在日常生活、工業(yè)應用、科學研究等方面,溫度是基礎且重要的物理量之一,而在不同的領域對溫度傳感的精度與方式都有著不同的要求。隨著高新科技和生命科學的高速發(fā)展,對于溫度傳感器要求體積更小、響應速度更快、靈敏度更高。其中,非接觸式光學溫度傳感器彰顯出其無可比擬的優(yōu)勢。自從1937年Nuebert提出將發(fā)光材料的光學性質應用于溫度傳感的思想后,基于物質光學性質的非接觸式溫度傳感成為研究的熱點。在一定溫度范圍內,發(fā)光材料或者離子的某些光學性質具有溫度依賴特性,比如峰值位置、光譜線寬、熒光強度、熒光壽命、熒光強度比以及偏振各向異性等,可以利用這些具有溫度依賴特性的光學性質來標定溫度。基于發(fā)光材料光學性質的非接觸式溫度傳感方案具有溫度響應快、溫度靈敏度高、空間分辨率高等諸多優(yōu)勢,是一個值得研究并且是極具應用潛力的研究方向。本論文的研究內容是基于BaLaMgNbO6（BLMN）:Mn4+,RE3+熒光粉的光學溫度傳感探究,以下是本論文的內容安排:第一章是緒論部分,主要介紹了光學溫度傳感的研究意義、稀土離子和過渡金屬離子的能級結構與光譜特點、發(fā)光材料的光譜表征手段以及非接觸式光學溫度傳感方案,為后面研究... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２?４ｆｎ電子組態(tài)受微擾所引起能級劈裂的示意圖??

是簡并的。當??過渡金屬離子與晶體場相互作用時，即其會和周圍配位的離子通過庫倫相互作用，??從而導致原來簡并的ｄ軌道發(fā)生能級分裂。根據(jù)周圍所配位的離子數(shù)目將配位場??分為四配位、六配位、八配位等配位場環(huán)境，而不同的配位場及其不同的畸變會??導致過渡金屬離子ｄ軌道能級呈現(xiàn)不同程度的分裂。因此，晶體場的強弱會影響??過渡金屬離子ｄｎ電子組態(tài)能級的分布。??Ｔａｎａｂｅ和Ｓｕｇａｎｏ考慮到ｄ電子和晶體場之間的相互作用，計算出對應于這??種電子組態(tài)的能級，其中ｄ３電子組態(tài)的能級的計算結果如圖１．４所示。對于具有??ｄ３電子組態(tài)的典型離子有Ｍｎ４＇?ＣＨ＋等，其基態(tài)能級為４Ａ２，其激發(fā)態(tài)的能級分??布由離子所處的晶體場強度決定。??７〇?－??ｆ，０?－?＾?＾，（ｄｅ）??§?＜Ｔ｜（－ｅ）??３０：??—，ｏ?；Ｅ，（ｔ：）??￣，ｐ?＾?／ｙ＾??４Ａ，（〇????卞?〇?Ｉｔ——ｉ?１???ｉ?１?ｉ???ｉ?ｉ???０?１０?２０?；ｉ（）?４０?５０??ＭＢ??圖１．４?ｄ３電子組態(tài)的Ｔａｎａｂｅ－Ｓｕｇａｎｏ圖??６??

當光照射到發(fā)光材料時，光的去向可分成三種：一是被反射、散射；二是透??過；三則是被吸收。當然只有被吸收的部分光才可能對發(fā)光起作用，但是也不是??所有吸收的光都對發(fā)光起作用。而對于吸收光譜是這樣定義：當一束連續(xù)波長的??光通過透明介質時，如果光的能量與介質中基態(tài)到激發(fā)態(tài)的能量間隔相等，介質??中的狀態(tài)將被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，這樣就導致通過透明介質的光強減弱。對于不同激??發(fā)態(tài)，它們的吸收能力不一樣，由此通過透明介質的光強會隨波長而變化，所形??成的譜線就是吸收光譜。吸收光譜的儀器測量原理，如圖１．５所示。??入射連鑛＞＾＾—?＞漂儀??圖１．５吸收光譜儀器測量原理圖??發(fā)光材料對于光的吸收滿足Ｂｅｅｒ定律，即透過材料的光強滿足以下關系式：??Ｉ｛Ａ）?＝?ｌ０（Ａ）ｅ￣ｋｉＸ?（１－１）??７??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]稀土離子激活發(fā)光材料中能級躍遷的選擇定則[J]. 尹民,聞軍,段昌奎.  發(fā)光學報. 2011(07)

博士論文
[1]基于稀土離子4f-4f和4f-5d躍遷的光學溫度傳感[D]. 趙路.中國科學技術大學 2019
[2]基于熱猝滅和熱耦合能級的溫度探測技術[D]. 李飛.中國科學技術大學 2017
[3]基于發(fā)光材料的溫度探測新機制探索[D]. 李心悅.中國科學技術大學 2016
[4]用于溫度傳感的NaY（Lu）F4:RE和Y2O3:RE發(fā)光特性研究[D]. 周少帥.中國科學技術大學 2015



本文編號：3071862