基于Ca3Sn2SiGa2O12:Bi3+,Eu3+荧光体的双模光学温度计设计

《Journal of the American Ceramic Society》：Designing dual-mode optical thermometer based on Ca3Sn2SiGa2O12:Bi3+,Eu3+ phosphor

非接触式测温新材料研究：通过固态反应成功制备Bi3?,Eu3?共掺杂的Ca?Sn?SiGa?O?? (CSSG)晶体，系统表征其晶体结构、发光特性及Bi3?-Eu3?能量传递机制。基于Bi3?近紫外发光（303nm激发）与Eu3?红发光的差异性热淬灭效应，构建双模式光学测温体系：荧光强度（FI）模式灵敏度达0.98%K?1（398K），荧光强度比（FIR）模式达0.74%K?1（360K）。该成果为高精度非接触测温提供新功能材料。

　　

摘要

对精确温度传感需求的不断增长推动了光学测温技术的重大进展。在本研究中，通过固态反应成功合成了掺杂了Bi³⁺和Eu³⁺的Ca₃Sn₂SiGa₂O₁₂（CSSG）样品，这些样品表现出优异的温度测量性能。系统地研究了CSSG:Bi³⁺,Eu³⁺的结构、发光特性以及Bi³⁺向Eu³⁺的能量传递过程。在303纳米的激发下，CSSG:Bi³⁺,Eu³⁺能够发出来自Bi³⁺离子的宽带光（近紫外光）和来自Eu³⁺离子的尖锐光（红光），这是由于Bi³⁺与Eu³⁺之间的能量转移（ET）作用。利用Bi³⁺和Eu³⁺发光的不同热淬灭速率，设计了基于荧光强度（FI，Bi³⁺的发光）和荧光强度比（FIR，Bi³⁺与Eu³⁺的发光）的双模光学测温系统。相对灵敏度的最大值分别为：FI模式为0.98% K^?1（398 K），FIR模式为0.74% K^?1（360 K）。这些研究结果证实了CSSG:Bi³⁺,Eu³⁺是用于非接触式测温的理想材料。