缪菊红，裴世鑫，杨欣烨

（南京信息工程大学a.化学与材料学院；b.物理与光电工程学院，南京 210044）

0 引言

基于荧光强度比（FIR）技术的温度传感，因具有精度高、响应快、易于集成等优点，且可用于强电磁场、腐蚀性等恶劣环境，近年来成为光学测温领域的研究热点［1-3］。FIR可通过上转换发光过程获得，上转换发光是一种反Stokes发光现象，吸收2个或3个长波长的光子，而发射一个短波长光子。和以紫外光为激发源的下转换发光相比，上转换发光具有成本低、生物损害小、穿透深度大、抗干扰性强等优点，在光学测温领域独具优势［4-5］。

上转换发光材料通常由基质、激活离子和敏化剂组成。常用的激活离子为Er3＋、Ho3＋和Tm3＋离子，但它们不能有效地吸收近红外光。Yb3＋离子在980 nm附近具有高吸收截面，常用作敏化剂，将吸收的能量传递给激活离子，从而提高上转换发光效率。发光基质主要有氟化物、氧化物、卤化物和硫化物等。其中，氟化物（如NaGdF4）的声子能量低，激活离子无辐射跃迁几率小，上转换发光效率高［6］，是上转换发光的优良基质。

目前，FIR光学测温研究较多的是热耦合能级［7-9］，其能级带隙在200～ 2 000 cm－1。Er3＋离子的两个热耦合能级2H11／2和4S3／2常用作FIR 温度传感，因为它们能级带隙大、绿光发射强、两个发射峰重叠小。测温灵敏度通过FIR随温度的变化关系确定，是温度传感的一个重要参数。研究表明，掺杂Er3＋的上转换纳米晶的传感灵敏度主要取决于基质。此外，降低激发能、减小纳米晶尺寸有利于测温灵敏度的提高［10］。而且基于纳米晶上转换发光的FIR测温，空间分辨率更高。……