[发明专利]一种近红外激发的温度探针材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种近红外激发的温度探针材料及其制备方法与应用。本发明近红外激发的温度探针材料以Na_0.5Yb_0.5WO₄为基质；该基质为四方晶相，掺入有Er³⁺离子和Tm³⁺离子。该温度探针材料在波长980nm近红外光激发下会产生波长分别在473nm(蓝色)、520nm(绿色)以及552nm(绿色)处的主发射峰，其中蓝光来源于Tm³⁺离子的跃迁发射，绿光来源于Er³⁺离子的跃迁发射，520nm处发射峰的强度与473nm处发射峰的强度的比值与温度满足一定的函数关系，使其能应用于标定温度，且473nm处发射峰与520nm处发射峰的距离较远，使其比传统单纯利用Er³⁺离子的两个热耦合能级产生的发射峰进行温度探测的材料信号甄别度要好。另外，该材料采用溶胶凝胶法制得，易于工业化生产。

技术领域

本发明涉及无损温度探测技术以及上转换发光材料等领域，具体涉及一种近红外激发的温度探针材料及其制备方法与应用。

背景技术

无损检测技术对于生产生活及科学研究都具有十分重要的价值，荧光温度探测技术不需要与待测物体接触，可以实现对检测物的无损温度测量，并且还具有空间分辨率高、快速响应、可用于远程测量等优点。在众多荧光温度探针材料当中，采用两个发射峰荧光强度比作为温度标定参数校准性较好，具有良好的应用前景。荧光材料的激发方式有两种：下转换激发和上转换激发，前者激发源一般是紫外光，后者一般是近红外光，由于紫外激发容易产生背底荧光，并且会对生物组织产生损伤，应用上有一定局限性，采用上转换发光材料构建荧光温度探针则能很好地避免这些问题。目前，上转换发光材料常利用Er³⁺离子的两个热耦合能级产生的发射峰(分别为520nm、552nm处的发射峰)进行温度探测，但这两个发射峰相距较近，不易甄别，导致检测温度和实际温度间误差较大。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种近红外激发的温度探针材料及其制备方法与应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种近红外激发的温度探针材料(简记为Na_0.5Yb_0.5WO₄:Er³⁺/Tm³⁺)，其以Na_0.5Yb_0.5WO₄为基质，掺入有Er³⁺离子和Tm³⁺离子；所述基质为四方晶相。当采用波长980nm的红外光照射所述温度探针材料时，主要会产生三种荧光，波长分别为473nm(蓝色)、520nm(绿色)以及552nm(绿色)，即在荧光光谱中会出现这三种荧光对应的主发射峰，其中，蓝光(473nm)来源于Tm³⁺离子¹G₄→³H₆的跃迁发射，绿光(520nm)来源于Er³⁺离子²H_11/2→⁴I_15/2的跃迁发射，绿光(552nm)来源于Er³⁺离子⁴S_3/2→⁴I_15/2的跃迁发射，Er³⁺离子520nm处发射峰强度与Tm³⁺离子发射峰强度的比值与温度呈指数函数关系，利用该性质，可以准确测量物体的温度，且相较Er³⁺离子520nm处发射峰与其552nm处发射峰之间的距离，Er³⁺离子520nm处发射峰与Tm³⁺离子发射峰之间的距离更远，有利于监测发射峰的甄别，有效地改善了传统上转换温度探针材料监测发射峰重叠的弊端，使得对待测物的温度检测更准确，具有非常高的潜在应用价值。