基于BaLaMgNbO 6 :Mn 4+ ,RE 3+ 荧光粉的光学温度传感
发布时间：2021-03-08 23:43
在日常生活、工业应用、科学研究等方面,温度是基础且重要的物理量之一,而在不同的领域对温度传感的精度与方式都有着不同的要求。随着高新科技和生命科学的高速发展,对于温度传感器要求体积更小、响应速度更快、灵敏度更高。其中,非接触式光学温度传感器彰显出其无可比拟的优势。自从1937年Nuebert提出将发光材料的光学性质应用于温度传感的思想后,基于物质光学性质的非接触式温度传感成为研究的热点。在一定温度范围内,发光材料或者离子的某些光学性质具有温度依赖特性,比如峰值位置、光谱线宽、荧光强度、荧光寿命、荧光强度比以及偏振各向异性等,可以利用这些具有温度依赖特性的光学性质来标定温度。基于发光材料光学性质的非接触式温度传感方案具有温度响应快、温度灵敏度高、空间分辨率高等诸多优势,是一个值得研究并且是极具应用潜力的研究方向。本论文的研究内容是基于BaLaMgNbO6（BLMN）:Mn4+,RE3+荧光粉的光学温度传感探究,以下是本论文的内容安排:第一章是绪论部分,主要介绍了光学温度传感的研究意义、稀土离子和过渡金属离子的能级结构与光谱特点、发光材料的光谱表征手段以及非接触式光学温度传感方案,为后面研究...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?４ｆｎ电子组态受微扰所引起能级劈裂的示意图??
是简并的。当??过渡金属离子与晶体场相互作用时，即其会和周围配位的离子通过库伦相互作用，??从而导致原来简并的ｄ轨道发生能级分裂。根据周围所配位的离子数目将配位场??分为四配位、六配位、八配位等配位场环境，而不同的配位场及其不同的畸变会??导致过渡金属离子ｄ轨道能级呈现不同程度的分裂。因此，晶体场的强弱会影响??过渡金属离子ｄｎ电子组态能级的分布。??Ｔａｎａｂｅ和Ｓｕｇａｎｏ考虑到ｄ电子和晶体场之间的相互作用，计算出对应于这??种电子组态的能级，其中ｄ３电子组态的能级的计算结果如图１．４所示。对于具有??ｄ３电子组态的典型离子有Ｍｎ４＇?ＣＨ＋等，其基态能级为４Ａ２，其激发态的能级分??布由离子所处的晶体场强度决定。??７〇?－??ｆ，０?－?＾?＾，（ｄｅ）??§?＜Ｔ｜（－ｅ）??３０：??—，ｏ?；Ｅ，（ｔ：）??￣，ｐ?＾?／ｙ＾??４Ａ，（〇????卞?〇?Ｉｔ——ｉ?１???ｉ?１?ｉ???ｉ?ｉ???０?１０?２０?；ｉ（）?４０?５０??ＭＢ??图１．４?ｄ３电子组态的Ｔａｎａｂｅ－Ｓｕｇａｎｏ图??６??
当光照射到发光材料时，光的去向可分成三种：一是被反射、散射；二是透??过；三则是被吸收。当然只有被吸收的部分光才可能对发光起作用，但是也不是??所有吸收的光都对发光起作用。而对于吸收光谱是这样定义：当一束连续波长的??光通过透明介质时，如果光的能量与介质中基态到激发态的能量间隔相等，介质??中的状态将被激发到激发态，这样就导致通过透明介质的光强减弱。对于不同激??发态，它们的吸收能力不一样，由此通过透明介质的光强会随波长而变化，所形??成的谱线就是吸收光谱。吸收光谱的仪器测量原理，如图１．５所示。??入射连鑛＞＾＾—?＞漂儀??图１．５吸收光谱仪器测量原理图??发光材料对于光的吸收满足Ｂｅｅｒ定律，即透过材料的光强满足以下关系式：??Ｉ｛Ａ）?＝?ｌ０（Ａ）ｅ￣ｋｉＸ?（１－１）??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土离子激活发光材料中能级跃迁的选择定则[J]. 尹民,闻军,段昌奎. 发光学报. 2011(07)
博士论文
[1]基于稀土离子4f-4f和4f-5d跃迁的光学温度传感[D]. 赵路.中国科学技术大学 2019
[2]基于热猝灭和热耦合能级的温度探测技术[D]. 李飞.中国科学技术大学 2017
[3]基于发光材料的温度探测新机制探索[D]. 李心悦.中国科学技术大学 2016
[4]用于温度传感的NaY（Lu）F4:RE和Y2O3:RE发光特性研究[D]. 周少帅.中国科学技术大学 2015
本文编号：3071862
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?４ｆｎ电子组态受微扰所引起能级劈裂的示意图??
是简并的。当??过渡金属离子与晶体场相互作用时，即其会和周围配位的离子通过库伦相互作用，??从而导致原来简并的ｄ轨道发生能级分裂。根据周围所配位的离子数目将配位场??分为四配位、六配位、八配位等配位场环境，而不同的配位场及其不同的畸变会??导致过渡金属离子ｄ轨道能级呈现不同程度的分裂。因此，晶体场的强弱会影响??过渡金属离子ｄｎ电子组态能级的分布。??Ｔａｎａｂｅ和Ｓｕｇａｎｏ考虑到ｄ电子和晶体场之间的相互作用，计算出对应于这??种电子组态的能级，其中ｄ３电子组态的能级的计算结果如图１．４所示。对于具有??ｄ３电子组态的典型离子有Ｍｎ４＇?ＣＨ＋等，其基态能级为４Ａ２，其激发态的能级分??布由离子所处的晶体场强度决定。??７〇?－??ｆ，０?－?＾?＾，（ｄｅ）??§?＜Ｔ｜（－ｅ）??３０：??—，ｏ?；Ｅ，（ｔ：）??￣，ｐ?＾?／ｙ＾??４Ａ，（〇????卞?〇?Ｉｔ——ｉ?１???ｉ?１?ｉ???ｉ?ｉ???０?１０?２０?；ｉ（）?４０?５０??ＭＢ??图１．４?ｄ３电子组态的Ｔａｎａｂｅ－Ｓｕｇａｎｏ图??６??
当光照射到发光材料时，光的去向可分成三种：一是被反射、散射；二是透??过；三则是被吸收。当然只有被吸收的部分光才可能对发光起作用，但是也不是??所有吸收的光都对发光起作用。而对于吸收光谱是这样定义：当一束连续波长的??光通过透明介质时，如果光的能量与介质中基态到激发态的能量间隔相等，介质??中的状态将被激发到激发态，这样就导致通过透明介质的光强减弱。对于不同激??发态，它们的吸收能力不一样，由此通过透明介质的光强会随波长而变化，所形??成的谱线就是吸收光谱。吸收光谱的仪器测量原理，如图１．５所示。??入射连鑛＞＾＾—?＞漂儀??图１．５吸收光谱仪器测量原理图??发光材料对于光的吸收满足Ｂｅｅｒ定律，即透过材料的光强满足以下关系式：??Ｉ｛Ａ）?＝?ｌ０（Ａ）ｅ￣ｋｉＸ?（１－１）??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土离子激活发光材料中能级跃迁的选择定则[J]. 尹民,闻军,段昌奎. 发光学报. 2011(07)
博士论文
[1]基于稀土离子4f-4f和4f-5d跃迁的光学温度传感[D]. 赵路.中国科学技术大学 2019
[2]基于热猝灭和热耦合能级的温度探测技术[D]. 李飞.中国科学技术大学 2017
[3]基于发光材料的温度探测新机制探索[D]. 李心悦.中国科学技术大学 2016
[4]用于温度传感的NaY（Lu）F4:RE和Y2O3:RE发光特性研究[D]. 周少帅.中国科学技术大学 2015
本文编号：3071862
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