[发明专利]一种利用双发光中心策略提高荧光强度比技术在高温区间测温灵敏度的方法

说明书

一种利用双发光中心策略提高荧光强度比技术在高温区间测温灵敏度的方法，本发明涉及一种利用双发光中心策略提高荧光强度比技术在高温区间测温灵敏度的方法。本发明的目的是为了解决利用传统的荧光强度比测温技术难以实现在较高的温度区间内实现高精度的温度测量的问题，方法：(1)制备测温样品；(2)在低温度区间利用传统的Er³⁺的²H_11/2‑⁴I_15/2和⁴S_3/2‑⁴I_15/2荧光带进行测温，在高温区间利用Er³⁺的⁴S_3/2‑⁴I_15/2和Tm³⁺的³F₃‑³H₆跃迁所产生的荧光带进行测温；本发明利用双发光中心策略能够切实提高荧光强度比技术在较高温度区间内的测温灵敏度，本发明应用于稀土荧光测温领域。

技术领域

本发明涉及一种利用双发光中心策略提高荧光强度比技术在高温区间测温灵敏度的方法。

背景技术

温度作为一个最基本的物理量，在各个领域都发挥着不可忽视的作用。传统的温度传感器在越来越多的领域都受到限制，因而非接触式的光学传感器应运而生，其中，荧光强度比技术由于较强的抗干扰性引人关注。

传统的荧光强度比测温技术都是基于稀土离子的热耦合能级对，荧光强度比值和温度之间的关系可以用如下的玻尔兹曼热统计分布理论进行描述：Δ＝Aexp(-ΔE/kT)，其中Δ是两束荧光的积分强度比值，A是指数前常数，ΔE是能级差，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度。在温度传感器领域，相对灵敏度是最重要的一个判别方法优劣的参数，它的基本表达式是：S＝dΔ/dT/Δ，将玻尔兹曼热统计分布理论带入到相对灵敏度最基本的表达式中，可以得到相对灵敏度进一步的表达式：S＝ΔE/kT²，由此式可以得知对于一个确定的ΔE，相对灵敏度只和温度有关，它随着温度的升高而下降；由此式又可得知相对灵敏度和温度的平方成反比关系，因而随着温度的快速升高，相对灵敏度会急剧下降。

我们以最典型的Er³⁺的²H_11/2-⁴I_15/2和⁴S_3/2-⁴I_15/2热耦合能级对为例，利用该能级对进行测温，在室温300K左右可以获得的相对灵敏度为1％K^-1；当温度升高到500K左右时，相对灵敏度急剧下降到0.36％K^-1，该指仅为室温时相对灵敏度的36％。在同样的条件下，相对灵敏度越大，则测温精度越高，因而利用传统的荧光强度比测温技术难以实现在较高的温度区间内实现高精度的温度测量，这个问题严重限制了荧光强度比测温技术的进一步发展。

发明内容

本发明的目的是为了解决利用传统的荧光强度比测温技术难以实现在较高的温度区间内实现高精度的温度测量的问题，提供一种提高铥离子近红外上转换荧光测温灵敏度的方法。

本发明一种利用双发光中心策略提高荧光强度比技术在高温区间测温灵敏度的方法，是按以下步骤进行：

一、制备Yb³⁺-Tm³⁺-Er³⁺离子共掺的NaYF₄纳米晶体，然后进行压片，得到测温样品；