[发明专利]基于电荷迁移带边缘反常热猝灭的荧光强度比测温方法

说明书

本发明请求保护一种基于电荷迁移带边缘反常热猝灭的荧光强度比测温方法，本发明涉及一种基于电荷迁移带反常热猝灭的荧光强度比测温方法。本发明的目的是为了解决传统的基于稀土离子热耦合能级荧光强度比测温灵敏度较低的问题，方法：(1)以Eu³⁺:NaLaCaWO₆为感温材料；(2)在298K至528K温度区间内，荧光强度比I₃₀₈/I₃₅₄随温度的升高逐渐增大，且与温度T存在单调的函数关系，该强度比和温度之间的函数关系即为测温曲线，则可以通过监测荧光强度比值来实现测温的目的。本发明的测温方法所得测温灵敏度在298K处可达2.23％K^‑1。与传统测温方法相比，在298K处灵敏度提高了4.37倍。本发明的测温方法具有较高灵敏度。本发明应用于稀土荧光测温领域。

技术领域

本发明属于测温方法领域，尤其涉及荧光强度比测温方法技术。

背景技术

温度对于科学研究和工业生产的重要性是不言而喻的。基于稀土材料的荧光强度比测温方法通过不同温度时发射峰积分强度的比值来定量分析样品的荧光性能和温度的依赖关系，这种温度传感技术对温度的探测不依赖于发光中心的浓度、形貌、激发光源、荧光探测器稳定性，且具有实时探测和快速温度分布成像等优点，可以实现对温度非接触式、长期、稳定和精确的温度测量。

荧光强度比测温方法最典型的技术是基于热耦合能级(TCEL)的荧光强度比。荧光强度比测温技术中，两个荧光强度的大小与能级上热布居的粒子数成正比，而热布居的粒子数满足玻尔兹曼分布，因此荧光强度的比值满足公式FIR＝Aexp(-ΔE/kT)。式中，FIR表示荧光强度比值、ΔE为两个热耦合能级之差、k为玻尔兹曼常数、T为温度。由此公式可以得出，FIR技术的测温相对灵敏度为S_r＝ΔE/kT²。这种基于TCEL的技术受限于热耦合能级差，而该能量差稍大却会导致“失偶合”，所以此技术对于灵敏度的提高有固有的局限性。因此，我们需要寻找一种新的测温技术来提高测温灵敏度。

本发明是利用了两种具有不同温度依赖性的物理机制，随着温度的升高，一种机制使得电荷迁移带的强度随着温度升高逐渐降低，另外一种机制使得电荷迁移带的边缘发生了反常热猝灭，使得电荷迁移带边缘强度随着温度的升高而升高，两种相反的变化规律使得本发明一种基于电荷迁移带边缘反常热猝灭的荧光强度比测温方法能够获得更高的测温灵敏度。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种提高测温灵敏度的基于电荷迁移带边缘反常热猝灭的荧光强度比测温方法。本发明的技术方案如下：

一种基于电荷迁移带边缘反常热猝灭的荧光强度比测温方法，其包括以下步骤：

步骤1、制备NaLaCaWO₆:Eu³⁺温度敏感材料，并将该温度敏感材料放置到荧光光谱仪的高温样品仓；

步骤2、温度控制平台在298到523K温度区间进行加热，每个标定温度的温度间隔为25K，设定监测波长为615nm，记录样品激发光谱在308nm处强度以及在电荷迁移带边缘354nm处强度；在298至523K温度区间内对激发光谱308nm处荧光强度带和电荷迁移带边缘354nm处荧光强度进行积分，并将积分得到的值进行除法运算；

步骤3、每个标定温度处均得到一个荧光强度比值，用origin软件处理后获得拟合曲线，根据拟合曲线得到荧光强度比值和标定温度之间的对应函数关系FIR＝0.0057*exp(T/117.66)-0.0449，其中FIR就是激发光谱在308nm处强度以及在电荷迁移带边缘354nm处荧光强度比值，T是绝对温度；