一种基于双发光中心纳米晶近红外荧光的高灵敏测温方法

摘要

本发明公开了一种基于双发光中心纳米晶近红外荧光的高灵敏测温方法，属于稀土发光材料测温领域，制备的Nd3+/Yb3+共掺Y2O3纳米晶在980 nm激光照射下，通过测量不同温度下Nd3+离子发射的上转换近红外荧光谱和Yb3+离子发射的下转换近红外荧光谱，计算Nd3+离子荧光带与Yb3+离子荧光谱的积分强度比，建立荧光强度比与温度的数学模型，Nd3+和Yb3+离子间热增强的声子辅助能量传递解决了稀土离子上转换荧光的热猝灭问题，且完全分离的荧光光谱提高了传感器的信号分辨率，本发明利用Nd3+和Yb3+离子近红外荧光强度比进行温度传感，具有更高的信号分辨率、灵敏度及温度分辨率，温度测量准确度更高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于双发光中心纳米晶近红外荧光的高灵敏测温方法，属于稀土发光材料测温领域。

背景技术

现有测温技术按工作原理可分为接触式和非接触式温度传感器，热电偶等传统接触式温度传感器因其接触式的工作原理无法满足纳米电子元器件、生物医学等微纳米规模的温度传感。此外，接触式温度传感器在强腐蚀性、高压强磁等极端环境下不能正常工作，使其应用受到较大限制。近年来，发展的红外热成像法、拉曼法等基于光学特性的非接触式光温传感技术易受测量环境因素影响，而且有的存在灵敏度和精确度不高、空间分辨率低等缺点，无法实现高精度温度的测量和控制。半接触式的稀土离子掺杂发光测温材料具有灵敏度高、空间分辨率高和响应速度快等特点，可实现微纳米规模和极端环境下的温度测量。

荧光强度比(FIR)测温技术因能够克服周边环境、泵浦光强波动及光谱损失等因素对测温结果的影响而被广泛应用。目前，FIR测温技术多是基于稀土离子热耦合能级对(TCL)的荧光强度比值进行温度传感。为了符合玻尔兹曼分布规则实现温度测量，TCL能级差应在200～2000cm

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供了一种基于Nd

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于双发光中心纳米晶近红外荧光的高灵敏测温方法，制备Nd

本发明技术方案的进一步改进在于：包括如下步骤：

S1、分别称取Y(NO

S2、利用980nm激光照射制备出的Nd

S3、在303-773K的温度范围内，利用FIR技术分别对Nd

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S1中Y(NO

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S1中NH

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S1中烘干温度为80℃，烘干时间为24h；煅烧温度为800℃，煅烧时间2h；压片时的压力为9MPa；退火温度为800℃，退火时间2h。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S2中Nd

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S3中Nd

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

1、本发明制备的Nd

2、本发明利用Nd

附图说明

图1是本发明Nd

图2是本发明利用980nm激光激发Nd

图3是本发明Nd

图4是本发明Nd

图5是本发明Nd

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

S1、利用电子天平分别称取Y(NO

S2、在光学平台搭建适当的光路，利用980nm连续波激光泵浦放置在热台上的Nd

S3、利用FIR技术建立Nd

公式1中，A和B是常数，T表示绝对温度。在实际工程应用中，线性温度传感器可以更好地工作，因此计算给出荧光强度比对数与温度倒数的函数关系，如图4所示，具有良好的线性关系。将所制Nd

S4、灵敏度作为评估传感器性能的一个重要参数，可用来对比不同种类传感器的传感性能。其中，I

如图5所示，在303-773K温度范围内，四种测温方法的灵敏度随着温度的升高降低，在303K时得到最大灵敏度，其中I