Cr 3+ /Cr 4+ 掺杂氟氧化物玻璃陶瓷的荧光温度传感性能研究
发布时间：2020-12-04 22:28
通过高温熔制法制备了不同浓度Cr3+单掺的氟硅酸盐玻璃,利用热分析（DTA）、X射线粉末衍射（XRD）、透射电镜（TEM）等手段,研究了热处理对玻璃相组成和微观结构的影响。利用紫外-可见光谱（UV-Vis）,稳态和瞬态荧光光谱（PL）等手段,研究Cr3+在玻璃和玻璃陶瓷中的配位环境和光谱学行为。根据对荧光寿命-温度变化规律的拟合,分析了样品的温度传感性能。根据3d过渡金属离子的Tanabe-Sugano能级图:Cr3+在强场环境下,最低激发能级为2E能级,对于高温区间具有较好的温度响应特性。在弱场环境下,最激发能级为4T2能级,对低温区间具有较好的温度特性。在氟硅酸盐玻璃陶瓷中,存在氧八面体和氟八面体两种Cr3+配位环境,前者为强场,后者为弱场。因此,根据玻璃陶瓷中Cr3+离子不同的晶体场环境,通过热处理等工艺,优化Cr3+在玻璃陶瓷中的配位环境,通过单掺实现双模式的温度传感,可实现拓宽Cr3+离子的测温区间,提高测温精度的目标。同时,通过晶体格位和离子价态调控等手段,可使Cr4+和Cr3+在玻璃或玻璃陶瓷中稳定共存,且Cr4+的荧光寿命温度传感较Cr3+具有更高的相对温度敏感系数。因...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．５ＧＣ６００的ＴＥＭ（ａ）和ＨＲＴＥＭ?（ｂ）不同热处理温度下玻璃陶瓷样品的稳态光谱（ａ，ｃ）与相??应的荧光寿命衰减曲线（ｃ－ｄ）??Ｆｉｇ．?３．５?Ｔｈｅ?ＰＬ?ｅｍｉｓｓｉｏｎ?ａｎｄ?ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒａ?（ａ，?ｃ）?ａｓ?ｗｅｌｌ?ａｓ?ｔｈｅ?ＰＬ?ｄｅｃａｙ?ｃｕｒｖｅｓ?（ｂ，?ｄ?
从室温到３００°Ｃ温度范围内，７１７ｎｍ和ｌｐｍ处的荧光衰减。荧光衰减曲线如图??３．７（ａ－ｂ）所示。荧光寿命计算结果显示，隨着温度的上升，两处的荧光寿命均快速?．??下降（图３．７?（ｃ－ｄ））。如前文所述，对于７１７ｎｍ处的荧光而言，这种寿命与温度的依??赖关系主要是由于电子在两个热耦合能级２Ｅ和４丁２上的重新排布。２Ｅ—４Ａ２是奇偶??和自旋双禁阻的，因此相较于４Ｔ２—４Ａ２?（自旋允许）拥有更长的衰减时间。??３．５．２?０２＿配位环境下ＣＨ＋溫度传感机理??在０２？配位的条件下，２Ｅ，?２Ｔ！，４丁２和４八２能级之间的关系用图３．８⑷所示的位型坐??标来描述。２Ｅ作为最低激发能级，只要在少量声子的帮助下就可以跃迁到更高的??激发能级４Ｔ２。随着温度的上升，更多的电子被从２Ｅ重新布居到４Ｔ２，导致荧光寿命??的下降。理论上
ｔ１ｔ?■－?３ｅｘｐ（＿Ａ￡?１?ｋ｝，Ｔ）＇?ｋＢＴ－?＇?Ｊ?＋?３?ｅｘｐ（－Ａ￡?／?ｋＢＴ）￣?ｒ，?＋?ｔｅ?ｅｘｐ（－Ａ￡?／?ｋＢＴ）?＾?．（３．８）??利用公式（３．７），通过最小二乘法，对７１７ｎｍ发射峰从２９８．３５Ｋｔｏ?５７３．２５?Ｋ??的荧光寿命与温度进行拟合。拟合结果如图３．７（ｃ）所示，拟合相关性指数（Ｒ２）达到??了?０．９９。相关参数ｔｅ，ｔｔ和Ｚ）五分另４为１．８３５?ｍｓ，０．００８?ｍｓ和２０４４．５?ｃｍ．１。温度敏感曲??线如Ｆｉｇｕｒｅ?３（ｃ）中的所示，在４９８Ｋ达到最大值０．７６?Ｑ／ｏＫ－１。??（ａ）?０?－?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ＾?（ｂ）?Ｆ?－?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ??ｉ?Ｖ??Ｃｒ３＋（ｌ）?Ｃｒ３＋（ｌｌ）??图３．８?Ｃｒ３＋在氧八面体位点（ａ）和氟八面体位点（ｂ）的简化能级示意图??Ｆｉｇ．３．８?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｅｎｅｒｇｙ?ｌｅｖｅｌ?ｄｉａｇｒａｍｓ?ｏｆ?Ｃｒ３＋?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｉｔｅｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ?ｇｌａｓｓ－ｃｅｒａｍｉｃｓ：??（ａ）?Ｏ－ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ?ｓｉｔｅｓ；?（ｂ）?Ｆ－ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ?ｓｉｔｅｓ．??３．５．３?Ｆ＿配位环境下Ｃｒ＾温度传感机理??用图３．８（ｂ）所示的位型坐标来描述ＣＰ在Ｆ＿配位条件下午，４丁２和４八２能级之间的??关系。４Ｔ２作为最低激发能级，不仅会发生辐射跃迁，而且还会在声子的帮助下越
本文编号：2898333
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．５ＧＣ６００的ＴＥＭ（ａ）和ＨＲＴＥＭ?（ｂ）不同热处理温度下玻璃陶瓷样品的稳态光谱（ａ，ｃ）与相??应的荧光寿命衰减曲线（ｃ－ｄ）??Ｆｉｇ．?３．５?Ｔｈｅ?ＰＬ?ｅｍｉｓｓｉｏｎ?ａｎｄ?ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒａ?（ａ，?ｃ）?ａｓ?ｗｅｌｌ?ａｓ?ｔｈｅ?ＰＬ?ｄｅｃａｙ?ｃｕｒｖｅｓ?（ｂ，?ｄ?
从室温到３００°Ｃ温度范围内，７１７ｎｍ和ｌｐｍ处的荧光衰减。荧光衰减曲线如图??３．７（ａ－ｂ）所示。荧光寿命计算结果显示，隨着温度的上升，两处的荧光寿命均快速?．??下降（图３．７?（ｃ－ｄ））。如前文所述，对于７１７ｎｍ处的荧光而言，这种寿命与温度的依??赖关系主要是由于电子在两个热耦合能级２Ｅ和４丁２上的重新排布。２Ｅ—４Ａ２是奇偶??和自旋双禁阻的，因此相较于４Ｔ２—４Ａ２?（自旋允许）拥有更长的衰减时间。??３．５．２?０２＿配位环境下ＣＨ＋溫度传感机理??在０２？配位的条件下，２Ｅ，?２Ｔ！，４丁２和４八２能级之间的关系用图３．８⑷所示的位型坐??标来描述。２Ｅ作为最低激发能级，只要在少量声子的帮助下就可以跃迁到更高的??激发能级４Ｔ２。随着温度的上升，更多的电子被从２Ｅ重新布居到４Ｔ２，导致荧光寿命??的下降。理论上
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