一种荧光温度探针用双激活荧光粉及其制备方法、应用与流程

本发明属温度检测技术领域，具体涉及一种荧光温度探针用双激活荧光粉及其制备方法、应用。

背景技术：

温度关系着农业生产、工程作业、身体健康、全球气候等重要问题，对相应环节作出精准而实时的温度检测具有非常重要的意义。荧光温度探针作为新兴的温度检测手段，可以通过非接触的方式实时提供温度变化信息，且相对于传统的温度计，其具有更高的测温准确度。但是由于大多数的荧光粉在常温下对温度变化的反应缓慢且变化幅度小，因此，为提高荧光温度探针在常温领域的应用，亟需开发常温范围内更为高效灵敏的荧光温度探针用荧光粉。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种荧光温度探针用双激活荧光粉，该荧光粉以caal12o19作为基质，以er³ 与mn⁴ 作为发光激活离子，以此制得荧光温度探针在常温范围内具有高灵敏度。

本发明采取的技术方案是：

一种荧光温度探针用双激活荧光粉，其化学表达式为ca1-xal12-yo19:xer,ymn，0≤x≤0.01，0≤x≤0.01。

所述荧光温度探针用双激活荧光粉的制备方法包括以下步骤：按照化学表达式ca1-xal12-yo19:xer,ymn的化学计量比准确称取原料caco3、al2o3、er2o3、mnco3，加入助熔剂h3bo3，在玛瑙研钵中研磨40min，充分混匀后进行高温焙烧；其中，0≤x≤0.01，0≤x≤0.01。

优选的，所述助熔剂h3bo3的加入量为体系质量分数5％。

进一步的，所述焙烧温度为1000～1500℃，焙烧时间为2～8h。

优选的，所述焙烧温度为1500℃，焙烧时间为6h。

优选的，所述焙烧在空气气氛中进行。

一种荧光温度探针，其包括365nm紫外led灯珠与所述荧光温度探针用双激活荧光粉。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明选择的caal12o19基质具有cao12多面体、alo4四面体、alo5双锥体、alo6八面体结构，有利于mn⁴ 与er³ 的掺杂与发光。本发明制备的双激活荧光粉在365nm紫外光激发下可同时发射绿光与红光，这两种光波段区分明显，易于被设备识别。本发明将该双激活荧光粉应用于荧光温度探针中，以er³ 与mn⁴ 的发射光强度比作为荧光测温信号，该信号对温度反应灵敏，在303k～373k的温度范围内，相对灵敏度的变化范围为0.267％～1.12％。

附图说明

图1为实施例1制得的双激活荧光粉的x射线衍射图。

图2为实施例1制得的双激活荧光粉在365nm激发下的双发射光谱图。

图3为实施例1制得的双激活荧光粉发光强度随温度变化的曲线图。

图4为实施例2制得的荧光温度探针的荧光测温信号随温度变化的曲线图。

图5为实施例2制得的荧光温度探针的荧光测温信号随温度变化的相对灵敏度。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

实施例1

一种双激活荧光粉，其化学组成式为ca0.998al11.997o19:0.002er,0.003mn。准确称取0.1998gcaco3、1.2232gal2o3、0.00077ger2o3、0.00069gmnco3，加入体系质量分数5％的h3bo3助熔剂，在玛瑙研钵中研磨40min，充分混匀后在1500℃空气气氛下焙烧6h，冷却至室温后取出研磨，制得荧光粉ca0.998al11.997o19:0.002er,0.003mn。

图1为实施例1制得的双激活荧光粉的x射线衍射图，双激活荧光粉ca0.998al11.997o19:0.002er,0.003mn的x射线衍射峰与caal12o19标准卡(pdf#76-0665)基本重合，这表示该荧光粉的物相为caal12o19，同时没有其它杂相生成。图2为实施例1制得的双激活荧光粉在365nm激发下的双发射光谱图，在图中可以明显看到556nm的绿光峰以及658nm的红光峰，这说明e^r3 与mn⁴ 很好地被分别掺入caal12o19晶格中的cao12多面体以及alo6八面体的中心格位，并能起到光转化的作用。图3为实施例1制得的双激活荧光粉发光强度随温度变化的曲线图，随着温度的升高，er³ 与mn⁴ 的发光强度均衰减，且mn⁴ 的衰减幅度较er³ 的大，这为该荧光粉应用于荧光温度探针奠定良好基础。

实施例2

一种荧光温度探针，其包括365nm紫外led灯珠与实施例1双激活荧光粉ca0.998al11.997o19:0.002er,0.003mn。365nm紫外led灯珠所使用的的电源为3v电池，将紫外led灯珠固定于探针基板的尾部光源位置，再将双激活荧光粉填充入探针头部。

图4为实施例2制得的荧光温度探针的荧光测温信号随温度变化的曲线图，该荧光温度探针以er³ /mn⁴ 发光强度为荧光测温信号，在温度从303k升高至373k时，荧光测温信号也随着从1.00上升到1.40。图5为实施例2制得的荧光温度探针的荧光测温信号随温度变化的相对灵敏度，在303k时灵敏度最低为0.28％k^-1，并随着温度升高，灵敏度也呈上升趋势，在373k时达到最大值1.12％k^-1。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种荧光温度探针用双激活荧光粉，其特征在于：所述双激活荧光粉化学表达式为ca1-xal12-yo19:xer,ymn，0≤x≤0.01，0≤x≤0.01。

2.一种荧光温度探针用双激活荧光粉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：按照化学表达式ca1-xal12-yo19:xer,ymn的化学计量比准确称取原料caco3、al2o3、er2o3、mnco3，加入助熔剂h3bo3，在玛瑙研钵中研磨40min，充分混匀后进行高温焙烧；其中，0≤x≤0.01，0≤x≤0.01。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述助熔剂h3bo3的加入量为体系质量分数5％。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述焙烧温度为1000～1500℃，焙烧时间为2～8h。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述焙烧在空气气氛中进行。

6.一种荧光温度探针，其特征在于：所述荧光温度探针包括365nm紫外led灯珠为光源与权利要求1所述荧光温度探针用双激活荧光粉。

技术总结
本发明属温度检测技术领域，具体一种荧光温度探针用双激活荧光粉及其制备方法、应用。本发明提供了一种荧光温度探针用双激活荧光粉，其化学表达式为Ca1‑xAl12‑yO19:xEr,yMn，0≤x≤0.01，0≤x≤0.01。本发明选择的CaAl12O19基质具有CaO12多面体、AlO4四面体、AlO5双锥体、AlO6八面体结构，有利于Mn4 与Er3 的掺杂与发光。本发明将该双激活荧光粉应用于荧光温度探针中，以Er3 与Mn4 的发射光强度比作为荧光测温信号，该信号对温度反应灵敏，在303K～373K的温度范围内，相对灵敏度的变化范围为0.267％～1.12％。

技术研发人员：张颖萍
受保护的技术使用者：江西万牛信息技术有限公司
技术研发日：2021.05.27
技术公布日：2021.08.10