[发明专利]一种基于三价稀土铁基氧化物作为温度传感材料的温度测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及温度敏感材料技术领域，特别涉及一种基于三价稀土铁基氧化物作为温度传感材料的温度测量方法。

背景技术

太赫兹辐射一般是指频率处于0.1～10THz（1THz=1×10¹²Hz）范围内的电磁辐射，在电磁频谱上，太赫兹辐射处于微波和远红外之间。近些年来，随着THz波辐射和探测技术的进步，太赫兹光谱仪已经在材料性能表征、生物医学成像等领域获得广泛应用。

目前的红外测温设备在低温下测试能力受限，热电偶传感材料需要引入电路才能测量，因此都有一定的局限性。基于太赫兹辐射的温度传感材料的探测机理是将事先传感材料放入待测环境并测试其太赫兹辐射频率，这是一种光学探测，无需引入电路。而且太赫兹波对除金属和强极性物质以外的大多数材料都有较好的透过性，对于一些密闭空间的测量也有一定优势。此外，这类材料的工作温区也比较宽，最宽可以从0K到750K左右。因此，研究和开发基于太赫兹辐射的温度传感材料具有重要的科学和应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于三价稀土铁基氧化物作为温度传感材料的温度测量方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种基于三价稀土铁基氧化物作为温度传感材料的温度测量方法，具体方法包括以下内容：

（1）利用该三价稀土铁基氧化物作为测试样品，在太赫兹时域光谱仪上测试其在不同温度时的磁偶极辐射频率，从而获得辐射频率-温度标准曲线；该温度传感材料的工作温区较宽，理论上可以从0K到反铁磁-顺磁转变温度（650～750K），测试温度范围还和标准曲线的回归拟合效果有关。

（2）然后将样品置于温度未知的环境中，测量其在太赫兹波激发下的辐射信号，对照辐射频率-温度标准曲线，能够获知样品所在环境的温度。

上述太赫兹时域光谱仪上配备有变温附件。

上述三价稀土铁基氧化物为ReFeO₃、LaFeO₃、NdFeO₃、SmFeO₃、EuFeO₃、GdFeO₃、DyFeO₃、HoFeO₃、ErFeO₃、TmFeO₃、YFeO₃中的一种。

本发明首次发现上述三价稀土铁基氧化物在太赫兹波的激发下，可以吸收特定频率（反铁磁共振频率）的太赫兹能量，进而在退激发过程中辐射出相同频率的太赫兹波。另外，随着温度变化，所激发出的太赫兹磁偶极辐射的频率变化十分敏感，因此，上述三价稀土铁基氧化物可以作为温度传感材料用于温度测量。

上述三价稀土铁基氧化物按以下方法制备而成：

（1）将三价稀土氧化物和氧化铁以摩尔比1:1混合，机械球磨，干燥后，获得混合均匀的粉末；

（2）将混合均匀的粉末进行热处理，得到单一物相的复合粉体，采用干压成型技术制成陶瓷坯体；

（3）经过烧结获得的致密的陶瓷材料，即为三价稀土铁基氧化物。

其中：

上述三价稀土氧化物粉末选自Re₂O₃、La₂O₃、Nd₂O₃、Sm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃、Dy₂O₃、Ho₂O₃、Er₂O₃、Tm₂O₃、Y₂O₃中的一种。

步骤（1）中球磨的时间为24～48小时。

步骤（1）中干燥是的温度为60～80℃。

步骤（2）中热处理的温度为1100～1150℃，处理时间为2～4小时。

步骤（3）中烧结的温度为1350～1450℃，烧结时间为2～4小时。