基于熒光強度比摻鉺氧化釔的溫度特性.pdf

1、光學溫度傳感器在溫度測量等領域已經得到了廣泛應用，特別是采用熒光強度比(FIR)技術進行測溫?；跓晒鈴姸缺燃夹g的光學溫度傳感器通過測量與溫度相關的不同特定發(fā)光能級發(fā)射的熒光強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，這樣就可以避免含電系統(tǒng)單元在危險地帶出現(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Y2O3的粉末樣品，對其進行了熒光分析，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換發(fā)光特性的影響，發(fā)現(xiàn)紅綠波段的上轉換熒光先是隨著Li+離子濃度的增加而增強，在Li+離子濃度為3 mol％時達到最

3、強，之后出現(xiàn)微降。通過分析，揭示了摻Er3+和Li+/Er3+共摻雜Y2O3體系的上轉換發(fā)光機制，在低功率時，綠色和紅色上轉換發(fā)光均為雙光子上轉換吸收過程，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，再采用熒光強度比(FIR)技術，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Y2O3樣品作為溫度傳感器組元時的熒光強度比的溫度特性做了比較細致的分析，最終發(fā)現(xiàn)當選用522 nm和549 n

4、m這兩個峰位的比值，3 mol%Li+離子的摻雜濃度，用190 mW激發(fā)功率時，最大靈敏度最高，達到0.0063 K-1，相應的工作溫度為543 K。這樣就既能實現(xiàn)較高的發(fā)光效率，較高的工作溫度，又能實現(xiàn)較高的靈敏度，更重要的是，這樣的靈敏度比其他類似報道的最大靈敏度要有提高，于是就可以以這種材料，這個參數(shù)來制備光學溫度傳感器組件。最后根據單能級測溫理論，對不同功率下2 mol%Er3+/3 mol%Li+共摻Y2O3樣品在661nm的