÈ�}˯ÈäL}È�ÓÈ�º°ÓºmL�Á�º¯È¹È�Ò��}Èã �L
�&D���32���)��(X��s�{�rÈȼm° }È�����{�lÈ�Ë®�ËÓ}º������iË®ÓË}È��~�,�zºã�¹È¼mÈ
�º¯º�}Ò�Á�º¯È¹È�Ò���}Èã �L
��nk����È�nk��(X���º�¯ÒäÈÓº�äË�º�ºä�º°È�ÎËÓÓ«�Ï
mº�ÓÒ²�¯ºÏ�ÒÓLm��vm�κ¹¯Ò�º�ºmãËÓ��¹º¯º�}Ò�}ºä¹È}��mÈãÒ° ����ÈãË�}Ò�¹¯Ò�����l�È
�È�°¹L}ÈãÒ°«���È�亰Á˯L�}Ò°Ó
����LȹÈϺÓL��Ëä¹Ë¯È��¯��VLQW� ����Ü�����&��~È��ÈÓÒäÒ;5'����m° ºä���LȹÈϺÓL��Ëä¹Ë¯È��¯�°¹L}ÈÓÓ«�¹º¯«��Ï�}¯Ò°�ÈãL�Óº
�ÁÈϺ
�nk��¹¯Ò�
°��Ó«� ÓËmËãÒ}È� }Lã }L°� � È亯ÁÓº�� ÁÈÏÒ�� «}È� Ï� ¯º°�ºä� �Ëä¹Ë¯È��¯Ò� °¹L}ÈÓÓ«� ÏäËÓ�
��¼� °«�� ~� ¯º°�ºä� �Ëä¹Ë¯È��¯Ò� °¹L}ÈÓÓ«� ÏLã ��¼� °«� ¯ºÏäL¯� ºãȰ�Ë®� }º�˯ËÓ�Óº�º
¯ºÏ°L
mÈÓÓ«� �/� ���Ü���Óä�����°�ÒÓÈ�}˯ÈäL}Ò�nk��(X����º°«�ȼ���������¹¯Ò��VLQW� �����&�L�mÒ�Ë�� º�º�ÏÓÈ�ËÓÓ«�ÏÓÒÎ�¼� °«��~L�ÏLã �ËÓÓ«ä��VLQW�°Ë¯Ë�ÓL®�¯ºÏäL¯�Ï˯ËÓϯº°�ȼ� mL�� �� �º� ��� ä}ä� �È� ¹º¯Ò°�L°� � ÏÓÒÎ�¼� °«�� {Ò²L�� Áº�ºã
äLÓ˰�ËÓ�L�� (X��� �
°�¯�}��¯L�nk��¼�äÈ}°ÒäÈã ÓÒä��ã«�}˯ÈäL}Ò��°¹Ë�ËÓº��¹¯Ò������&�
1�9�%DED\HYVND\D�HW�DO����/XPLQHVFHQW�FHUDPLFV�EDVHG����
��� )XQFWLRQDO�PDWHULDOV�������������
|