【摘要】：近年來(lái),基于熒光強(qiáng)度比技術(shù)的光學(xué)溫度傳感器在工業(yè)生產(chǎn)、生物醫(yī)學(xué)、科學(xué)研究等領(lǐng)域體現(xiàn)出潛在的應(yīng)用價(jià)值。熒光強(qiáng)度比型光學(xué)溫度傳感器基于相鄰熱耦合能級(jí)上熒光強(qiáng)度比值大小隨溫度變化的原理以實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。這種方法不受泵浦光源、外界環(huán)境波動(dòng)以及探測(cè)器件的影響,能實(shí)現(xiàn)高精度的溫度測(cè)量。光學(xué)溫度傳感器的傳感性能不僅與稀土離子的種類有關(guān),基質(zhì)材料和泵浦光源的選擇也是至關(guān)重要的。本文以鎵酸鹽晶體Gd_3Ga_5O_(12)和SrGdGa_3O_7作為基質(zhì)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(duì)光學(xué)溫度傳感器的溫度傳感特性展開(kāi)了深入研究。研究了基于Er:Gd_3Ga_5O_(12)鎵酸鹽晶體在上轉(zhuǎn)換光源980nm LD激發(fā)下的光學(xué)溫度傳感器特性。利用光電池裝置采集該晶體表面產(chǎn)生的綠色熒光,擬合熒光強(qiáng)度比在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)下隨溫度(300K-383K)的變化情況;分析光學(xué)溫度傳感器的信噪比、相對(duì)靈敏度和溫度測(cè)量誤差等性能參數(shù);相對(duì)靈敏度在生理溫度310K處達(dá)到10.8×10~(-3)K~(-1),測(cè)量誤差處于-1.2K~1.8K范圍內(nèi),且信噪比較好;利用傳統(tǒng)的光譜儀采集裝置驗(yàn)證了光電池裝置結(jié)果的可靠性,將鎵酸鹽晶體Gd_3Ga_5O_(12)應(yīng)用在溫度傳感領(lǐng)域,并證明了該晶體具有很好的應(yīng)用前景。研究了基于Er:SrGdGa_3O_7鎵酸鹽晶體在上轉(zhuǎn)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(duì)SrGdGa_3O_7晶體光學(xué)溫度傳感系統(tǒng)的信噪比、相對(duì)靈敏度和溫度測(cè)量誤差等性能參數(shù)進(jìn)行表征,并用傳統(tǒng)光譜儀采集裝置驗(yàn)證光電池采集裝置結(jié)果的可靠性。將SrGdGa_3O_7鎵酸鹽晶體應(yīng)用在溫度傳感領(lǐng)域,并證明該晶體在溫度傳感領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。研究了基于Er:SrGdGa_3O_7鎵酸鹽晶體在下轉(zhuǎn)換光源488nm氙燈和384nm LED激發(fā)下的光學(xué)溫度傳感器特性。測(cè)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(qiáng)度,選擇488nm氙燈和384nm LED作為光學(xué)溫度傳感器的泵浦光源;對(duì)比分析了Er~(3+)摻雜SrGdGa_3O_7晶體的上轉(zhuǎn)換發(fā)光和下轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)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(fèi)用、和結(jié)構(gòu)緊湊性等因素,提出了下轉(zhuǎn)換光源384nm LED應(yīng)用在溫度傳感系統(tǒng)中具有極大優(yōu)勢(shì)。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP212.11;O734
【圖文】：

圖 1-1 生長(zhǎng)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(jià)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(lǐng)域，主要原因如下：的聲子能量（約為 680cm-1），進(jìn)而激發(fā)使其輻射躍遷幾率較大，發(fā)光強(qiáng)度得以）能級(jí)上 Er3+具有較長(zhǎng)的輻射壽命，有較好的熱傳導(dǎo)性，將其應(yīng)用在溫度傳感

第 2 章 Gd3Ga5O12晶體材料上轉(zhuǎn)換發(fā)光的光學(xué)溫度傳感器Gd3Ga5O12晶體的光譜及能級(jí)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(yuǎn)的范圍，會(huì)對(duì)熒光的采集造成影響，因此，采用 488nm 氙燈和 384nm LE光學(xué)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(shí)質(zhì)則為下轉(zhuǎn)換發(fā)光過(guò)程，此過(guò)程為單光子躍遷；D 激發(fā)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光過(guò)程，很大程度提高了發(fā)光樣品的熒光轉(zhuǎn)化接影響到溫度傳感器的信噪比。接下來(lái)將對(duì)由 488nm 氙燈和 384發(fā) Er3+摻雜 SrGdGa3O7晶體的光學(xué)溫度傳感器測(cè)溫性能展開(kāi)深入r:SrGdGa3O7晶體的光譜及能級(jí)分析:SrGdGa3O7晶體樣品由提拉法生長(zhǎng)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(jīng)過(guò)光學(xué)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(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 李博超;王海波;卓寧澤;;稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的概述[J];中國(guó)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(zhuǎn)換溫度效應(yīng)[J];發(fā)光學(xué)報(bào);2013年04期

本文編號(hào)：2761207