溫度是表征物體冷熱程度的物理量。精準(zhǔn)測量溫度在航空航天、國防、氣候研究、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域至關(guān)重要。光學(xué)溫度計(jì)是一種新型的非接觸式溫度計(jì),根據(jù)熒光粉發(fā)光強(qiáng)度、光譜位置、激發(fā)態(tài)壽命等特征進(jìn)行溫度測量。這類溫度計(jì)有較高的靈敏度（～1%K-1）、較高的空間分辨率（～10 μm）以及較快的反應(yīng)時(shí)間（～1 ms）。此外光學(xué)溫度計(jì)還可以在電場下工作,而熱電偶溫度計(jì)受電場影響較大。本論文工作圍繞幾種稀土離子摻雜的鈮酸鹽發(fā)光特性展開,主要包括三部分:第一部分是在兩種稀土離子共摻鈮酸釔材料中,利用熒光強(qiáng)度比進(jìn)行溫度探測;第二部分是一種稀土離子摻雜鈮酸鑭中,用基態(tài)熱耦合的方式進(jìn)行溫度探測;第三部分是關(guān)于單基質(zhì)白光的研究。第一章主要介紹發(fā)光材料的研究近況、稀土發(fā)光材料的應(yīng)用、各種光學(xué)測溫方式、發(fā)光材料常用的表征手段、稀土光譜理論,并依據(jù)位形坐標(biāo)模型解釋了溫度猝滅現(xiàn)象。第二章主要介紹了 YNbO4:Eu3+,Er3+的發(fā)光特性以及樣品發(fā)光對溫度的依賴。首先我們利用487.6 nm的激發(fā)光激發(fā)Eu3+離子將布居至7F2態(tài)的Eu3+離子激發(fā)至高能激發(fā)態(tài)5D2上。Eu3+離子被激發(fā)至5D2態(tài)后會(huì)很快弛豫至5D0態(tài),此時(shí)我們可... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學(xué)位級別】：博士

【圖文】：

圖１．?１稀土元素在元素周期表中的位置（?

?中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文???這時(shí)用２Ｓ＋１ｂ來表示。是晶體場對其作用，對于稀土離子，由于４ｆ電子受到??５ｓ，５ｐ電子層的屏蔽，晶體場作用較弱。各種相互作用對于稀土離子能級影響??大小在圖１．２中給出。??Ｉ?Ｍ??ＳＬ??４ｆ７??￣?＾巨??自由離子組態(tài)?庫倫相互作用￣丨０４〇１＾?自旋軌道耦？丨０３?ｃｍ—１?晶體場影？川２＾！－１??圖１．２?４ｆ組態(tài)受各種相互作用時(shí)能級劈裂情況??圖１．３所示為三價(jià)稀土離子（Ｌｎ３＋）在ＬａＣｌ３晶場中的能級分裂情況［１８８］，??圖中所示能級位置是從稀土摻雜的ＬａＣｌ３光譜中得出的。圖中各能級都用ｍ＋１Ａ；??的形式表示，各／多重態(tài)間滿足Ｌａｎｄｅ間距規(guī)則：同一２Ｓ＋１Ａ；組內(nèi)相鄰？／能級間??隔ｗ正比于以Ｅｕ３＋離子為例，基態(tài)７ＦＣ與７Ｆｉ間能級間距約為３５０??ｃｍ＇?％與７Ｆ２能級間距約為６７０?ｃｍ＇基本符合１／２；但７Ｆ５與７Ｆ６之間能級??間距約為１１００?ｃｍ＇就偏離了?Ｌａｎｄｅ定則所得出的值，因?yàn)橄⊥岭x子ＬＳ耦合比??較強(qiáng)，不是遠(yuǎn)弱于庫倫作用，屬于中等耦合因此會(huì)有以上給出的誤差；由于稀土??離子的中等耦合程度，具有相同Ｊ值而Ｌ和Ｓ不同的各種態(tài)，會(huì)相互混合，從而??對發(fā)光產(chǎn)生影響。??８??

?第一章緒論???Ａ??圖１．４位形坐標(biāo)模型示意圖??通過位形坐標(biāo)模型和弗蘭克康登原理可以很方便的說明一些問題，比如斯托??克斯位移。處于基態(tài)的發(fā)光中心在激發(fā)光的照射下，發(fā)光中心從基態(tài)的Ａ位形??被激發(fā)至激發(fā)態(tài)的Ｂ位形。Ａ是基態(tài)的平衡位形，而Ｂ并非激發(fā)態(tài)中的平衡位??形，在Ａ的正上方。發(fā)光中心被激發(fā)至Ｂ位形后，無輻射弛豫至Ｃ位形，Ｃ位??形是激發(fā)態(tài)的平衡位形，發(fā)光中心弛豫至Ｃ位形后，輻射躍遷至Ｄ位形。最后??發(fā)光中心從Ｄ弛豫回Ａ，完成整個(gè)過程。在此過程中，發(fā)光中心吸收的能量，??經(jīng)過兩次無輻射弛豫，因此發(fā)射的光子能量要小于吸收的光子能量。??簡諧近似下，圖中一條條橫線所表示的是一個(gè)個(gè)能量狀態(tài)，這時(shí)他們的躍遷??初末態(tài)不再局限在位形坐標(biāo)曲線上，振子在各處出現(xiàn)的幾率與波函數(shù)的模平方成??正比，這樣可以得到發(fā)射譜的表示形式為高斯分布，與實(shí)際相符。??位形坐標(biāo)模型與弗蘭克康登原理還可以幫助我們解釋溫度猝滅現(xiàn)象。發(fā)光中??心被激發(fā)至Ｂ后，不一定會(huì)弛豫至Ｃ通過輻射躍遷來退激發(fā)，上能級的振動(dòng)態(tài)??可無轄射躍遷至下能級的高正動(dòng)態(tài)，進(jìn)而無輻射弛豫至基態(tài)的平衡位形Ａ處。根??據(jù)弗蘭克康登原理，電子態(tài)間的無輻射躍遷最可能發(fā)生在基態(tài)與激發(fā)態(tài)位形坐標(biāo)??曲線相交的位形處。當(dāng)溫度足夠高時(shí)，數(shù)目足夠多的發(fā)光中心布居至Ｆ位形，激??發(fā)能量變成了熱能，不再有發(fā)光，我們稱之為溫度猝滅。??１１??

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