Untersuchung zur optischen Temperaturmessung und dynamischen Fälschungssicherung basierend auf thermisch verstärktem Aufwärtskonvertierungs-Fluoreszenzpulver (KMg)0.4In1.6W3O12∶Yb3+/Ho3+

HUANG Rong ,  

YU Yiqi ,  

LIAO Yuxiang ,  

AO Zhiwen ,  

YANG Ying ,  

ZHANG Jinmin ,  

LIAO Jinsheng ,  

摘要

Die Gitterkontraktion der negativen thermischen Ausdehnungs-Matrix (NTE) bei hoher Temperatur kann das thermische Auslöschen der seltenen Erdemittenzentren effektiv unterdrücken und eröffnet neue Möglichkeiten für das Design von Hochleistungstemperatursensoren und Materialien für fälschungssichere Anwendungen. In dieser Arbeit wurde das hochkonvertierte Fluoreszenzpulver (KMg)0.4In1.6W3O12∶Yb/Ho mittels der Hochtemperatur-Festkörpermethode hergestellt. XRD und Strukturverfeinerung bestätigten, dass Yb3+ und Ho3+ in das kristalline Gitter der Matrix eingebaut wurden, welches ein hexagonales Kristallsystem aufweist. Bei Laseranregung von 980 nm emittiert die Probe hauptsächlich grünes Licht (549 nm, 5F4/5S2 → 5I8) und rotes Licht (665 nm, 5F5 → 5I8). Tests der Aufwärtskonvertierungs-Spektren zeigten, dass durch die negative thermische Ausdehnungswirkung der Matrix die Aufwärtskonvertierungslumineszenz der Probe signifikant im Temperaturbereich von 398~573 K verstärkt wurde, wobei die Gesamtlumineszenzintensität bei 573 K 7,8 Mal höher war als bei 373 K. Auf Grundlage der unterschiedlichen thermischen Reaktionen von rotgrünem Licht wurde eine Veränderung der Lumineszenz von gelbgrün zu orangerot erzielt und ein zweimodaler Temperatursensor basierend auf dem Lumineszenzintensitätsverhältnis (LIR) und dem Farbkoordinatenverhältnis (CIER) aufgebaut. Der LIR-Modus erreichte eine relative Empfindlichkeit (Sr) von 0,82%·K-1 bei 398 K und der CIER-Modus eine Empfindlichkeit von 0,26%·K-1 bei 488 K. Durch die signifikanten Farbveränderungen der Lumineszenz mit der Temperatur wurden visuelle dynamische Fälschungssicherung und berührungslose Temperaturüberwachung erreicht. Die Ergebnisse zeigen, dass dieses Fluoreszenzpulver ein vielversprechendes Anwendungspotenzial sowohl für den optischen Temperatursensorbereich als auch für die dynamische, hochwertige Fälschungssicherung bietet.

关键词

Negative thermische Ausdehnung; thermische Verstärkung; Aufwärtskonvertierungslumineszenz; Temperaturmessung; dynamische Fälschungssicherung

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