【摘要】：近年來,基于熒光強度比技術的光學溫度傳感器在工業(yè)生產、生物醫(yī)學、科學研究等領域體現(xiàn)出潛在的應用價值。熒光強度比型光學溫度傳感器基于相鄰熱耦合能級上熒光強度比值大小隨溫度變化的原理以實現(xiàn)溫度測量。這種方法不受泵浦光源、外界環(huán)境波動以及探測器件的影響,能實現(xiàn)高精度的溫度測量。光學溫度傳感器的傳感性能不僅與稀土離子的種類有關,基質材料和泵浦光源的選擇也是至關重要的。本文以鎵酸鹽晶體Gd_3Ga_5O_(12)和SrGdGa_3O_7作為基質材料,Er~(3+)作為稀土摻雜離子,選擇980nm LD、488nm氙燈、384nm LED三種光源作為泵浦光源,對光學溫度傳感器的溫度傳感特性展開了深入研究。研究了基于Er:Gd_3Ga_5O_(12)鎵酸鹽晶體在上轉換光源980nm LD激發(fā)下的光學溫度傳感器特性。利用光電池裝置采集該晶體表面產生的綠色熒光,擬合熒光強度比在半對數(shù)坐標下隨溫度(300K-383K)的變化情況;分析光學溫度傳感器的信噪比、相對靈敏度和溫度測量誤差等性能參數(shù);相對靈敏度在生理溫度310K處達到10.8×10~(-3)K~(-1),測量誤差處于-1.2K~1.8K范圍內,且信噪比較好;利用傳統(tǒng)的光譜儀采集裝置驗證了光電池裝置結果的可靠性,將鎵酸鹽晶體Gd_3Ga_5O_(12)應用在溫度傳感領域,并證明了該晶體具有很好的應用前景。研究了基于Er:SrGdGa_3O_7鎵酸鹽晶體在上轉換光源980nm LD泵浦下的溫度傳感器特性。利用光電池采集裝置對SrGdGa_3O_7晶體光學溫度傳感系統(tǒng)的信噪比、相對靈敏度和溫度測量誤差等性能參數(shù)進行表征,并用傳統(tǒng)光譜儀采集裝置驗證光電池采集裝置結果的可靠性。將SrGdGa_3O_7鎵酸鹽晶體應用在溫度傳感領域,并證明該晶體在溫度傳感領域具有很好的應用前景。研究了基于Er:SrGdGa_3O_7鎵酸鹽晶體在下轉換光源488nm氙燈和384nm LED激發(fā)下的光學溫度傳感器特性。測量了Er~(3+)摻雜SrGdGa_3O_7晶體的吸收光譜,根據(jù)吸收峰位置及強度,選擇488nm氙燈和384nm LED作為光學溫度傳感器的泵浦光源;對比分析了Er~(3+)摻雜SrGdGa_3O_7晶體的上轉換發(fā)光和下轉換發(fā)光機制。綜合SrGdGa_3O_7晶體分別在三種光源激發(fā)下溫度傳感器的溫度傳感特性、成本費用、和結構緊湊性等因素,提出了下轉換光源384nm LED應用在溫度傳感系統(tǒng)中具有極大優(yōu)勢。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP212.11;O734
【圖文】：

圖 1-1 生長完成的 Er:Gd3Ga5O12晶體體rGdGa3O7為鎵酸鹽的一種，空間群為p[35-38]。SrGdGa3O7晶體中，稀土摻雜離子，由于化合價和離子半徑等方面差異使吸收光譜和發(fā)射光譜非均勻加寬，有，是一種非常有前景的激光晶體[39-40]。溫度傳感領域，主要原因如下：的聲子能量（約為 680cm-1），進而激發(fā)使其輻射躍遷幾率較大，發(fā)光強度得以）能級上 Er3+具有較長的輻射壽命，有較好的熱傳導性，將其應用在溫度傳感

第 2 章 Gd3Ga5O12晶體材料上轉換發(fā)光的光學溫度傳感器Gd3Ga5O12晶體的光譜及能級分析晶體（Gd3Ga5O12）屬于立方晶系，晶體空間群為Oh10Iaa5O12晶體樣品中 Er3+的摻雜濃度為 11.1%，換算成格位濃s/cm3；晶體尺寸為 7mm×5mm×1.2mm，晶體樣品表面均

且距 530nm 和 550nm 綠色熒光都具有較遠的范圍，會對熒光的采集造成影響，因此，采用 488nm 氙燈和 384nm LE光學溫度傳感系統(tǒng)的激發(fā)光源。488nm 氙燈和 384nm LED 作為溫發(fā)光源，實質則為下轉換發(fā)光過程，此過程為單光子躍遷；D 激發(fā)的上轉換發(fā)光過程，很大程度提高了發(fā)光樣品的熒光轉化接影響到溫度傳感器的信噪比。接下來將對由 488nm 氙燈和 384發(fā) Er3+摻雜 SrGdGa3O7晶體的光學溫度傳感器測溫性能展開深入r:SrGdGa3O7晶體的光譜及能級分析:SrGdGa3O7晶體樣品由提拉法生長而成，晶體樣品中 Er3+的摻雜換算成格位濃度為：3.5×1020ions/cm3，樣品表面均經過光學拋光采用樣品的尺寸參數(shù)為 22mm×14mm×3.58mm，晶體光軸方寬度方向。

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 李博超;王海波;卓寧澤;;稀土上轉換發(fā)光材料的概述[J];中國照明電器;2015年06期

2 李晶晶;孫佳石;張金蘇;李香萍;李磊;程麗紅;仲海洋;陳寶玖;;Er~(3+),Yb~(3+)共摻Gd_2WO_6熒光粉的下轉換溫度效應[J];發(fā)光學報;2013年04期

本文編號：2761207