Er3+(Tm3+)/Yb3+掺杂上转换发光材料温度传感特性研究

作     者：柳云鹤 

作者单位：吉林建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘航

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：非接触式测温 荧光强度比 高温固相 灵敏度 

摘      要：温度作为热力学状态的一个基本参数,其测量在科学研究、工业生产、生命医学乃至人们的日常生活中起着非常重要的作用。稀土掺杂上转换发光材料显色性好、转换效率高、光稳定性好,可以承受高能、高温辐射、大功率电子束的作用,因此,它们被广泛应用于白光LED照明、PDP显示、医学放射等领域,凭借其温度特性还可以应用到非接触式测温研究中。近年来,通过测量稀土离子掺杂上转换发光材料与温度相关的发光强度,建立热耦合能级荧光强度比与温度的依赖关系,实现非接触式光学测温引起了广泛关注。作为一种光学测温方法,基于稀土离子的热耦合能级荧光强度比技术由于不受泵浦光源扰动和光信号传输过程中损失的影响,可以高精度、宽范围的测量温度,更加方便灵活地满足生产生活对测温的需求。SrWO具有良好的热稳定性,高密度以及低的声子能量,被认为是良好的发光基质材料。Er、Tm和Ho具有典型的热耦合能级对,在光学温度传感特性的研究中具有潜在的应用。本文选用高温固相法制备了Sr WO:Er(Tm,Ho)/Yb三组荧光粉样品,并对每组样品进行了表征与测试。对样品进行了X射线衍射分析、扫描电子显微镜分析、上转换发射光谱分析、上转换发光机制分析。分析了样品的结构特征和上转换发射光谱以及Yb浓度对发光强度的影响。在不同温度下测量了三组荧光粉样品的上转换发射光谱,分别研究了三组荧光粉样品的温度传感特性。得到Sr WO:Er/Yb荧光粉的测温灵敏度在513 K时达到最大为0.013 K;Sr WO:Tm/Yb荧光粉的测温灵敏度在303 K时达到最大为0.0012 K;Sr WO:Ho/Yb荧光粉基于Ho的热耦合能级的测温灵敏度在303 K时获得最大值为0.0077 K,基于Ho的非耦合能级的测温灵敏度在303 K时获得最大值为0.0067 K。这意味着所制得的Sr WO:Er(Tm,Ho)/Yb三种材料可应用于光学测温,能够提供精准的温度测量。