稀土掺杂钨碲酸盐玻璃的制备及其温度传感特性

发布时间：2021-03-02 23:26

　　随着信息测量技术产品在全球信息化进程中发挥着不可或缺的关键作用,传感技术的进步已成为当今新技术革命和信息社会的关键因素。近年来,伴随着工业领域温度控制和监测要求的不断提高,新型光纤温度传感器不断涌现,例如半导体吸收型、F-P干涉型、光纤光栅（FBG）、分布式等。其中,荧光光纤温度荧光测温技术是光纤技术和荧光材料相结合的产物,由于具有可以抗电磁干扰、结构简单、成本低的优点,引起了科研界广泛的关注。荧光温度传感器的研究核心是荧光材料,例如稀土掺杂的荧光材料,其在激励光激发下辐射出波长更长的可见光,即荧光。荧光材料的选择决定了传感器的温度范围、灵敏度和稳定性。钨碲酸盐玻璃声子能量低、熔化温度低、折射指数高、稀土掺杂溶解度等优良特性,是传感器应用的首选材料。本文针对这一问题基于荧光强度比技术为基础设计和搭建了一种新型点式全光纤温度传感装置。（1）采用高温固相反应法制备了钨碲锗玻璃,X-ray衍射图样（XRD）确认了玻璃的形态,通过差热和拉曼测试,证明钨碲锗玻璃具有高的化学稳定性和热稳定性。实验中用它来校准温度计,温度计的可操作温度范围为300-600K,在此温度范围内,它显示出优异的线性度（r... 

【文章来源】：中国计量大学浙江省

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

SET过程[3]

中国计量大学硕士学位论文21.2稀土离子掺杂上转换发光材料1.2.1上转换发光原理上转换发光是发光离子吸收低能量从基态跃迁到激发态然后以辐射跃迁的形式回到基态，其中大部分能量用于发光，稀土元素以其丰富多样的亚稳态能级的优点成为研究的热点，并应用于生物医疗、显像技术、光学器件等领域。稀土离子有三种主要的上转换发光形式；ET(能量转移，EnergyTransfer)、ESA（激发态吸收，ExcitedStateAbsorption）和PA（光子雪崩，PhotonAvalanche）。(1)ET其中能量传递的条件是：敏化离子的吸收能力必须非常强再就是敏化离子吸收能量必须和所转移离子的能级对的能量相匹配。能量传递的方式主要有以下几种。1)连续能量传递图1-1SET过程[3]如图1-1是能量连续传递(SET)的示意图[3]，它是在不同离子间的传递。即一个离子接收另一个离子的能量跃迁到更高能级然后再以无辐射跃迁的形式回到基态的过程。2)交叉弛豫图1-2CR过程[3]

中国计量大学硕士学位论文3如图1-2是交叉弛豫过程，它在相同或不同离子间传递。即一个离子接收另一个离子的能量跃迁到更高能级然后再以无辐射跃迁的形式回到能量较低状态的过程。3)合作上转换图1-3CU过程[3]合作上转换发生在三个离子之间，原理如图1-3所示。即两个离子吸收能量从基态跃迁到激发态，然后再把能量传递给第三个离子，使第三个离子跃迁至更高的激发态。然后这两个离子再以无辐射跃迁的形式回到基态。从这里我们知道影响上转换过程的重要因素是离子间的相互作用，当然掺杂浓度也会所影响。这在本节的后面详细介绍。(2)ESAESA(激发态吸收)原理可以看成一个简单的上转换发光，这里不再赘述。(3)PA光子雪崩是能量传递和激发态吸收共同作用的过程，也就是说离子直接吸收激发态能量，再通过交叉弛豫作用就可得到高效上转换发光，能有效利用能量，该过程实现需要单一泵浦激发且波长必须匹配激发时所需跃迁的能级差或者掺杂稀土浓度掺杂足够大。1.2.2影响上转换发光因素上转换发光效率是衡量荧光材料的重要因素，也是材料能否应用于实际问题的必备条件。可以从以下几个方面入手来提高荧光材料的发光效率，如：荧


本文编号：3060151