[发明专利]荧光光谱法测定压电材料结构相变的方法

说明书

荧光光谱法测定压电材料结构相变的方法，涉及材料物性分析领域。本发明是为了解决现有的用于检测压电材料相变过程的接触式相变检测方式工艺复杂并且工作效率低的问题。将稀土离子均匀掺入压电材料中，高温烧结得到陶瓷片；将陶瓷片置于暗室环境，对陶瓷片施加不同强度的外加场并用光源激发陶瓷片，通过收集陶瓷片中的稀土离子在可见波段的发射谱信息能够得到陶瓷片中的压电材料在外加场下的结构相变；根据发射谱信息得到发射谱区间强度积分，从中提取陶瓷片中稀土离子的电偶极跃迁强度和磁偶极跃迁强度；绘制电偶极跃迁强度与磁偶极跃迁强度的比值随外加场变化曲线，曲线的峰值区间为压电材料结构发生相变的区间。它用于测定压电材料的结构相变。

技术领域

本发明涉及一种压电材料结构相变的测定方法，属于材料物性分析领域。

背景技术

压电铁电材料因其独特的电学特性在航天，军事，民用等领域上一直有着广泛的应用。该类材料以其独特的压电性和铁电性在驱动器、多层陶瓷电容器、换能器、传感器和铁电存储等领域有着诱人的前景。然而，压电铁电材料只有在低于居里温度时才能体现出其压电铁电性并正常工作。为了确保稳定的工作效率，这类材料在制备完成后需要测定其结构相变温度点作为一项重要的技术指标。

目前较为常用的测试方法是通过测试材料的介电温谱来判断其相变过程。然而，使用该方法前需要在样品表面涂覆导电涂层，这提高了工序的繁琐程度，也对粉末、单晶等样品提出了一定的工艺要求，不适合高效处理的场合，并且导电层与样品的物理接触可能对测试结果产生影响。而其他方法如X射线衍射法，差热分析法等都需要昂贵的仪器支持。

发明内容

本发明是为了解决现有的用于检测压电材料相变过程的接触式相变检测方式工艺复杂并且工作效率低的问题。现提供荧光光谱法测定压电材料结构相变的方法。

荧光光谱法测定压电材料结构相变的方法，所述包括以下步骤：

步骤一、将稀土离子均匀掺入压电材料中，使用高温烧结掺入稀土离子的压电材料得到陶瓷片；

步骤二、将所述的陶瓷片置于暗室环境中，对陶瓷片施加不同强度的外加场并用光源激发陶瓷片，通过收集陶瓷片中的稀土离子在可见波段的发射谱信息能够得到陶瓷片中的压电材料在外加场下的结构相变；

步骤三、根据发射谱信息得到发射谱区间强度积分，从该强度积分中分别提取陶瓷片中稀土离子的电偶极跃迁强度和磁偶极跃迁强度，获得电偶极跃迁强度与磁偶极跃迁强度的比值；

步骤四、绘制电偶极跃迁强度与磁偶极跃迁强度的比值随暗室环境下外加场的变化曲线，曲线的峰值区间为压电材料结构发生相变的区间。

本发明的有益效果为：

本申请利用稀土离子的发光特性来间接判断材料的结构变化是一种操作简单且成本低廉的非接触式实时相变检测手段。

本申请的压电陶瓷材料在受到外加场的调制下，其晶体场发生变化，而通过压电材料中稀土离子的发光情况能够反映出这种晶体场的变化情况。在外加场的影响下，掺有稀土离子的压电材料的晶体场会发生变化，从而导致材料结构的对称性变化，最终使稀土离子的电偶极跃迁几率改变。而其磁偶极跃迁几率只与自旋角动量和轨道角动量相关，不会响应晶体结构对称性变化。跃迁几率的变化会体现在相应光的发光强度上，因此，电偶极跃迁与磁偶极跃迁荧光强度的比值和晶体场存在联系，研究两类跃迁强度比的变化规律即反应了晶体场的变化趋势，进而获得压电材料的结构相变信息。

本申请提出一种简单、廉价且便捷的非接触荧光光谱法材料结构检测手段，可应用于各类外界因素如温度场、外电场、应力场等调控的相结构变化快速检测，检测对象包括但不限于压电材料，具有极大的应用前景。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的荧光光谱法测定压电材料结构相变方法的具体步骤；