稀土掺杂上转换发光材料荧光强度比的温度特性研究.pdf

《稀土掺杂上转换发光材料荧光强度比的温度特性研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、博士学位论文稀土掺杂上转换发光材料荧光强度比的温度特性研究STUDYONTEMPERATURECHARACTERITICSBASEDONFLUORESCENCEINTENSITYRATIOOFRAREEARTHIONSDOPEDUPCONVERSIONLUMINESCENTMATERIALS李慧哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM911.4学校代码：10213国际图书分类号：541.136密级：公开工学博士学位论文稀土掺杂上转换发光材料荧光强度比温度特性研究博士研究生：李慧导师：掌蕴东教授申请学位：工学博士学科：物理电子学所在单位：航天学院答辩日期

2、：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM911.4U.D.C:541.136DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringSTUDYONTEMPERATURECHARACTERITICSBASEDONFLUORESCENCEINTENSITYRATIOOFRAREEARTHIONSDOPEDUPCONVERSIONLUMINESCENTMATERIALSCandidate:HuiLiSupervisor:Prof.YundongZhangAcademicDegreeApplie

3、dfor:DoctorofEngineeringSpeciality:PhysicalElectronicsAffiliation:SchoolofAstronauticsDateofDefence:June,2018Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology第1章绪论摘要稀土掺杂的上转换发光材料在光学测温领域具有众多的优势，如非接触性测量、较强的抗干扰能力、快速响应、较高的空间分辨率等特性，因此在光学温度测量方面有着广阔的应用前景。尽管上转换发光材料作为光学温度测量获得广泛的报道，但定量

4、地分析上转换发光机制与温度的依赖关系还显少被报道。并且，实现准确的温度测量以及提高测温灵敏度一直是科研工作者努力的方向。本文的主要研究内容如下：3+/Ho3+、Yb3+/Tm3+共掺杂的NaLuF利用溶剂热法合成Yb4纳米晶材料，对所合成样品进行了形貌和结构的表征，为防止纳米晶在高温下氧化，把纳米晶灌入空心石英光纤管中，通过加热拉伸的方法获得稀土纳米晶-空心光纤微波导结构，并对波导特性进行了讨论。对此微波导用于温度测量进行较为详细研究。分别测量了宽温度范围NaLuF3+/Ho3+-空心光纤微波导和4:YbNaLuF3+/Tm3+-空心光纤微波导变温上转换发射光

5、谱,分析了Ho3+离子4:Yb5F555555553+的热耦合能级5,F4/S2→I8,I7与F5,F4/S2→I8之间和Tm离子的非热1D13+耦合能级2与G4之间的荧光强度随温度的变化，室温300K时Ho离子得到最大相对灵敏度，其值分别为1.53%K-1和0.9%K-1。结果表明Ho3+离子的热耦合能级5F5553+5,F4/S2→I8更适合于温度测量。Tm离子在525K温度情况下获得的最大绝对灵敏度为0.0047K-1。结果表明，在300-500K温度范围内，Tm3+离子更适合的高温区域测量。采用高温固相法制备了BaZrO3+/Yb3+荧光粉，通过干压法

6、制备3:HoBaZrO3+3+3:Ho/Yb陶瓷材料。在980nm半导体激光器的泵浦下，研究了Ho3+离子的上转换荧光。分析Ho3+离子不同掺杂浓度、不同激发功率对不同峰值的荧光强度比及相对灵敏度的影响。获得在不同情况下采用不同方案的最大相对灵敏度。在90mW泵浦功率下，Ho3+离子的掺杂浓度为0.5mol%，近红外与绿光的荧光强度比的情况下，获得的相对灵敏度高达36.35%K-1。验证了非热耦合能级对温度测量灵敏度的提高。开展了基于BaZrO3+3+3:Yb/Er陶瓷上转换荧光的高精度温度测量方法。利用荧光强度比率技术，分析了在300K到500K温度范围内不

7、同泵浦功率4F444下的非热耦合能级对（9/2(1)，I9/2和S3/2，I9/2）的荧光强度比测温特性，4F4结果表明在90mW泵浦功率下，能级对（9/2(1)，I9/2）的灵敏度和分辨率最高，其值分别为1.39K-1%和0.31K。在300-500K温度范围，这种高精度-Ⅰ-哈尔滨工业大学工学博士论文的测温方式有利于测量温度，准确监测温度改变。关键词：上转换发光；光学温度测温；稀土离子；荧光强度比；非热耦合能级-Ⅱ-AbstractAbstractRareearthdopedupconversionluminescentmaterialshaveabroa

8、dapplicationprospec