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高压光传感材料SrB4O7∶Sm2+的制备及其发光性能

2021-01-12刘永刚陈百利

兵器装备工程学报 2020年12期

刘永刚,陈百利

(1.西南科技大学分析测试中心,四川 绵阳 621910; 2.四川轻化工大学化学与环境工程学院,四川 自贡 643000;3.山东大学 材料科学与工程学院,济南 250061)

在现代工业和科学研究中,高压必不可少。例如军用武器的爆炸性评估,地质/生物/深海/外太空研究,超精密制造,极端环境中的/电/磁/光行为,以及压力驱动的合成反应(即人造钻石的合成)等会涉及高压环境[1-8]。因此,实时、准确、快速地检测高压已成为重要问题,且具有重要的科学意义和应用价值。

红宝石(Ruby)因其在常压下具备强度高、压力系数大(0.365 nm/GPa),在压力校准中具有便利性佳,测试快速准确等优点,被广泛用作金刚石砧座(DAC)中的压力传感器[1,4,9]。红宝石材料在常温常压下具有双峰(R1:694 nm,R2:692 nm)。然而,当温度高于300 ℃时,两条相邻的R1和R2线变宽,双峰重合难以区分,从而降低了压力测量的准确性,而且在非静水条件下出现同样的展宽,使得压力测量非常不可靠[4-6,10-12]。此外,其能检测的最大压强极限为100 GPa[4-6,10-11],这限制了其在高压环境中的应用。

新型高温高压光学传感材料SrB4O7∶Sm2+,与红宝石相比,其单线荧光谱5D0-7F0的压力强度是红宝石的两倍,而且其发射峰与红宝石一样都出现在685.41 nm,其谱线非常尖锐(0.125 nm,是红宝石的1/5)、背底弱、比强度高、压力系数大、温度系数小[4-6]。因此,SrB4O7∶Sm2+的研究备受关注。Chaoshuai Zhao等[4]用固相法制备了SrB4O7∶Sm2+,并研究了其5D0-7F0线半峰全宽(FWHM)随着温度的变化情况。但是,固相法制备的SrB4O7∶Sm2+样品中往往含有少量SrBxOy杂质,影响测压性能[4,13]。Marcin Runowski等[14]用溶胶-凝胶法制备了SrB4O7∶Sm2+,该法制备的样品纯度也不高。……

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