[发明专利]一种镁铒镱三掺杂铌酸钠及其制备方法和在光学温度传感器中的应用

说明书

本发明涉及一种镁铒镱三掺杂铌酸钠及其制备方法和在光学温度传感器中的应用。本发明提供的制备方法为溶剂热法，过程简单；在980nm激光激发下，制备得到的镁铒镱三掺杂铌酸钠中铒离子的热耦合能级⁴S_3/2和²H_11/2到基态⁴I_15/2的辐射跃迁可以分别发射出峰位位于535nm和556nm上转换绿光，并且上转换绿光强度比随温度的升高而变大，通过荧光强度比技术，拟合后得到公式为：FIR=13.151*exp(‑1328.43/T)+0.068，其中∆E/k=1328.43最大灵敏度为0.0054K^‑1，表明本发明制备的锂铒镱三掺杂铌酸钠具有应用于光学温度传感器的潜力。

技术领域

本发明属于光学材料技术领域，具体涉及一种镁铒镱三掺杂铌酸钠及其制备方法和在光学温度传感器中的应用。

背景技术

基于荧光强度比技术（FIR，Fluorescence Intensity Ratio）的光学温度传感器近年来已经成为非接触式温度传感器中的研究热点之一。FIR技术是利用温度与两个热耦合能级荧光强度比的变化依赖关系而工作的，当升高温度的时候，热耦合能级对中低能级可以通过准热平衡反布局高能级，改变两个能级之间的荧光强度比。FIR技术具有非接触、高准确度和灵敏性及高抗干扰的优点，因此可以应用于苛刻的环境中，例如，高压电站和炼油厂。目前还未有铌酸钠材料可直接应用于温度传感器中的报道，因此，首次开发一种应用于光学温度传感器的镁铒镱三掺杂铌酸钠具有重要的研究意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中铌酸钠应用范围受限的缺陷和不足，提供一种镁铒镱三掺杂铌酸钠在光学温度传感器中的应用。本发明研究发现镁铒镱三掺杂铌酸钠，在980nm激光激发下通过热耦合能级⁴S_3/2和²H_11/2到基态⁴I_15/2辐射跃迁分别发射出峰位位于535nm和556nm上转换绿光。利用FIR技术，两个上转换绿光荧光强度比随温度的升高而变大，满足光学温度传感器的应用要求，并得到其最大灵敏度为0.0054K^-1。

本发明的另一目的在于提供一种镁铒镱三掺杂铌酸钠的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的一种镁铒镱三掺杂铌酸钠。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种镁铒镱三掺杂铌酸钠在光学温度传感器中的应用。

本发明研究发现镁铒镱三掺杂铌酸钠，在980nm激光激发下通过热耦合能级⁴S_3/2和²H_11/2到基态⁴I_15/2辐射跃迁分别发射出峰位位于535nm和556nm上转换绿光。利用FIR技术，两个上转换绿光荧光强度比随温度的升高而变大，满足光学温度传感器的应用要求，并得到其最大灵敏度为0.0054K^-1。

优选地，所述锂铒镱三掺杂铌酸钠中铒离子具有符合FIR技术的热耦合能级⁴S_3/2和²H_11/2。

一种镁铒镱三掺杂铌酸钠的制备方法，包括如下步骤：

S1：将铒源、镱源、铌源、镁源和钠源溶解于溶剂中到混合溶液；所述铒源、镱源、铌源、镁源和钠源的摩尔比为1~1.658:2.984~3.333:53.32~54.52:11.12~111.2:1668；所述溶剂为水和乙二醇的混合溶剂，所述水和乙二醇的体积比为1:1~4。