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稀土发光材料在传感器领域中如何应用

日期: 2019-11-12
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来源:中国电子网

当今,随着传感器的使用率不断增高,越来越多的企业和专家们纷纷加大了对传感器产品的研发力度。前段时间,受浙江省自然科学基金资助的中国计量大学赵士龙团队正在围绕温度传感器用稀土掺杂氧氟微晶玻璃光纤做了深入研究。

温度传感器是最早开发,应用最广的一类传感器,目前,温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器,在半导体技术的支持下,本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应,根据波与物质的相互作用规律,相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。

据介绍,目前人们已经发明的各种各样的温度传感器,如传统的热电偶、热电阻及辐射温度计等,但这些温度传感器大多只能在传统的场合应用。由于温度测量的应用范围不断拓展,对温度检测的创新、研究和发展一直在进行,常规的温度传感器已不能满足许多领域的要求,尤其是在高科技领域。

“相比传统的温度传感器,光纤温度传感器具有可靠性高、绝缘性好、抗电磁干扰、重复性好、响应速度快、价格低廉等特点,成为新型温度传感器研究开发的重要方向之一。”研究人员说,其特别适合于恶劣环境,如大电流、高磁场、易燃易爆、易腐蚀等中进行温度测量,具有很高的研究价值和广阔的应用前景。

在稀土功能材料的发展中,尤其以稀土发光材料格外引人注目。稀土因其特殊的电子层结构,而具有一般元素所无法比拟的光谱性质,稀土发光几乎覆盖了整个固体发光的范畴,只要谈到发光,几乎离不开稀土。稀土发光材料的应用会给光源带来环保节能、色彩显色性能好及长寿命的作用,有利于推动照明显示领域产品的更新换代。目前,我国稀土发光材料行业紧跟国际稀土发光材料研发和应用的发展潮流,与下游产业之间建立了良好的市场互动机制,成为节能照明和电子信息产业发展过程中不可或缺的基础材料。据介绍,科研团队基于荧光光纤温度传感器利用某些金属离子,特别是稀土离子在不同基质中的发光,通过建立金属离子在基质中的荧光参数与温度的关系,从而得到待测物质的温度的特点开展研究。

“通过对氧氟微晶玻璃组分、工艺的设计和优化,得到了高度透明稀土掺杂氧氟微晶玻璃,并系统地分析了玻璃的组分对玻璃网络结构、物化性能等温度传感灵敏度的影响规律。”本项目研制的稀土掺杂氧氟微晶玻璃光纤基质材料,可为研制具有自主知识产权的特种光纤,开发高精度的光纤温度传感器提供科学依据和技术储备。



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