[发明专利]一种在750~1003K温度区间具有高灵敏度的测温方法

说明书

一种在750～1003K温度区间具有高灵敏度的测温方法，本发明涉及一种在750～1003K温度区间具有高灵敏度的测温方法。本发明目的是为了解决现有的荧光强度比测温技术在高温度区间灵敏度低的问题。具体内容包括：(1)激发CaWO₄:Er³⁺/Yb³⁺温度敏感材料。(2)建立热耦合能级对490nm(蓝色)和550nm(绿色)为中心的荧光强度比随温度变化的函数曲线关系。(3)由适合的函数曲线可计算得到待测环境的温度值，能够在高温区间得到更加灵敏的温度响应，在850K灵敏度可高达0.125K^‑1。本发明提高了荧光温度传感材料的在高温区间的测温灵敏度，应用于荧光强度比温度领域。

技术领域

一种在750～1003K温度区间具有高灵敏度的测温方法。

背景技术

温度在科学研究和工业生产中扮演着重要的角色。传统接触式温度传感器，如热电阻及热电偶温度传感器，抗干扰性差。荧光比型温度传感器，基于热耦合能级对所产生的荧光强度比值随温度之间成函数关系，用该函数关系对温度进行表征，不用直接和待测物体接触，可用于苛刻环境和微环境的温度测量，从而成为目前人们研究的热点。

衡量温度传感器的核心技术指标其中之一就是绝对灵敏度。而目前已经报道的荧光强度比型温度传感器绝对灵敏度在最高值出现的温度范围都集中在较低的温度区间，并且目前报道的绝对灵敏度也较低，特别是850K高温度只有0.0055K^-1左右，这极大限制了荧光强度比型温度传感器的实际应用范围。

发明内容

本发明的目的是解决目前荧光强度比型温度传感器在高温区测量的灵敏度低的问题，提供一种在750～1003K温度区间具有高灵敏度的测温方法。

一种在750～1003K温度区间具有高灵敏度的测温方法按以下步骤完成：

一、制备CaWO₄:Er³⁺/Yb³⁺温度敏感材料；

二、以980nm激光为激发光源，对CaWO₄:Er³⁺/Yb³⁺温度敏感材料进行激发，在温度区间内，采集该敏感材料所发射的荧光，记录中心波长位于490nm的蓝色上转换荧光和中心波长位于550nm的绿色上转换荧光的强度比FIR_I490/I550随温度T的变化关系，得到函数关系FIR_I490/I550＝0.02+442.96*exp(-1903/T)；

三、将CaWO₄:Er³⁺/Yb³⁺温度敏感材料放置于待测环境，计算中心波长位于490nm的蓝色上转换荧光和中心波长位于550nm绿色上转换荧光的强度比的数值带入步骤二中的函数，即得到待测环境的温度。

本发明的优点：本发明利用冷热台调控温度范围303～1003K，在该温度范围内利用980nm二极管激光器照射CaWO₄:Er³⁺/Yb³⁺感温材料，在Yb³⁺的作用下，可以增强Er³⁺离子中心波长位于490nm的蓝色上转换荧光和中心波长位于550nm绿色上转换荧光的发光强度，记录上述两发光带的上转换荧光的光谱，对303K的荧光光谱强度进行归一化，随着温度的增加，Er³⁺中心波长位于550nm的绿色上转换荧光发射强度单调减小，而中心波长位于490nm的蓝色上转换荧光发射强度先升高后减小，但减小比例不同，因此可以利用中心波长位于490nm的蓝色上转换荧光和中心波长位于550nm的绿色上转换荧光的强度比值进行温度的测量。

采用本发明的测温方法，绝对灵敏度在850K的高温可达0.125K^-1，并在750～1003K高温范围内绝对灵敏度都处于高值。

附图说明