一种在750~1003K温度区间具有高灵敏度的测温方法技术

一种在750～1003K温度区间具有高灵敏度的测温方法，本发明专利技术涉及一种在750～1003K温度区间具有高灵敏度的测温方法。本发明专利技术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:Er

【技术实现步骤摘要】
一种在750～1003K温度区间具有高灵敏度的测温方法


[0001]一种在750～1003K温度区间具有高灵敏度的测温方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]本专利技术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。
[0005]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：
[0006]一、制备CaWO4:Er
3+
/Yb
3+
温度敏感材料；
[0007]二、以980nm激光为激发光源，对CaWO4:Er
3+
/Yb
3+
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)；
[0008]三、将CaWO4:Er
3+
/Yb
3+
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。
[0009]本专利技术的优点：本专利技术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:Er
3+
/Yb
3+
感温材料，在Yb
3+
的作用下，可以增强Er
3+
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，Er
3+
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。
[0010]采用本专利技术的测温方法，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
[0011]图1为实施例1制备的CaWO4:Er
3+
/Yb
3+
温度敏感材料在980nm二极管激光激发下的303
‑
1003K温度区间内Er
3+
的荧光光谱随温度变化的关系；图中
■
为发光中心位于490nm的蓝色荧光发射带，
▲
为发光中心位于550nm的绿色荧光发射带；
[0012]图2为实施例1制备的CaWO4:Er
3+
/Yb
3+
温度敏感材料在980nm二极管激光激发下的303
‑
1003K温度区间内Er
3+
的荧光强度比随温度的变化标准曲线，图中
▲
为中心波长位于490nm的蓝色荧光带和中心波长位于550nm绿色上转换荧光强度比实验数据点，a为其拟合曲线；
[0013]图3为实施例1制备的样品在303
‑
1003K温度区间中心波长位于490nm的蓝色荧光带和中心波长位于550nm绿色荧光带两热耦合能级之间灵敏度与常规中心波长位于530nm的蓝色荧光带和中心波长位于550nm绿色荧光带两热耦合能级温度之间灵敏度的对比情况，
●
为本实验实施例实验数据点，b为其拟合曲线，
■
为常规实验数据点，c为其拟合曲线。
具体实施方式
[0014]具体实施方式一：本实施方式一种在750～1003K温度区间具有高灵敏度的测温方法按以下步骤完成：
[0015]一、制备CaWO4:Er
3+
/Yb
3+
温度敏感材料；
[0016]二、以980nm激光为激发光源，对CaWO4:Er
3+
/Yb
3+
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)；
[0017]三、将CaWO4:Er
3+
/Yb
3+
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。
[0018]具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤采用固相法制备CaWO4:Er
3+
/Yb
3+
感温材料。其他与实施方式一相同。
[0019]具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：采用固相法制备CaWO4:Er
3+
/Yb
3+
感温材料过程中煅烧温度1300℃，保温时间24个小时。其他与实施方式一或二相同。
[0020]具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三不同的是：CaWO4:Er
3+
/Yb
3+
感温材料Er
3+
和Yb
3+
的摩尔百分含量分别为1％和10％。其他与实施方式一至三相同。
[0021]具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四不同的是：温度区间为303
‑
1003K。其他与实施方式一至四相同。
[0022]具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五不同的是：在步骤三中利用origin软件中的曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在750～1003K温度区间具有高灵敏度的测温方法，其特征在于，该测温方法按以下步骤完成：一、制备CaWO4:Er
3+
/Yb
3+
温度敏感材料；二、以980nm激光为激发光源，对CaWO4:Er
3+
/Yb
3+
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:Er
3+
/Yb
3+
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。2.根据权利要求1所述的一种在750～1003K温度区间具有高灵敏度的测温方法，其特征在于，步骤一采用固相法制备CaWO4:Er
3+
/Yb
3+
温度敏感材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：马瑀谦，李维凯，俞莹，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：