[发明专利]利用铥离子上转换紫光进行抗白光LED光源干扰的测温方法

说明书

利用铥离子上转换紫光进行抗白光LED光源干扰的测温方法，本发明涉及一种利用铥离子上转换紫光进行抗白光LED光源干扰的测温方法。本发明的目的是为了解决现有测温技术会受到常见的白光LED光源的干扰的问题，方法为：激发源发出的激发光对Yb³⁺和Tm³⁺离子掺杂的纳米晶体NaYF₄进行激发，监测不同温度下中心波长位于290nm和345nm的两个荧光带，进行积分，并作出函数关系，将样品放置于待测环境，得到两个荧光带的强度比值，代入到函数中即得温度值。本发明能够进行抗白光LED光源干扰的温度测量，从而得出更加精准的结果。本发明应用于稀土荧光测温领域。

技术领域

本发明涉及利用铥离子上转换紫光进行抗白光LED光源干扰的测温方法。

背景技术

温度是我们熟知的一个基本物理参量，它的单位开尔文(K)是七个国际基本单位之一，其重要性由此可见一斑。无论在我们的日常生活中，还是在许多重要的工业生产场景中，温度都是一个非常关键的参量，因为温度总是和其它的一些状态和结果有着千丝万缕的联系。譬如，轴承的温度往往能够反映该部件乃至整个机器或者系统的运行状态，因而可以通过监测轴承的温度来判断其运转正常与否。在越来越多的场合中，传统的温度传感器件已经不能满足要求，尤其是以热电偶和热电阻为代表的温度传感器件有难以克服的内在缺陷，例如：它们会受到电场和磁场的扰动从而不能给出精确的温度数值；同时这些传统的温度计必须要和待测目标进行充分接触才能给出温度数值，从而对待测目标的温度场进行扰动。基于光介质的传感器能够完美地解决这些问题。

在光学测温方法学中，基于稀土离子的荧光强度比进行温度的测量是一种很有前途和潜力的技术。稀土离子有丰富的能级结构，其中能级差在200-2000cm^-1的两个能级被称作热耦合能级对，这一对热耦合能级对的粒子数分布服从玻尔兹曼热统计分布规律，因而从这一对热耦合能级对向下能级跃迁所产生的荧光的比值和温度之间就可以用确定的函数关系描述。利用稀土离子的荧光强度比技术进行测温有很强的抗干扰能力，但是它们所对应的荧光光谱带和我们日常生活和工业生产中常用、常见的白光LED光源的发射谱有很严重地重叠，因而不可避免会受到这些杂散光源的干扰，从而导致了温度测量的偏差。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的稀土离子荧光强度比测温技术会受到日常生活和工业生产中常用、常见的白光LED光源的干扰的问题，提供利用铥离子上转换紫光进行抗白光LED光源干扰的测温方法。

本发明利用铥离子上转换紫光进行抗白光LED光源干扰的测温方法是按以下步骤进行：一、制备Yb³⁺和Tm³⁺离子掺杂的纳米晶体NaYF₄，得到样品；二、利用980nm激光二极管作为泵浦光源对样品进行激发，改变样品的温度从而获得不同温度下Tm³⁺离子紫外波段的上转换荧光，监测中心波长位于290nm和345nm的两个荧光带，对两个荧光带的强度进行积分，并作出两个荧光带的强度比值和温度之间的函数关系FIR＝3.6*10^-4*exp(T/92.9)+1.55*10^-2；三、将样品放置于待测环境，获得上述对应的两个荧光带的强度比值，将其代入上述函数中即可获得待测环境温度值。