Material sensor de temperatura fluorescente visualizable basado en la luminiscencia de defectos de vacantes de oxígeno en BaMgSiO4

TANG Wei ,  

LIANG Chen ,  

LIANG Ping ,  

NING Wanting ,  

GONG Handong ,  

摘要

La temperatura es uno de los parámetros más básicos para caracterizar las propiedades fisicoquímicas, y la medición precisa de la temperatura juega un papel crucial en el desarrollo de la ciencia y tecnología modernas. Los sensores de temperatura fluorescentes tradicionales basados en pares de niveles de acoplamiento térmico de iones de tierras raras (TCLs) presentan baja sensibilidad y dificultad para distinguir señales debido a la limitación de la diferencia energética entre los TCLs. En busca de una mejor solución, este estudio explora el potencial de la luminiscencia de defectos de vacantes de oxígeno en el campo de los sensores de temperatura fluorescentes. En este trabajo, se sintetizó cerámica BaMgSiO4 mediante un método de estado sólido a alta temperatura. Debido a la evaporación de pequeñas cantidades de Ba2+ y Mg2+ durante la sinterización, se generan vacantes de oxígeno en la cerámica para mantener la neutralidad eléctrica del material. Los niveles de defecto formados por estas vacantes emiten luz en tres longitudes de onda: 372, 400 y 527 nm bajo excitación ultravioleta a 332 nm. La intensidad de estas tres emisiones presenta diferentes sensibilidades a la temperatura, lo que permite su buena aplicación en el ámbito de los sensores de temperatura fluorescentes. El sistema sensor formado por I372 y I527 tiene una sensibilidad relativa de 2,90%·K-1 a 298 K, superior a la sensibilidad de los sensores fluorescentes TCLs tradicionales, rompiendo el techo de sensibilidad de estos sensores. Además, debido a la gran diferencia entre las longitudes de onda de 372 nm y 527 nm, la cerámica BaMgSiO4 presenta un cambio notable de emisión verde a temperatura ambiente a emisión azul a 458 K, logrando una visualización en el monitoreo de temperatura. Por lo tanto, la cerámica BaMgSiO4, por sus características únicas de luminiscencia de defectos de vacantes de oxígeno, ofrece una nueva opción de alta precisión y visualizable para el desarrollo de sensores de temperatura fluorescentes, proporcionando una nueva perspectiva para la tecnología de detección de temperatura fluorescente.

关键词

luminiscencia de defectos de vacantes de oxígeno; sensor de temperatura fluorescente; transferencia de energía; visualización

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