[发明专利]具有转光和光温传感双功能的透明玻璃陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及稀土材料合成技术领域，具体涉及一种光温传感用稀土掺杂透明 玻璃陶瓷及其制备方法领域。

背景技术

生活中我们普遍用到的温度计是通过接触方式来测量物体表面的温度。但 是，在许多特殊领域，例如：微电子器件内部、煤矿、高压电站的变压场所等， 接触式的温度测量难以实现。因此，制备便宜的、非接触的、高精度的温度传 感器是一种社会发展需要。这种非接触式的温度传感器是基于探测高温环境下 发光物体的荧光光谱随温度的变化来实现温度的监控。为了实现这种光温传感， 具有强烈荧光发射和高热稳定性的荧光材料是值得的探索的。

近来，稀土离子掺杂的粉体氟化物材料被报道有良好的发光性质，能够实现 红外光向可见光转换。但是这种材料在高温下容易被氧化，不能耐得住超过150 度的高温环境，不能用于光温传感材料。

发明内容

本发明解决的技术问题是公开了一种光温传感用稀土掺杂透明玻璃陶瓷及 其制备方法

本发明制备的光温传感用稀土掺杂微晶发光玻璃： 25SiO2–20Na2CO3–15Al2O3–6.2LaF3–13.8SrF2：xRe3+(mol％)。在高温下， 氟化物材料很容易氧化。为了克服这种弊端，我们制备了Tm³⁺、Er³⁺稀土离子掺 杂的透明玻璃陶瓷来取代粉体氟化物材料，该陶瓷具有高的透光性，高的热稳 定性(能够承受800度的高温)和高的发光强度。而且，我们可以通过监控Tm³⁺和Er³⁺两种稀土离子的荧光光谱随温度的变化来实现温度的测量。在红外二极管 激发下通过上转换激发，对Yb3--Re³⁺(R＝Er，Tm等)掺杂在含有La_0.31Sr_0.69F_2.31纳米微晶的透明玻璃陶瓷的光温传感器进行研究。

本发明涉及的透明玻璃陶瓷的制备方法包括以下步骤：

(a)原料的选取

玻璃陶瓷原料主要为分析纯的氧化物和氟化物，稀土离子选择纯度为 99.99％的氟化物。

(b)玻璃陶瓷配合料的混合

按照配比精确的称取原料，放入研钵中加无水乙醇充分研磨0.5小时。

(c)玻璃陶瓷熔制

玻璃熔制采用的是刚玉坩埚，熔制温度为1500℃，时间60分钟，然后进行 了热处理。再经过退火，退火温度为660℃，时间为2小时。

有益效果：

(1)本发明制备方法简便，适合工业批量生产。

(2)本发明制得的玻璃陶瓷较荧光粉具有良好的热稳定性和化学稳定性。

(3)本发明的玻璃陶瓷实现了精密光温传感器的性能。

附图说明

图1为实施例1-4的样品在980nm激发下的发射光谱。

图2.实施例3样品的528nm/544nm荧光强度比与温度的关系。

图3为实施例5-8的样品在980nm激发下的发射光谱。

图4.实施例7样品的526nm/545nm荧光强度比与温度的关系。

图5为实施例9-13的样品在980nm激发下的发射光谱。

图6.实施例13样品的697nm/798nm荧光强度比与温度的关系。

具体实施方式：

实施例1-4

基质材料选用分析纯的氧化物和氟化物，稀土离子选用浓度为99.99％的氟 化物为主要原料，按照基质材料配比为： 45SiO₂–20Na₂CO₃–15Al₂O₃–6.2LaF₃–13.8SrF₂：:掺杂离子Er³⁺，其重量比为 x＝0.15，0.45，0.75，1.05％的比例称取原料，各原料质量如表1所示。样 品在980nm激发下的发射光谱如图1所示。选择荧光强度最强的实施例3作为 样品进行光温传感测试，获得了528nm/544nm荧光强度比与温度的关系如图2 所示。

表1实施例1-4的玻璃组成(单位：克)

实施例5-8