[发明专利]一种铒镱共掺氧氟碲酸盐玻璃及其制备方法

说明书

本发明属于固体发光材料领域，涉及一种铒镱共掺氧氟碲酸盐玻璃及其制备方法。玻璃基质原料组分包括：TeO₂、ZnO、ZnF₂、La₂O₃，掺杂稀土氧化物Er₂O₃、Yb₂O₃，所述各组分按比例称重后在井式炉中烧结，然后于预制板上成型，最后在退火炉中退火。本发明的制备方法简单，所得到的铒镱共掺的氧氟碲酸盐玻璃具有良好的光学性能和热稳定性，制作成温度探针后可应用于光纤传感以及激光激发荧光粉显示等领域。

技术领域

本发明涉及固体发光材料领域，特别涉及一种具有低声子能量、机械性能好、可用于温度探测的铒镱共掺氧氟碲酸盐玻璃及其制备方法。

背景技术

许多应用场景中，温度是最基本的参数之一，需要对其进行可靠的检测。在一些特殊的环境，比如电磁干扰环境、腐蚀环境、生物医疗、快速移动物体等，传统测温工具难以发挥作用。随着工业化程度的提高，对测温传感的精度、灵敏度以及可靠性的要求也进一步提升，光纤温度传感器是一种满足上述要求的新型传感器。特种光纤是光纤传感器中的重要组成部分，特种光纤的加工对光纤传感器的制作起着至关重要的作用。制作特种光纤一般采用各种具有特殊性质的玻璃材料，例如机械强度高、透/发光性能好、传感灵敏度高等特点。近年来，基于荧光强度比的温度敏感材料引起人们的广泛关注，它们具有良好的精度、快速响应、高灵敏度和空间分辨率，可应用于恶劣的工作环境，通过测量材料的荧光强度变化来进行温度检测。

荧光强度比温敏材料的发光原理是利用稀土离子不同能级跃迁产生荧光，温度的改变造成不同热耦合能级发射峰的相对强度比值产生有规律的变化，因此可通过分析发射峰的相对强度比值变化反推温度的变化。在材料基质的选择中，碲酸盐玻璃具有熔点低、稀土掺杂溶解度高、声子能量低和高透性、高机械稳定性等优点而受到广泛关注。一方面，玻璃体可依据不同应用场合方便的制成光纤、平面光波导等理想的形状，另一方面玻璃的稳定性也可广泛应用于复杂物理环境和生物体的测温。

基于上述需求，本发明提供一种新型铒镱共掺TeO₂-ZnO-ZnF₂-La₂O₃玻璃材料，可用于上转换荧光温度探针材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低熔点、高稳定性、高发光性能的可用于温度探测的铒镱共掺氧氟碲酸盐玻璃及其制备方法。

实现上述目的，本发明的一种铒镱共掺氧氟碲酸盐玻璃，按质量百分比，原料组分包括：

TeO₂、ZnO、ZnF₂、La₂O₃、Er₂O₃、Yb₂O₃，所述各组分的比例为(79.5-x)％ZnO-10％ZnF₂-5％La₂O₃-0.5％Yb₂O₃-x％Er₂O₃(wt％)，其中0x0.3。

本发明的一种铒镱共掺氧氟碲酸盐玻璃的制备方法包括：

(1)室温下，将TeO₂、ZnO、ZnF₂、La₂O₃、Er₂O₃、Yb₂O₃按比例称重，在研钵中充分研磨后转移至刚玉坩埚中；

(2)将上述在刚玉坩埚中的混合物加盖置于井式炉中烧结；

(3)待上述已烧结的混合物充分反应后取出，放入退火炉中退火，最后自然降温至室温。