[发明专利]一种温敏荧光粉及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种温敏荧光粉及其制备方法和应用，该温敏荧光粉的化学式为Sr(Pr_xRe_1‑x)₂O₄，其中，x=0.0001‑0.1，Re为Lu、Gd和Y中的至少一种。本发明温敏荧光粉体具有良好的光学特性、化学及热稳定性，发光强度受温度影响明显，适用于高精度、宽范围的光学温度传感器。该温敏荧光粉采用固相烧结的方法制得，整个制备过程工艺简化，生产周期短，生产效率高，便于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种荧光粉，具体涉及一种具有温敏特性的温敏荧光粉及其制备方法和在光学温度传感器中的应用，属于荧光粉技术领域。

背景技术

温度的测量与科学研究、生产生活以及各项生理过程密切相关。我们进行温度测量的手段和仪器有很多，根据测量原理的不同，测量温度的传感器（测温仪）主要可分为以下三类：（1）传统的封装液体型温度计，其原理是液体热胀冷缩的性质；（2）利用塞贝克效应的热电偶型温度传感器；（3）光学温度传感器。前两种传感器的测温方式有一些缺点，如在一些苛刻或腐蚀性的环境中很难被应用，同时作为接触式的温度计需要样品和传感器之间具有较高的热交换速率，所以进行微小样品测试的测量结果的准确性无法保证。光学温度传感器是指通过测量其内部荧光粉发射的荧光强度比来表征环境温度的仪器。光学温度传感器有传统测温方式无法比拟的优点，包括响应快速，非接触式测量，空间分辨率高等，因而在空气动力学研究、光电功能体系研究及食品货物的包装涂层的温度监测等多个领域有着广泛的应用，特别是当体系的空间分辨率位于毫米甚至微米级别时，例如微流体或细胞等，此时传统温度传感器将很难进行测量，而基于荧光技术的光学温度传感器正是突破这一瓶颈的有效手段。但光学温度传感器的测温准确性主要受荧光粉材料性能的影响,存在测温范围窄、测温精度低的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种温敏荧光粉，该温敏荧光粉对温度敏感，测温区间范围大、测温精度高，有效的解决了目前的光学温度传感器用荧光粉存在的测温范围窄、测温精度低的问题。

本发明还提供了上述温敏荧光粉的制备方法，该方法工艺简单、生产周期短，便于工业化生产。

本发明还提供了上述温敏荧光粉在光学温度传感器中的应用，该荧光粉的测温区间为78 K-490 K，平均粒径为0.5-15μm，有效的解决了光学温度传感器受荧光粉材料性能限制导致的测温范围窄、测温精度低的问题。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供了一种温敏荧光粉，该温敏荧光粉的化学式为Sr(Pr_xRe_1-x)₂O₄，也可写为SrRe₂O₄: Pr。其中Re为Lu（镥）、Gd（钆）和Y（钇）中的至少一种，x=0.0001-0.1，即x=0.01-10 at.%。

镨的掺加量影响所得荧光粉的发光强度，但掺加量过大会加大荧光粉的制备难度，也会使荧光粉出现其他相。因此，优选的，x=0.001-0.01（即x=0.1-1at.%）。

优选的，Re为Lu（镥）。

进一步的，所述温敏荧光粉的平均粒径为0.5-15μm。该温敏荧光粉粒径小，测温稳定性和精度更好。

进一步的，所述温敏荧光粉指的是对温度灵敏的荧光粉，其荧光强度随着温度的变化呈现稳定的规律性变化，因此可以通过荧光强度的变化标定温度的变化，用于温度测量。本发明温敏荧光粉的测温区间为78 K-490 K ，更为有效的测温区间为78 K-400 K。所述测温区间指的是荧光粉的荧光强度随温度变化比较明显的区间，是荧光粉的荧光强度与温度呈规律性对应关系的区间。在此测温区间内，荧光粉的荧光强度随温度变化呈现稳定的变化规律，根据这一特性可以将其用于光学温度传感器，来检测温度。