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温度的测量在科学、工业、医学等实验及应用领域中起着越来越重要的作用,比如在毛细血管、肿瘤、热辐射、火焰、气缸、风洞、风力涡轮机、燃料箱中都存在对温度监控或测量的需求。随着科学技术的发展,对非接触、远距离测温技术的需求越来越大,导致传统的测温方式(如红外测温、热电偶测温、热敏电阻测温等)已不能满足现代一些领域的测温需求。研究人员提出了一种新型测温技术,即磷光测温。该技术利用某些金属离子在温度较低(一般小于500℃)时会发出较强的荧光,同时发射的荧光参数又与温度有对应关系,通过检测其发光强度或荧光寿命可得到目标物的温度分布信息。与其它的测温方法相比,磷光测温技术是一种无引线的完全的非接触式测温技术,信号的光学热图性质对电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)完全免疫。目前,可用于磷光测温技术的材料仍然很少,因此,研究稀土发光材料的变温光致发光性质是很有必要的,开发新的磷光测温用荧光粉仍是当前测温领域研究的重点。
本论文通过高温固相法合成了一系列稀土离子掺杂的硫氧化物(La2O2S,Y2O2S,Gd2O2S)和铈酸盐(Sr2CeO4,SrCeO3)。通过系统研究其变温光致发光性质,我们发现:(1)这些材料中发光中心(Eu3+,Sm3+,Tb3+,Dy3+,Ce4+)的特征发光强度均具有很好的温敏特性,即,在所测温度范围内(小于500℃),所合成材料在发光光谱某一波段内的光强度信号或两个波段内的光强度信号之间的比值与温度呈现较好的响应关系、具有较高的灵敏度。(2)发光强度与温度的对应关系随掺杂离子及掺杂浓度的不同而不同。(3)可以通过碱金属离子(Li+,Na+,K+)的掺杂来影响Eu3+在Sr2CeO4基质中的特征跃迁发光和测温灵敏度。而且,在此理论基础上,我们已将蓝色发光材料Sr2CeO4成功应用于高超声速风洞试验模型的表面气动热测量。