稀土掺杂微纳米材料光致荧光特性及测温机理研究

发布时间：2020-12-07 18:52

　　稀土掺杂发光材料的光谱特性与温度紧密相关,基于稀土离子的非接触式温度测量技术可以有效避免周围环境因素和泵浦光源以及自体荧光干扰等对温度检测的不利影响,因此可在发电站、煤矿、生物体内等特殊场所进行温度测量。但是低的稀土离子光致荧光效率一直限制其实际应用。此外,基于稀土离子热耦合能级的荧光强度比测温方法由于热耦合能级差被限制在200-2000 cm^-1,导致测温灵敏度难以进一步提升。本文针对以上两个问题展开相关研究工作。分别采用溶剂热法和高温固相法制备稀土离子掺杂氟化物纳米粒子和NaY（WO₄）₂:Yb³⁺-Er³⁺荧光粉体材料,在近红外光激励下对以上发光材料的光致荧光特性进行系统性研究,并对其温度传感特性展开探索。具体研究工作如下:为了增强Tm³⁺离子的上转换发光特性,构筑了核/壳/壳结构的复合壳层纳米粒子。在980 nm激光激发下,发现Tm³⁺离子的短波长上转换荧光发射明显增强。同时分析了相应的荧光增强机制,并讨论峰值位于450 nm... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

激发态吸收示意图

收过程产生的上转换效率普遍较低，这是因为不可能每两个能级间隔能级与激发光子的能量相匹配，能量失配的话多光子吸收过程很难实现。量传递上转换(ET)是发生在一个离子向一个离子的能量输运过程，最先被uzel 发现提及[8]。如图 1-3 所示，如果处于激发态的离子(敏化离子 Ion1)与的离子(激活离子 Ion2)的能量能相互匹配的话，敏化离子 Ion1 直接接触激n2 将能量传递过来使其跃迁至激发态能级 E2，敏化离子 Ion1 则无辐射弛能级，这是第一次能量传递上转换过程(ET1)。第二次能量传递上转换过处于 E2能级上的激发态离子将继续吸收来自敏化离子传递的能量向上跃级。当然，处于 E3能级上的激发态离子还可能再接收敏化离子传递来的能迁至更高能级。从时间分辨光谱上区分开激发态吸收过程和能量传递上转换过程。脉冲光量传递过程产生的荧光衰减曲线按单 e 指数衰减；而方波激光激发下则是指数的衰减形式；而激发态吸收过程发出的光的衰减始终都是单 e 指数衰

燕山大学工学硕士学位论文浦作用跃迁至激发态，而后由于能量匹配原理，第三种基态离子同时接子传递过来的能量，经过中间亚稳态能级直接跃迁至更高的激发态能级种离子无辐射跃迁回基态能级，第三种激发态离子也会通过自发辐射出光子而跃迁回基态能级。合作上转换发光机制是1970年Nakazawa和Shi对 YbPO4结晶粉末研究 Yb3 +离子的上转换发光现象时发现并提出，两个发态的 Yb3+离子通过互相耦作用去激发态弛豫回基态，此过程伴随着上荧光的发射[9]。目前该机制常见于近红外光激发下的 Yb3+-Tb3+、Yb3+-ETm3+共掺杂体系的上转换发光机理中。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]基于荧光寿命机理的光纤温度传感器研究[J]. 江小峰,李亚东,李欣,夏添艺,林春.  分析测试技术与仪器. 2015(02)
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[4]Er3+和Yb3+共掺氟氧化物微晶玻璃的研究[J]. 张约品,许思超,章践立,王金浩.  宁波大学学报(理工版). 2007(02)
[5]溶胶-凝胶法简介第一讲——溶胶-凝胶法的基本原理与过程[J]. 杨南如,余桂郁.  硅酸盐通报. 1993(02)



本文编号：2903737