Estudo sobre sensoriamento óptico de temperatura e antifalsificação dinâmica baseado em fósforo (KMg)0.4In1.6W3O12:Yb/Ho com emissão UC termicamente aprimorada por expansão térmica negativa

Huang Rong ,  

Yu Yiqi ,  

Liao Yuxiang ,  

Ao Zhiwen ,  

Yang Ying ,  

Zhang Jinmin ,  

Liao Jinsheng ,  

摘要

Utilizando a matriz de expansão térmica negativa (NTE), que apresenta contração da rede cristalina em altas temperaturas, é possível suprimir eficazmente o apagamento térmico dos centros emissores de terras raras, oferecendo um novo caminho para o design de sensores ópticos de temperatura de alto desempenho e materiais antifalsificação. Este trabalho preparou um fósforo de conversão ascendente (UC) (KMg)0.4In1.6W3O12:Yb/Ho por método sólido em alta temperatura. A análise por difração de raios X (XRD) e o refinamento estrutural confirmaram que Yb3+ e Ho3+ foram incorporados na rede cristalina da matriz, que apresenta estrutura hexagonal. Sob excitação por laser de 980 nm, a amostra emite principalmente luz verde (549 nm, 5F4/5S2 → 5I8) e luz vermelha (665 nm, 5F5 → 5I8). Testes de espectroscopia de conversão ascendente em faixa de temperatura indicam que, devido ao efeito de expansão térmica negativa da matriz, a emissão UC aumenta significativamente na faixa de 398-573 K, sendo a intensidade total em 573 K 7,8 vezes maior que a de 373 K. Com base nas diferentes respostas térmicas das emissões vermelha e verde, foi realizada a mudança de emissão do amarelo-esverdeado para o laranja-avermelhado. Foi construído um sensor de temperatura bimodal baseado na razão de intensidade de emissão (LIR) e na razão das coordenadas de cor (CIER), com sensibilidade relativa (Sr) no modo LIR de 0,82% K-1 a 398 K e no modo CIER de 0,26% K-1 a 488 K. Com a mudança significativa da cor de emissão com a temperatura, foi possível realizar autenticação dinâmica visual e monitoramento de temperatura sem contato. O fósforo demonstra bom potencial de aplicação em sensores ópticos de temperatura e antifalsificação dinâmica avançada.

关键词

expansão térmica negativa; aprimoramento térmico; emissão por conversão ascendente; sensoriamento de temperatura; antifalsificação dinâmica

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