通過高溫熔制法制備了不同濃度Cr3+單摻的氟硅酸鹽玻璃,利用熱分析（DTA）、X射線粉末衍射（XRD）、透射電鏡（TEM）等手段,研究了熱處理對玻璃相組成和微觀結構的影響。利用紫外-可見光譜（UV-Vis）,穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)熒光光譜（PL）等手段,研究Cr3+在玻璃和玻璃陶瓷中的配位環(huán)境和光譜學行為。根據對熒光壽命-溫度變化規(guī)律的擬合,分析了樣品的溫度傳感性能。根據3d過渡金屬離子的Tanabe-Sugano能級圖:Cr3+在強場環(huán)境下,最低激發(fā)能級為2E能級,對于高溫區(qū)間具有較好的溫度響應特性。在弱場環(huán)境下,最激發(fā)能級為4T2能級,對低溫區(qū)間具有較好的溫度特性。在氟硅酸鹽玻璃陶瓷中,存在氧八面體和氟八面體兩種Cr3+配位環(huán)境,前者為強場,后者為弱場。因此,根據玻璃陶瓷中Cr3+離子不同的晶體場環(huán)境,通過熱處理等工藝,優(yōu)化Cr3+在玻璃陶瓷中的配位環(huán)境,通過單摻實現(xiàn)雙模式的溫度傳感,可實現(xiàn)拓寬Cr3+離子的測溫區(qū)間,提高測溫精度的目標。同時,通過晶體格位和離子價態(tài)調控等手段,可使Cr4+和Cr3+在玻璃或玻璃陶瓷中穩(wěn)定共存,且Cr4+的熒光壽命溫度傳感較Cr3+具有更高的相對溫度敏感系數(shù)。因... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖３．５ＧＣ６００的ＴＥＭ（ａ）和ＨＲＴＥＭ?（ｂ）不同熱處理溫度下玻璃陶瓷樣品的穩(wěn)態(tài)光譜（ａ，ｃ）與相??應的熒光壽命衰減曲線（ｃ－ｄ）??Ｆｉｇ．?３．５?Ｔｈｅ?ＰＬ?ｅｍｉｓｓｉｏｎ?ａｎｄ?ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒａ?（ａ，?ｃ）?ａｓ?ｗｅｌｌ?ａｓ?ｔｈｅ?ＰＬ?ｄｅｃａｙ?ｃｕｒｖｅｓ?（ｂ，?ｄ?

從室溫到３００°Ｃ溫度范圍內，７１７ｎｍ和ｌｐｍ處的熒光衰減。熒光衰減曲線如圖??３．７（ａ－ｂ）所示。熒光壽命計算結果顯示，隨著溫度的上升，兩處的熒光壽命均快速?．??下降（圖３．７?（ｃ－ｄ））。如前文所述，對于７１７ｎｍ處的熒光而言，這種壽命與溫度的依??賴關系主要是由于電子在兩個熱耦合能級２Ｅ和４�。采系闹匦屡挪�。２Ｅ—４Ａ２是奇偶??和自旋雙禁阻的，因此相較于４Ｔ２—４Ａ２?（自旋允許）擁有更長的衰減時間。??３．５．２?０２＿配位環(huán)境下ＣＨ＋溫度傳感機理??在０２？配位的條件下，２Ｅ，?２Ｔ！，４�。埠停窗耍材芗壷g的關系用圖３．８⑷所示的位型坐??標來描述。２Ｅ作為最低激發(fā)能級，只要在少量聲子的幫助下就可以躍遷到更高的??激發(fā)能級４Ｔ２。隨著溫度的上升，更多的電子被從２Ｅ重新布居到４Ｔ２，導致熒光壽命??的下降。理論上

ｔ１ｔ?■－?３ｅｘｐ（＿Ａ￡?１?ｋ｝，Ｔ）＇?ｋＢＴ－?＇?Ｊ?＋?３?ｅｘｐ（－Ａ￡?／?ｋＢＴ）￣?ｒ，?＋?ｔｅ?ｅｘｐ（－Ａ￡?／?ｋＢＴ）?＾?．（３．８）??利用公式（３．７），通過最小二乘法，對７１７ｎｍ發(fā)射峰從２９８．３５Ｋｔｏ?５７３．２５?Ｋ??的熒光壽命與溫度進行擬合。擬合結果如圖３．７（ｃ）所示，擬合相關性指數(shù)（Ｒ２）達到??了?０．９９。相關參數(shù)ｔｅ，ｔｔ和Ｚ）五分另４為１．８３５?ｍｓ，０．００８?ｍｓ和２０４４．５?ｃｍ．１。溫度敏感曲??線如Ｆｉｇｕｒｅ?３（ｃ）中的所示，在４９８Ｋ達到最大值０．７６?Ｑ／ｏＫ－１。??（ａ）?０?－?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ＾?（ｂ）?Ｆ?－?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ??ｉ?Ｖ??Ｃｒ３＋（ｌ）?Ｃｒ３＋（ｌｌ）??圖３．８?Ｃｒ３＋在氧八面體位點（ａ）和氟八面體位點（ｂ）的簡化能級示意圖??Ｆｉｇ．３．８?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｅｎｅｒｇｙ?ｌｅｖｅｌ?ｄｉａｇｒａｍｓ?ｏｆ?Ｃｒ３＋?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｉｔｅｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ?ｇｌａｓｓ－ｃｅｒａｍｉｃｓ：??（ａ）?Ｏ－ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ?ｓｉｔｅｓ；?（ｂ）?Ｆ－ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ?ｓｉｔｅｓ．??３．５．３?Ｆ＿配位環(huán)境下Ｃｒ＾溫度傳感機理??用圖３．８（ｂ）所示的位型坐標來描述ＣＰ在Ｆ＿配位條件下午，４�。埠停窗耍材芗壷g的??關系。４Ｔ２作為最低激發(fā)能級，不僅會發(fā)生輻射躍遷，而且還會在聲子的幫助下越


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