ZrO2-Er3+-By3+、Tm3+-Yb3+納米晶熒光強(qiáng)度比及近紅外熒光強(qiáng)度測溫研究.pdf

1、溫度的測量在人們的生活、生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)及工程控制等各個(gè)領(lǐng)域都是至關(guān)重要的。目前常用的溫度測量儀器種類繁多，在現(xiàn)場要根據(jù)測溫所需的量程、范圍及精度等具體指標(biāo)要求選用基于不同測溫原理的傳感器。在光學(xué)溫度傳感器中，基于熒光強(qiáng)度比原理的測溫方法由于具有極強(qiáng)的抗激發(fā)功率噪聲以及抗信號(hào)傳輸通道傳光不穩(wěn)定的能力而受到極大的關(guān)注?；跓晒鈴?qiáng)度的測溫方法具有受外界干擾大且線性度較差等缺點(diǎn)，近十幾年間已無人問津。但我們發(fā)現(xiàn)銩摻雜材料卻具有近乎理想線性特性的

2、熒光強(qiáng)度測溫性能。
　　 結(jié)合對(duì)光子過程的分析及稀土離子能級(jí)的匹配情況，分析了用燃燒法制備的Er3+/Yb3+、Tm3+/Yb3+共摻ZrO2納晶樣品在972nm激光二極管(LD)激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換熒光發(fā)射機(jī)理。測試了ZrO2：Er3+/Yb3+納晶樣品綠光強(qiáng)度隨溫度的變化關(guān)系，并解釋了綠光不同峰位對(duì)溫度的不同依賴規(guī)律。通過對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理，得到了不同熒光峰位強(qiáng)度比隨溫度變化的具體關(guān)系式，并給出了測溫靈敏度的表達(dá)式。發(fā)現(xiàn)用525nm

3、與561nm兩個(gè)綠光峰位的強(qiáng)度比測溫性能最佳。其強(qiáng)度比值隨溫度變化最敏感，且對(duì)應(yīng)的靈敏度最高。最大靈敏度指標(biāo)較已報(bào)導(dǎo)的Er3+激活的各種基質(zhì)材料的都要高。還測試了樣品測溫靈敏度與激發(fā)功率的依賴關(guān)系。發(fā)現(xiàn)在較高的激發(fā)功率下，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的規(guī)律性好，并且最大靈敏度隨激發(fā)功率升高而變大，而高溫時(shí)對(duì)應(yīng)的靈敏度卻變小。
　　 基于熒光強(qiáng)度比法測溫的摻雜離子大多集中在Er3+、Nd3+、Yb3+等稀土離子，我們首次提出用Tm3+摻雜離子基于熒光

4、強(qiáng)度比法測量溫度。測量了ZrO2：Tm3+/Yb3+納晶樣品藍(lán)光波段光譜隨溫度的變化關(guān)系。通過對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理，得到不同熒光峰位強(qiáng)度比隨溫度變化的關(guān)系式，并且給出測溫靈敏度的表達(dá)式。發(fā)現(xiàn)474nm與500nm兩個(gè)藍(lán)光峰位的強(qiáng)度比值最大并且測溫靈敏度最高。最大靈敏度遠(yuǎn)高于已報(bào)導(dǎo)的Er3+激活的各種基質(zhì)材料的靈敏度。還對(duì)測溫靈敏度與激發(fā)功率的依賴關(guān)系進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)靈敏度隨著激發(fā)功率的升高而變大。還研究了Tm3+/Yb3+共摻ZrO2納晶樣