研究目的
开发一种新型的、非接触式的光学压力传感器,采用掺杂Ce3+的氟磷灰石材料,重点实现高压灵敏度和最小的荧光猝灭。
研究成果
掺杂Ce3+的氟磷灰石传感器展现出高压力灵敏度(dλ/dP≈0.63纳米/吉帕)及卓越的高压下发光强度保持率,性能优于现有红宝石等传感器。其发射峰位与带宽的可逆单调变化使可靠测压范围达30吉帕且猝灭效应极小,有望应用于高压研究与工业领域。
研究不足
该研究仅限于约30 GPa以内的压力,在更高压力下可能涉及非静水压条件。未探究材料在极端温度或其他环境因素下的表现。减压过程中可能出现的滞后效应会影响准确性。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过固态反应在还原气氛中合成Y5.95Ce0.05Ba4(SiO4)6F2,随后采用XRD、SEM和发光光谱进行表征。使用金刚石压砧(DAC)开展高达≈30 GPa的高压测量,以观察压力诱导的发光特性变化。
2:95Ce05Ba4(SiO4)6F2,随后采用XRD、SEM和发光光谱进行表征。使用金刚石压砧(DAC)开展高达≈30 GPa的高压测量,以观察压力诱导的发光特性变化。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:样品由BaCO3、SiO2、NH4HF2、Y2O3和CeO2等原料合成。在不同压力条件下采集激发与发射光谱数据。
3:SiONH4HFY2O3和CeO2等原料合成。在不同压力条件下采集激发与发射光谱数据。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括粉末X射线衍射仪(XD-3,PGENERAL)、扫描电子显微镜(FEI Quanta 250 FEG)、荧光分光光度计(日立F-7000)及Merrill-Bassett金刚石压砧(DAC)。材料包含合成的荧光粉粉末与传压介质(甲醇/乙醇/水混合液)。
4:实验流程与操作步骤:
合成过程包括原料研磨、1023 K预烧、1673 K还原气氛退火及冷却。高压实验将样品与传压介质装入DAC,采用背照射配置进行紫外激发下的发光测量。
5:数据分析方法:
通过多项式与线性拟合分析光谱数据的峰位偏移与半高宽变化。采用红宝石荧光标定压力,并测量量子产率。
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获取完整内容-
Scanning Electron Microscope
Quanta 250 FEG
FEI
Morphological studies of the sample.
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Spectrofluorometer
F-7000
Hitachi
Recording excitation and emission spectra, equipped with a 150 W xenon lamp.
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Powder X-ray Diffractometer
XD-3
PGENERAL
Phase identification of synthesized compounds using Cu Kα radiation.
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Diamond-Anvil Cell
Merrill-Bassett
High-pressure experiments, compressing samples up to ≈30 GPa.
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