基于熒光強(qiáng)度比摻鉺氧化釔的溫度特性.pdf

1、光學(xué)溫度傳感器在溫度測量等領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，特別是采用熒光強(qiáng)度比(FIR)技術(shù)進(jìn)行測溫?；跓晒鈴?qiáng)度比技術(shù)的光學(xué)溫度傳感器通過測量與溫度相關(guān)的不同特定發(fā)光能級發(fā)射的熒光強(qiáng)度的比值來表征溫度，可以很好的克服一些因素的干擾，顯著提高測量靈敏度，從而提高測量的準(zhǔn)確性。另外由于這種溫度傳感器一般采用稀土摻雜光纖作為傳感介質(zhì)，這樣就可以避免含電系統(tǒng)單元在危險(xiǎn)地帶出現(xiàn)，因此，它非常適合于特定環(huán)境下的溫度測量。
　　本文采用溶膠-凝膠(S

2、ol-gel)法制備了摻Er3+和Li+/Er3+共摻Y(jié)2O3的粉末樣品，對其進(jìn)行了熒光分析，并在壓片后分別采用單能級熒光和雙能級熒光比兩種方法實(shí)現(xiàn)測溫。首先用X射線衍射(XRD)研究了Li+離子的摻雜濃度對樣品顆粒形貌的影響，發(fā)現(xiàn)Li+離子只是影響樣品顆粒的直徑大小。又采用熒光光譜檢測研究了Li+離子的摻雜濃度對樣品上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性的影響，發(fā)現(xiàn)紅綠波段的上轉(zhuǎn)換熒光先是隨著Li+離子濃度的增加而增強(qiáng)，在Li+離子濃度為3 mol％時(shí)達(dá)到最

3、強(qiáng)，之后出現(xiàn)微降。通過分析，揭示了摻Er3+和Li+/Er3+共摻雜Y2O3體系的上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)制，在低功率時(shí)，綠色和紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光均為雙光子上轉(zhuǎn)換吸收過程，但到了高功率則為四光子過程。其次先分析各能級的溫度特性，再采用熒光強(qiáng)度比(FIR)技術(shù)，對不同峰位比、不同Li+摻雜濃度以及不同激發(fā)功率下，2 mol%Er3+/Li+共摻Y(jié)2O3樣品作為溫度傳感器組元時(shí)的熒光強(qiáng)度比的溫度特性做了比較細(xì)致的分析，最終發(fā)現(xiàn)當(dāng)選用522 nm和549 n

4、m這兩個(gè)峰位的比值，3 mol%Li+離子的摻雜濃度，用190 mW激發(fā)功率時(shí)，最大靈敏度最高，達(dá)到0.0063 K-1，相應(yīng)的工作溫度為543 K。這樣就既能實(shí)現(xiàn)較高的發(fā)光效率，較高的工作溫度，又能實(shí)現(xiàn)較高的靈敏度，更重要的是，這樣的靈敏度比其他類似報(bào)道的最大靈敏度要有提高，于是就可以以這種材料，這個(gè)參數(shù)來制備光學(xué)溫度傳感器組件。最后根據(jù)單能級測溫理論，對不同功率下2 mol%Er3+/3 mol%Li+共摻Y(jié)2O3樣品在661nm的