Er3+-Yb3+共摻Y(jié)2O3材料的上轉(zhuǎn)換熒光溫度特性研究.pdf

1、近年來(lái)，基于稀土熒光材料的熒光強(qiáng)度比型光學(xué)溫度傳感測(cè)溫系統(tǒng)在電力工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)和軍事國(guó)防等領(lǐng)域都存在著潛在的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)現(xiàn)高精度、寬范圍的溫度測(cè)量成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文采用溶膠凝膠方法制備了Er3+/Yb3+摻雜Y2O3納米晶與陶瓷,研究了Er3+/Yb3+摻雜Y2O3納米晶與陶瓷的上轉(zhuǎn)換熒光測(cè)溫性質(zhì)和泵浦激光熱效應(yīng)對(duì)Er3+離子上轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度影響的相關(guān)問題。
　　開展了Er3+/Yb3+摻雜Y2O3納米晶與陶瓷的熒光測(cè)溫性質(zhì)

2、研究。利用溶膠凝膠方法制備了一系列不同Yb3+摻雜濃度的Er3+/Yb3+摻雜Y2O3納米晶，利用X射線對(duì)樣品進(jìn)行了表征。在980 nm二極管激光器激發(fā)下，研究了Er3+/Yb3+摻雜Y2O3納米晶的上轉(zhuǎn)換熒光光譜，發(fā)現(xiàn)當(dāng)摻雜濃度為1 mol％Er3+/10 mol%Yb3+時(shí)，樣品的熒光效率高并且對(duì)激光的熱效應(yīng)響應(yīng)明顯。測(cè)量了該樣品323-773 K溫度范圍內(nèi)不同溫度的上轉(zhuǎn)換熒光光譜，分析確定了基于Y2O3：Er3+/Yb3+樣品綠色

3、上轉(zhuǎn)換熒光的測(cè)溫行為，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度為623 K時(shí)，該系統(tǒng)的測(cè)溫靈敏度達(dá)到最高值，約為5.1×10-3 K-1。同時(shí)，根據(jù)玻爾茲曼統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律分析了Er3+離子4S3/2與2H11/2劈裂能級(jí)上的粒子數(shù)隨溫度升高的變化關(guān)系，并由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論的正確性。將Er3+/Yb3+摻雜Y2O3納米晶高溫煅燒成陶瓷，測(cè)量了低溫范圍內(nèi)樣品的上轉(zhuǎn)換熒光光譜，研究發(fā)現(xiàn)基于Er3+/Yb3+摻雜Y2O3陶瓷的熒光強(qiáng)度比測(cè)溫方法受低溫限制，當(dāng)溫度低于0℃時(shí)

4、，熒光強(qiáng)度比測(cè)溫存在較大誤差。
　　開展了泵浦激光熱效應(yīng)對(duì)Er3+離子上轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度影響的研究。測(cè)量了不同激發(fā)光功率下樣品的上轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度，對(duì)不同功率下的熒光強(qiáng)度與不同溫度下的熒光強(qiáng)度進(jìn)行綜合分析，得出泵浦光功率和樣品光斑處溫度的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，激光光斑溫度隨激光功率增加而迅速升高，當(dāng)功率為770 mW時(shí)，樣品表面溫度升高至643.5 K，高溫導(dǎo)致稀土激發(fā)態(tài)無(wú)輻射弛豫速率的增加，進(jìn)而猝滅稀土熒光，這在上轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度飽和現(xiàn)象中起到了