【摘 要】
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温度作为一个最基本的热力学物理量,是所有物质和任何类型研究中最基本的参数。由于传统接触式温度计具有测量时间长、测量精度低和结构尺寸大等缺陷和不足,基于发光材料光学特性的非接触式温度测量方法作为一类有发展前景的温度测量途径,得到了广泛的关注和研究。在所有的非接触式光学温度传感方法中,基于荧光强度比技术的温度测量方法能够克服对探头浓度、材料均匀性、激励源功率等探测条件的依赖,降低测量误差,提高探测精度
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温度作为一个最基本的热力学物理量,是所有物质和任何类型研究中最基本的参数。由于传统接触式温度计具有测量时间长、测量精度低和结构尺寸大等缺陷和不足,基于发光材料光学特性的非接触式温度测量方法作为一类有发展前景的温度测量途径,得到了广泛的关注和研究。在所有的非接触式光学温度传感方法中,基于荧光强度比技术的温度测量方法能够克服对探头浓度、材料均匀性、激励源功率等探测条件的依赖,降低测量误差,提高探测精度,成为非接触式光学温度传感器研究的热点。本文研制了三种新型的具有双发射中心的荧光材料并对其发光特性和荧光温度传感性能进行了系统地研究。采用高温固相反应方法合成了LaAlO3:Eu2+/Eu3+荧光粉。通过X射线衍射数据、X射线光电子能谱、荧光光谱以及温度依赖光致发光光谱对其晶体结构、发光特性以及温度依赖发光性能进行了研究。Eu2+/Eu3+共存的LaAlO3荧光粉具有出色的光学温度敏感特性:最大绝对温度灵敏度和相对温度灵敏度分别达到0.014 K-1和1.193%K-1;同时,监测的两个信号峰很好地分离,提供了良好的信号可分辨性。采用高温固相反应方法制备了La1-yGdyAlO3:0.03Eu（y=0.2-0.8）荧光粉。通过构型坐标模型和能量转移过程解释了La1-yGdyAlO3:0.03Eu荧光粉中Eu2+离子的正常热猝灭行为和Eu3+离子的异常热猝灭现象。利用荧光强度比温度测量技术对荧光粉温度传感性能进行研究时,荧光粉的温度灵敏度值随着Gd3+离子浓度的增加而增加。当Gd3+离子浓度为0.8时,最大绝对温度灵敏度和相对温度灵敏度可以达到0.084 K-1和3.233%K-1。此外,Eu2+离子的发射峰和Eu3+离子发射峰的明显的分离也为温度测量提供了良好的信号可分辨性。采用高温固相反应方法合成了单相Ce3+,Eu2+共掺杂的LiSr4（BO3）3荧光粉。系统地研究了LiSr4（BO3）3:Ce3+,Eu2+样品的晶体结构、发光特性以及温度传感性能。LiSr4（BO3）3主体中Sr2+离子的两种不同的晶体学位置的存在使Ce3+离子和Eu2+离子的发射带呈现不对称性。通过分析LiSr4（BO3）3:0.06Ce3+,0.04Eu2+荧光粉随温度变化的发光光谱,进一步研究了荧光粉的温度敏感性能。最大的绝对灵敏度和相对灵敏度分别为0.056K-1和4.016%K-1。此外,Ce3+离子和Eu2+离子的发射峰清楚地分离,提供了良好的信号识别能力。对三种荧光材料温度传感性能的研究结果表明该三种荧光材料具有较高的温度灵敏度和良好的信号分辨能力,可以作为优秀的温度传感材料用于非接触式光学温度测量。
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