Estudio sobre la detección óptica de temperatura y antifalsificación dinámica basada en el fósforo (KMg)0.4In1.6W3O12:Yb/Ho con emisión UC mejorada térmicamente y expansión térmica negativa

Huang Rong ,  

Yu Yiqi ,  

Liao Yuxiang ,  

Ao Zhiwen ,  

Yang Ying ,  

Zhang Jinmin ,  

Liao Jinsheng ,  

摘要

Aprovechando la matriz de expansión térmica negativa (NTE) con la característica de contracción de red a altas temperaturas, se logra suprimir eficazmente el apagado térmico de los centros emisores de tierras raras, ofreciendo una vía nueva para el diseño de sensores ópticos de temperatura de alto rendimiento y materiales antifalsificación. En este estudio se preparó un fósforo de conversión ascendente (UC) (KMg)0.4In1.6W3O12:Yb/Ho mediante método sólido de alta temperatura. Los estudios de difracción de rayos X (XRD) y refinamiento estructural confirmaron que Yb3+ y Ho3+ se incorporaron en la red cristalina de la matriz, que presenta una estructura hexagonal. Bajo excitación con láser de 980 nm, la muestra emite principalmente luz verde (549 nm, 5F4/5S2 → 5I8) y roja (665 nm, 5F5 → 5I8). Las pruebas de espectros de conversión ascendente a diferentes temperaturas muestran que debido al efecto de expansión térmica negativa de la matriz, la emisión UC se incrementa significativamente en el rango de 398-573 K, siendo la intensidad total a 573 K 7.8 veces mayor que a 373 K. Basándose en las distintas respuestas térmicas de las emisiones roja y verde, se logró un cambio de emisión del amarillo verdoso al naranja rojizo. Se construyó un sensor de temperatura de doble modo basado en la relación de intensidad de emisión (LIR) y la relación de coordenadas de color (CIER), con una sensibilidad relativa (Sr) en modo LIR de 0.82% K-1 a 398 K y en modo CIER de 0.26% K-1 a 488 K. Mediante el notable cambio de color de emisión con la temperatura, se logró autenticación dinámica visual y monitoreo de temperatura sin contacto. Esto indica que el fósforo tiene un buen potencial de aplicación en sensores ópticos de temperatura y en antifalsificación dinámica avanzada.

关键词

expansión térmica negativa; mejora térmica; emisión por conversión ascendente; detección de temperatura; antifalsificación dinámica

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