PL232860B1 - Detektor luminescencyjny przeznaczony do pomiaru temperatury oraz sposób bezkontaktowego pomiaru temperatury obiektów - Google Patents

Detektor luminescencyjny przeznaczony do pomiaru temperatury oraz sposób bezkontaktowego pomiaru temperatury obiektów

Info

Publication number
PL232860B1
PL232860B1 PL416543A PL41654316A PL232860B1 PL 232860 B1 PL232860 B1 PL 232860B1 PL 416543 A PL416543 A PL 416543A PL 41654316 A PL41654316 A PL 41654316A PL 232860 B1 PL232860 B1 PL 232860B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
doped
temperature
ions
phosphor
luminescent
Prior art date
Application number
PL416543A
Other languages
English (en)
Other versions
PL416543A1 (pl
Inventor
Wiesław STRĘK
Wiesław Stręk
Łukasz MARCINIAK
Łukasz Marciniak
Dariusz HRENIAK
Dariusz Hreniak
Artur Bednarkiewicz
Original Assignee
Inst Niskich Temperatur I Badan Strukturalnych Im Wlodzimierza Trzebiatowskiego Polskiej Akademii Na
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Niskich Temperatur I Badan Strukturalnych Im Wlodzimierza Trzebiatowskiego Polskiej Akademii Na filed Critical Inst Niskich Temperatur I Badan Strukturalnych Im Wlodzimierza Trzebiatowskiego Polskiej Akademii Na
Priority to PL416543A priority Critical patent/PL232860B1/pl
Priority to PCT/PL2017/050015 priority patent/WO2017160174A1/en
Publication of PL416543A1 publication Critical patent/PL416543A1/pl
Publication of PL232860B1 publication Critical patent/PL232860B1/pl

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/20—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using thermoluminescent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/7772—Halogenides
    • C09K11/7773—Halogenides with alkali or alkaline earth metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/7777—Phosphates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest detektor luminescencyjny przeznaczony do pomiaru temperatury, gdzie element detekcyjny jest wykonany z domieszkowanego materiału. Przedmiotem wynalazku jest również sposób pomiaru temperatury obiektów przy pomocy detektora luminescencyjnego według wynalazku.
Publikacje [1-6] przedstawiają termometry luminescencyjne na bazie matryc organicznych współdomieszkowanych jonami Tb3+ i Eu3+. Wadą tych rozwiązań jest niska stabilność temperaturowa zastosowanych matryc.
Publikacje [7-20] przedstawiają możliwość zastosowania zmian we względnych intensywnościach pasm jonów Er3+ do bezkontaktowego pomiaru temperatury. Natomiast w publikacji [21] ujawniono zastosowanie jonów Nd3+ do bezkontaktowego pomiaru temperatury. Istotną wadą tych rozwiązań jest niska czułość tego typu termometrów mniejsza niż 1.6%/°C.
Z kolei w publikacjach [22-24] ujawniono wykorzystanie do pomiaru temperatury zmian we względnej intensywności pasm jonów Nd3+ (pasma R1 i R2). Istotną zmianą tego typu rozwiązania jest niska czułość pomiaru temperatury (poniżej 0.2%/°C).
Podobnie rozwiązania ujawnione w publikacjach [25, 26] bazują na zastosowaniu do pomiaru temperatury zmian intensywności pasm jonów Nd3+ i Yb3+ (pasma 880 nm i 1030 nm oraz 1030 nm i 1060 nm). Istotną wadą tego typu rozwiązania jest niska czułość tego typu termometrów luminescencyjnych mniej niż 0.5%/°C.
W stanie techniki znane jest także rozwiązanie bazujące na wykorzystaniu do pomiaru temperatury zmian we względnej intensywności emisji składowych starkowskich pasm Nd3+.
Obecnie wykorzystywane termometry luminescencyjne bazują na wykorzystaniu względnych zmian pasm emisyjnych związanych z przejściami elektronowymi typu f-f jonów lantanowców. Jak wykazano powyżej, istotną wadą tych rozwiązań jest niska czułość tego typu termometrów luminescencyjnych.
Istnieje zatem potrzeba rozwiązania problemu niskiej czułości termometrów luminescencyjnych.
Celem niniejszego wynalazku jest poprawa czułości termometru luminescencyjnego.
Nieoczekiwanie okazało się, że Twórcy rozwiązania opracowali detektor luminescencyjny przeznaczony do pomiaru temperatury, gdzie element detekcyjny jest wykonany z domieszkowanego materiału zawierającego dwa rodzaje jonów.
Przedmiotem wynalazku jest detektor luminescencyjny przeznaczony do pomiaru temperatury, gdzie element detekcyjny jest wykonany z domieszkowanego materiału, charakteryzujący się tym, że materiał elementu detekcyjnego stanowi luminofor domieszkowany jonami metali przejściowych i jonami lantanowców, przy czym czułość pomiaru temperatury wynosi powyżej 2%/°C.
Korzystnie, w detektorze luminescencyjnym według wynalazku luminofor jest domieszkowany jonami metali przejściowych wybranych z grupy Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Ru, Rh, Cd, Ta, W, Re, Os, Ir, oraz jonami lantanowców wybranych z grupy Nd3+, Er3+, Yb3+.
Korzystnie, w detektorze luminescencyjnym według wynalazku luminofor jest wybrany z grupy matryc tlenkowych bądź fluorkowych domieszkowanych jonami Cr3+, Nd3+, Yb3+, Er3+, Mn2+.
Korzystnie, w detektorze luminescencyjnym według wynalazku luminofor jest wybrany z grupy LiLaP4O12 domieszkowanego jonami 1% Cr3+ i 5%Nd3+ lub LiLaP4O12 domieszkowanego jonami 2% Cr3+ i 10% Yb3+ lub Y2O3 domieszkowanego jonami 0.5% Cr3+ i 5% Er3+ lub NaGdF4 domieszkowanego jonami 0.5% Cr3+ i 1% Nd3+ lub NaYF4 domieszkowanego jonami 0.5% Mn2+ i 1% Nd3+ lub NaFaF4 domieszkowanego jonami 0.5% Mn2+ i 1% Yb3+ .
W optycznym, luminescencyjnym detektorze temperatury bazującym na analizie zmian w widmie emisji w funkcji temperatury według wynalazku wykorzystano zmiany we względnych intensywnościach pasm luminescencyjnych typu f-d jonów metali przejściowych i pasm f-f jonów lantanowców. Pasma luminescencyjne typu f-d są w odróżnieniu do pasm typu f-f silnie zależne od temperatury i ulegają silnemu obniżeniu intensywności emisji wraz ze wzrostem temperatury. Dlatego, wykorzystując w rozwiązaniu według wynalazku do pomiaru temperatury zmiany stosunku intensywności widm luminescencji pasm f-d i pasm f-f możliwy jest bezkontaktowy pomiar temperatury o wysokiej czułości pomiaru, powyżej 2%/°C.
Ze względu na swoje właściwości fizykochemiczne jony metali przejściowych są podatne na tzw. „temperaturowe wygaszanie luminescencji' czyli wzrost temperatury powoduje silne obniżenie intensywności ich emisji. Z drugiej strony intensywność emisji jonów lantanowców jest w niewielkim stopniu
PL 232 860 Β1 zależna od temperatury. Dlatego, traktując intensywność pasma emisji lantanowców jako pasmo referencyjne można dokonać bezkontaktowego pomiaru temperatury o wysokiej czułości pomiaru.
Czułość termometru luminescencyjnego rozumiana jest jako:
S=(l/M)*(AM/AT)*100%
S-czułość termometru luminescencyjnego
M-stosunek intensywności pasm
ΔΜ- zmiana stosunku intensywności pasm w zmianie temperatury ΔΤ
Dzięki zastosowaniu zmiany we względnych intensywnościach pasm jonów metali przejściowych i jonów lantanowców uzyskano zwieszenie czułości termometru luminescencyjnego powyżej 2%/°C.
Przedmiotem wynalazku jest także sposób bezkontaktowego pomiaru temperatury różnego typu obiektów, charakteryzujący się tym, że materiał elementu detekcyjnego detektora luminescencyjnego, który stanowi luminofor domieszkowany jonami metali przejściowych i jonami lantanowców, o czułości pomiaru temperatury powyżej 2%/°C wzbudza się wiązką promieniowania elektromagnetycznego o długości fali w zakresie 250-800 nm, a następnie mierzy się zmianę względnych intensywności pasm luminescencyjnych generowanych przez luminofor w funkcji temperatury.
Korzystnie, w sposobie bezkontaktowego pomiaru temperatury obiektów według wynalazku wiązka promieniowania elektromagnetycznego jest wiązką laserową o długości fali w zakresie 400750 nm.
W sposobie bezkontaktowego pomiaru temperatury różnego typu obiektów według wynalazku luminofor współ-domieszkowany jonami metali przejściowych i jonami lantanowców wzbudza się wiązką promieniowania elektromagnetycznego, która pozwala na wzbudzenie zarówno jonów metali przejściowych jak i jonów lantanowców. W następnym kroku dokonuje się pomiaru widma emisji luminoforu i analizuje się względną intensywność emisji pasm jonu metalu przejściowego i jonu lantanowca. Ich stosunek jest oznaczony jako M. Zmiana wartości parametru M jest związana z wartością temperatury. Poprzez porównanie wartości parametru M z jego wartością dla pomiaru kalibracyjnego możliwy jest odczyt temperatury. Do tej pory znane w literaturze rozwiązania bazowały na wykorzystaniu do pomiaru temperatury stosunku pasm jednego bądź kilku lantanowców. Dzięki wykorzystaniu kombinacji emisji jonów metali przejściowych i jonów lantanowców możliwe jest zwiększenie czułości, a tym samym dokładności pomiaru temperatury. Dlatego rozwiązanie według wynalazku pozwala na zwiększenie dokładności pomiaru temperatury w porównaniu do innych termometrów luminescencyjnych.
Poniższa tabela przedstawia czułości różnych rodzajów termometrów luminescencyjnych znanych ze stanu techniki bazujących na matrycach organicznych współ-domieszkowanych jonami lantanowców.
PL 232 860 Β1
Tabela
Matryca Czułość L%/°C] Ref.
LaMgAluOig Er.Yb 0.27 [13]
NaYF4Er,Yb 1.20 Γ71
YVO4Er,Yb 1.17 [27]
Y2Ti2O7Er,Yb 0.67 [28]
LiNbO3Er,Yb 1.40 [29]
Al2O3Er,Yb 0.51 [30]
CaMoO] Er,Yb 1.43 [16]
SrWO4Er,Yb 1.49 [31]
CaWO4Er,Yb 0.92 [H]
YNbO4Er,Yb 0.73 [32]
BaTiO3Er,Yb 0.45 [17]
Yb3Al5Oi2Er,Yb 0.48 [8]
La2O3 Er,Yb 0.91 [19]
(Na,Ba)TiO3 Er,Yb 0.31 [12]
NaYF4 Er,Yb 1.27 [9]
Y2O3 Er,Yb 1.30 [33]
NaGdF4 Er.Yb 1.30 [34]
TeO2-PbF2-AlF3 Er,Yb 1.24 [20]
(Gd,Yb,Er)2Oj 1.22 HO]
NaLnTiO4 Er,Yb 1.20 [15]
GdVO4 Er,Yb 1.20 [14]
NaYF4 Er,Yb 1.16 [35]
NaY(MoO4)2 Er,Yb 1.14 [36]
BaMoO4 Er.Yb 1.09 [37]
TeO2-WO3 Er.Yb 1.05 [31]
Y2SiO5 Er.Yb 1.08 [38]
ZnO-CaTiOj Er.Yb 0.91 [39]
Gd2O3 Er.Yb 0.9 [40]
Fluorphosphate glass 0.829 [41]
LiT.aP4O12 Nd.Yb O.3 [25]
LaF3 Nd Yb 0.41 [42]
Y3A15O12Nd 0.13 [23]
Bibliografia
1. Cadiau, A., et al., Ratiometric Nanothermometer Based on an Emissive Ln(3+)-Organic Framework. Acs Nano, 2013. 7(8): p. 7213-7218.
2. Brites, C.D.S., et al., Ratiometric highly sensitive luminescent nanothermometers working in the room temperaturę rangę. Applications to heat propagation in nanofluids. Nanoscale,
2013. 5(16): p. 7572-7580.
3. Brites, C., et al., Organic-lnorganic Eu3+/Tb3+ codoped hybrid films for temperaturę mapping in integrated circuits. Frontiers in Chemistry, 2013. 1.
4. Ren, M., et al., A cryogenic luminescent ratiometric thermometer based on a lanthanide phosphonate dimer. Journal of Materials Chemistry C, 2015. 3(33): p. 8480-8484.
PL 232 860 B1
5. Zhao, D., et al., Design and Synthesis of an MOF Thermometer with High Sensitivity in the Physiological Temperature Range. Inorganic Chemistry, 2015. 54(23): p. 11193-11199.
6. Liu, X., et al., Mixed-Fanthanoid Metal-Organic Framework for Ratiometric Cryogenic Temperature Sensing. Inorganic Chemistry, 2015. 54(23): p. 11323-11329.
7. Zhou, S.S., et al., Upconversion luminescence of NaYF4: Yb3+, Er3+ for temperature sensing. Optics Communications, 2013. 291: p. 138-142.
8. Dong, B., et al., Temperature Sensing and In Vivo Imaging by Molybdenum Sensitized Visible Upconversion Fuminescence of Rare-Earth Oxides. Advanced Materials, 2012. 24(15): p. 1987-1993.
9. Klier, D.T. and M.U. Kumke, Upconversion Fuminescence Properties of NaYF4:Yb:Er Nanoparticles Codoped with Gd3+. Journal of Physical Chemistry C, 2015. 119(6): p. 3363-3373.
10. Debasu, M.L., et al., All-In-One Optical Heater-Thermometer Nanoplatform Operative From 300 to 2000 K Based on Er3+ Emission and Blackbody Radiation. Advanced Materials, 2013. 25(35): p. 4868-4874.
11. Dong, B., et al., Optical thermometry through infrared excited green upconversion emissions in Er3+-Yb3+ codoped Al2O3. Applied Physics Fetters, 2007. 90(18).
12. Du, P., et al., Upconversion emission in Er-doped and Er/Yb-codoped ferroelectric Na0.5Bi0.5TiO3 and its temperature sensing application. Journal of Applied Physics, 2014. 116(1).
13. Fu, L.L., et al., Up-conversion luminescent properties and optical thermometry of LaMgAl11019: Yb3+/Er3+ phosphors. Ceramics International, 2015. 41(10): p. 14064-14069.
14. Gavrilovic, T.V., et ah, Multifunctional Eu3+- and Er3+/Yb3+-doped GdVO4 nanoparticles synthesized by reverse micelle method. Scientific Reports, 2014. 4.
15. He, D., et ah, Optical temperature sensing properties of Yb3+-Er3+ codoped NaLnTiO(4) (Ln = Gd, Y) up-conversion phosphors. Rsc Advances, 2015. 5(2): p. 1385-1390.
16. Huang, F., et al., Yb3+/Er3+ co-doped CaMoO4: a promising green upconversion phosphor for optical temperature sensing. Journal of Alloys and Compounds, 2015. 639: p. 325-329.
17. Alencar, M.A.R.C., et ah, Er3+-doped BaTiO3 nanocrystals for thermometry: Influence of nanoenvironment on the sensitivity of fluorescence based temperature sensor. Applied Physics Letters, 2004. 84(23): p. 4753-4755.
18. Cao, J.K., et al., Optical thermometry based on up-conversion luminescence behavior of selfcrystallized K3YF6:Er3+ glass ceramics. Sensors and Actuators B-Chemical, 2016. 224: p. 507-513.
19. Dey, R. and V.K. Rai, Yb3+ sensitized Er3+ doped La2O3 phosphor in temperature sensors and display devices. Dalton Transactions, 2014. 43(1): p. 111 -118.
20. Leon-Luis, S.F., et al., Temperature sensor based on the Er3+ green upconverted emission in a fluorotellurite glass. Sensors and Actuators B-Chemical, 2011.158(1): p. 208-213.
21. Balabhadra, S., et al., Boosting the sensitivity of Nd3+-based luminescent nanothermometers. Nanoscale, 2015. 7(41): p. 17261-17267.
22. Wawrzyńczyk, D., et al., Neodymium(III) doped fluoride nanoparticles as non-contact optical temperature sensors. Nanoscale, 2012. 4(22): p. 6959-6961.
23. Benayas, A., et ah, Nd:YAG Near-Infrared Luminescent Nanothermometers. Advanced Optical Materials, 2015. 3(5): p. 687-694.
24. Rocha, U., et ah, Subtissue Thermal Sensing Based on Neodymium-Doped LaF3 Nanoparticles. Acs Nano, 2013. 7(2): p. 1188-1199.
25. Marciniak, L., et al., Near infrared absorbing near infrared emitting highly-sensitive luminescent nanothermometer based on Nd3+ to Yb3+ energy transfer. Physical Chemistry Chemical Physics, 2015. 17(37): p. 24315-24321.
26. Marciniak, L., et al., A broadening temperature sensitivity range with a core-shell YbEr@YbNd double ratiometric optical nanothermometer. Nanoscale, 2016. 8(9): p. 5037-5042.
27. Mahata, M.K., K. Kumar, and V.K. Rai, Er3+-Yb3+ doped vanadate nanocrystals: A highly sensitive thermographic phosphor and its optical nanoheater behavior. Sensors and Actuators B: Chemical, 2015. 209: p. 775-780.
28. Singh, B.P., et ah, Enhanced up-conversion and temperature-sensing behaviour of Er3+ and Yb3+ co-doped Y2Ti2O7 by incorporation of Li-i- ions. Physical Chemistry Chemical Physics,
2014. 16(41): p. 22665-22676.
PL 232 860 B1
29. Marta, Q., et ah, Temperature Sensing with Up-Converting Submicron-Sized LiNbO 3 :Er3+ /Yb3+ Particles. Applied Physics Express, 2011.4(2): p. 022601.
30. Dong, B., et ah, Optical thermometry through infrared excited green upconversion emissions in Er3+-Yb3+ codoped Al2O3. Applied Physics Letters, 2007. 90(18): p. 181117.
31. Pandey, A., et ah, Upconversion based temperature sensing ability of Er3+-Yb3+ codoped SrWO4: An optical heating phosphor. Sensors and Actuators B: Chemical, 2015. 209: p. 352-358.
32. Singh, A.K., et ah, Probing a highly efficient dual mode: down-upconversion luminescence and temperature sensing performance of rare-earth oxide phosphors. Dalton Transactions, 2013. 42(4): p. 1065-1072.
33. Lojpur, V., G. Nikolić, and M.D. Dramićanin, Luminescence thermometry below room temperature via up-conversion emission of Y2O3:Yb3+-Er3+ nanophosphors. Journal of Applied Physics, 2014. 115(20): p. 203106.
34. Liu, G.F., et al., Investigation into the temperature sensing behavior of Yb3+ sensitized Er3+ doped Y2O3, YAG and LaAlO3 phosphors. Rsc Advances, 2015. 5(64): p. 51820-51827.
35. Vetrone, F., et al., Temperature Sensing Using Fluorescent Nanothermometers. ACS Nano, 2010. 4(6): p. 3254-3258.
36. Yang, X., et al., Optical Temperature Sensing Behavior of High-Efficiency Upconversion: Er3+-Yb3+ Co-Doped NaY(MoO4)2 Phosphor. Journal of the American Ceramic Society,
2015. 98(8): p. 2595-2600.
37. Soni, A.K., A. Kumari, and V.K. Rai, Optical investigation in shuttle like BaMoO4:Er3+-Yb3+ phosphor in display and temperature sensing. Sensors and Actuators B: Chemical, 2015. 216: p. 64-71.
38. Rakov, N. and G.S. Maciel, Three-photon upconversion and optical thermometry characterization of Er3+:Yb3+ co-doped yttrium silicate powders. Sensors and Actuators B: Chemical, 2012. 164(1): p. 96-100.
39. Tiwari, S.P., et ak, Enhanced temperature sensing response of upconversion luminescence in ZnO CaTiO3: Er3+/Yb3+ nano-composite phosphor. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2015. 150: p. 623-630.
40. Singh, S.K., K. Kumar, and S.B. Rai, Er3+/Yb3+ codoped Gd2O3 nanophosphor for optical thermometry. Sensors and Actuators a-Physical, 2009. 149(1): p. 16-20.
41. Lai, B.Y., et ak, Optical transition and upconversion luminescence in Er3+ doped and Er3+Yb3+ co-doped fluorophosphate glasses. Optical Materials, 2010. 32(9): p. 1154-1160.
42. Ximendes, E.C., et al., Unveiling in Vivo Subcutaneous Thermal Dynamics by Infrared Luminescent Nanothermometers. Nano Letters, 2016. 16(3): p. 1695-1703.
Wynalazek przedstawiono bliżej w przykładach wykonania, które nie ograniczają jego zakresu.
P r z y k ł a d 1
Element detekcyjny luminescencyjnego detektora temperatury stanowił luminofor LiLaP4O12 domieszkowany jonami 1% Cr3+ i 5% Nd3+.
Dokonano pomiaru temperatury powierzchni zewnętrznej pieca wysokotemperaturowego wzbudzając luminofor wiązką promieniowania laserowego długości fali 665 nm. Następnie dokonano pomiaru widma emisji luminoforu i analizę zmiany intensywności pasma 800 nm i pasma 1060 nm pochodzących od jonu Cr3+ oraz jonu Nd3+. Uzyskano czułość pomiaru temperatury na poziomie 5 %/°C.
P r z y k ł a d 2
Element detekcyjny luminescencyjnego detektora temperatury stanowił luminofor LiLaP4O12 domieszkowany jonami 2%Cr3+ i 10%Yb3+.
Dokonano pomiaru temperatury komórek nowotworowych HeLa wzbudzając luminofor wiązką promieniowania laserowego długości fali 500 nm. Następnie dokonano pomiaru widma emisji luminoforu i analizę zmiany intensywności pasma 800 nm i pasma 1030 nm pochodzących od jonu Cr3+ oraz jonu Yb3+.
Uzyskano czułość pomiaru temperatury na poziomie 3,5 %/°C.
P r z y k ł a d 3
Element detekcyjny luminescencyjnego detektora temperatury stanowił luminofor Y2O3 domieszkowany jonami 0.5% Cr3+ i 5% Er3+.
PL 232 860 B1
Dokonano pomiaru temperatury wirującego śmigła wzbudzając luminofor wiązką promieniowania elektromagnetycznego z lampy długości fali 500 nm. Następnie dokonano pomiaru widma emisji luminoforu i analizę zmiany intensywności pasma 680 nm i pasma 1550 nm pochodzących od jonu Cr3+ oraz jonu Er3+.
Uzyskano czułość pomiaru temperatury na poziomie 4,5%/°C.
P r z y k ł a d 4
Element detekcyjny luminescencyjnego detektora temperatury stanowił luminofor NaGdF4 domieszkowany jonami 0.5% Cr3+ i 2% Nd3+.
Dokonano pomiaru temperatury procesora komputera wzbudzając luminofor wiązką promieniowania elektromagnetycznego z lampy długości fali 420 nm. Następnie dokonano pomiaru widma emisji luminoforu i analizę zmiany intensywności pasma 680 nm i pasma 1064 nm pochodzących od jonu Cr3+ oraz jonu Nd3+. Uzyskano czułość pomiaru temperatury na poziomie 6,5%/°C.
P r z y k ł a d 5
Element detekcyjny luminescencyjnego detektora temperatury stanowił luminofor NaYF4 domieszkowany jonami 0.5% Mn2+ i 1% Nd3+.
Dokonano pomiaru temperatury płyty grzewczej wzbudzając luminofor wiązką promieniowania laserowego długości fali 400 nm. Następnie dokonano pomiaru widma emisji luminoforu i analizę zmiany intensywności pasma 600 nm i pasma 870 nm pochodzących od jonu Mn2+ oraz jonu Nd3+. Uzyskano czułość pomiaru temperatury na poziomie 3,5%/°C.
P r z y k ł a d 6
Element detekcyjny luminescencyjnego detektora temperatury stanowił luminofor NaLaF4 domieszkowanego jonami 0.5% Mn2+ i 1% Yb3+.
Dokonano pomiaru temperatury grzejnika elektrycznego wzbudzając luminofor wiązką promieniowania laserowego długości fali 550 nm. Następnie dokonano pomiaru widma emisji luminoforu i analizę zmiany intensywności pasma 600 nm i pasma 1030 nm pochodzących od jonu Mn2+ oraz jonu Yb3+. Uzyskano czułość pomiaru temperatury na poziomie 5,5%/°C.

Claims (6)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Detektor luminescencyjny przeznaczony do pomiaru temperatury, gdzie element detekcyjny jest wykonany z domieszkowanego materiału, znamienny tym, że materiał elementu detekcyjnego stanowi luminofor domieszkowany jonami metali przejściowych i jonami lantanowców, przy czym czułość pomiaru temperatury wynosi powyżej 2%/°C.
  2. 2. Detektor luminescencyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że luminofor jest domieszkowany jonami metali przejściowych wybranych z grupy Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Ru, Rh, Cd, Ta, W, Re, Os, Ir, oraz jonami lantanowców wybranych z grupy Nd3+, Er3+, Yb3+.
  3. 3. Detektor luminescencyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że luminofor jest wybrany z grupy matryc tlenkowych bądź fluorkowych domieszkowanych jonami Cr3+, Nd3+, Yb3+, Er3+, Mn2+.
  4. 4. Detektor luminescencyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że luminofor jest wybrany z grupy LiLaP4O12 domieszkowanego jonami 1% Cr3+ i 5% Nd3+ lub LiLaP4O12 domieszkowanego jonami 2% Cr3+ i 10% Yb3+ lub Y2O3 domieszkowanego jonami 0.5% Cr3+ i 5% Er3+ lub NaGdF4 domieszkowanego jonami 0.5% Cr3+ i 1% Nd3+ lub NaYF4 domieszkowanego jonami 0.5% Mn2+ i 1% Nd3+ lub NaLaF4 domieszkowanego jonami 0.5% Mn2+ i 1% Yb3+.
  5. 5. Sposób bezkontaktowego pomiaru temperatury obiektów, znamienny tym, że detektor luminescencyjny jak opisano w zastrz. 1 wzbudza się wiązką promieniowania elektromagnetycznego o długości fali w zakresie 250-800 nm, a następnie mierzy się zmianę względnych intensywności pasm luminescencyjnych generowanych przez luminofor w funkcji temperatury.
  6. 6. Sposób bezkontaktowego pomiaru temperatury obiektów według zastrz. 5, znamienny tym, że wiązka promieniowania elektromagnetycznego jest wiązką laserową o długości fali w zakresie 400-750 nm.
PL416543A 2016-03-18 2016-03-18 Detektor luminescencyjny przeznaczony do pomiaru temperatury oraz sposób bezkontaktowego pomiaru temperatury obiektów PL232860B1 (pl)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL416543A PL232860B1 (pl) 2016-03-18 2016-03-18 Detektor luminescencyjny przeznaczony do pomiaru temperatury oraz sposób bezkontaktowego pomiaru temperatury obiektów
PCT/PL2017/050015 WO2017160174A1 (en) 2016-03-18 2017-03-14 A luminescence detector for temperature measurement and a method of non-contact temperature measurement of the objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL416543A PL232860B1 (pl) 2016-03-18 2016-03-18 Detektor luminescencyjny przeznaczony do pomiaru temperatury oraz sposób bezkontaktowego pomiaru temperatury obiektów

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL416543A1 PL416543A1 (pl) 2017-09-25
PL232860B1 true PL232860B1 (pl) 2019-08-30

Family

ID=58645347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL416543A PL232860B1 (pl) 2016-03-18 2016-03-18 Detektor luminescencyjny przeznaczony do pomiaru temperatury oraz sposób bezkontaktowego pomiaru temperatury obiektów

Country Status (2)

Country Link
PL (1) PL232860B1 (pl)
WO (1) WO2017160174A1 (pl)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL233598B1 (pl) * 2017-07-19 2019-11-29 Inst Niskich Temperatur I Badan Strukturalnych Im Wlodzimierza Trzebiatowskiego Polskiej Akademii Na Sposob bezkontaktowego optycznego pomiaru temperatury obiektow
CN109341891B (zh) * 2018-10-15 2020-05-08 大连民族大学 一种用于高灵敏度大范围温度探测的方法
CN112375568B (zh) * 2020-10-29 2022-07-05 中国地质大学（北京） 一种k3yf6基质上转换发光材料及其制备方法
CN112251230B (zh) * 2020-10-29 2022-07-22 中国地质大学（北京） 新型上转换发光材料及其制备方法
CN113930235B (zh) * 2021-11-11 2023-12-29 上海科技大学 一种多响应纳米温度检测探针、制备方法及应用
CN114525132B (zh) * 2022-01-12 2023-07-18 河池学院 用于低温测温的荧光粉及其制备方法与应用
CN114672311B (zh) * 2022-04-11 2023-02-28 中国科学院长春应用化学研究所 一种发光测温材料及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070189359A1 (en) * 2002-06-12 2007-08-16 Wei Chen Nanoparticle thermometry and pressure sensors
US8695430B1 (en) * 2011-11-23 2014-04-15 The United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration Temperature and pressure sensors based on spin-allowed broadband luminescence of doped orthorhombic perovskite structures

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017160174A1 (en) 2017-09-21
PL416543A1 (pl) 2017-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL232860B1 (pl) Detektor luminescencyjny przeznaczony do pomiaru temperatury oraz sposób bezkontaktowego pomiaru temperatury obiektów
Mahata et al. Er3+–Yb3+ doped vanadate nanocrystals: a highly sensitive thermographic phosphor and its optical nanoheater behavior
Xu et al. Enhanced NIR-NIR luminescence from CaWO4: Nd3+/Yb3+ phosphors by Li+ codoping for thermometry and optical heating
Marciniak et al. Optimization of highly sensitive YAG: Cr 3+, Nd 3+ nanocrystal-based luminescent thermometer operating in an optical window of biological tissues
Chen et al. Upconverting luminescence based dual-modal temperature sensing for Yb3+/Er3+/Tm3+: YF3 nanocrystals embedded glass ceramic
Far et al. Luminescence temperature sensing in visible and NIR spectral range using Dy3+ and Nd3+ doped YNbO4
Chen et al. Non-contact fluorescence intensity ratio optical thermometer based on Yb3+/Nd3+ codoped Bi4Ti3O12 microcrystals
Qiu et al. Investigation of a phosphor mixture of LiAl5O8: Cr3+ and LuPO4: Tb3+ as a dual-mode temperature sensor with high sensitivity
Kolesnikov et al. Optical temperature sensing in Tm3+/Yb3+-doped GeO2–PbO–PbF2 glass ceramics based on ratiometric and spectral line position approaches
Kolesnikov et al. Multimode high-sensitivity optical YVO 4: Ln 3+ nanothermometers (Ln 3+= Eu 3+, Dy 3+, Sm 3+) using charge transfer band features
Kolesnikov et al. Mixed-valent MgAl2O4: Eu2+/Eu3+ phosphor for ratiometric optical thermometry
Pudovkin et al. Luminescent thermometry based on Ba4Y3F17: Pr3+ and Ba4Y3F17: Pr3+, Yb3+ nanoparticles
Xu et al. Anti-Stokes excited Er3+/Yb3+ codoped oxyfluoride glass ceramic for luminescence thermometry
Ayachi et al. Dual-mode luminescence of Er3+/Yb 3+ codoped LnP0. 5V0. 5O4 (Ln= Y, Gd, La) for highly sensitive optical nanothermometry
Zhong et al. Ultra-sensitive luminescence thermometry based on MgNb 2 O 6: Dy 3+/Pr 3+ thermochromic phosphors
Hao et al. Up-conversion luminescence of Yb3+/Er3+ doped Gd2O3 phosphors for optical temperature sensing in green and red regions
Zheng et al. Linear response fluorescent temperature-sensing properties based on Stark sublevels of Er3+-doped Pb (Mg1/3Nb2/3) O3-PbTiO3-Pb (Yb1/2Nb1/2) O3 ceramics
Lu et al. Thermal enhancement of upconversion luminescence in Sc2Mo3O12: Nd/Yb/Er crystals for optical temperature sensing
Hu et al. Optical thermometry of a Tm 3+/Yb 3+ co-doped LiLa (MoO 4) 2 up-conversion phosphor with a high sensitivity
Hernández-Rodriguez et al. Analysis of the upconversion emission of yttrium orthoaluminate nano-perovskite co-doped with Er3+/Yb3+ ions for thermal sensing applications
Abbas et al. Temperature sensing performance of ScVO4: Eu3+ phosphors by employing ground state thermal coupling approach
Lei et al. An up-conversion Ba 3 In (PO 4) 3: Er 3+/Yb 3+ phosphor that enables multi-mode temperature measurements and wide-gamut ‘temperature mapping’
Tan et al. Strong luminescence intensity and high temperature sensitivity of Er3+-doped KYb (MoO4) 2 phosphors optimized by codoping trivalent ions
Tang et al. Pr3+-doped NaY (MoO4) 2 phosphor for optical thermometry applications
Zhou et al. Dual-emitting from Bi3+/Eu3+ co-activated akermanite phosphor for optical thermometric applications