广工大JAC综述比率型荧光温度计研究进展与展望

　　随着科学技术的发展，如今对许多物理量的测量精度要求越来越高。其中，温度就是一个经常使用到的物理量之一，在电子器件、航空航天、环境监测、科学研究及工业生产中对温度在时空维度上精确测量提出了更高的要求。然而许多传统接触式温度计，如热膨胀温度计、压力温度计、热电偶温度计、电阻温度计都不能满足这些实际应用的需求。由于比率型光学温度计具有精度高、响应快、非接触性和远程探测等优点，近年来，逐渐成为研究者广泛关注的对象。
　　来自广东工业大学的研究人员基于热耦合能级和非热耦合能级的比率型光学温度计的研究进行了综述，相关论文以题为Areviewandoutlookofratiometricopticalthermometerbasedonthermallycoupledlevelsandnonthermallycoupledlevels发表在JournalofAlloysandCompounds。
　　论文链接：
　　https：doi。org10。1016j。jallcom。2021。162494
　　本文详细介绍了热耦合能级的基本原理，比率型光学温度计的分类以及目前所存在的问题。根据能级对的不同分为热耦合能级（单发光中心）和非热耦合能级（单发光中心或双发光中心）比率型光学温度计。基于热耦合能级，我们系统分析了绝对灵敏度（Sa）和相对灵敏度（Sr）与温度和热耦合能极差（E）之间的关系。总结每种能级对的使用温度范围，以及能级对的有效组合可以提高灵敏度和拓宽测量温度范围。
　　此外，分别讨论了单发光中心五种稀土离子（即Er3，Tm3，Ho3，Nd3和Eu3）和双发光中心五种（即稀土稀土、稀土过渡金属、稀土基质、多格位占据和多通道）比率型光学测温技术。其中，利用Nd3发光中心通过基态吸收（GSA）和激发态吸收（ESA）双激发的单带发光强度比，提出了一种新型光学测温策略单带比值法。与基于热耦合能级发光的比率型光学测温技术相比，单带比值法不再受热耦合能量差的限制，可以实现高信号分辨率。
　　尽管开发新型温度传感材料的策略多种多样，但仍存在一些亟待解决的问题。首先，过渡金属（或稀土）离子在高温下会产生严重的热猝灭效应，最终导致荧光信号很难检测。因此，有必要寻找高热稳定性的新型材料。其次，尽管近年来上转换纳米粒子的光学测温技术在生物医学的各个方面都得到了广泛的报道，但这些材料在体内使用的潜在安全问题值得思考。最后，在宽温度范围内具有高灵敏度和良好信号分辨率的传感材料仍然较少。因此，需要更多研究者的共同努力。
　　此前，本课题组报道了一种具有稳态瞬态荧光双模式光学测温的荧光微点阵柔性膜LiTaO3：Ti4，Eu3PDMS。基于荧光强度比IEuITi，这种比率型荧光温度计在303443K温度范围内具有优异的温度灵敏度以及稳定的可重复性。其中，绝对灵敏度最大值Sa0。671K1、相对灵敏度最大值Sr5。425K1、温度分辨率达0。14K；基于Ti4荧光寿命对温度的依赖性，这种荧光温度计的绝对灵敏度最大值Sa0。122K1、相对灵敏度最大值Sr3。637K1、温度分辨率最达0。027K。最后，基于该材料初步实现了稳态瞬态荧光双模式测温和多重高安全防伪应用（Chem。Eng。J，2019，374，9921004）。
　　感谢论文作者团队对本文的大力支持。
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